KR102629559B1 - Parallel electric gripper for robot mounting - Google Patents
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Abstract
로봇 장착용 평행 전동 그리퍼가 개시된다. 상기 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 회전축상에 웜이 구비되고 구동력을 제공하는 구동부; 상기 웜 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜과 맞물려 회전하는 웜기어; 상기 웜기어 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 평기어; 상기 평기어 상측에 수평 배치되는 바 형상의 가이드레일; 상기 평기어의 회전에 의해 상기 가이드레일상에서 수평이동하도록 일측에 상기 평기어의 기어와 맞물리는 랙이 구비되고, 일측에 파지대상물을 파지하는 핑거가 설치되는 한 쌍의 가이드블록; 및 상기 구동부, 상기 웜기어, 상기 평기어, 상기 가이드레일 및 상기 가이드블록이 설치되고 커버하기 위한 하우징;을 포함할 수 있다.A parallel electric gripper for robot mounting is disclosed. The parallel electric gripper for mounting a robot includes a drive unit provided with a worm on a rotation axis and providing driving force; A pair of worm gears are disposed opposite each other on both sides of the worm and rotate in engagement with the worm; A pair of spur gears are disposed opposite each other on both sides of the worm gear and rotate in engagement with the worm gear; A bar-shaped guide rail disposed horizontally above the spur gear; A pair of guide blocks provided with a rack on one side that engages with the gear of the spur gear to move horizontally on the guide rail by rotation of the spur gear, and fingers for gripping the gripping object are installed on one side; and a housing for installing and covering the driving unit, the worm gear, the spur gear, the guide rail, and the guide block.
Description
본 발명은 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 구동 메커니즘을 간소화하여 구성 부품을 최소화할 수 있고 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 웜, 웜기어 및 평기어가 직접 맞물려 회전하도록 이루어짐으로써 파지력을 향상시키고 정밀한 파지가 가능하며, 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel electric gripper for robot mounting. More specifically, the driving mechanism can be simplified to minimize component parts and reduce volume and weight, and the worm, worm gear, and spur gear are directly engaged and rotated. This relates to a parallel electric gripper for robot mounting that improves gripping force, enables precise gripping, and improves mechanical durability.
반도체 제조설비, 자동차 부품 등의 조립공정 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.The use of robots to handle materials, processed products, and finished products is becoming common in almost all industrial fields, including semiconductor manufacturing facilities, assembly processes for automobile parts, and machine tools. And the application of industrial robots is expanding to more precise work areas due to the development of vision technology.
일반적으로 자동화 공장이나 정밀 부품의 조립 또는 차량 부품조립 및 제조하기 위한 공정에서는 각종 부품의 이송 또는 조립 및 제조에 따라 부품을 그립하기 위해 로봇에 엔드이펙터로써 장착되는 그리퍼가 있다.Generally, in automated factories, assembly of precision parts, or processes for assembling and manufacturing vehicle parts, there is a gripper mounted on a robot as an end effector to grip parts during the transfer or assembly and manufacturing of various parts.
한편, 종래에는 '로봇 그리퍼 및 작동방법(대한민국 등록특허 10-2134071)'이 제안된 바 있다.Meanwhile, 'Robot Gripper and Operating Method (Korea Registered Patent 10-2134071)' has been proposed in the past.
이러한 종래의 로봇 그리퍼는 그리퍼 레일상에서 그리퍼 바디부가 평행하게 이동하면서 파지대상물을 파지하도록 이루어진다.Such a conventional robot gripper is configured to grip an object while the gripper body moves in parallel on the gripper rail.
하지만 종래의 로봇 그리퍼의 경우 모터의 회전력을 전달받아 링커가 회전됨으로써 제1 그리퍼 바디부와 제2 그리퍼 바디부가 직선운동하면서 파지대상물을 파지하는 구조로서, 정밀한 파지가 어렵고, 기어의 맞물림 구조에 비해 상대적으로 파지력이 약할 수밖에 없는 문제가 있다.However, in the case of a conventional robot gripper, the linker is rotated by receiving the rotational force of the motor, so that the first and second gripper body parts move in a straight line to grip the object to be gripped. Precise gripping is difficult, and compared to the meshing structure of gears, The problem is that the gripping force is relatively weak.
