KR102443660B1

KR102443660B1 - 정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법

Info

Publication number: KR102443660B1
Application number: KR1020210033321A
Authority: KR
Inventors: 박태준; 윤종완
Original assignee: 박미경
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-15
Also published as: KR20220112646A

Abstract

정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼는 제1 모터를 내장하는 본체, 상기 제1 모터의 구동력에 의해 서로 개폐되도록 구성되는 버킷들 및 상기 버킷들 중에서 적어도 하나의 외측에 형성되며 제어부의 제어에 따라 상기 버킷들에 담겨진 물질을 배출하는 배출부를 포함할 수 있다.

Description

정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법{PRECISE ELECTRIC GRIPPER AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 전동 그리퍼에 관한 것으로서, 특히, 이송 대상 물질을 정확한 무게만큼 담아서 이송할 수 있는 정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

오늘날 로봇 공학과 관련 기술이 발전됨에 따라 다양한 로봇들이 연구개발되고 있으며 더 나아가 상용화에 성공하고 있다. 특히 산업용 로봇 시장은 최근 크게 성장하여 많은 분야에서 신체적 한계가 있는 인간을 로봇이 대체하고 있는 실정이다.

로봇은 정밀한 작업이 가능한 장점이 있어 화학, 제약, 식품 등의 산업 분야에서 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 로봇은 재료를 정량 소분 또는 투입, 이송하는 공정에서 생산성을 향상시킬 수 있다.

고형 재료에 대한 소분 시스템이 알려져 있긴 하지만 종래의 시스템은 대상 물질마다 소분 장치가 설치되어야 하는 문제가 있어 대량 반복 생산 공정에만 적용할 수 있는 문제가 있다.

현재 분말 소분 공정 기술을 적용하는 업체는 대부분 다품종 소량 생산 위주로서 분말의 종류가 다양함에 인해 자동화 설비의 구성이 어렵다.

재료 소분을 수작업으로 진행하면 정밀도가 낮아 최종 제품의 품질이 균일하지 않은 문제가 있다. 또한, 작업 시간이 많이 소요되어 생산단가가 증가하는 문제가 있다.

