KR102214767B1 - 평행 구동체형 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조라인, 자동차 부품 등의 조립라인 및 공작기계 등 거의 모든 산업분야에 적용하여 사용할 수 있는 평행 구동체형 그리퍼에 관한 것으로서, 작동정밀도 및 파지력을 향상, 핑거의 흔들림 없는 작동이 구현될 수 있게 구성하면서도 구성을 간소화하여 제작성도 개선하는 평행 구동체형 그리퍼를 제공코자 한 것이다.
즉, 본 발명은 그리퍼바디와; 상기 그리퍼바디의 내측에 수직으로 베어링에 지지되게 설치한 작동나사축과; 상기 작동나사축을 정회전 및 역회전시키도록 그리퍼바디의 하측에 설치한 구동모터와; 상기 작동나사축에 구비된 승강너트부재와; 상기 승강너트부재의 바깥쪽에 평행하게 위치하도록 그리퍼바디에 설치한 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 슬라이드 이동하도록 승강너트부재의 좌우에 설치한 슬라이드블록과; 상기 승강너트부재와 슬라이드블록에 양단이 고정핀으로 결합되어 회전하는 연결링크와; 상기 슬라이드블록에 결합되는 핑거부재를 포함하는 것이다.

Description

평행 구동체형 그리퍼{Parallel drive type gripper}

본 발명은 반도체 제조라인, 자동차 부품 등의 조립라인 및 공작기계 등 거의 모든 산업분야에 적용하여 사용할 수 있는 평행 구동체형 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 작동정밀도 및 파지력을 향상, 핑거의 흔들림 없는 작동이 구현될 수 있게 구성하면서도 구성을 간소화하여 제작성도 개선하는 평행 구동체형 그리퍼를 제공코자 한 것이다.

반도체 제조라인, 자동차 부품 등의 조립라인 및 공작기계 등 거의 모든 산업분야에서 소재, 가공품, 완성제품 등을 핸들링하기 위한 로봇의 사용이 보편화되고 있다. 그리고 산업용 로봇은 비전(vision) 기술의 발달로 그 적용이 더욱 정밀한 작업 영역까지 확대되고 있다.

한편, 로봇에서 대상 제품을 잡는 기능을 제공하는 그리퍼(gripper)와 관련하여 휴먼 로봇 분야에서는 인간의 손동작과 유사하게 작동되는 다양한 형태가 시도되고 있으나, 이와 같은 휴먼 로봇 분야에서 제안되고 있는 그리퍼는 그 제조 및 사용의 편의성과 제작비용이 고려되어야 하는 산업 로봇 분야에 적용하기 곤란하므로, 산업용 로봇에서는 이와 같은 기능을 구현할 수 있는 그리퍼가 제공되지 않고 있는 것이 현실이다.

근자에는 그리퍼의 기능을 개량한 기술들이 다양하게 제공되고 있으며, 대표적인 예로는 피벗 운동되는 링크로 이루어지는 핑거 유니트를 서로 대칭적으로 배치되도록 하고, 이들 핑거 유니트가 유체에 의해 작동되는 실린더에 의해 서로 링크 운동되도록 구성한 대한민국 등록특허공보(B1)10-1139411호(2012.04.27.)의 다기능 핸들링을 위한 산업용 그리퍼가 제안되고 있다.

그리고 바디부, 상기 바디부에 배치된 구동부, 상기 구동부를 사이에 두고 이격된 한 쌍의 파지부, 상기 파지부와 상기 구동부를 연결하며, 상기 구동부의 동작에 따라 상기 파지부를 회동 시키는 구동링크를 포함하고, 상기 한 쌍의 파지부 각각은, 상기 바디부와 제 1 힌지축으로 연결된 제 1 파지 링크, 상기 바디부와 제 2 힌지축으로 연결되며, 상기 제 1 파지 링크를 사이에 두고 상기 구동부로부터 이격된 제 2 파지 링크, 및 상기 제 1 파지 링크 및 상기 제 2 파지 링크에 연결된 파지 핑거를 포함하며, 상기 구동 링크의 일측은 상기 구동부에 연결되고, 타측은 상기 제 2 파지 링크에 연결한 구성으로 이루어진 대한민국 등록특허공보(B1)10-1834459호(2018.03.06.)의 파지장치가 제안되고 있다.