또한, 로봇의 엔트이펙터로 설치되는 그리퍼는 중량물의 하중을 고려하여 최대한 중량을 감소시킬 필요가 있는데, 종래의 로봇 그리퍼는 구동계통 원리의 특성상 로봇 그리퍼의 부피가 커지고 이에 따라 무게가 증가하는 문제가 있다.In addition, the gripper installed as an end effector of the robot needs to reduce the weight as much as possible in consideration of the load of heavy objects. Due to the nature of the drive system principle, the conventional robot gripper has the problem of increasing the volume of the robot gripper and thus increasing the weight. there is.
또한, 구동부로터 제공받은 구동력이 파지대상물을 파지하는 핑거까지 전달되는 과정에서 구동력 손실이 발생할 수 있고, 복잡한 구조에 따라 진동 및 소음이 발생할 수밖에 없는 문제를 가지고 있다.In addition, a loss of driving force may occur in the process where the driving force provided from the driving unit is transmitted to the fingers that grip the object to be grasped, and there is a problem that vibration and noise are inevitably generated due to the complex structure.
따라서, 구동 메커니즘을 간소화하여 구성 부품을 최소화할 수 있고 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 그리퍼 개발이 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need to develop a gripper that can simplify the driving mechanism, minimize the number of components, and reduce the volume and weight.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동 메커니즘을 간소화하여 구성 부품을 최소화할 수 있고 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 웜, 웜기어 및 평기어가 직접 맞물려 회전하도록 이루어짐으로써 파지력을 향상시키고 정밀한 파지가 가능하며, 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼를 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention is to solve these problems. By simplifying the drive mechanism, the component parts can be minimized and the volume and weight can be reduced, and the worm, worm gear, and spur gear are directly meshed and rotated to increase the gripping force. The goal is to provide a parallel electric gripper for robot mounting that can provide improved, precise gripping and improved mechanical durability.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 회전축상에 웜이 구비되고 구동력을 제공하는 구동부; 상기 웜 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜과 맞물려 회전하는 웜기어; 상기 웜기어 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 평기어; 상기 평기어 상측에 수평 배치되는 바 형상의 가이드레일; 상기 평기어의 회전에 의해 상기 가이드레일상에서 수평이동하도록 일측에 상기 평기어의 기어와 맞물리는 랙이 구비되고, 일측에 파지대상물을 파지하는 핑거가 설치되는 한 쌍의 가이드블록; 및 상기 구동부, 상기 웜기어, 상기 평기어, 상기 가이드레일 및 상기 가이드블록이 설치되고 커버하기 위한 하우징;을 포함할 수 있다.A parallel electric gripper for robot mounting according to an embodiment of the technical idea of the present invention for achieving the above object includes a drive unit provided with a worm on a rotation axis and providing driving force; A pair of worm gears are disposed opposite each other on both sides of the worm and rotate in engagement with the worm; A pair of spur gears are disposed opposite each other on both sides of the worm gear and rotate in engagement with the worm gear; A bar-shaped guide rail disposed horizontally above the spur gear; A pair of guide blocks provided with a rack on one side that engages with the gear of the spur gear to move horizontally on the guide rail by rotation of the spur gear, and fingers for gripping the gripping object are installed on one side; and a housing for installing and covering the driving unit, the worm gear, the spur gear, the guide rail, and the guide block.
또한, 상기 웜기어는, 상기 웜과의 기어 맞물림 시 접촉 면적을 크게 하기 위해, 각 기어의 피치점(pitch point)에 접촉홈이 더 형성될 수 있다.In addition, the worm gear may further have contact grooves formed at the pitch points of each gear in order to increase the contact area when the gear engages with the worm.
또한, 상기 평기어는, 상기 웜기어 상측에 배치될 수 있다.Additionally, the spur gear may be disposed above the worm gear.
또한, 상기 평기어는, 상기 웜기어의 중심축의 수직선상에서 외측으로 어긋나게 사선 방향으로 배치될 수 있다.Additionally, the spur gear may be arranged in a diagonal direction so as to deviate outward from the vertical line of the central axis of the worm gear.