다품종 소량 생산을 위해 고정된 소분 시스템을 구성할 수 없거나 투입되는 물질이 다양하여 물질마다 소분 장치를 설치할 수 없을 때를 위한 정밀 소분(또는 이송) 장치가 필요한 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 이송 대상 물질을 정확한 무게만큼 이송할 수 있는 정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼는 제1 모터를 내장하는 본체, 상기 제1 모터의 구동력에 의해 서로 개폐되도록 구성되는 버킷들 및 상기 버킷들 중에서 적어도 하나의 외측에 형성되며 제어부의 제어에 따라 상기 버킷들에 담겨진 물질을 배출하는 배출부를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 배출부는, 상기 물질의 배출 경로를 형성하는 호퍼부재, 상기 호퍼부재의 배출구에 내접하는 스크류부재 및 상기 제어부로부터 수신되는 배출 제어 신호에 응답하여 상기 스크류부재를 회전시키는 제2 모터를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 배출부는, 상기 스크류부재와 이격되며 상기 스크류부재와 연동되어 회전하는 스크래퍼부재를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 호퍼부재는 일측으로 갈수록 내경이 넓어지는 가이드부 및 상기 가이드부로부터 연장되어 상기 배출구를 형성하는 연장부를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 정밀 그리퍼는 상기 버킷들에 담겨진 상기 물질의 무게를 측정하는 하중 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 물질의 상기 무게가 목표 무게에 도달할 때까지 상기 배출부를 동작시킬 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 하중 센서는 상기 정밀 그리퍼가 연결되는 암(arm)과 상기 본체 사이에 구비될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 정밀 그리퍼는 상기 암과 상기 본체를 연결하며 상기 암과 상기 하중 센서 사이에 구비되는 어댑터를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 배출부를 통해 상기 물질이 배출되는 동안 상기 하중 센서를 이용해 상기 무게의 변화 속도를 측정하고 상기 변화 속도에 따라 상기 물질의 배출 속도를 조절할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 제어부는 소정의 제1 시간 동안 소정의 제1 속도로 상기 배출부를 통해 상기 물질을 배출하도록 제어하면서 상기 하중 센서를 이용해 상기 무게의 변화 속도를 측정하며, 상기 제1 시간 이후의 제2 시간 동안 상기 변화 속도에 반비례하는 제2 속도로 상기 물질을 배출하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼의 동작 방법은 제1 모터를 동작하여 서로 개폐되도록 구성되는 버킷들을 닫힘 상태로 변경하여 상기 버킷들에 이송 대상 물질을 담는 단계, 상기 이송 대상 물질의 무게를 측정하는 단계 및 상기 이송 대상 물질의 상기 무게가 목표 무게에 도달할 때까지 상기 버킷들 중에서 적어도 하나의 외측에 형성된 배출부를 동작하여 상기 이송 대상 물질의 일부를 배출하는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 동작 방법은 상기 배출부를 통해 상기 물질이 배출되는 동안 상기 무게의 변화 속도를 측정하는 단계 및 상기 변화 속도에 따라 상기 배출부의 배출 속도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 배출하는 단계는 소정의 제1 시간 동안 소정의 제1 속도로 상기 배출부를 통해 상기 물질을 배출하면서 상기 이송 대상 물질의 상기 무게의 변화 속도를 측정하는 단계 및 상기 제1 시간 이후의 제2 시간 동안 상기 변화 속도에 반비례하는 제2 속도로 상기 물질을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 동작 방법은 상기 이송 대상 물질의 상기 무게가 상기 목표 무게에 도달하면 상기 버킷들을 이송 목표 지점으로 이동시키는 단계 및 상기 버킷들이 상기 이송 목표 지점으로 이동되면, 상기 버킷들을 열림 상태로 변경시키고 상기 배출부를 동작하여 상기 버킷들에 담겨진 상기 이송 대상 물질을 모두 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법은 이송 대상 물질을 정확한 무게만큼 담아서 이송할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼 및 이의 동작 방법은 이송 대상 물질의 밀도를 고려하여 배출 속도를 조절함으로써 이송 대상 물질의 종류나 성질에 무관하게 이송 대상 물질을 정확하게 측정하여 이송할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 정밀 전동 그리퍼의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 버킷의 상세도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배출부의 상세도이다.
도 5는 도 4에 도시된 호퍼부재의 상세도이다.
도 6은 도 4에 도시된 스크류부재의 상세도이다.
도 7은 도 4에 도시된 스크래퍼부재의 상세도이다.
도 8은 도 1에 도시된 정밀 전동 그리퍼의 블록도이다.
도 9는 도 1에 도시된 정밀 전동 그리퍼의 동작 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 10은 도 8에 도시된 제어부가, 정밀 배출 단계에서, 제2 모터의 회전 속도를 제어하는 과정의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정밀 전동 그리퍼의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 정밀 전동 그리퍼의 정면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 정밀 전동 그리퍼(10)는 본체(100), 버킷들(200), 배출부(300), 어댑터(400), 링크부(500) 및 하중 센서(600)를 포함할 수 있다.

본체(100)는 어댑터(400)를 통해 정밀 전동 그리퍼(10) 전체를 이동시킬 수 있는 암(arm, 미도시)에 연결될 수 있다.

본체(100)는 제1 모터(110)와 하중 센서(600)를 내장할 수 있다.

실시 예에 따라, 하중 센서(600)는 본체(100)에 내장되지 않고 본체(100)와 어댑터(400) 사이에 구비될 수 있다.

본체(100)에는 전원, 제어부(도 8의 700) 및 외부 기기 중 적어도 하나와 전기적으로 접속될 수 있는 접속 단자가 형성될 수 있다.

