KR102268780B1

KR102268780B1 - 회전 그리퍼

Info

Publication number: KR102268780B1
Application number: KR1020200025820A
Authority: KR
Inventors: 이병주; 서종태
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-06-23

Abstract

제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크로 구성된 파지부, 제1 모터의 회전에 따라 회전하는 제1 회전축을 가지되, 상기 제1 회전축의 길이 방향을 따라 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는 파지 구동부, 및 상기 파지 구동부의 제1 회전축과 나란히 배열되고, 제2 모터의 회전에 따라 회전하는 제2 회전축을 가지되, 상기 제2 회전축의 회전에 따라 상기 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크를 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 회전 그리퍼가 제공된다.

Description

회전 그리퍼{Rotating gripper}

본 발명은 회전 그리퍼에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 동일 축선 상에서 피 파지체의 파지 및 회전이 가능한 회전 그리퍼에 관련된 것이다.

로봇은 로봇 암(arm)의 말단에 마련된 그리퍼(gripper)를 통해 물체를 파지할 수 있다. 하지만, 종래의 로봇은 로봇 암 말단에 마련된 그리퍼를 통해 물체를 파지할 뿐, 파지된 물체를 회전시키기 위해서는 별도의 로봇 암 관절을 필요로 한다.

종래의 방법과 같이, 로봇 암 관절을 이용해 그리퍼에 파지된 물체를 회전하는 경우, 로봇 암 관절이 움직일 수 있는 공간이 요구되므로 작업 영역에 제한을 받는 단점이 있다. 나아가, 별도의 로봇 암 관절을 마련하기 위한 추가 비용이 요구됨은 물론이다.

이에 따라, 별도의 로봇 암 관절을 마련하지 않고도, 물체를 파지할 뿐 아니라 회전할 수 있는, 회전 그리퍼가 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 동일 축선 상에서 피 파지체의 파지 및 회전이 가능한 회전 그리퍼를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 정밀 제어가 가능한 그리퍼를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 간단한 구조의 회전 그리퍼를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 회전 그리퍼를 제공한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 회전 그리퍼는, 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크로 구성된 파지부, 제1 모터의 회전에 따라 회전하는 제1 회전축을 가지되, 상기 제1 회전축의 길이 방향을 따라 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는 파지 구동부, 및 상기 파지 구동부의 제1 회전축과 나란히 배열되고, 제2 모터의 회전에 따라 회전하는 제2 회전축을 가지되, 상기 제2 회전축의 회전에 따라 상기 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크를 회전시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지부는, 상기 파지 구동부의 제1 회전축에 체결되되, 상기 제1 모터의 구동에 따라 상기 제1 회전축의 길이 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 제1 너트와 제2 너트, 상기 회전 구동부의 제2 회전축을 관통하되, 상기 제2 회전축의 회전에 따라 회전하는 제1 볼 스프라인과 제2 볼 스플라인, 및 상기 제1 너트와 상기 제1 볼 스플라인을 연동시키는 제1 연결 링크와, 상기 제2 너트와 상기 제2 볼 스플라인을 연동시키는 제2 연결 링크를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지 구동부는, 상기 제1 모터의 회전 운동을 상기 제1 회전축으로 전달하는 적어도 하나의 파지력 전달 기어를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 회전 구동부는, 상기 제2 모터의 회전 운동을 상기 제2 회전축으로 전달하는 적어도 하나의 회전력 전달 기어를 포함하되, 상기 파지력 전달 기어와 상기 회전력 전달 기어는 상기 제1 회전 축을 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지 구동부의 제1 회전축으로부터 연장된 제3 회전축을 가지되, 상기 제2 회전축의 길이 방향을 따라 상기 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크를 동일 방향으로 이동시키는 파지 이동부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지부에 파지되는 피 파지체의 위치를 감지하는 센싱부, 및 상기 센싱부에서 감지된 피 파지체의 위치에 따른 제어신호를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱부에서 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크 사이에 상기 피 파지체가 위치된 것으로 감지하는 경우, 상기 제어부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성하고, 상기 파지 구동부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱부에서 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크 밖에 상기 피 파지체가 위치된 것으로 감지하는 경우, 상기 제어부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 동일 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성하고, 상기 파지 이동부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 동일 방향으로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크로 구성된 파지부, 제1 모터의 회전에 따라 회전하는 제1 회전축을 가지되, 상기 제1 회전축의 길이 방향을 따라 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는 파지 구동부, 및 상기 파지 구동부의 제1 회전축과 나란히 배열되고, 제2 모터의 회전에 따라 회전하는 제2 회전축을 가지되, 상기 제2 회전축의 회전에 따라 상기 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크를 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 회전 그리퍼가 제공될 수 있다.

