KR102529512B1

KR102529512B1 - 로봇암의 그리퍼

Info

Publication number: KR102529512B1
Application number: KR1020230024956A
Authority: KR
Inventors: 류우석; 김영진
Original assignee: 주식회사 테솔로
Priority date: 2023-02-24
Filing date: 2023-02-24
Publication date: 2023-05-09

Abstract

본 발명은 로봇암의 그리퍼에 관한 것으로, 로봇 암의 선단에 고정되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되며 외부로부터 공급되는 전원에 의해 직선이동하는 한 쌍의 선형 가이드가 설치된 동력전달부와, 상기 선형 가이드에 제각기 설치되고 상기 케이스의 선단으로 돌출되어 대상물을 파지하는 그립이 구비되는 파지블록과, 상기 파지블록이 관통하는 제1가이드홈이 형성되고 상기 케이스의 선단에 조립되어 케이스의 선단을 폐쇄하는 커버와, 상기 커버의 상부에 위치되어 상기 제1가이드홈을 차폐하며 상기 파지블록이 관통하는 제2가이드홈이 형성된 차폐판 및 상기 커버의 상단에 고정되고 상기 제2가이드홈을 차폐하며 상기 파지블록이 관통하는 제3가이드홈이 형성된 외측판을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼가 개시된다.

Description

로봇암의 그리퍼{Gripper of robot arm}

본 발명은 로봇암의 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상물을 파지하는 그립에 동력을 제공하는 선형 가이드로 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 유입되어 고착되지 않도록 선형 가이드가 외부로 노출되는 것을 최소화 시킬 수 있는 차폐구조를 갖는 로봇암의 그리퍼에 관한 것이다.

일반적으로 로봇 암(Robot Arm)은 반도체, 식품, 자동차, 선박 등과 같은 제조업 생산라인 및 물류 이송과 같은 산업현장에서 제품의 이동과 생산을 자동화하기 위한 목적으로 사용된다.

이렇게 광범위하게 사용되는 로봇 암은 선단에 통상 물품을 파지하는 그리퍼(Gripper)가 장착되는데, 그리퍼는 파지하는 물품과 작업 내용에 따라 그 형태와 기능이 달라진다.

도 1은 선행기술에 따른 로봇 그리퍼를 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 선행기술에 따른 로봇 그리퍼는 체결부(10), 토크센서(20), 그리퍼구동부(30), 그리퍼파지부(40)로 구성된다.

체결부(10)는 이동 및 회전하는 로봇 암의 선단과 연결되기 위한 부분으로 로봇 암의 선단과 플랜지 체결되기 위한 다수의 결속홀이 마련된다. 그리고, 로봇 암과 대향하는 체결부(10)의 선단에는 그리퍼에 가해지는 힘을 피드백 받기 위한 토크센서(20)가 설치되며 토크센서(20)의 선단에 그리퍼구동부(30)가 마련된다.

그리퍼구동부(30)는 그리퍼파지부(40)에 동력을 제공하여 그리퍼파지부(40)가 작동할 수 있게 하는 것으로 그리퍼구동부(30)의 내부에 리니어 가이드, 감속기 및 모터 또는 엑츄에이터가 설치된다.

또한, 그리퍼파지부(40)는 상호 이격된 2개 이상의 팁으로 구성되어 그리퍼구동부(30)에 의해 팁들의 간격이 조절됨으로써 운반하려고 하는 대상물을 파지하게 된다.

즉, 그리퍼구동부(30)는 가이드와 감속기, 액츄레이터가 설치되어 그리퍼구동부(30)의 작동에 의해 그리퍼파지부(40)의 팁이 서로를 향해 가까워지거나 멀어지는 슬라이딩 운동을 하면서 간격이 조절되어 대상물을 파지하게 되고, 이렇게 그리퍼파지부(40)에 의해 파지된 대상물은 로봇 암의 작동에 의해 대상물을 원하는 위치로 운반하게 된다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 로봇 그리퍼는 그리퍼파지부(40)와 그리퍼구동부(30) 간에 별도의 차폐구조가 마련되지 않아 유증기, 파티클과 같은 이물질이 그리퍼파지부(40)와 그리퍼구동부(30)의 연결 부위(가이드 및 베어링)에 고착되어 그리퍼파지부(40)의 정밀한 동작을 방해하거나 오염시키는 문제가 있다.

