KR102104817B1 - 로봇용 핸드유닛 - Google Patents

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KR102104817B1
KR102104817B1 KR1020200007230A KR20200007230A KR102104817B1 KR 102104817 B1 KR102104817 B1 KR 102104817B1 KR 1020200007230 A KR1020200007230 A KR 1020200007230A KR 20200007230 A KR20200007230 A KR 20200007230A KR 102104817 B1 KR102104817 B1 KR 102104817B1
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오상목
황환길
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한국야스카와전기(주)
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Abstract

본 발명은 로봇용 핸드유닛에 관한 것으로, 암(arm)에 원주 방향으로 양방향 회전 가능하도록 구비되는 로터리빔, 로터리빔에 양방향 회전 가능하도록 구비되는 그리퍼, 및 그리퍼를 로터리빔에 대해 양방향 회전 조작하는 회전조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 로봇의 핸드유닛으로써 암에 대해 회전되는 로터리빔과, 로터리빔에 대해 회전되는 그리퍼를 구비함으로써, 마주하는 작업대 사이의 좁은 공간에서 로터리빔과 그리퍼의 개별적 회전 조작을 통해 이송체의 이송이 가능하도록 할 수 있다.

Description

로봇용 핸드유닛{HAND-MODULE FOR ROBOT}
본 발명은 로봇용 핸드유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 핸드유닛으로써 암에 대해 회전되는 로터리빔과, 로터리빔에 대해 회전되는 그리퍼를 구비함으로써, 마주하는 작업대 사이의 좁은 공간에서 로터리빔과 그리퍼의 개별적 회전 조작을 통해 이송체의 이송 작업을 원활하게 하고자 하는 로봇용 핸드유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차산업 및 가전산업과 같이 다양한 산업 분야에서 금속 박판을 로봇팔에 고정된 이송장치를 거쳐 이송하여 프레스에 안치시키고 프레스 압착가공하여 다양한 형태의 패널로 제작 등 다양한 용도로 조립하여 사용하게 된다.
이러한 이송장치는 프레임에 진공흡착장치 또는 그리퍼장치를 장착하여 박판을 어느 위치의 안치부재에서 다른 위치의 프레스로 이송시킨다.
특히, 조선, 항공, 전자, 반도체뿐만 아니라 최근에는 태양광 관련 산업에서도 그 쓰임새에 맞는 그리퍼의 사용률이 점차 늘고 있는 실정이다.
따라서, 이러한 로봇 시장의 밝은 전망은 그리퍼 시장에도 활발한 움직임을 가져다 줄 것으로 사료된다.
이러한 그리퍼는 로봇 팔의 전단부에 구비되며, 포크 집게형, 포크 리프트형, 진공 흡입형 등 다양한 형태로 이루어져 유ㅇ공압 실린더에 의해 물품을 그래핑 또는 언그래핑하여 사용되고 있다.
본 발명에 대한 배경기술은, 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0039984호(발명의 명칭: 차량용 패널 이송장치, 2009.04.23: 등록)가 제시되어 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
기존 산업용 로봇은 로봇암의 길이가 적어도 박판이 적재된 안치부재에서 프레스까지 거리의 반 정도의 수평 이송거리를 가져야 하므로 로봇암의 길이가 매우 길어질 뿐만 아니라, 박판 이송거리가 길어짐에 따라 물품 이송 작업성과 그로 인한 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 그리고, 기존 산업용 로봇은 로봇암에 그리퍼가 원주 방향으로 회전이 방지되도록 연결 고정됨에 따라 좁은 산업현장에서 박판 등의 이송을 위해 로봇암의 자유도를 증가시키도록 설계해야 함으로써 작업장의 레이아웃 설계가 어려운 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 로봇의 핸드유닛으로써 암에 대해 회전되는 로터리빔과, 로터리빔에 대해 회전되는 그리퍼를 구비함으로써, 마주하는 작업대 사이의 좁은 공간에서 로터리빔과 그리퍼의 개별적 회전 조작을 통해 이송체의 이송 작업을 원활하게 하고자 하는 로봇용 핸드유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 로봇용 핸드유닛은: 암(arm)에 원주 방향으로 양방향 회전 가능하도록 구비되는 로터리빔; 상기 로터리빔에 양방향 회전 가능하도록 구비되는 그리퍼; 및 상기 그리퍼를 상기 로터리빔에 대해 양방향 회전 조작하는 회전조작부를 포함한다.