또한 바디부, 상기 바디부에 배치된 구동부. 상기 구동부의 중심축을 사이에 두고 이격된 한 쌍의 파지부, 상기 파지부와 상기 구동부를 연결하며, 상기 구동부의 동작에 따라 상기 파지부를 회동 시키는 구동 링크부를 포함하고, 상기 한 쌍의 파지부 각각은, 상기 바디부와 제 1 힌지축으로 연결된 제 1 파지링크, 상기 바디부와 제 2 힌지축으로 연결되며, 상기 제 1 파지 링크를 사이에 두고 상기 구동부의 중심축으로부터 이격된 제 2 파지 링크, 및 상기 제 1 파지 링크 및 상기 제 2 파지 링크에 연결된 파지 핑거를 포함하며, 상기 구동부는, 유체의 출입을 위한 제 1 포트와 제 2 포트를 가지는 실린더, 상기 실린더에 삽입된 피스톤, 상기 피스톤과 상기 구동 링크부를 연결하는 피스톤 로드를 포함하고, 상기 구동 링크부는, 상기 피스톤 로드의 단부에 배치된 제 1 구동 링크, 및 상기 제 1 구동 링크와 상기 제 2 파지 링크를 연결하여, 상기 구동부에 의해 상기 파지부를 회동 시키는 제 2 구동 링크를 포함하는 구성으로 이루어진 대한민국 등록특허공보(B1)10-1826633호(2018.03.22.)의 파지장치가 제안되고 있다.

된다.

그러나 상기한 선행기술들은 핑거어셈블리가 복수의 링크 조합에 의해 이루어지도록 구성되어 있어 작동정밀도 및 파지력이 저하되고, 핑거의 흔들림이 발생하는 등의 문제점이 있었고, 업계에서는 이러한 문제점 개선이 요구되어 있다.

KR 101139411 B1 2012.04.27. KR 101834459 B1 2018.03.06. KR 101826633 B1 2018.03.22.

이에 본 발명자는 종래 산업용 로봇 그리퍼가 갖는 제반 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 구동모터에 의해 너트부재가 승강할 때 작동나사축과 직각으로 슬라이드 이동하도록 작동블록을 설치하고, 이 작동블록에 핑거를 설치하거나 작동블록과 그리퍼바디에 복수의 링크부재로 구성한 핑거어셈블를 설치하여 그리퍼가 제공되도록 한 것으로, 작동정밀도 및 파지력을 향상, 핑거의 흔들림 없는 작동이 구현, 구성 간소화, 제작성 개선이 이루어질 수 있는 평행 구동체형 그리퍼를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 첫째 그리퍼바디와; 상기 그리퍼바디의 내측에 수직으로 베어링에 지지되게 설치한 작동나사축과; 상기 작동나사축을 정회전 및 역회전시키도록 그리퍼바디의 하측에 설치한 구동모터와; 상기 작동나사축에 구비된 승강너트부재와; 상기 승강너트부재의 바깥쪽에 평행하게 위치하도록 그리퍼바디에 설치한 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 슬라이드 이동하도록 승강너트부재의 좌우에 설치한 슬라이드블록과; 상기 승강너트부재와 슬라이드블록에 양단이 고정핀으로 결합되어 회전하는 연결링크와; 상기 슬라이드블록에 결합되는 핑거부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

둘째 상기 가이드레일 및 가이드레일을 따라 이동하는 핑거부재가 설치된 슬라이드블록은 180도 설치한 2지형 또는 120도로 설치한 3지형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

셋째 그리퍼바디와; 상기 그리퍼바디의 내측에 수직으로 베어링에 지지되게 설치한 작동나사축과; 상기 작동나사축을 정회전 및 역회전시키도록 그리퍼바디의 하측에 설치한 구동모터와; 상기 작동나사축에 구비된 승강너트부재와; 상기 승강너트부재의 바깥쪽에 평행하게 위치하도록 그리퍼바디에 설치한 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 슬라이드 이동하도록 승강너트부재의 좌우에 설치한 슬라이드블록과; 상기 승강너트부재와 슬라이드블록에 양단이 고정핀으로 결합되어 회전하는 연결링크와; 상기 그리퍼바디와, 슬라이드블록에는 상단에 핑거가 결합된 복수의 링크부재을 조합한 핑거어셈블리를 회동가능하도록 설치한 것으로 특징으로 한다.