이에 따라, 상기 구동부의 구동에 의해 상기 파지부에 피 파지체가 파지될 뿐 아니라, 상기 파지된 피 파지체를 회전시키므로, 별도의 로봇 암 관절이 불필요한 것에 의해, 간단한 구조의 회전 그리퍼를 제공할 뿐 아니라, 작업 공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 구동부의 구동에 의해 상기 파지부에 피 파지체를 파지할 뿐 아니라, 상기 파지된 피 파지체를 회전시키므로, 복수의 피 파지체를 적층하거나, 피 파지체를 다른 구성에 꽂는 동작도 구현 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 회전 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼의 실사이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼를 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000)는, 구동부(10) 또는 파지부(30)를 포함할 수 있다.

상기 구동부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피 파지체(OB)를 파지하도록 상기 파지부(30)를 파지 구동(도 2a 참조)시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 파지부(30)에는 상기 피 파지체(OB)가 파지(도 2b 참조)될 수 있다.

한편, 상기 파지된 피 파지체(OB)의 회전이 필요한 경우, 상기 구동부(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파지부(30)를 회전 구동(도 3c 또는 도 3d 참조)시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 파지부(30)는 상기 파지된 피 파지체(OB)는 R1 또는 R2 방향으로 회전시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 회전 그리퍼(1000)는, 상기 구동부(10)의 구동을 통해 상기 파지부(30)에 피 파지체(OB)가 파지될 뿐 아니라, 상기 구동부(10)의 구동을 통해 상기 파지부(30)에 파지된 피 파지체(OB)를 회전시킬 수도 있는 것이다.

이와는 달리, 종래의 로봇은 로봇 암메 마련된 그리퍼 및 로봇 암 관절을 별도의 구성으로 포함하며, 상기 그리퍼로는 피 파지체를 파지하고 상기 로봇 암 관절로는 상기 그리퍼에 파지된 피 파지체를 회전시킬 수 있다.

이에 따라, 로봇 암 관절이 회전할 수 있는 작업 공간이 마련되어야 하고, 로봇 암의 구성이 복잡해지는 단점이 있다.

하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000)는, 상기 구동부(10)의 구동에 의해 상기 파지부(30)에 피 파지체(OB)가 파지될 뿐 아니라, 상기 파지된 피 파지체(OB)를 회전시키므로, 별도의 로봇 암 관절이 불필요한 것에 의해, 간단한 구조의 회전 그리퍼를 제공할 뿐 아니라, 작업 공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000)는, 상기 구동부(10)의 구동에 의해 상기 파지부(30)에 피 파지체(OB)를 파지할 뿐 아니라, 상기 파지된 피 파지체(OB)를 회전시키므로, 복수의 피 파지체(OB)를 적층하거나, 피 파지체(OB)를 다른 구성에 꽂는 동작도 구현 가능하다.

이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 회전 그리퍼(1000)를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000a)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이, 구동부(10) 또는 파지부(30) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 설명과 중복되는 설명은 생략될 수 있다.