버킷들(200)은 개방면이 서로 마주보며 링크부(500)의 움직임에 따라 서로 개폐되도록 구성될 수 있다. 즉, 버킷들(200)은 본체(100)의 제1 모터(110)의 구동력을 링크부(500)를 통해 전달받아 서로 개폐될 수 있다.

버킷들(200)은 닫힘 상태, 즉, 버킷들(200)이 서로 붙어 있을 때에는 버킷들(200) 내부에 물질을 담을 수 있도록 하고, 열림 상태, 즉, 버킷들(200)이 서로 이격되어 있을 때에는 버킷들(200) 내부에 담겨진 물질(이하, 이송 대상 물질이라고도 함)이 배출될 수 있도록 구성될 수 있다.

버킷들(200) 중 적어도 하나에는 배출부(300)가 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 버킷들(200) 각각에 배출부(300)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 버킷들(200) 중에서 하나에만 배출부(300)가 형성될 수 있다. 다만, 제조 단가가 다소 증가하기는 하지만 버킷들(200) 각각에 배출부(300)를 형성하는 것이 정밀 전동 그리퍼(10)의 안정성과 동작 속도 측면에서 장점이 있을 수 있다.

배출부(300)는 버킷(200)의 외측, 즉, 버킷(200)의 개방면의 반대면측에 형성될 수 있다.

배출부(300)는 제어부(도 8의 700)의 제어에 따라 버킷들(200)에 담겨진 물질을 배출할 수 있다. 배출부(300)는 버킷들(200)에 담겨진 물질을 정밀하게, 즉, 정확한 무게만큼 배출할 수 있도록 구성될 수 있다.

배출부(300)의 구조 및 동작은 도 4 내지 도 10을 통해 보다 상세하게 설명될 것이다.

어댑터(400)는 암(미도시)과 본체(100) 사이에 구비될 수 있으며, 상기 암과 정밀 전동 그리퍼(10)를 연결한다.

다른 실시 예에 따라, 어댑터(400)는 생략될 수 있으며, 이 때, 상기 암과 본체(100)가 직접 연결될 수 있다.

링크부(500)는 본체(100)와 버킷들(200) 사이에 구비될 수 있으며, 본체(100)의 제1 모터(110)의 구동력에 의해 움직여 버킷들(200)의 개폐 상태를 변경할 수 있다. 즉, 링크부(500)는 제1 모터(110)의 구동에 따라 버킷들(200)을 열림 상태로부터 닫힘 상태로 변경하거나 닫힘 상태로부터 열림 상태로 변경할 수 있다.

링크부(500)는 버킷들(200)이 안정적으로 개폐될 수 있도록 제1 링크(510)와 제2 링크(530)를 포함할 수 있다.

제1 링크(510)는 제1 모터(110)에 직접 연결될 수 있으며, 적어도 하나의 관절을 포함할 수 있다.

제2 링크(530)는 제1 모터(110)에 연결된 섹터 기어에 연결될 수 있다.

제1 링크(510)와 제2 링크(530)는 개방면이 수직 방향에 평행한 상태를 유지하면서 버킷들(200)이 움직일 수 있도록 버킷들(200)의 움직임을 가이드할 수 있다.

하중 센서(600)는 정밀 전동 그리퍼(10)의 무게를 측정하고 측정된 무게를 제어부(700)로 전송할 수 있다.

하중 센서(600)는 암과 정밀 전동 그리퍼(10) 사이에 구비될 수 있다. 구체적으로, 하중 센서(600)는 암과 본체(100) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 하중 센서(600)는 어댑터(400)와 본체(100) 사이에 구비될 수 있다.