또한, 상기 웜, 상기 웜기어, 상기 평기어 및 상기 랙은, 상호간 접촉되는 부분을 달리하여 기어 마모를 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있도록, 상기 랙과 상기 평기어는 상기 평기어의 기어 중심부분에 접촉되고, 상기 평기어와 상기 웜기어는 상기 평기어의 기어 외측부분에 접촉되며, 상기 웜기어와 상기 웜은 상기 웜기어의 기어 중심부분에 접촉되도록 구성될 수 있다.In addition, the worm, the worm gear, the spur gear, and the rack have different parts in contact with each other to minimize gear wear and improve durability, so that the rack and the spur gear are installed in the center portion of the gear of the spur gear. The spur gear and the worm gear may be in contact with an outer gear portion of the spur gear, and the worm gear and the worm may be configured to contact a central portion of the gear of the worm gear.
또한, 상기 가이드블록은, 상기 핑거가 장착되기 위한 툴 장착홀이 구비되고, 상기 툴 장착홀은, 상기 가이드블록 전면에 형성된 전면 장착홀; 및 상기 가이드블록 측면에 형성된 측면 장착홀;을 포함할 수 있다.In addition, the guide block is provided with a tool mounting hole for mounting the finger, and the tool mounting hole includes a front mounting hole formed on the front of the guide block; And it may include a side mounting hole formed on the side of the guide block.
또한, 상기 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 양측의 상기 가이드블록이 상호간 내측방향으로 당겨지는 힘이 작용하도록 하여 상기 평기어와 상기 랙에 대한 백래시를 제거하기 위한 텐션부를 더 포함할 수 있다.In addition, the parallel electric gripper for mounting the robot may further include a tension unit for eliminating backlash between the spur gear and the rack by causing the guide blocks on both sides to exert a force pulling each other in an inward direction.
또한, 상기 텐션부는, 양단이 양측의 상기 가이드블록 외측에 고정되는 고정부; 및 상기 고정부 사이를 연결하고 탄성을 제공하는 탄성부;를 포함할 수 있다.In addition, the tension part includes a fixing part whose both ends are fixed to the outside of the guide block on both sides; and an elastic part that connects the fixing parts and provides elasticity.
또한, 상기 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 상기 웜기어의 회전 위치 정보를 획득하기 위한 엔코더부를 더 포함하고, 상기 엔코더부는, 상기 웜기어와 인접한 위치에 배치되어 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 기어부재; 및 상기 기어부재의 회전 정보를 획득하는 절대 엔코더;를 포함할 수 있다.In addition, the parallel electric gripper for mounting the robot further includes an encoder unit for obtaining rotational position information of the worm gear, and the encoder unit includes a gear member disposed at a position adjacent to the worm gear and rotating in engagement with the worm gear; And an absolute encoder that obtains rotation information of the gear member.
또한, 상기 카메라부는, 상기 하우징 일측에 설치되는 싱글 카메라 또는 상기 하우징 일측 및 타측에 설치되는 스테레오 카메라로 구성될 수 있다.Additionally, the camera unit may consist of a single camera installed on one side of the housing or a stereo camera installed on one side and the other side of the housing.
본 발명에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 구동 메커니즘을 간소화하여 구성 부품을 최소화할 수 있고 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 웜, 웜기어 및 평기어가 직접 맞물려 회전하도록 이루어짐으로써 파지력을 향상시키고 정밀한 파지가 가능하며, 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The parallel electric gripper for robot mounting according to the present invention can minimize component parts and reduce volume and weight by simplifying the drive mechanism, and the worm, worm gear, and spur gear are directly engaged and rotated to improve gripping force. It enables precise gripping and has the effect of improving mechanical durability.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼 사시도.
도 3은 하우징의 커버가 제거된 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼 사시도.
도 4는 웜과 웜기어의 요부 정단면도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼 작동 전, 후 모습 작동상태도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼의 요부 단면도.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼의 카메라부를 통한 촬영 모습 예시도.1 to 2 are perspective views of a parallel electric gripper for mounting a robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of a parallel electric gripper for mounting a robot according to an embodiment of the present invention with the cover of the housing removed.
Figure 4 is a cross-sectional view of the main part of the worm and worm gear.