도 4를 참조하여 상기 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000a)의 각 구성을 보다 상세히 살펴보면, 상기 구동부(10)는, 파지 구동부(100) 또는 회전 구동부(200)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지 구동부(100)는, 제1 모터(110), 파지력 전달 기어(130), 제1 회전축(150) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 모터(110)는 상기 제1 회전축(150)과 적어도 하나의 상기 파지력 전달 기어(130)를 통해 연동될 수 있다. 즉, 상기 제1 모터(110)는 상기 파지력 전달 기어(130)에 회전 운동을 제공하고, 상기 회전 운동은 상기 파지력 전달 기어(130)를 통해 상기 제1 회전축(150)으로 전달될 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 제1 회전축(150)이 회전될 수 있다. 상기 제1 회전축(150)이 회전되면 상기 파지부(30)는 피 파지체(OB)를 파지할 수 있다. 상기 제1 회전축(150)의 회전에 따라 상기 파지부(30)가 피 파지체(OB)를 파지하는 파지 구동 원리에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 모터(110)의 회전 운동이 상기 적어도 하나의 파지력 전달 기어(130)를 통해 상기 제1 회전축(150)에 전달되는 것에 의해, 슬립(slip) 현상이 최소화될 수 있다.

이와는 달리, 모터의 회전 운동이 풀리(pulley)에 의해 회전축에 전달되는 경우, 슬립 현상이 발생될 수 있고, 이에 따라 정밀 제어가 어려울 있다.

하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 파지력 전달 기어(130)를 통해 상기 제1 모터(110)의 회전 운동이 상기 제1 회전축(150)에 전달될 수 있고, 이에 따라 슬립 현상이 최소화되어 정밀 제어가 가능한 장점이 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 회전 구동부(200)는, 제2 모터(210), 회전력 전달 기어(230), 제2 회전축(250) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제2 모터(210)는 상기 제2 회전축(250)과 적어도 하나의 상기 회전력 전달 기어(230)를 통해 연동될 수 있다. 즉, 상기 제2 모터(210)는 상기 회전력 전달 기어(230)에 회전 운동을 제공하고, 상기 회전 운동은 상기 회전력 전달 기어(230)를 통해 상기 제2 회전축(250)으로 전달될 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 제2 회전축(250)이 회전될 수 있다. 상기 제2 회전축(250)이 회전되면 상기 파지부(30)는 회전될 수 있다. 따라서, 상기 제2 회전축(250)의 회전에 따라 상기 파지부(30)에 파지된 피 파지체(OB)가 회전될 수 있다. 상기 제2 회전축(250)의 회전에 따라 상기 파지부(30)가 회전되는 회전 구동 원리에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다.

상기 제1 회전축(150)을 통해 상술된 바와 마찬가지로, 상기 적어도 하나의 회전력 전달 기어(230)를 통해 상기 제2 모터(210)의 회전 운동이 상기 제2 회전축(250)에 전달될 수 있고, 이에 따라 슬립 현상이 최소화되어 정밀 제어가 가능함은 물론이다.

이때, 상기 파지력 전달 기어(130)와 상기 회전력 전달 기어(230)는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 회전 축(150)을 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치될 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 상기 파지부(30)는, 제1 파지용 링크(310a), 제2 파지용 링크(310b), 제1 볼 스프라인(330a), 제2 볼 스플라인(330b), 제1 연결 링크(350a), 제2 연결 링크(350b), 제1 너트(370a), 제2 너트(370b) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 너트(370a)와 상기 제2 너트(370b)는 상기 파지 구동부(100)의 제1 회전축(150)에 체결되되, 상기 제1 모터(110)의 구동에 따라 상기 제1 회전축(150)의 길이 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동될 수 있다.

또한, 제1 볼 스프라인(330a)과 제2 볼 스플라인(330b)은 상기 회전 구동부(200)의 제2 회전축(250)을 관통하되, 상기 제2 회전축(250)의 회전에 따라 회전될 수 있다.

