KR102561779B1 - 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터 - Google Patents

회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터는, 회전툴과 작업대상 간 접촉력 및/또는 작업거리를 일정하게 조정하는 캘리브레이션을 포함하고, 상기 캘리브레이션은 상기 회전툴을 지지하고 상기 작업대상을 기준으로 전후진하는 슬라이더와, 상기 툴과 작업대상 간 접촉력 또는 작업거리를 측정하는 센서와, 상기 센서와 연동하여 상기 슬라이더를 구동하는 구동부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터를 이용하면, 항상 엔드 이펙터의 작업위치 원점을 정밀 조절하여 균일한 품질을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Description

회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터{Rotating tool all-in-one robot end effector}
본 발명은 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터에 관한 것이다.
회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터는 로봇이 작업을 할 때 작업대상에 직접 작용하는 툴(tool)을 가진 부분을 말하며, 특히 도장작업, 왁스작업, 광택작업 등을 위해 회전하며 작업을 진행하는 회전툴을 가진다.
대한민국 등록특허공보 제10-1761546호(등록일자 : 2017년07월20일)에는 '도장로봇용 방폭장치 및 이를 포함하는 도장로봇'이 개시되어 있다. 이 선행특허를 살펴보면, 대상물에 도료를 분사하는 분사부, 즉 툴이 구동부에 의해 구동하는 암프레임에 결합하여, 도장위치를 변경하며 도장공정을 진행함을 알 수 있다.
그러나 회전툴을 이용하여 도장작업, 왁스작업 및 광택작업 등을 하는 경우에는 새 작업을 할 때마다 및/또는 작업 중 툴의 작업위치를 변경할 때마다 작업대상에 대한 툴의 상대적인 작업위치 원점을 정밀 조절하여 작업 정확도를 높여야만 균일한 품질을 유지할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1761546호(등록일자 : 2017년07월20일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작업대상 기준으로 회전툴의 상대적인 작업위치 원점을 정밀 조절할 수 있는 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터는 로봇암에 결합하여 상기 로봇암에 의해 작업위치로 이동하는 회전툴과, 상기 작업위치에 세팅된 작업대상을 기준으로 상기 작업위치로 이동한 회전툴의 작업위치 원점을 조절하는 캘리브레이션을 포함한다. 상기 캘리브레이션은, 상기 회전툴을 지지하고 상기 작업대상을 기준으로 전후진하는 슬라이더와, 상기 회전툴과 작업대상 간 접촉력 또는 작업거리를 측정하는 센서와, 상기 센서와 연동하여 상기 슬라이더를 구동하는 구동부를 포함한다.
상기 구동부와 상기 회전툴 사이에 배치되어 상기 슬라이더의 전후진을 안내하는 롤러가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 센서는 상기 로봇암 측에 배치되어 상기 작업대상까지의 작업거리를 측정하는 LVDT를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 공압에 의해 작동하여 상기 슬라이더를 전후진시키는 에어실린더를 포함할 수 있다.
상기 에어실린더는, 상기 슬라이더의 일측에 상기 슬라이더의 전후진방향을 따라 배치된 정방향 에어실린더와, 상기 슬라이더의 타측에 상기 슬라이더의 전후진방향을 따라 배치되고 상기 정방향 에어실린더와 대향 배치되어 상기 정방향 에어실린더와 역방향으로 작용하는 역방향 에어실린더를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터는, 로봇암에 의해 회전툴이 작업위치로 이동하여 작업대상과 대면하면, 센서에 의해 회전툴과 작업대상 간 접촉력 및/또는 작업거리를 측정하고, 센서 결과에 따라 회전툴을 작업대상에 대하여 전후진하여 작업대상을 기준으로 회전툴의 상대적인 작업위치 원점을 정밀 조절하므로 항상 회전툴과 작업대상 간 접촉력 및/또는 작업거리을 일정하게 유지하여 균일한 품질을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터를 부분 절개한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 엔드 이펙터의 측면도로서, 회전툴의 작업위치 원점 조절 작용효과를 보여주는 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터는, 로봇암에 회전 가능토록 결합하여 로봇암에 의해 기 설정된 작업위치로 이동하는 회전툴(10)과, 작업위치에 세팅된 작업대상을 기준으로 로봇암에 의해 작업위치로 이동한 회전툴(10)의 작업위치 원점을 조절하는 캘리브레이션(20)을 포함한다.