넷째 상기 가이드레일 및 가이드레일을 따라 이동하는 슬라이드블록과, 그리퍼바디와 슬라이드블록에는, 핑거부재가 결합된 복수의 링크부재를 회동되도록 결합한 핑거어셈블리를 180도로 설치한 2지형 또는 120도로 설치한 3지형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

다섯째 상기 핑거어셈블리는, 바깥쪽으로 하향 경사진 결합편을 갖는 핑거부재와; 핑거부재의 결합편 안쪽에 제1핀으로 상단이 회전되도록 결합되고, 그리퍼바디에 돌출된 제1브래킷에 제2핀으로 회전되도록 결합한 제1링크부재와; 핑거부재의 결합편 바깥쪽에 제3핀으로 상단이 회전되도록 결합되고, 상기 제1브래킷으로 바깥쪽으로 형성된 제2브래킷과 제4핀으로 회동되게 결합한 상태에서 하단의 작동작공을 슬라이드블록과 제5핀으로 가변상태로 회동되도록 결합한 제2링크부재에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼를 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-슬라이드블록에 핑거부재를 설치하거나, 슬라이드블록과 그리퍼바디에 복수의 링크부재로 구성한 핑거어셈블리를 설치하여 그리퍼가 제공되도록 한 것으로, 작동정밀도 및 파지력을 향상을 기대할 수 있다.

-핑거부재의 흔들림 없는 작동이 구현이 가능하다.

-구성 간소화할 수 있고 제작성 개선이 가능하므로 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제1실시례를 보인 외형 사시도
도 2는 본 발명 제1실시례의 분해사시도
도 3a는 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제1실시례를 보인 정단면도로 핑거가 외향 작동한 상태도
도 3b는 본 발명에서 제공하는 파지력이 향상된 산업용 로봇 그리퍼의 바람직한 제1실시례를 보인 정단면도로 핑거가 내향 작동한 상태도
도 4는 본 발명 제1실시례를 3지형으로 구성한 예를 보인 외형 사시도
도 5는 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제2실시례를 보인 외형 사시도
도 6은 본 발명 제2실시례에서의 핑거어셈블리 구성을 발췌한 분해 사시도
도 7a는 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제2실시례를 보인 정단면도로 핑거가 외향 작동한 상태도
도 7b는 본 발명에서 제공하는 파지력이 향상된 산업용 로봇 그리퍼의 바람직한 제7실시례를 보인 정단면도로 핑거가 내향 작동한 상태도
도 8은 본 발명 제2실시례를 3지형으로 구성한 예를 보인 외형 사시도

이하 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제1실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명 제1실시례의 분해사시도, 도 3a, 도 3b는 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제1실시례를 보인 정단면도로 핑거가 외향 작동한 상태도 및 핑거가 내향 작동한 상태도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼(1)는 반도체 제조라인, 자동차 부품 등의 조립라인 및 공작기계 등 거의 모든 산업분야에서 소재, 가공품, 완성제품 등을 핸들링하기 위한 스카라 타입 등의 수평다관절로봇, 수직다관절로봇, 직교로봇 등 다양한 구성으로 제공되는 산업용 로봇에 적용될 수 있도록 구성한 것이다.

바람직하기로는 속이 비어 있는 그리퍼바디(2)가 마련되며, 그리퍼바디(2)의 내측으로는 작동나사축(3)이 베어링에 지지되도록 설치되고, 그리퍼바디(2)의 하측으로는 작동나사축(3)을 정역으로 회전시키는 구동모터(4)가 구비되며, 상기 작동나사축(3)에는 승강너트부재(5)가 결합되어 작동나사축(3)의 정회전 및 역회전 작동에 따라 승강될 수 있도록 한다.

상기 그리퍼바디(2)의 내측에 위치하고 있는 승강너트부재(5)의 바깥쪽에는 가이드레일(6)이 평행하게 설치되어 있으며, 가이드레일(6) 사이에는 슬라이드블록(7)이 설치한다.

이때 슬라이드블록(7)에는 고정핀(8)으로 일단이 결합되어 회전하도록 연결링크(9)를 결합하고, 연결링크(9)의 타단은 상기 승강너트부재(5)와 고정핀(8)으로 회전되도록 결합한 구성을 제공한다.

그리고 상기 슬라이드블록(7)의 상측으로는 핑거부재(10)를 설치하여 대상물을 클램핑(도 3b 참조) 또는 언클램핑(도 3a 참조)할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명 제1실시례를 3지형으로 구성한 예를 보인 외형 사시도를 도시한 것이다.