도 3 내지 도 7을 통해서 버킷(200)과 배출부(300)의 상세 구조를 설명할 것이다. 도 3 내지 도 7에서는 버킷(200), 배출부(300) 및 이를 구성하는 부재들을 별도의 도면으로 도시하였으나 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 예를 들어, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 달리 버킷(200), 배출부(300) 및 이를 구성하는 부재들 중에서 일부는 서로 분리되지 않는 하나의 부품일 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 버킷의 상세도이다. 도 3(a)는 버킷(200)의 사시도이고, 도 3(b)는 버킷(200)의 외측면에서의 정면도이고, 도 3(c)는 버킷(200)의 저면도이며, 도 3(d)는 도 3(b)에서 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 3(a) 내지 도 3(d)를 참조하면, 버킷(200)은 배출부(300)가 형성될 수 있도록 외측면, 즉, 개방면의 반대면측에 홈(G)이 형성될 수 있다. 홈(G)의 반경(R1)은 배출부(300)의 호퍼 부재(310)의 외측 반경과 동일할 수 있다.

버킷(200)의 윗면에는 소정의 구경을 갖는 홀이 형성될 수 있다. 배출부(300)에서 제2 모터(350)와 스크류부재(33)가 상기 홀을 통해 연결될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 배출부의 상세도이다.

도 4를 참조하면, 배출부(300)는 호퍼 부재(310), 스크류부재(330), 제2 모터(350) 및 스크래퍼 부재(370)를 포함할 수 있다.

호퍼 부재(310)는 버킷(200)의 홈(G)을 덮도록 형성될 수 있다. 호퍼 부재(310)는 버킷(200)에 담겨진 물질의 일부가 배출될 수 있는 배출 경로를 형성할 수 있다.

호퍼 부재(310)는 내부에 호퍼 구조, 즉, 깔때기 구조를 가져서 담겨진 물질을 효과적으로 배출할 수 있는 배출 경로를 형성할 수 잇다.

호퍼 부재(310)의 구조는 도 5를 통해 보다 상세하게 설명될 것이다.

스크류부재(330)는 호퍼 부재(310)의 배출구에 내접하며 제2 모터(350)에 의해 회전하여 호퍼 부재(310)와 버킷(200)에 담겨진 물질을 배출할 수 있다.

스크류부재(330)는, 제2 모터(350)가 동작하지 않을 때에는, 호퍼 부재(310)의 배출구에 내접하여 배출 경로를 차단할 수 있다. 반대로, 스크류부재(330)는, 제2 모터(350)가 동작하면 제2 모터(350)의 회전 속도에 비례하는 배출 속도로 담겨진 물질을 배출할 수 있다.

스크류부재(330)의 구조는 도 6을 통해 보다 상세하게 설명될 것이다.

제2 모터(350)는 제어부(도 8의 700)의 제어에 따라 스크류부재(330)를 회전시킬 수 있다.

스크래퍼부재(370)는 스크류부재(330)와 이격되어 형성되며, 스크류부재(330)와 마찬가지로 제2 모터(350)에 의해 회전할 수 있다. 스크래퍼부재(370)는 스크류부재(330)와 연동되어 회전하여 스크류부재(330) 근처에 담겨진 물질을 긁어서 스크류부재(330) 쪽으로 이동시킬 수 있다.

다시 말해, 스크래퍼부재(370)가 없는 경우에는 스크류부재(330)에 의해서만 물질이 움직임으로 인해 물질의 배출이 원할하지 않을 수 있다. 이때, 스크래퍼부재(370)가 스크류부재(330)에 이격되어 함께 회전함으로써 담겨진 호퍼 부재(310)와 버킷(200)에 담겨진 물질을 스크류부재(330)로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 스크류부재(330)에 의해 배출되는 배출 속도가 일정하게 유지될 수 있다.

스크래퍼부재(370)의 구조는 도 7을 통해 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 5는 도 4에 도시된 호퍼부재의 상세도이다. 도 5(a)는 호퍼부재(310)의 사시도이고, 도 5(b)는 호퍼부재(310)의 정면도이며, 도 5(c)는 도 5(b)에서 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 5(a) 내지 도 5(c)를 참조하면, 호퍼부재(310)는 가이드부(311), 연장부(313) 및 외장부(315)를 포함할 수 있다.

가이드부(311)는 일측으로 갈수록, 즉, 수직 윗 방향으로 갈수록 내경이 넓어지도록 구성될 수 있다.