캘리브레이션(20)은 로봇암에 결합하여 회전툴(10)과 함께 기 설정된 작업위치로 이동될 수 있다.
캘리브레이션(20)은 회전툴(10)을 지지하고 작업대상을 기준으로 전후진하는 슬라이더(30)와, 회전툴(10)과 작업대상 간 접촉력 또는 작업거리를 측정하는 센서(40)와, 센서(40)와 연동하여 슬라이더(30)를 구동하는 구동부(50)를 포함한다.
슬라이더(30)는 회전툴(10)과 일체로 결합한 받침부(32)와, 받침부(32)와 구동부(50)를 연결하는 연결부(34)를 포함한다. 받침부(32)는 회전툴(10)을 받치는 패널(32a)과, 패널(32a)에 고정되고 회전툴(10)이 끼움 결합하는 클램프(32b)를 포함할 수 있다. 연결부(34)는 패널(32a)의 중심으로부터 회전툴(10) 반대쪽인 구동부(50)를 향해 기둥 형태로 돌출 형성될 수 있다.
슬라이더(30)의 전후진을 롤러(64)가이드(60)가 보다 원활하게 안내할 수 있다. 롤러(64)가이드(60)는 구동부(50)와 회전툴(10) 사이에 배치될 수 있다. 롤러(64)가이드(60)는 구동부(50)에 고정되며 슬라이더(30)의 전후진방향을 따라 긴 레일(62)과, 회전툴(10) 측인 슬라이더(30)의 패널(32a)에 고정되며 레일(62)을 따라 전후진하는 롤러(64)를 포함할 수 있다. 롤러(64)가이드(60)는 슬라이더(30)의 전후진방향에 대해 수직방향을 따라 이격 배열된 복수개로 이루어질 수 있다.
센서(40)는 로봇암 측에 배치되어 작업대상까지의 작업거리를 측정하는 LVDT(The linear variable differential transformer)로 이루어질 수 있다. LVDT는 구동부(50)와 함께 하우징(54)의 내부에 설치되어 로봇암 측에 고정될 수 있다.
구동부(50)는 공압에 의해 작동하여 슬라이더(30)를 전후진시키는 에어실린더(52-1,52-2)를 포함할 수 있다. 에어실린더(52-1,52-2)는 하우징의 내부에 슬라이더(30)의 전후진방향을 따라 일렬 배치되며, 공압에 의해 슬라이더(30)의 전후진방향을 따라 왕복하는 피스톤(52a)이 슬라이더(30)와 결합할 수 있다. 따라서 에어실린더(52-1,52-2)에 의해 로봇암에 대해서 회전툴(10)이 상대적으로 전후진할 수 있으며, 아울러 회전툴(10)이 작업대상과 접촉할 때 공압력에 의해 완충작용을 할 수 있다.
에어실린더(52-1,52-2)는 슬라이더(30)의 일측에 슬라이더(30)의 전후진방향을 따라 배치된 정방향 에어실린더(52-1)와, 슬라이더(30)의 타측에 슬라이더(30)의 전후진방향을 따라 배치되고 정방향 에어실린더(52-1)와 대향 배치되어 정방향 에어실린더(52-1)와 역방향으로 작용하는 역방향 에어실린더(52-2)로 이루어질 수 있다. 즉 정방향 에어실린더(52-1)는 슬라이더(30)의 연결부(34)를 중심으로 작업대상 반대쪽 편에 설치되고, 공압이 공급되면 피스톤(52a)이 작업대상을 향해 이동하여 회전툴(10)을 작업대상을 향해 전진시킬 수 있다. 역방향 에어실린더(52-2)는 슬라이더(30)의 연결부(34)를 중심으로 작업대상쪽 편에 설치되고, 공압이 공급되면 피스톤(52a)이 작업대상과 반대쪽을 향해 이동하여 회전툴(10)을 작업대상으로부터 후진시킬 수 있다.
정방향 에어실린더(52-1)와 역방향 에어실린더(52-2)는 각각 복수개로 이루어질 수 있다.