상기 그리퍼는 상기 로터리빔과 나란하도록 배치된 채 상기 로터리빔에 연결되고, 상기 로터리빔과 별개로 양방향 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 암은 제 1플랜지를 구비하고, 상기 로터리빔은 상기 제 1플랜지에 분리 가능하게 결합되는 제 2플랜지를 구비하며, 상기 암과 상기 로터리빔은 구동모터에 의해 원주 방향으로 강제 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 로터리빔은 상기 암과의 연결부위의 보강을 위해 보강리브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전조작부는, 상기 로터리빔 내부에 회전 가능하게 구비되는 주동휠; 상기 로터리빔에 고정 설치된 채 상기 주동휠을 양방향 회전시키도록 가동되는 가동모터; 상기 로터리빔 내부에 회전 가능하게 구비되고, 상기 그리퍼를 연결하는 종동휠; 및 상기 로터리빔 내부에 배치되어, 상기 주동휠과 상기 종동휠을 연결함으로써, 상기 주동휠의 회전력을 상기 종동휠에 전달하는 회전력전달부재를 포함한다.
상기 로터리빔은 무게 균형을 위해 축 방향을 따라 일측에 상기 그리퍼를 배치하고, 타측에 상기 가동모터를 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 로터리빔은 상기 회전력전달부재의 파단 여부를 검출하는 검출센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇용 핸드유닛은 종래 기술과 달리 로봇의 핸드유닛으로써 암에 대해 회전되는 로터리빔과, 로터리빔에 대해 회전되는 그리퍼를 구비함으로써, 마주하는 작업대 사이의 좁은 공간에서 로터리빔과 그리퍼의 개별적 회전 조작을 통해 이송체의 이송이 원활하게 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛을 배치한 작업장의 레이아웃 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 요부 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 요부 저면 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의의 요부 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 요부 저면 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 평단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 작동도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 로봇용 핸드유닛의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛을 배치한 작업장의 레이아웃 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 요부 확대 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 요부 저면 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의의 요부 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 요부 저면 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 종단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 평단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 핸드유닛의 작동도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(10)용 핸드유닛(100)은 로터리빔(110), 그리퍼(120) 및 회전조작부(130)를 포함한다.
특히, 로봇(10)은 작업장의 바닥에 고정된 바디(20)에 다단으로 링크 연결된 암(arm,30)을 구비하고, 로터리빔(110)은 암(30)에 대해 원주 방향으로 회전 가능하게 구비된다. 아울러, 그리퍼(120)는 로터리빔(110)에 대해 원주 방향으로 회전 가능하게 구비된다.
이때, 핸드유닛(100)은 제 1작업대(2)와 제 2작업대(4) 사이의 비교적 좁은 공간에서 이송체(6)를 제 1작업대(2)와 제 2작업대(4)에 상호 이송 적재하는 역할을 한다.
특히, 제 1작업대(2)와 제 2작업대(4)는 각각 하나 이상 구비될 수 있고, 제 1작업대(2)와 제 2작업대(4)의 배치 개수에 따라, 로봇(10)의 설치수가 정해진다.
로터리빔(110)과 그리퍼(120)는 개별적으로 원주 방향으로 회전됨으로써, 제 1작업대(2)와 제 2작업대(4) 사이의 비교적 좁은 공간에서 이송체(6)의 이송 적재 작업을 원활하게 할 수 있다.
상세히, 로터리빔(110)은 암(30)에 원주 방향으로 양방향 회전 가능하도록 암(30)에 연결된다. 이때, 로터리빔(110)은 장축빔(long-beam)으로 이루어져 비교적 먼 거리의 제 1작업대(2) 내측 또는 제 2작업대(4) 내측까지 도달할 수 있게 된다.
로터리빔(110)은 다양한 재질로 이루어질 수 있으나, 장축빔으로 이루어짐에 따라 암(30)과의 연결부위에서 먼 위치의 회전모멘트에 대한 지지를 위해 금속 재질로 이루어지는 것으로 한다.
특히, 다단으로 링크 연결된 암(30) 중 최상측 또는 최외측의 암(30)은 단부에 제 1플랜지(112)를 구비하고, 로터리빔(110)은 제 1플랜지(112)에 분리 가능하게 결합되는 제 2플랜지(114)를 구비한다. 이에 따라, 로터리빔(110)은 최상측 또는 최외측의 암(30)의 회전에 연동되어 원주 방향으로 양방향 회전이 가능하게 된다.