연장부(313)는 가이드부(311)로부터 연장되어 배출구를 형성할 수 있다. 구체적으로, 연장부(313)는 가이드부(311)의 타측단, 즉, 상기 일측의 반대 방향인 타측의 끝으로부터 연장되며 제2 반경(R2)의 배출구를 형성할 수 있다.

외장부(315)는 가이드부(311)의 일측단, 즉, 상기 일측의 끝으로부터 연장되어 버킷(200)에 담겨진 물질을 함께 담을 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 구체적으로, 외장부(315)는 호퍼부재(310)가 버킷(200)에 결합될 때 버킷(200)의 홈(G)에 결합되는 영역을 제외하고 나머지 영역에서 가이드부(311)가 연장되도록 형성될 수 있다.

외장부(315)의 외측 반경은 홈(G)의 반경(R1)과 동일할 수 있다. 외장부(315)의 내측 반경은 스크래퍼부재(370)의 원판(371)의 반경(R3)과 동일할 수 있다.

이와 같이, 호퍼부재(310)는 버킷(200)에 담겨진 물질을 담을 수 있는 공간을 추가적으로 제공할 수 있으며, 배출구를 형성하는 연장부(313)를 통해 상기 물질을 배출할 수 있는 배출 경로를 제공할 수 있다. 상기 배출 경로는 스크류부재(330)에 의해 막혀 있어 스크류부재(330)가 동작하지 않을 때에는 버킷(200)에 담겨진 물질을 배출하지 않는다.

스크류부재(330)가 동작할 때에는 호퍼부재(310)의 호퍼 구조, 즉, 가이드부(310)의 경사 구조에 의해 버킷(200)에 담겨진 물질을 연장부(313)에 의해 형성된 배출구로 흐르게 한다.

도 6은 도 4에 도시된 스크류부재의 상세도이다.

도 6(a)는 스크류부재(330)의 사시도이고, 도 6(b)는 스크류부재(330)의 정면도이며, 도 6(c)는 도 6(c)에서 C-C' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 6(a) 내지 도 6(c)를 참조하면, 스크류부재(330)는 스크류(331)와 연결부(333)를 포함할 수 있다.

스크류(331)는 외경이 호퍼부재(310)의 배출구에 내접되도록 형성될 수 있다.

연결부(333)는 스크류(331)와 제2 모터(350)를 연결하며 제2 모터(350)의 회전력을 스크류(331)에 전달할 수 있다.

즉, 제2 모터(350)가 구동되면, 스크류(331)가 회전하여 제2 모터(350)의 회전 속도에 비례하는 배출 속도로 버킷(200)에 담겨진 물질을 호퍼 부재(310)의 배출구를 통해 배출할 수 있다.

도 7은 도 4에 도시된 스크래퍼부재의 상세도이다.

도 7(a)는 스크래퍼부재(370)의 사시도이며, 도 7(b)는 스크래퍼부재(370)의 정면도이다. 도 7(a) 내지 도 7(b)에서는 스크래퍼부재(370)가 2개의 스크래퍼로 구성되는 것으로 도시하였으나 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스크래퍼부재(370)는 적어도 하나의 스크래퍼를 포함하면 그 역할을 수행할 수 있다.

도 7(a) 내지 도 7(b)를 참조하면, 스크래퍼부재(370)는 원판(371)과 스크래퍼(373, 375)를 포함할 수 있다.

원판(371)은 스크류부재(330)의 연결부(333)와 결합될 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 원판(371)은 스크래퍼(373, 375)를 지지하는 역할을 하며, 제2 모터(350)의 회전력을 스크래퍼(373, 375)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

스크래퍼(373, 375)는 원판(371)의 일면에서 연장될 수 있다.