KR B 10-1384306 (2014.04.10)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그리퍼구동부와 그리퍼파지부의 연결 부위(가이드 및 베어링)가 외부로 노출되지 않도록 차폐구조를 마련하여 유증기나 파티클 등과 같은 이물질이 그리퍼파지부의 연결 부위에 고착되지 않도록 그리퍼파지부가 정밀한 동작을 수행할 수 있어 작동 신뢰도가 우수한 로봇암의 그리퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 로봇 암의 선단에 고정되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되며 외부로부터 공급되는 전원에 의해 직선이동하는 한 쌍의 선형 가이드가 설치된 동력전달부와, 상기 선형 가이드에 제각기 설치되고 상기 케이스의 선단으로 돌출되어 대상물을 파지하는 그립이 구비되는 파지블록과, 상기 파지블록이 관통하는 제1가이드홈이 형성되고 상기 케이스의 선단에 조립되어 케이스의 선단을 폐쇄하는 커버와, 상기 커버의 상부에 위치되어 상기 제1가이드홈을 차폐하며 상기 파지블록이 관통하는 제2가이드홈이 형성된 차폐판 및 상기 커버의 상단에 고정되고 상기 제2가이드홈을 차폐하며 상기 파지블록이 관통하는 제3가이드홈이 형성된 외측판을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼에 의해 달성된다.

여기서, 상기 차폐판은 상기 커버와 외측판 사이에서 회전되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차폐판은 상기 커버의 상부에 돌출된 지지축에 안치된 상태로 상기 지지축을 중심으로 회전하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차폐판은 그 상부에 상기 제2가이드홈을 관통한 파지블록의 둘레를 감싸는 가스켓이 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차폐판에 형성된 제2가이드홈은 상기 가스켓이 안치되는 안치홈이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안치홈은 상기 제2가이드홈과 단차를 두고 함몰된 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 차폐판은 그 하면에 상기 커버의 상면을 향해 연장된 스커트가 형성되고, 상기 커버의 상면은 상기 스커트가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스커트는 상기 차폐판의 하면 둘레를 따라 형성되는 다수의 포스트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스커트는 상기 커버에 형성된 삽입홈과 접촉하는 하단이 반구의 형태를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 커버와 차폐판 사이에 개재되는 구름볼을 더 포함하고, 상기 구름볼은 상기 커버와 차폐판이 서로 마주하는 면에 제각각 형성된 고랑에 안치되어 커버와 차폐판이 이격된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼에 의하면, 대상물을 파지하는 그립에 동력을 제공하기 위해 케이스에 설치된 선형 가이드로 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 유입되어 고착되지 않도록 커버, 차폐판, 외측판이 순차적으로 설치되어 선형 가이드와 연계된 파지블록이 직선이동할 때 차폐판이 커버와 외측판 사이에서 회전하여 선형 가이드가 외부로 노출되는 것을 최소화시켜 이물질의 유입을 차단하게 된다.

도 1은 선행기술에 따른 로봇 암을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 부분 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 평면도 및 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼 중 차폐판의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼를 나타낸 부분 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼는 케이스(100), 동력전달부(200), 파지블록(300), 커버(400), 차폐판(500), 외측판(600)으로 구성되어 케이스(100)에 설치된 동력전달부(200)에 의해 작동하는 파지블록(300)을 커버(400), 차폐판(500), 외측판(600)이 순차적으로 차폐하여 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 동력전달부(200)와 파지블록의 연결 부위로 유입되어 고착되는 것을 차단하게 된다.

부연하자면, 케이스(100)는 중공관의 형태를 갖고 로봇 암의 선단에 설치된다. 이러한 케이스(100)는 그 내부에 동력전달부(200)가 설치되는데, 동력전달부(200)는 외부로부터 공급되는 전원에 의해 직선이동하는 한 쌍의 선형 가이드(210)를 포함한다.