이는 상기와 같이 평행 구동체형 그리퍼(1)를 구성함에 있어서, 그리퍼바디(2)에 120도 등간격으로 가이드레일(6)을 설치하고 이 가이드레일(6)을 따라 3개의 슬라이드블록(7)을 설치하여 각각 승강너트부재(5)와 연결링크(9)로 상호 연결하고, 각각의 슬라이드블록(7)에 핑거부재(10)를 설치한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 제1실시례의 작동을 하기에서 설명한다.

먼저 핑거부재(10)가 클램핑상태에서 구동모터(4)를 역회전시키면 작동나사축(3)에 설치되어 있는 승강너트부재(5)가 상향이동하는데, 이때 승강너트부재(5)와 연결링크(9)로 연결되어 있는 슬라이드블록(7)가 바깥쪽으로 이동하면서 언클램핑 상태가 된다.

상기와 같이 언클램핑 상태에서 구동모터(4)를 정회전시키면 작동나사축(3)에 설치되어 있는 승강너트부재(5)가 하향이동하는데, 이때 승강너트부재(5)와 연결링크(9)로 연결되어 있는 슬라이드블록(7)가 안쪽으로 이동하면서 핑거부재(10)가 클램핑 상태로 이동하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제2실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명 제2실시례에서의 핑거어셈블리 구성을 발췌한 분해 사시도, 도 7a, 7b는 본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼의 바람직한 제2실시례를 보인 정단면도로 핑거가 외향 작동한 상태도 및 핑거가 내향 작동한 상태도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 평행 구동체형 그리퍼(1)의 제2실시례는 상기 제1실시례와 같이 구동모터(4)의 정회전 및 역회전에 의해 승강하는 승강너트부재(5)와, 그리퍼바디(2)에 설치되어 있는 가이드레일(6)을 따라 슬라이드 이동하는 슬라이드블록(7)를 고정핀(8)을 이용하여 연결링크(9)로 상호 결합하여 작동되도록 함에 있어서, 상기 그리퍼바디(2)와 슬라이드블록(7)에는 상단에 핑거부재(10)가 결합된 복수의 링크부재을 조합한 핑거어셈블리(11)를 회동가능하도록 설치한 것이다.

이때 상기 핑거어셈블리(11)는, 바깥쪽으로 하향 경사진 결합편(10a)을 갖는 한 쌍의 핑거부재(10)를 구비하고, 상기 핑거부재(10)의 결합편(10a)에는 안쪽과 바깥쪽에 각각 결합공(10b)을 형성한다.

상기 결합편(10a)의 안쪽에 형성한 결합공(10b)에는 제1링크부재(12)의 상단을 제1핀(13)으로 결합하여 회전되도록 하고, 제1링크부재(12)의 하단을 그리퍼바디(2)에 돌출된 제1브래킷(2a)에 제2핀(14)으로 회전되도록 결합한다.

그리고 핑거부재(10)의 결합편(10a) 바깥쪽에 형성한 결합공(10b)에는 제2링크부재(15)의 상단을 제3핀(16)으로 결합하여 회전되도록 하고, 제2링크부재(15)의 하단에 형성한 작동장공(15a)은 슬라이드블록(7)과 제5핀(18)으로 결합하여 작동에 따른 위치변화가 발생하는 것을 수용할 수 있도록 하며, 또한 제1브래킷(2a)의 바깥쪽으로 형성된 제2브래킷(2b)과 제2링크부재(15)의 중하단을 제4핀(17)으로 회동되게 결합한다. 이때 제2링크부재(15)는 그리퍼바디(2)에 형성된 구멍을 통해서 외부로 인출되고 회동 작동이 이루어질 수 있도록 한다.

도 8은 본 발명 제2실시례를 3지형으로 구성한 예를 보인 외형 사시도를 도시한 것이다.

도 8은 상기 제2실시례에 적용된 평행 구동체형 그리퍼(1)를 구성함에 있어서, 그리퍼바디(2)에 120도 등간격으로 가이드레일(6)을 설치하고 이 가이드레일(6)을 따라 3개의 슬라이드블록(7)을 설치하여 각각 승강너트부재(5)와 연결링크(9)로 상호 연결하고, 각각의 슬라이드블록(7)과 그리퍼바디(2)에는 상단에 핑거부재(10)가 결합된 복수의 링크부재를 조합한 핑거어셈블리(11)를 3지형으로 회동가능하도록 설치하여 파지물을 보다 안전하게 그리핑 할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 제2실시례의 작동을 하기에서 설명한다.