또한, 상기 제1 볼 스프라인(330a)은 상기 제1 파지용 링크(310a)와 체결되고, 상기 제2 볼 스플라인(330b)은 상기 제2 파지용 링크(310b)와 체결될 수 있다.

한편, 상기 제1 연결 링크(350a)는 상기 제1 너트(370a)와 상기 제1 볼 스플라인(330a)을 연동시킬 수 있고, 상기 제2 연결 링크(350b)는 상기 제2 너트(370b)와 상기 제2 볼 스플라인(330b)을 연동시킬 수 있다.

즉, 상기 파지부(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 너트(370a), 상기 제1 연결 링크(350a), 상기 제1 볼 스프라인(330a), 상기 제1 파지용 링크(310a)가 체결된 하나의 파지부, 및 상기 제2 너트(370b), 상기 제2 연결 링크(350b), 상기 제2 볼 스프라인(330b), 상기 제2 파지용 링크(310b)가 체결된 다른 하나의 파지부를 구성으로 포함할 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 제1 너트(370a), 상기 제1 연결 링크(350a), 상기 제1 볼 스프라인(330a), 상기 제1 파지용 링크(310a)는 연동되어 구동될 수 있다. 또한, 상기 제2 너트(370b), 상기 제2 연결 링크(350b), 상기 제2 볼 스프라인(330b), 상기 제2 파지용 링크(310b)도 연동되어 구동될 수 있다.

이하, 상기 파지부(30)의 파지 구동이 보다 상세히 설명된다.

상기 파지부(30)의 파지 구동을 위해, 상기 제1 모터(110)가 회전 구동될 수 있다. 상기 제1 모터(110)가 회전 구동되면, 상기 파지력 전달 기어(130)가 회전 운동할 수 있다. 상기 상기 파지력 전달 기어(130)의 회전 운동은 상기 제1 회전축(150)으로 전달되고, 상기 제1 회전축(150)이 회전될 수 있다.

상기 제1 회전축(150)이 회전되면, 상기 제1 회전축(150)에 체결된 상기 제1 너트(370a)와 상기 제2 너트(370b)는 상기 제1 회전축(150)의 길이 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동될 수 있다.

이때, 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)가, 상기 제1 회전축(150)의 길이 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 상기 제1 너트(370a) 및 상기 제2 너트(370b)와 각각 연동되어 상기 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.

이를 위해, 상기 제1 회전축(150)은, 상기 제1 회전축(150)의 중심부(C)를 중심으로 파지력 전달 기어(130)를 향해 연장되는 축 방향의 나사산과, 상기 중심부(C)를 중심으로 회전력 전달 기어(230)를 향해 연장되는 축 방향의 나사산이 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 회전축(150)이 회전하면, 상기 제1 너트(370a)와 상기 제2 너트(370b)는, 상기 중심부(C)를 중심으로 서로 반대 방향으로 형성된 상기 제1 회전축(150)의 나사산을 따라 서로 반대 방향으로 이동될 수 있고, 상기 제1 너트(370a)와 상기 제2 너트(370b)와 각각 연동된 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)가, 상기 서로 반대 방향으로 이동될 수 있는 것이다.

이때, 상기 서로 반대 방향이라 함은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 회전축(150)의 중심부(C)로부터 상기 제1 회전축(150)과 직교하도록 연장되는(z 방향) 중심축(CA)을 중심으로 반대 방향(+x 방향 및 -x 방향)을 의미할 수 있다.

또한, 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)는, 상기 제1 회전축(150)의 회전에 따라 서로 반대 방향으로 이동되되, 상기 중심축(CA)을 기준으로 동일한 거리만큼 이동될 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파지부(30)의 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 피 파지체(OB)가 위치한 경우, 상기 제1 파지용 링크(310a)는 +x 방향으로 거리 D1만큼, 상기 제2 파지용 링크(310b)는 -x 방향으로 거리 D2만큼 이동될 수 있다(이때, D1= D2).