즉, 동력전달부(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 케이스의 선단에 한 쌍의 선형 가이드(210)가 설치된다. 선형 가이드(210)는 케이스(100)의 선단에 한 쌍의 레일(220)이 설치되고 상기 레일(220)에 제각기 가동블록(230)이 설치된다.

이때, 가동블록(230)의 상면에 파지블록(300)이 구비되는데, 파지블록(300)은 가동블록(230)의 상면에서 상부를 향해 연장된 봉의 형태를 갖게 되며, 이러한 파지블록(300)의 끝단에 대상물을 파지하는 그립(310)이 구비된다.

그립(310)은 일부가 평판형의 플레이트로 이루어지며 그 표면에 마찰계수가 높은 재질로 코팅되어 대상물을 그립(310)이 파지했을 때 미끄러지는 것을 방지하게 된다.

또한, 한 쌍의 가동블록(230) 사이에는 케이스(100) 내부에 설치된 구동모터의 회전축과 결합된 피니언(240)이 구비된다. 상기 피니언(240)은 가동블록(230)에 제각기 형성된 래크(231)와 맞물려 피니언(240)이 회전하는 것에 의해 래크(231)가 직선이동하게 된다.

가동블록(230)에 형성된 래크(231)는 서로를 향해 마주하여 위치하고 그 사이에 피니언(240)이 마련되어 피니언(240)이 정방향 또는 역방향으로 회전하는 것에 의해 래크(231)가 서로 가까워지거나 멀어지는 직선이동을 하게 된다.

이러한 래크(231)의 직선이동에 따라 가동블록(230)이 레일(220)을 따라 활주하게 되고 이에 따라 파지블록(300)에 설치된 그립(310)이 서로를 향해 가까워지거나 또는 멀어지는 직선이동을 하게 되어 대상물을 그립(310)이 파지할 수 있게 된다.

상기와 같은 동력전달부(200)가 설치된 케이스(100)의 선단은 커버(400)가 설치되어 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 선형 가이드(210)로 유입되는 것을 1차적으로 차단하게 된다.

커버(400)는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 원통의 형상으로 이루어지며 커버(400)의 하부가 케이스(100)의 선단에 고정된다. 이때, 커버(400)의 하부와 케이스(100)의 선단은 오-링과 같은 기밀부재가 개재되어 고정될 수 있다.

또한, 커버(400)는 상부에 파지블록(300)이 관통하는 제1가이드홈(410)이 형성되는데, 제1가이드홈(410)은 파지블록(300)의 이동방향에 상응하는 장공의 형태로 형성된다.

한편, 차폐판(500)은 커버(400)의 상부에 위치되어 커버(400)에 형성된 제1가이드홈(410)을 차폐하게 된다. 이때, 차폐판(500)은 커버(400)의 상부에 위치한 상태에서 회전되도록 구비되는데, 차폐판(500)이 커버(400)의 상부에서 안정적으로 회전할 수 있게 커버(400)의 상부는 차폐판(500)의 두께만큼 오목하게 함몰된 함몰부(450)가 형성된다.

이러한 차폐판(500)은 파지블록(300)이 관통하는 제2가이드홈(510)이 형성되는데, 제2가이드홈(510)은 제1가이드홈(410)과 교차하는 방항으로 장공의 형태로 형성된다.

상기와 같이, 차폐판(500)이 커버(400)의 상부에 위치되고 커버(400)에 형성된 제1가이드홈(410)과 교차하는 방향으로 제2가이드홈(510)이 형성되면, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 파지블록(300)이 커버(400)의 제1가이드홈(410)과 차폐판(500)의 제2가이드홈(510)을 관통한 상태에서 선형 가이드(210)에 의해 직선이동하는 것에 따라 차폐판(500)은 커버(400)의 상부에서 회전하게 되면서 차폐판(500)의 일부가 커버(400)의 제1가이드홈(410)을 가리거나 개방하게 된다.

이와 같이, 커버(400)의 상부에 차폐판(500)이 마련되면 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 선형 가이드(210)로 유입되는 것을 2차적으로 차단하게 된다.