아울러, 최상측 또는 최외측의 암(30)이 구동모터(116)에 의해 원주 방향으로 회전 작동됨에 따라, 로터리빔(110)은 해당 암(30)에 고정 연결됨으로써 해당 암(30)과 동일 방향으로 회전된다.
물론, 제 1플랜지(112) 또는 제 2플랜지(114)가 구동모터(116)와 연결되어 원주 방향으로 회전될 수도 있다.
또한, 그리퍼(120)는 로터리빔(110)에 양방향 회전 가능하도록 구비되고, 이송체(6)를 옮기는 역할을 한다. 이를 위해, 그리퍼(120)는 흡착패드(122)를 구비할 수 있다. 물론, 그리퍼(120)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
그리퍼(120)가 흡착패드(122)를 구비할 경우, 이송체(6)는 판 형상으로 이루어진다.
특히, 회전조작부(130)는 그리퍼(120)를 로터리빔(110)에 대해 양방향 회전 조작하는 역할을 한다.
이때, 그리퍼(120)는 축 방향이 로터리빔(110)의 축 방향과 나란하도록 배치된 채 로터리빔(110)에 연결되고, 로터리빔(110)과 별개로 양방향 회전되게 구비된다.
따라서, 로터리빔(110)이 해당 암(30)에 의해 원주 방향으로 회전되면서, 비교적 좁은 공간에서, 제 1작업대(2) 상에서 제 2작업대(4) 상으로 이동된다.
그리고, 그리퍼(120)가 원주 방향으로 회전됨으로써, 제 1작업대(2) 또는 제 2작업대(4) 상에서 이송체(6)의 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading) 방향을 설정할 수 있게 된다.
회전조작부(130)는 주동휠(131), 가동모터(133), 종동휠(135) 및 회전력전달부재(137)를 포함한다.
이때, 로터리빔(110)은 내부에 빈 공간을 형성하여 주동휠(131), 종동휠(135) 및 회전력전달부재(137)를 내부에 구비한다. 로터리빔(110)이 내부에 빈 공간을 형성함으로써, 로터리빔(110)의 자중이 저감됨으로써, 회전모멘트가 줄어들게 된다. 그리고, 주동휠(131), 종동휠(135) 및 회전력전달부재(137)가 로터리빔(110)의 내부에 구비됨으로써 노출에 의한 먼지 등의 이물질이 묻는 등으로부터 보호가 됨에 따라, 주동휠(131), 종동휠(135) 및 회전력전달부재(137)의 내구성이 증대된다.
특히, 주동휠(131)은 로터리빔(110) 내부에 회전 가능하게 구비되고, 종동휠(135)은 로터리빔(110) 내부에 회전 가능하게 구비되며 그리퍼(120)를 연결한다.
아울러, 가동모터(133)는 로터리빔(110)의 외측에 고정 설치된 채 주동휠(131)을 양방향 회전시키도록 가동된다.
즉, 주동휠(131)과 종동휠(135)은 로터리빔(110) 내측에 구비된 채, 대응되는 가동모터(133)와 그리퍼(120)를 연결하도록 로터리빔(110)의 외측으로 노출된다.
이때, 가동모터(133)와 그리퍼(120)는 로터리빔(110)의 상측에 배치될 수도 있고, 로터리빔(110)의 하측에 배치될 수도 있다.
아울러, 로터리빔(110)은, 축 방향을 따라 양측의 무게 균형을 위해, 축 방향을 따라 일측에 그리퍼(120)를 배치하고, 타측에 가동모터(133)를 배치한다.
그리고, 제 1플랜지(112)와 제 2플랜지(114)를 통해 로터리빔(110)이 해당 암(30)과 연결되는 부위는, 로터리빔(110)의 축 방향을 따라 가동모터(133)와 인접되도록 한다.
이를 통해, 가동모터(133)의 가동시 발생되는 진동은 인접한 위치의 암(30)과 바디(20)에 의해 저감됨으로써, 그리퍼(120)측 로터리빔(110)은 진동이 줄어들게 된다.