스크래퍼(373, 375)는 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 스크래퍼(373)의 길이(H1)와 제2 스크래퍼(375)의 길이(H2)는 서로 다르게 설정될 수 있다. 제1 스크래퍼(373)와 제2 스크래퍼(375)의 길이와 형상, 특히, 단부 형상을 다르게 함으로써 스크래퍼부재(330)의 효과, 즉, 배출부(300)와 버킷(200)에 담겨진 물질을 내부적으로 이동시켜 배출부(300)의 배출 속도를 일정하게 만드는 효과를 향상시킬 수 있다.

원판(371)의 반경(R3)은 외장부(315)의 내측 반경과 동일할 수 있다. 즉, 스크래퍼(373, 375)는 외장부(315)에 내접하도록 형성될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 정밀 전동 그리퍼의 블록도이다.

도 8을 참조하면, 하중 센서(600)는 정밀 전동 그리퍼(10)의 무게를 측정하고 무게 정보(WI)를 제어부(700)로 전송할 수 있다.

하중 센서(600)는 주기적으로 또는 제어부(700)의 요청에 응답하여 무게 정보(WI)를 제어부(700)로 전송할 수 있다.

제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 정밀 전동 그리퍼(10)의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 개폐 제어 신호(C1)를 전송하여 제1 모터(110)를 구동함으로써 버킷들(200)의 상태를 변경할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 개폐 제어 신호(C1)를 전송하여 이송 대상 물질을 버킷들(200)에 담거나 버킷들(200)에 담겨진 이송 대상 물질 전체를 배출할 수 있다.

또한, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 배출 제어 신호(C2)를 전송하여 제2 모터(350)를 구동함으로써 배출부(300)를 동작시킬 수 있다. 즉, 제어부(700)는 배출 제어 신호(C2)를 전송하여 이송 대상 물질 중 일부를 정밀하게 배출할 수 있다.

제어부(700)의 제어에 의한 정밀 전동 그리퍼(10)의 동작 방법은 도 9 및 도 10을 통해 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 9는 도 1에 도시된 정밀 전동 그리퍼의 동작 방법을 나타내는 플로우 차트이며, 도 10은 도 8에 도시된 제어부가, 정밀 배출 단계에서, 제2 모터의 회전 속도를 제어하는 과정의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.

도 9 내지 도 10을 참조하면, 정밀 전동 그리퍼(10)는 버킷들(200)을 닫아서 내부에 이송 대상 물질을 담을 수 있다(S100).

구체적으로, 정밀 전동 그리퍼(10)를 이송 대상 물질이 있는 곳으로 이동시키고 버킷들(200)을 열림 상태에서 닫힘 상태로 변경하여 이송 대상 물질을 담을 수 있다.

이송 대상 물질이 버킷들(200)에 담기면, 제어부(700)는 하중 센서(600)를 이용해 버킷들(200)에 담겨진 이송 대상 물질의 무게를 측정할 수 있다(S110).

제어부(700)는 하중 센서(600)로부터 수신된 무게 정보(WI)에서 정밀 전동 그리퍼(10)의 자체 무게를 뺌으로서 버킷들(200)에 담겨진 이송 대상 물질의 무게를 측정할 수 있다.

제어부(700)는 측정된 이송 대상 물질의 무게와 목표 무게를 비교할 수 있다(S120).

측정된 이송 대상 물질의 무게가 목표 무게를 초과하지 않으면(S120의 NO 브랜치), 제어부(700)는 이송 대상 물질을 다시 담을 수 있도록 정밀 전동 그리퍼(10)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(700)는 버킷들(200)을 열어서 버킷들(200)에 담겨진 이송 대상 물질을 모두 배출하고 정밀 전동 그리퍼(10)의 위치를 변경, 예를 들어, 하강한 후 버킷들(200)을 닫음으로써 버킷들(200)에 이송 대상 물질을 새롭게 담을 수 있다.

측정된 이송 대상 물질의 무게가 목표 무게를 초과하면(S120의 YES 브랜치), 제어부(700)는 배출부(300)를 구동하여 버킷들(200)에 담겨진 이송 대상 물질의 일부를 배출하며 이송 대상 물질의 무게를 재측정할 수 있다(S130).