또한, 차폐판(500)이 구비된 커버(400)의 상부에는 외측판(600)이 구비되는데 외측판(600)은 커버(400)의 상단에 고정되며 파지블록(300)이 관통하는 제3가이드홈(610)이 형성된다. 이때 외측판(600)에 형성되는 제3가이드홈(610)은 커버에 형성된 제1가이드홈(410)과 동일한 형태로 형성된다.

이와 같이 외측판(600)이 차폐판(500)의 상부에 마련되면 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 선형 가이드(210)로 유입되는 것을 3차적으로 차단하게 된다.

한편, 커버(400)와 외측판(600) 사이에 구비되어 파지블록(300)이 직선이동하는 것에 의해 차폐판(500)이 회전하게 될 때 차폐판(500)이 원활하게 회전할 수 있도록 커버(400)의 상부에 지지축(420)이 돌출되어 차폐판(500)의 하면이 지지축(420)에 안치된 상태로 회전하게 된다.

즉, 커버(400)의 상부에 지지축(420)이 돌출되고 상기 지지축(420)에 차폐판(500)이 안치되면 커버(400)의 상부에 구비된 차폐판(500)의 접촉 면적이 지지축(420)과 맞닿는 부분으로 한정되기 때문에 커버(400)와 차폐판(500)의 마찰이 지지축(420)과 차폐판(500)이 접촉하는 부분에 국한되므로 마찰력 감소에 의해 차폐판(500)의 회전을 더욱 원활하게 할 수 있다.

또한, 상기와 같이 커버(400)의 상부에 형성된 지지축(420)에 차폐판(500)이 안치될 때 지지축(420)에 미끄럼 베어링(421)이 구비되고 상기 미끄럼 베어링(421)에 차폐판(500)이 안치되도록 하여 차폐판(500)의 회전을 더욱 원활하게 할 수 있다.

한편, 차폐판(500)의 제2가이드홈(510)을 관통한 파지블록(300)의 둘레에 가스켓(520)이 마련되어 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 제2가이드홈(510)을 통해 케이스 내부로 유입되지 않도록 방지할 수 있다.

이를 위해, 차폐판(500)은 그 상부에 상기 제2가이드홈(510)을 관통한 파지블록(300)의 둘레를 감싸는 가스켓(520)이 마련된다. 또한, 차폐판(500)에 형성된 제2가이드홈(510)은 가스켓(520)이 안치되는 안치홈(511)이 형성된다.

이때, 안치홈(511)은 제2가이드홈(510)과 단차를 두고 함몰된 형태로 이루어져 파지블록(300)의 둘레를 감싸는 가스켓(520)이 안치홈(511)에 위치하게 되어 파지블록(300)이 직선이동하게 될 때 가스켓(520)이 제2가이드홈(510)을 따라 이동하여 제2가이드홈(510)이 외부로 노출되는 것을 차단하게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼는 대상물을 파지하는 그립(310)에 동력을 제공하기 위해 케이스(100)에 설치된 선형 가이드(210)로 유증기, 파티클 등과 같은 이물질이 유입되어 고착되지 않도록 커버(400), 차폐판(500), 외측판(600)이 순차적으로 설치되어 선형 가이드(210)와 연계된 파지블록(300)이 직선이동할 때 차폐판(500)이 커버(400)와 외측판(600) 사이에서 회전하여 선형 가이드(210)가 외부로 노출되는 것을 최소화시켜 이물질의 유입을 차단하게 된다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 커버(400)와 외측판(600) 사이에 마련된 차폐판(500)에 스커트(530)가 형성되어 차폐판(500)과 커버(400)의 접촉면적을 최소화시켜 차폐판(500)의 회전을 더욱 원활히 할 수 있다. 이를 도 7에 의거하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 로봇암의 그리퍼 중 차폐판의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 차폐판(500)은 그 하면에 커버(400)의 상면을 향해 연장된 스커트(530)가 형성되며, 커버(400)의 상면은 스커트(530)가 삽입되는 삽입홈(430)이 형성된다.