또한, 가동모터(133)가 그리퍼(120)보다 더 무겁기 때문에, 로터리빔(110)은 암(30)과의 연결부위에서 축 방향으로 타측의 가동모터(133)와의 거리가 일측의 그리퍼(120)와의 거리보다 짧게 배치되며, 암(30)과 연결되는 로터리빔(110)의 해당 부위에서 가동모터(133)까지의 거리가 비교적 가까워, 로터리빔(110)의 가동모터(133) 측의 회전모멘트가 현저히 줄어들게 된다.
특히, 로터리빔(110)은 암(30)과의 연결부위의 보강을 위해 보강리브(118)를 구비한다.
보강리브(118)에 의해, 로터리빔(110)은 순간적으로 회전시에 발생되는 내부응력에 대한 지지력이 증가하게 된다.
물론, 보강리브(118)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
한편, 회전력전달부재(137)는 로터리빔(110) 내부에 배치되어, 주동휠(131)과 종동휠(135)을 연결함으로써, 주동휠(131)의 회전력을 종동휠(135)에 전달하는 역할을 한다.
이때, 주동휠(131)과 종동휠(135)은 풀리나 기어 등 다양하게 적용 가능하고, 회전력전달부재(137)는 풀리나 체인 등 다양하게 적용 가능하다.
아울러, 주동휠(131)과 가동모터(133)는 다양한 방식에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 종동휠(135)과 그리퍼(120)는 다양한 방식에 의해 연결될 수 있다. 특히, 종동휠(135)은 로터리핀(136)을 연결하고, 그리퍼(120)가 로터리핀(136)에 고정 연결될 수 있다.
또한, 로터리빔(110)은 회전력전달부재(137)의 파단 여부를 검출하는 검출센서(140)를 구비할 수 있다.
즉, 검출센서(140)가 회전력전달부재(137)를 실시간으로 검출하지 못할 경우, 작업자는 알람 등을 통해 단시간에 회전력전달부재(137)의 파단이나 이탈을 판단할 수 있다. 그래서, 작업자는 회전력전달부재(137)나 주동휠(131) 또는 종동휠(135)의 유지 보수를 조속히 진행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 로봇 20: 바디
30: 암(arm) 100: 핸드유닛
110: 로터리빔 112: 제 1플랜지
114: 제 2플랜지 116: 구동모터
118: 보강리브 120: 그리퍼
122: 흡착패드 130: 회전조작부
131: 주동휠 133: 가동모터
135: 종동휠 136: 로터리핀
137: 회전력전달부재 140: 검출센서

Claims (6)

  1. 암(arm)에 원주 방향으로 양방향 회전 가능하도록 구비되는 로터리빔; 상기 로터리빔에, 축 방향을 따라 중앙부위를 기준으로 양방향 회전 가능하도록 구비되는 그리퍼; 및 상기 그리퍼를 상기 로터리빔에 대해 양방향 회전 조작하는 회전조작부를 포함하고,
    상기 회전조작부는, 상기 로터리빔 내부에 회전 가능하게 구비되는 주동휠; 상기 로터리빔에 고정 설치된 채 상기 주동휠을 양방향 회전시키도록 가동되는 가동모터; 상기 로터리빔 내부에 회전 가능하게 구비되고, 상기 그리퍼를 연결하는 종동휠; 및 상기 로터리빔 내부에 배치되어, 상기 주동휠과 상기 종동휠을 연결함으로써, 상기 주동휠의 회전력을 상기 종동휠에 전달하는 회전력전달부재를 포함하며,
    상기 로터리빔은 무게 균형을 위해 축 방향을 따라 일측에 상기 그리퍼를 배치하고, 타측에 상기 가동모터를 배치하되, 상기 암과의 연결부위에서 축 방향으로 타측의 상기 가동모터와의 거리가 일측의 상기 그리퍼와의 거리보다 짧게 배치되며,
    상기 로터리빔은 내부에 빈 공간을 형성하여 상기 주동휠, 상기 종동휠 및 상기 회전력전달부재를 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇용 핸드유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 암은 제 1플랜지를 구비하고,
    상기 로터리빔은 상기 제 1플랜지에 분리 가능하게 결합되는 제 2플랜지를 구비하며,
    상기 암과 상기 로터리빔은 구동모터에 의해 원주 방향으로 강제 회전되는 것을 특징으로 하는 로봇용 핸드유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 로터리빔은 상기 암과의 연결부위의 보강을 위해 보강리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇용 핸드유닛.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 로터리빔은 상기 회전력전달부재의 파단 여부를 검출하는 검출센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇용 핸드유닛.
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