제어부(700)는 이송 대상 물질의 무게가 목표 무게에 도달할 때까지 배출부(300)를 구동하여 이송 대상 물질을 배출할 수 있다.

실시 예에 따라, 이송 대상 물질의 배출 속도는 일정하게 설정될 수 있다. 즉, 제어부(700)는 제2 모터(350)의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다. 이와 같이 설정함으로써 전체 시스템의 복잡도를 저감할 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 제어부(700)는 이송 대상 물질의 배출 속도를 이송 대상 물질의 특성에 맞게 조절할 수 있다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(700)는 소정의 제1 시간(T1) 동안 소정의 제1 속도(V1)로 제2 모터(350)를 회전시켜 이송 대상 물질을 배출하도록 제어하면서 이송 대상 물질의 무게의 변화 속도를 측정할 수 있다.

제어부(700)는 제1 시간(T1) 이후의 제2 시간(T2) 동안, 측정된 변화 속도에 반비례하는 속도로 이송 대상 물질을 배출하도록 제2 속도(V2)로 제2 모터(350)를회전시킬 수 있다.

즉, 제1 시간(T1) 동안의 이송 대상 물질의 배출 속도가 빠를수록, 제2 시간(T2) 동안 제2 속도(V2)를 낮춰 이송 대상 물질의 배출 속도를 낮춤으로써 이송 대상 물질이 과다 배출되는 것을 방지할 수 있다.

반대로, 제1 시간(T1) 동안의 이송 대상 물질의 배출 속도가 낮을수록, 제2 시간(T2) 동안 제2 속도(V2)를 높여 이송 대상 물질의 배출 속도를 높임으로써 이송 대상 물질이 배출 시간을 감소시킬 수 있다.

도 10에서는 제2 속도(V2)가 제2 시간(T2) 동안 일정하게 유지되는 것으로 도시되었으나 이는 본 발명의 일 실시예일 뿐이다. 예를 들어, 제2 시간(T2) 동안에도 지속적으로 이송 대상 물질의 무게 변화 속도를 측정하여 제2 속도(V2)를 실시간으로 조정할 수 있다.

제어부(700)는, 이송 대상 물질의 무게가 목표 무게에 근접하면, 즉, 이송 대상 물질의 측정 무게가 목표 무게를 기준으로 소정의 범위에 진입하면, 제3 시간(T3) 동안 보다 정밀한 배출을 위해 제2 모터(350)의 회전속도를 제3 속도(V3)로 낮출 수 있다.

제어부(700)는 이송 대상 물질을 배출하며 이송 대상 물질의 재측정 무게와 목표 무게를 비교할 수 있다(S140).

이송 대상 물질의 재측정 무게와 목표 무게가 동일하지 않으면(S140의 NO 브랜치), 제어부(700)는 배출부(300)를 지속하여 구동할 수 있다.

이송 대상 물질의 재측정 무게와 목표 무게가 동일해지면(S140의 YES 브랜치), 제어부(700)는 배출부(300)의 동작을 중지하고 버킷들(200)을 목표 위치로 이동시킨 후 이송 대상 물질을 모두 배출할 수 있다(S150).

이때, 버킷들(200)과 배출부(300)에 담겨진 이송 대상 물질을 모두 배출할 수 있도록 버킷들(200)을 열고 배출부(300)를 구동할 수 있다. 이와 같이 배출함으로써 배출부(300)의 호퍼 구조에 담겨진 이송 대상 물질까지 모두 배출할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10; 정밀 전동 그리퍼
100; 본체
200; 버킷들
300; 배출부
400; 어댑터
500; 링크부
600; 하중 센서
700; 제어부