이때, 스커트(530)는 차폐판의 하면 둘레를 따라 형성되는 다수의 포스트(531)를 마련하여 커버(400)의 상부에 위치한 차폐판(500)을 포스트(531)가 지지하게 된다. 이렇게 차폐판(500)에 형성되는 포스트(531)는 차폐판(500)의 하면에 4개소가 균등한 간격을 두고 형성되며 포스트(531)의 끝단이 커버(400)의 상면에 형성된 삽입홈(430)에 삽입된다.

또한, 커버(400)의 상면에 형성된 삽입홈(430)에 삽입된 포스트(531)의 끝단은 도 7의 원안에 도시된 바와 같이 반구의 형태로 이루어져 삽입홈(430)과 포스트(531)의 접촉 면적을 최소화시켜 차폐판(500)이 회전할 때 커버(400)와의 마찰력을 감소시켜 차폐판(500)의 회전을 더욱 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이 커버(400)와 차폐판(500) 사이에 구름볼(550)이 개재되어 차폐판(500)의 회전을 더욱 원활히 할 수 있다.

이를 위해, 커버(400)와 차폐판(500)이 서로 마주하는 면에 제각기 고랑(440)(540)이 형성되고, 상기 고랑(440)(540)에 구름볼(550)이 안치된다. 이때, 구름볼(550)은 커버(400)와 차폐판(500)이 서로 접촉하지 않도록 소정의 직경을 갖도록 하여 구름볼(550)이 커버(400)와 차폐판(500)에 형성된 고랑(440)(540)에 안치되었을 때 커버(400)와 차폐판(500)을 이격된 상태로 유지시키게 된다.

이와 같이, 커버(400)와 차폐판(500) 사이에 구름볼(550)이 개재되면 차폐판(500)이 회전하게 될 때 구름볼(550)이 커버(400)와 차폐판(500)에 형성된 고랑(440)(540)을 따라 구름하여 차폐판(500)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라 구름볼(550)의 구조에 의해 고랑(440)(540)과의 접촉 면적을 최소화시킬 수 있어 마찰력 감소에 의해 차폐판(500)의 회전을 더욱 원활히 할 수 있다.

100 : 케이스 200 : 동력전달부
210 : 선형 가이드 220 : 레일
230 : 가동블록 231 : 래크
240 : 피니언 300 : 파지블록
310 : 그립 400 : 커버
410 : 제1가이드홈 420 : 지지축
430 : 삽입홈 440, 540 : 고랑
500 : 차폐판 510 : 제2가이드홈
511 : 안치홈 520 : 가스켓
530 : 스커트 531 : 포스트
550 : 구름볼 600 : 외측판
610 : 제3가이드홈

Claims

로봇 암의 선단에 고정되는 케이스;
상기 케이스의 내부에 설치되며 외부로부터 공급되는 전원에 의해 직선이동하는 한 쌍의 선형 가이드가 설치된 동력전달부;
상기 선형 가이드에 제각기 설치되고 상기 케이스의 선단으로 돌출되어 대상물을 파지하는 그립이 구비되는 파지블록;
상기 파지블록이 관통하는 제1가이드홈이 형성되고 상기 케이스의 선단에 조립되어 케이스의 선단을 폐쇄하는 커버;
상기 커버의 상부에 위치되어 상기 제1가이드홈을 차폐하며 상기 파지블록이 관통하는 제2가이드홈이 형성된 차폐판; 및
상기 커버의 상단에 고정되고 상기 제2가이드홈을 차폐하며 상기 파지블록이 관통하는 제3가이드홈이 형성된 외측판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 차폐판은 상기 커버와 외측판 사이에서 회전되는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼.
청구항 2에 있어서,
상기 차폐판은 상기 커버의 상부에 돌출된 지지축에 안치된 상태로 상기 지지축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 차폐판은 그 상부에 상기 제2가이드홈을 관통한 파지블록의 둘레를 감싸는 가스켓이 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼.
청구항 4 있어서,
상기 차폐판에 형성된 제2가이드홈은 상기 가스켓이 안치되는 안치홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼.
청구항 5에 있어서,
상기 안치홈은 상기 제2가이드홈과 단차를 두고 함몰된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇암의 그리퍼.