Figures 5 and 6 are diagrams showing the operation state before and after operation of the parallel electric gripper for mounting a robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view of the main part of a parallel electric gripper for robot mounting according to an embodiment of the present invention.
Figures 8 and 9 are exemplary views taken through a camera unit of a parallel electric gripper for mounting a robot according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.In order to fully understand the present invention, its operational advantages, and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the drawings illustrating preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.
본 발명의 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 구동 메커니즘을 간소화하여 구성 부품을 최소화할 수 있고 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 웜, 웜기어 및 평기어가 직접 맞물려 회전하도록 이루어짐으로써 파지력을 향상시키고 정밀한 파지가 가능하며, 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼에 관한 것이다.The parallel electric gripper for robot mounting of the present invention can minimize component parts and reduce volume and weight by simplifying the drive mechanism, and the worm, worm gear, and spur gear are directly engaged and rotated to improve gripping force and provide precise precision. This relates to a parallel electric gripper for robot mounting that is capable of gripping and can improve mechanical durability.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼 사시도이고, 도 3은 하우징의 커버가 제거된 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼 사시도이며, 도 4는 웜과 웜기어의 요부 정단면도이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼 작동 전, 후 모습 작동상태도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼의 요부 단면도이고, 도 8 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼의 카메라부를 통한 촬영 모습 예시도이다.1 to 2 are a perspective view of a parallel electric gripper for mounting on a robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a parallel electric gripper for mounting on a robot according to an embodiment of the present invention with the cover of the housing removed. 4 is a cross-sectional view of the main part of the worm and the worm gear, Figures 5 and 6 are diagrams showing the operating state before and after operation of the parallel electric gripper for mounting a robot according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is an operation state diagram according to an embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view of the main part of the parallel electric gripper for robot mounting according to the present invention, and Figures 8 and 9 are exemplary views taken through the camera unit of the parallel electric gripper for robot mounting according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼(이하, '그리퍼'라 함. 10)는 크게 구동부(100), 웜기어(200), 평기어(300), 가이드레일(400), 가이드블록(500) 및 하우징(300)을 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 to 9, the parallel electric gripper (hereinafter referred to as 'gripper') for robot mounting according to an embodiment of the
본 발명에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼(10)는 통상의 로봇(예: 다관절 로봇)의 엔드이펙터로 장착되어 설정 위치 내에서 파지대상물을 이동시키기 위해 파지하는 역할을 수행하는 부분이다.The parallel
먼저, 구동부(100)는 회전축상에 웜(120)이 구비되고 구동력을 제공하는 부분으로, 통상의 회전력을 제공하는 모터(110)의 회전축상에 웜(120)이 체결된 형태로 이루어질 수 있다.First, the
예를 들어, 모터(110)의 회전축에 내부가 중공된 공간의 웜(120)이 체결된 형태이거나 또는 모터(110)의 회전축 자체 외주면이 나사선 가공되어 웜 형상을 하도록 일체형 구조로 이루어질 수 있다.For example, the
즉, 상기 모터(110)의 회전축상에 상기 웜(120)이 구비되어 모터(110)의 회전력에 의해 기어 회전이 이루어질 수 있다.That is, the
이러한 상기 구동부(100)는 후술하는 하우징(300)의 모터수용부(310) 내에 안착되도록 설치될 수 있다.The
다음으로, 웜기어(200)는 상기 웜(120) 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜(120)과 맞물려 회전하는 부분이다.Next, a pair of
상기 웜기어(200)는 통상의 평기어 형상으로 이루어지고, 상기 웜(120)과 맞물리도록 도면에 도시된 바와 같이, 회전축 방향이 상기 웜(120)의 회전축과 직각되게 위치되도록 2개의 축이 서로 직교되게 설치될 수 있다.The
한편, 상기 웜기어(200)는 상기 웜(120)과의 기어 맞물림 시 접촉 면적을 크게 하기 위해, 각 기어의 피치점(pitch point)에 접촉홈(210)이 더 형성될 수 있다.Meanwhile, in order to increase the contact area of the
즉, 상기 접촉홈(210)은 웜(20)의 기어부분과 접촉되는 피치점(pitch point) 부분과 후술하는 평기어(300)의 기어부분과 접촉되는 피치점(pitch point) 부분이 만나는 웜기어(200) 부분에 홈이 패인 형태로서, 웜(120) 및 평기어(300)와의 상호간 접촉면적을 크게 하기 위함이다.That is, the
이를 통해, 접촉면적을 크게함으로써, 접촉부위의 마모를 최소화하고, 유격을 최소화할 수 있어, 기어의 내구성을 향상시키고 소음 및 진동을 억제할 수 있게 된다.Through this, by increasing the contact area, wear of the contact area can be minimized and clearance can be minimized, improving the durability of the gear and suppressing noise and vibration.