Claims

제1 모터를 내장하는 본체;
상기 제1 모터의 구동력에 의해 서로 개폐되도록 구성되는 버킷들; 및
상기 버킷들 중에서 적어도 하나의 외측에 형성되며 제어부의 제어에 따라 상기 버킷들에 담겨진 물질을 배출하는 배출부를 포함하고,
상기 배출부는,
상기 물질의 배출 경로를 형성하는 호퍼부재;
상기 호퍼부재의 배출구에 내접하는 스크류부재; 및
상기 제어부로부터 수신되는 배출 제어 신호에 응답하여 상기 스크류부재를 회전시키는 제2 모터를 포함하는 정밀 전동 그리퍼.
삭제
제1항에 있어서,
상기 배출부는,
상기 스크류부재와 이격되며 상기 스크류부재와 연동되어 회전하는 스크래퍼부재를 더 포함하는 정밀 전동 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 호퍼부재는,
일측으로 갈수록 내경이 넓어지는 가이드부; 및
상기 가이드부로부터 연장되어 상기 배출구를 형성하는 연장부를 포함하는 정밀 전동 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 정밀 전동 그리퍼는,
상기 버킷들에 담겨진 상기 물질의 무게를 측정하는 하중 센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 물질의 상기 무게가 목표 무게에 도달할 때까지 상기 배출부를 동작시키는 정밀 전동 그리퍼.
제5항에 있어서,
상기 하중 센서는 상기 정밀 전동 그리퍼가 연결되는 암(arm)과 상기 본체 사이에 구비되는 정밀 전동 그리퍼.
제6항에 있어서,
상기 정밀 전동 그리퍼는,
상기 암과 상기 본체를 연결하며 상기 암과 상기 하중 센서 사이에 구비되는 어댑터를 더 포함하는 정밀 전동 그리퍼.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 배출부를 통해 상기 물질이 배출되는 동안 상기 하중 센서를 이용해 상기 무게의 변화 속도를 측정하고 상기 변화 속도에 따라 상기 물질의 배출 속도를 조절하는 정밀 전동 그리퍼.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 소정의 제1 시간 동안 소정의 제1 속도로 상기 배출부를 통해 상기 물질을 배출하도록 제어하면서 상기 하중 센서를 이용해 상기 무게의 변화 속도를 측정하며, 상기 제1 시간 이후의 제2 시간 동안 상기 변화 속도에 반비례하는 제2 속도로 상기 물질을 배출하도록 제어하는 정밀 전동 그리퍼.
제1 모터를 동작하여 서로 개폐되도록 구성되는 버킷들을 닫힘 상태로 변경하여 상기 버킷들에 이송 대상 물질을 담는 단계;
상기 이송 대상 물질의 무게를 측정하는 단계;
상기 이송 대상 물질의 상기 무게가 목표 무게에 도달할 때까지 상기 버킷들 중에서 적어도 하나의 외측에 형성된 배출부를 동작하여 상기 이송 대상 물질의 일부를 배출하는 단계;
상기 배출부를 통해 상기 물질이 배출되는 동안 상기 무게의 변화 속도를 측정하는 단계; 및
상기 변화 속도에 따라 상기 배출부의 배출 속도를 조절하는 단계를 더 포함하는 정밀 전동 그리퍼의 동작 방법.
삭제
제10항에 있어서,
상기 배출하는 단계는,
소정의 제1 시간 동안 소정의 제1 속도로 상기 배출부를 통해 상기 물질을 배출하면서 상기 이송 대상 물질의 상기 무게의 변화 속도를 측정하는 단계; 및
상기 제1 시간 이후의 제2 시간 동안 상기 변화 속도에 반비례하는 제2 속도로 상기 물질을 배출하는 단계를 포함하는 정밀 전동 그리퍼의 동작 방법.
제10항에 있어서,
상기 동작 방법은,
상기 이송 대상 물질의 상기 무게가 상기 목표 무게에 도달하면 상기 버킷들을 이송 목표 지점으로 이동시키는 단계; 및
상기 버킷들이 상기 이송 목표 지점으로 이동되면, 상기 버킷들을 열림 상태로 변경시키고 상기 배출부를 동작하여 상기 버킷들에 담겨진 상기 이송 대상 물질을 모두 배출하는 단계를 더 포함하는 정밀 전동 그리퍼의 동작 방법.