이에 따라, 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)는, 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 위치된 상기 피 파지체(OB)를 파지할 수 있다.

이하, 상기 파지부(30)의 회전 구동이 보다 상세히 설명된다.

상기 파지부(30)의 회전 구동을 위해, 상기 제2 모터(210)가 회전 구동될 수 있다. 상기 제2 모터(210)가 회전 구동되면, 상기 회전력 전달 기어(230)가 회전 운동할 수 있다. 상기 회전력 전달 기어(230)의 회전 운동은 상기 제2 회전축(250)으로 전달되고, 상기 제2 회전축(250)이 회전될 수 있다.

상기 제2 회전축(250)이 회전되면, 상기 제2 회전축(250)에 관통된 상기 상기 제1 볼 스프라인(330a)과 상기 제2 볼 스플라인(330b)는 상기 제2 회전축(250)의 회전에 따라 회전될 수 있다.

이때, 상기 제1 볼 스프라인(330a) 및 상기 제2 볼 스플라인(330b)과 각각 연동된 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)가, 상기 제2 회전축(250)의 회전에 따라 회전될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)에 의해 피 파지체(OB)가 파지된 경우, 상기 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)의 회전에 따라 상기 파지된 피 파지체(OB)가 회전될 수 있는 것이다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파지부(30)의 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)에 피 파지체(OB)가 파지된 경우, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)는 R1 방향 또는 R2 방향으로 회전될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 회전축(150) 및 상기 제2 회전축(250)은 나란히 배열될 수 있고, 상기 제1 연결 링크(350a)는 상기 제1 너트(370a)와 상기 제1 볼 스플라인(330a)을 연동시킬 수 있고, 상기 제2 연결 링크(350b)는 상기 제2 너트(370b)와 상기 제2 볼 스플라인(330b)을 연동시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000a)는, 동일 축선 상에서 피 파지체의 파지 및 회전이 가능한 장점이 있다. 따라서, 상기 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000a)는, 별도의 로봇 암 관절이 불필요하므로, 간단한 구조를 제공할 뿐 아니라, 작업 공간을 최소화할 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 제2 실시 예가 설명된다. 이하에서 도 4를 참조하여 상술된 제1 실시 예와 중복되는 설명은 생략될 수 있다.

도 5 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 회전 그리퍼를 설명하기 위한 도면이고, 도 12 및 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼의 실사이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000b)는, 상술된 제1 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000a)의 각 구성에서, 파지 이동부, 센싱부(400) 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지 이동부는, 제3 모터(170) 또는 제3 회전축(150L)을 포함할 수 있다.

상기 제3 모터(170)는, 상기 제3 회전축(150L)을 회전시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제3 모터(170)와 상기 제3 회전축(150L)은 적어도 하나의 기어를 통해 연동될 수 있음은 물론이다.

상기 제3 회전축(150L)은, 상기 파지 구동부(100)의 제1 회전축(150)으로부터 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제3 회전축(150L)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 파지 구동부(100)의 제1 회전축(150)으로부터 x 방향으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 제3 회전축(150L)의 반경은 상기 제1 회전축(150)의 반경보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 회전축(150L)의 적어도 일 영역은 상기 제1 회전축(150)의 내경으로 삽입될 수 있다.