정방향 에어실린더(52-1)와 역방향 에어실린더(52-2) 사이에서 공압 전달이 이루어질 수 있도록 정방향 에어실린더(52-1)와 역방향 에어실린더(52-2)를 에어호스 및 에어밸브로 서로 연결할 수 있다. 즉 정방향 에어실린더(52-1)의 공압을 역방향 에어실린더(52-2)로 전달하여 역방향 에어실린더(52-2)의 공압력을 증가시키고, 또는 역방향 에어실린더(52-2)의 공압을 정방향 에어실린더(52-1)를 전달하여 정방향 에어실린더(52-1)의 공압력을 증가시킬 수 있다. 따라서 정방향 에어실린더(52-1)와 역방향 에어실린더(52-2)에 의해 회전툴(10)을 양방향에서 보다 견고하고 정밀하게 지지할 수 있다. 또한 정방향 에어실린더(52-1)와 역방향 에어실린더(52-2)가 서로 반대방향으로 작동하지만 연동하여 상호간 작동이 충돌되지 않게 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터에 대한 작용효과를 상세히 설명하면, 다음과 같다.
로봇암에 의해 회전툴(10)이 캘리브레이션(20)과 함께 기 설정된 작업위치로 이동하여 작업대상과 대면하면, 센서(40)가 작업대상과의 선형 거리를 측정한다. 센서(40)의 측정 결과를 기 설정한 회전툴(10)의 원점 기준값과 비교 분석한다.
예컨대 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 정방향 에어실린더(52-1)와 역방향 에어실린더(52-2)가 서로 균형을 유지한 상태에서 회전툴(10)이 로봇암에 의해 작업위치로 이동한다.
그리고 센서(40)에 의해 측정된 선형 거리가 기준값보다 크면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 정방향 에어실린더(52-1)의 공압은 증가하고 역방향 에어실린더(52-2)의 공압은 감소하여, 로봇암에 대해 회전툴(10)이 슬라이더(30)와 함께 작업대상을 향해 전진할 수 있다.
또는 센서(40)에 의해 측정된 선형 거리가 기준값보다 작으면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 정방향 에어실린더(52-1)의 공압은 감소하고 역방향 에어실린더(52-2)의 공압은 증가하여, 로봇암에 대해 회전툴(10)이 슬라이더(30)와 함께 작업대상으로부터 후진할 수 있다.
이와 같이 회전툴(10)을 로봇암에 의해 절대위치로 이동한 후, 캘리브레이션(20)에 의해 작업대상을 기준으로 회전툴(10)의 상대위치를 정밀 제어하여, 항상 회전툴(10)과 작업대상 간 접촉력 및/또는 작업거리를 일정하게 유지할 수 있다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10; 회전툴 20; 캘리브레이션
30; 슬라이더 40; 센서
50; 구동부 52-1; 정방향 에어실린더
52-2; 역방향 에어실린더

Claims (5)

  1. 로봇암에 결합하여 상기 로봇암에 의해 작업위치로 이동하는 회전툴; 및
    상기 작업위치에 세팅된 작업대상을 기준으로 상기 작업위치로 이동한 회전툴의 작업위치 원점을 조절하는 캘리브레이션을 포함하고,
    상기 캘리브레이션은,
    상기 회전툴을 지지하고, 상기 작업대상을 기준으로 전후진하는 슬라이더,
    상기 회전툴과 작업대상 간 접촉력 또는 작업거리를 측정하는 센서 및
    상기 센서와 연동하여 상기 슬라이더를 구동하는 구동부를 구비하며,
    상기 구동부는 공압에 의해 작동하여 상기 슬라이더를 전후진시키는 에어실린더를 포함하고,
    상기 에어실린더는,
    상기 슬라이더의 일측에 상기 슬라이더의 전후진방향을 따라 배치된 정방향 에어실린더 및
    상기 슬라이더의 타측에 상기 슬라이더의 전후진방향을 따라 배치되고, 상기 정방향 에어실린더와 대향 배치되어 상기 정방향 에어실린더와 역방향으로 작용하는 역방향 에어실린더를 포함하는 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부와 상기 회전툴 사이에 배치되어 상기 슬라이더의 전후진을 안내하는 롤러가이드를 더 포함하는 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 로봇암 측에 배치되어 상기 작업대상까지의 작업거리를 측정하는 LVDT를 포함하는 회전툴 일체형 로봇 엔드 이펙터.
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