먼저 핑거부재(10)가 클램핑 상태에서 구동모터(4)를 역회전시키면 작동나사축(3)에 설치되어 있는 승강너트부재(5)가 하향이동하는데, 이때 승강너트부재(5)와 연결링크(9)로 연결되어 있는 슬라이드블록(7)가 안쪽으로 이동하게 되고, 제1,2링크부재(12)(15)가 핑거부재(10)에 결합한 제1,3핀(13)(16) 및 그리퍼바디(2)에 형성되어 있는 제1,2브래킷(2a)(2b)과 결합한 제2,4핀(14)(17)을 중심으로 회동되면서 외향으로 이동하여 언클램핑 상태가 된다.

상기와 같이 언클램핑 상태에서 구동모터(4)를 정회전시키면 작동나사축(3)에 설치되어 있는 승강너트부재(5)가 상향이동하는데, 이때 승강너트부재(5)와 연결링크(9)로 연결되어 있는 슬라이드블록(7)가 바깥쪽으로 이동하게 되고, 제1,2링크부재(12)(15)가 핑거부재(10)에 결합한 제1,3핀(13)(16) 및 그리퍼바디(2)에 형성되어 있는 제1,2브래킷(2a)(2b)과 결합한 제2,4핀(14)(17)을 중심으로 회동되면서 내향으로 이동하여 클램핑 상태가 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 평행 구동체형 그리퍼(1)는 작동정밀도 및 파지력을 향상을 기대할 수 있고, 핑거의 흔들림 없는 작동이 구현이 가능하며, 구성 간소화할 수 있고 제작성 개선이 가능하므로 제조비용을 절감할 수 있는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:평행 구동체형 그리퍼 2:그리퍼바디
2a:제1브래킷 2b:제2브래킷
3:작동나사축 4:구동모터
5:승강너트부재 6:가이드레일
7:슬라이드블록 8:고정핀
9:연결링크 10:핑거부재
10a:결합편 10b:결합공
11:핑거어셈블리 12:제1링크부재
13:제1핀 14:제2핀
15:제2링크부재 15a:작동장공
16:제3핀 17:제4핀
18:제5핀

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 그리퍼바디(2)와;
   상기 그리퍼바디(2)의 내측에 수직으로 베어링에 지지되게 설치한 작동나사축(3)과;
   상기 작동나사축(3)을 정회전 및 역회전시키도록 그리퍼바디(2)의 하측에 설치한 구동모터(4)와;
   상기 작동나사축(3)에 구비된 승강너트부재(5)와;
   상기 승강너트부재(5)의 바깥쪽에 평행하게 위치하도록 그리퍼바디(2)에 설치한 가이드레일(6)과;
   상기 가이드레일(6)을 따라 슬라이드 이동하도록 승강너트부재(5)의 좌우에 설치한 슬라이드블록(7)과;
   상기 승강너트부재(5)와 슬라이드블록(7)에 양단이 고정핀(8)으로 결합되어 회전하는 연결링크(9)와;
   상기 그리퍼바디(2)와, 슬라이드블록(7)에는 상단에 핑거부재(10)가 결합된 복수의 링크부재를 조합한 핑거어셈블리(11)를 회동가능하도록 설치하되;
   상기 핑거어셈블리(11)는, 바깥쪽으로 하향 경사진 결합편(10a)을 갖는 핑거부재(10)와;
   핑거부재(10)의 결합편(10a) 안쪽에 제1핀(13)으로 상단이 회전되도록 결합되고, 그리퍼바디(2)에 돌출된 제1브래킷(2a)에 제2핀(14)으로 회전되도록 결합한 제1링크부재(12)와;
   핑거부재(10)의 결합편(10a) 바깥쪽에 제3핀(16)으로 상단이 회전되도록 결합되고, 상기 제1브래킷(2a)으로 바깥쪽으로 형성된 제2브래킷(2b)과 제4핀(17)으로 회동되게 결합한 상태에서, 하단의 작동작공(15a)을 슬라이드블록(7)과 제5핀(18)으로 가변상태로 회동되도록 결합한 제2링크부재(15)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 평행 구동체형 그리퍼.
   
4. 청구항 3에 있어서;
   상기 가이드레일(6) 및 가이드레일(6)을 따라 이동하는 슬라이드블록(7)과, 그리퍼바디(2)와 슬라이드블록(7)에는, 핑거부재(10)가 결합된 복수의 링크부재를 회동되도록 결합한 핑거어셈블리(11)를 180도로 설치한 2지형 또는 120도로 설치한 3지형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 평행 구동체형 그리퍼.
   
5. 삭제

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