또한, 상기 제3 회전축(150L) 반경 방향 외측과, 상기 제1 회전축(150) 반경 방향 내측 사이에는 볼 베어링이 마련될 수 있다. 즉, 상기 제3 회전축(150L)의 적어도 일 영역은 상기 제1 회전축(150)의 내경으로 삽입되되, 상기 제3 회전축(150L) 반경 방향 외측과, 상기 제1 회전축(150) 반경 방향 내측 사이에는 볼 베어링이 마련될 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 제3 모터(170)에 의해 상기 제3 회전축(150L)이 회전되는 경우, 상기 제1 회전축(150)은 회전하지 않되 병진될 수 있는 것이다. 상기 제3 모터(170)에 의해 상기 제3 회전축(150L)이 회전되고, 상기 제1 회전축(150)이 병진되면, 상기 파지부(30)는 동일 방향으로 이동될 수 있다. 상기 제3 회전축(150L)의 회전에 따라 상기 파지부(30)가 동일 방향으로 이동되는 이동 원리에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱부(400)는, 상기 파지부(30)에 파지되는 피 파지체(OB)의 위치를 감지할 수 있고, 상기 제어부(미도시)는, 상기 센싱부(400)에서 감지된 피 파지체(OB)의 위치에 따른 제어신호를 생성할 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(400)는, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 상기 피 파지체(OB)가 위치(In)된 것으로 감지할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 피 파지체(OB)를 향하여 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)를 서로 반대 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

이에 따라, 상기 상기 파지 구동부(100)는, 상기 피 파지체(OB)를 향하여 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)를 서로 반대 방향으로 동일 거리만큼 이동시킬 수 있다(예를 들어, 상기 제1 파지용 링크(310a)는 +x 방향으로 거리 D1만큼, 상기 제2 파지용 링크(310b)는 -x 방향으로 거리 D2만큼 이동될 수 있다(이때, D1= D2)).

이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)는 상기 피 파지체(OB)를 파지할 수 있다.

상기 파지 구동부(100)의 파지 구동 원리는 상술된 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 파지 이동부의 이동 원리가 설명된다.

도 6 및 도 7을 참조하여 상술된 실시 예와는 달리, 도 8에 도시된 바와 같이, 피 파지체(OB)가 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 밖에 위치(Out)하는 경우를 상정하기로 한다.

상술된 바와 같이 피 파지체(OB)가 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 밖에 위치(Out)하는 경우. 상기 센싱부(400)는, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 밖에 상기 피 파지체(OB)가 위치(Out)된 것으로 감지할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 피 파지체(OB)를 향하여 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)를 동일 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

이에 따라, 상기 파지 이동부는, 상기 피 파지체(OB)를 향하여 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)를 동일 방향으로 이동시킬 수 있다(예를 들어, 상기 제1 파지용 링크(310a)와 상기 제2 파지용 링크(310b)는 -x 방향으로 각각 거리 D3, D4만큼 이동될 수 있다(이때, D3= D4)).

이때 상술된 바와 같이, 상기 파지 이동부의 제3 회전축(150L)은, 상기 파지 구동부(100)의 제1 회전축(150)으로부터 x 방향으로 연장되되, 상기 제3 회전축(150L)의 적어도 일 영역은 상기 제1 회전축(150)의 내경으로 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제3 회전축(150L) 반경 방향 외측과, 상기 제1 회전축(150) 반경 방향 내측 사이에는 볼 베어링이 마련될 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부가 상기 동일 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성하면, 상기 파지 이동부의 제3 모터(170)는 상기 제3 회전축(150L)을 회전(RT)시키고, 상기 제3 회전축(150L)의 회전(RT)에 의해 상기 제1 회전축(150P)이 예를 들어, -x 방향으로 병진될 수 있다.

이때, 상기 병진 운동에 의해, 상기 제1 회전축(150P)의 -x 방향으로 노출 길이는 증가하는 한편, 상기 제3 회전축(150L)의 +x 방향으로 노출 길이는 감소될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)가 동일 방향 예를 들어, -x 방향으로 이동될 수 있는 것이다.

다른 예를 들어, 상기 제3 회전축(150L)의 회전(RT)에 의해 상기 제1 회전축(150P)이 +x 방향으로 병진될 수도 있다. 이때, 상기 병진 운동에 의해, 상기 제3 회전축(150L)의 +x 방향으로 노출 길이가 증가하고, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)가 동일 방향 예를 들어, +x 방향으로 이동될 수 있음은 물론이다.