다음으로, 평기어(300)는 상기 웜기어(200) 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜기어(200)와 맞물려 회전하는 부분이다.Next, a pair of
상기 평기어(300)는 통상의 공지된 형태의 기어로서, 기어의 이(齒) 줄이 축에 평행한 직선인 원통 기어이다.The
상기 평기어(300)는 상기 웜기어(200)와 동일 방향을 향하도록 평행하게 회전축이 위치되도록 설치되고, 상기 웜기어(200)와 접하도록 이루어져 상기 웜기어(200)의 회전에 의해 동기화되어 회전되도록 배치될 수 있다.The
이때, 상기 평기어(300)는 상기 웜기어(200) 상측에 배치는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the
또한, 상기 평기어(300)는 도면에서 나타난 바와 같이, 정면에서 바라 봤을 때, 상기 웜기어(200)의 중심축의 수직선상에서 외측으로 어긋나게 사선 방향으로 배치될 수 있다.Additionally, as shown in the drawing, the
이는, 상기 웜기어(200) 상측, 즉 양측의 상기 평기어(300) 사이의 공간이 마련되도록 하기 위함이고, 후술하는 가이드블록(500)이 수평이동하기 위한 공간을 마련하기 위함이며, 이러한 공간에는 파지대상물이 위치되어 파지되기 위함이다.This is to provide a space above the
다음으로, 가이드레일(400)은 상기 평기어(300) 상측에 수평 배치되는 바 형상으로서, 후술하는 가이드블록(500)이 수평이동하도록 안내하기 위한 부분이다.Next, the
상기 가이드레일(400)은 기본적으로 양측의 상기 평기어(300)가 위치보다 연장된 면적에 대응하도록 수평배치되는 것으로, 기본적으로 박스형 블록 형태의 제1레일(410)이 이루어지고, 상기 제1레일(410) 전면에 설정 두께만큼 상기 제1레일(410)로부터 돌출되어 수평배치된 바 형태의 제2레일(420)을 포함하여 이루어진다.The
다음으로, 가이드블록(500)은 상기 평기어(300)의 회전에 의해 상기 가이드레일(400)상에서 수평이동하도록 일측에 상기 평기어(300)의 기어와 맞물리는 랙(522)이 구비되고, 일측에 파지대상물을 파지하는 핑거(530, 530')가 설치되는 부분이다.Next, the
상기 가이드블록(500)은 상기 가이드레일(400)상에 양측으로 한 쌍이 구비될 수 있다.A pair of guide blocks 500 may be provided on both sides of the
상기 가이드블록(500)은 상기 제1레일(410)상에 결합되도록 종단면이 'ㄷ'자 형상으로 이루어진 제1블록(510)과 상기 제1블록(510)을 감싸고 상기 제1레일(410) 일측을 감싸도록 연장된 종단면이 'ㄷ'자 형상으로 이루어진 제2블록(520)을 포함할 수 있다.The
이때, 상기 제1블록(510)은 상기 제2블록(520)과 한 몸체가 되도록 체결될 수 있다.At this time, the
한편, 상기 가이드블록(500)은 상기 핑거(530, 530')가 장착되기 위한 툴 장착홀(521)이 구비되고, 상기 툴 장착홀(521)은 상기 가이드블록(500) 전면에 형성된 전면 장착홀(521a) 및 상기 가이드블록(500) 측면에 형성된 측면 장착홀(521b)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
즉, 상기 가이드블록(500)에 전면 장착홀(521a) 및 측면 장착홀(521b)을 구비하여, 핑거(530, 530')의 형태 및 용도에 따라 핑거(530, 530')를 전면 또는 측면에 선택적으로 설치할 수 있는 것이다.That is, the
한편, 상기 핑거(530, 530')는 파지대상물을 직접 파지하는 부분으로, 상기 가이드블록(500)의 전면 장착홀(521a) 및 측면 장착홀(521b)에 설치된 예시를 도면에 도시하였지만 파지대상물의 형태에 따라 다양한 형상 및 구조로 이루어질 수 있으며, 도면에 도시된 실시예에 한정되지는 않는다.Meanwhile, the