상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)가 동일 방향으로 이동되어, 상기 피 파지체(OB)가 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 위치된 경우, 상기 센싱부(400)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 상기 피 파지체(OB)가 위치(In)된 것으로 감지할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 파지 이동부의 구동은 중단하는 제어신호를 생성하되, 상기 피 파지체(OB)를 향하여 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)를 서로 반대 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

이에 따라, 상기 파지 이동부의 구동은 중단되고, 상기 파지 구동부(100)는, 상기 피 파지체(OB)를 향하여 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)를 서로 반대 방향으로 동일 거리만큼 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)는 상기 피 파지체(OB)를 파지할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 피 파지체(OB)가 위치하는 경우, 상기 파지 구동부(100)에 의해 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)가 서로 반대 방향으로 이동되어 상기 피 파지체(OB)가 파지될 수 있다.

한편, 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 밖에 피 파지체(OB)가 위치하는 경우, 상기 파지 이동부에 의해 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)가 동일 방향으로 이동되어 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b) 사이에 상기 피 파지체(OB)가 위치된 후, 상기 파지 구동부(100)에 의해 상기 제1 파지용 링크(310a) 및 상기 제2 파지용 링크(310b)가 서로 반대 방향으로 이동되어 상기 피 파지체(OB)가 파지될 수 있는 것이다.

상기 파지부(30)의 파지용 링크(310)들 사이에 상기 피 파지체(OB)가 파지되고, 상기 피 파지체(OB)의 회전이 필요한 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 회전 구동부(200)에 의해 상기 파지부(30)가 회전되어 상기 피 파지체(OB)가 R1 방향 또는 R2 방향으로 회전될 수 있다.

이때, 상기 회전 구동부(200)에서는, 상기 적어도 하나의 회전력 전달 기어(230)를 통해 상기 제2 모터(210)의 회전 운동이 상기 제2 회전축(250)에 전달될 수 있고, 이에 따라 슬립 현상이 최소화되어 정밀 제어가 가능함은 물론이다.

상기 회전 구동부(200)의 회전 구동 원리는 상술된 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

일 실시 예에 따르면, 피 파지체(OB)가 파지되기 전, 상기 회전 구동부(200)에 의해 상기 파지부(30)가 먼저 회전될 수도 있다.

예를 들어, 상기 회전 구동부(200)는, 도 11에 도시된 도 11c 상태로 상기 파지부(30)의 파지용 링크(310)들을 y 축과 나란한 방향으로 회전시킬 수 있다.

이후, 상기 센싱부(400)가 상기 파지용 링크(310)들 사이에 상기 피 파지체(OB)가 위치한 것으로 감지하는 경우, 상기 제어부는 상기 회전 구동부(200)에 상기 피 파지체(OB)를 향하여 회전하도록 제어신호를 생성할 수도 있다.

이에 따라, 상기 파지용 링크(310)들은 도 11에 도시된 도 11c 상태에서 도 11b 상태로 회전될 수 있다.

이후, 상기 파지 구동부(100)에 의해, 상기 파지용 링크(310)들 사이에 피 파지체(OB)가 파지되고, 상기 피 파지체(OB)의 회전이 필요한 경우, 상기 회전 구동부(200)는, 도 11에 도시된 도 11b 상태에서 도 11d 상태로 상기 파지용 링크(310)들을 회전시킬 수 있다.

이러한 구동 방법(회전 구동→파지 구동→회전 구동)은, 피 파지체(OB)가 협소한 공간에 위치한 경우에 효과적으로 응용될 수 있다.

즉, 상술된 실시 예들에서 파지 구동부(100)에 의한 파지 구동 및 회전 구동부(200)에 의한 회전 구동은, 일괄적인 순서로 진행되는 것이 아니라, 피 파지체(OB)가 위치한 환경 또는 공간적인 제약에 따라 용이하게 변경될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회전 그리퍼(1000)의 실제 모습을 확인할 수 있다. 상기 회전 그리퍼(1000)의 각 구성 및 구성에 대한 형상은 상술된 도면 또는 사진에 도시된 예들에 한정되지 않고, 목적 및 상황에 따라 용이하게 변경 가능함을 이해하여야 할 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10: 구동부
30: 파지부
100: 파지 구동부
110: 제1 모터
130: 파지력 전달 기어
150: 제1 회전축
200: 회전 구동부
210: 제2 모터
230: 회전력 전달 기어
250: 제2 회전축
310a: 제1 파지용 링크
310b: 제2 파지용 링크
330a: 제1 볼 스프라인
330b: 제2 볼 스플라인
350a: 제1 연결 링크
350b: 제2 연결 링크
370a: 제1 너트
370b: 제2 너트
1000: 회전 그리퍼

Claims

제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크로 구성된 파지부;
제1 모터의 회전에 따라 회전하는 제1 회전축을 가지되, 상기 제1 회전축의 길이 방향을 따라 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는 파지 구동부;
상기 파지 구동부의 제1 회전축과 나란히 배열되고, 제2 모터의 회전에 따라 회전하는 제2 회전축을 가지되, 상기 제2 회전축의 회전에 따라 상기 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크를 회전시키는 회전 구동부; 및
상기 파지 구동부의 제1 회전축으로부터 연장된 제3 회전축을 가지되, 상기 제2 회전축의 길이 방향을 따라 상기 제1 파지용 링크 및 제2 파지용 링크를 동일 방향으로 이동시키는 파지 이동부;를 포함하는, 회전 그리퍼.
제1 항에 있어서,
상기 파지부는,
상기 파지 구동부의 제1 회전축에 체결되되, 상기 제1 모터의 구동에 따라 상기 제1 회전축의 길이 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 제1 너트와 제2 너트;
상기 회전 구동부의 제2 회전축을 관통하되, 상기 제2 회전축의 회전에 따라 회전하는 제1 볼 스플라인과 제2 볼 스플라인; 및
상기 제1 너트와 상기 제1 볼 스플라인을 연동시키는 제1 연결 링크와, 상기 제2 너트와 상기 제2 볼 스플라인을 연동시키는 제2 연결 링크;를 더 포함하는, 회전 그리퍼.
제1 항에 있어서,
상기 파지 구동부는,
상기 제1 모터의 회전 운동을 상기 제1 회전축으로 전달하는 적어도 하나의 파지력 전달 기어를 포함하는, 회전 그리퍼.
제3 항에 있어서,
상기 회전 구동부는,
상기 제2 모터의 회전 운동을 상기 제2 회전축으로 전달하는 적어도 하나의 회전력 전달 기어를 포함하되,
상기 파지력 전달 기어와 상기 회전력 전달 기어는 상기 제1 회전 축을 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치되는 회전 그리퍼.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 파지부에 파지되는 피 파지체의 위치를 감지하는 센싱부; 및
상기 센싱부에서 감지된 피 파지체의 위치에 따른 제어신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는, 회전 그리퍼.
제6 항에 있어서,
상기 센싱부에서 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크 사이에 상기 피 파지체가 위치된 것으로 감지하는 경우,
상기 제어부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성하고,
상기 파지 구동부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 서로 반대 방향으로 이동시키는, 회전 그리퍼.
제6 항에 있어서,
상기 센싱부에서 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크 밖에 상기 피 파지체가 위치된 것으로 감지하는 경우,
상기 제어부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 동일 방향으로 이동시키는 제어신호를 생성하고,
상기 파지 이동부는, 상기 피 파지체를 향하여 상기 제1 파지용 링크 및 상기 제2 파지용 링크를 동일 방향으로 이동시키는, 회전 그리퍼.