한편, 상기 웜(120), 상기 웜기어(200), 상기 평기어(300) 및 상기 랙(522)은 도 7에 도시된 바와 같이, 해당 기어 배열 및 구조에 따라, 각 구성의 상호간 접촉되어 힘이 집중되는 부분을 달리하여 기어 마모를 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있도록, 상기 랙(522)과 상기 평기어(300)는 상기 평기어(300)의 기어 중심부분에 접촉(A부분)되고, 상기 평기어(300)와 상기 웜기어(200)는 상기 평기어(300)의 기어 외측부분에 접촉(B부분)되며, 상기 웜기어(200)와 상기 웜(120)은 상기 웜기어(200)의 기어 중심부분에 접촉(C부분)되도록 구성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7, the
이에 따라, 상기 웜(120), 상기 웜기어(200), 상기 평기어(300) 및 상기 랙(522)은 각각의 기어 맞물려 힘이 집중되는 부위가 상이하여 기어부분의 마모를 최소화할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the
이는, 도 7에 도시된 형태와 같이, 본 발명의 해당 기어 배열 및 배치에 따라 이루어질 수 있는 것이다.This can be achieved according to the corresponding gear arrangement and arrangement of the present invention, as shown in FIG. 7.
다음으로, 하우징(600)은 상기 구동부(100), 상기 웜기어(200), 상기 평기어(300), 상기 가이드레일(400) 및 상기 가이드블록(500)이 설치되고 커버하기 위한 부분이다.Next, the
즉, 상기 하우징(600)은 상기 구동부(100) 및 상기 웜기어(200) 및 상기 평기어(300)가 설치되기 위한 공간을 제공하고, 상기 웜기어(200) 및 상기 평기어(300)가 축결합될 수 있도록 하며, 로봇(미도시)의 암 말단에 체결시키기 위한 매개체 역할을 하는 부분이다.That is, the
참고로, 상기 하우징(600) 상단에는 상기 가이드레일(400) 및 상기 가이드블록(500)이 설치될 수 있다.For reference, the
상기 하우징(600)은 기본적으로 상기 구동부(100), 상기 웜기어(200) 및 상기 평기어(300)가 설치되기 위한 공간을 제공하는 베이스(610), 상기 베이스(610) 전면의 개방된 부분을 폐쇄하는 커버(620), 상기 베이스(610) 하측에 상기 모터(110)가 수용될 수 있는 모터수용부(630) 및 상기 모터(110) 하측을 지지하도록 상기 베이스(610) 하부에 설치되는 플랜지(640)를 포함할 수 있다.The
즉, 상기 베이스(610)는 상기 커버(620)에 의해 밀폐된 공간을 제공하며, 밀폐된 공간에는 상기 웜(120), 상기 웜기어(200), 상기 평기어(300) 및 후술하는 엔코더부(800)가 설치될 수 있으며, 상기 모터(110)는 상기 플랜지(640) 상부에 안착된 상태로 일부가 노출되도록 설치될 수 있다.That is, the
예를 들어, 상기 모터수용부(630)는 양측이 개방되게 노출된 형태로서 상기 모터(110)의 본체 양측이 일부 노출될 수 있고, 상기 웜(120), 상기 웜기어(200) 및 상기 평기어(300)는 상기 하우징(600) 내부의 밀폐된 공간에 내장되어 노출되지 않도록 설치된 상태로 상기 가이드레일(400) 및 상기 가이드블록(500)만 외부로 노출되도록 설치될 수 있다.For example, the
한편, 본 발명의 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼(10)는 양측의 상기 가이드블록(500)이 상호간 내측방향으로 당겨지는 힘이 작용하도록 하여 상기 평기어(300)와 상기 랙(522)에 대한 백래시를 제거하기 위한 텐션부(700)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the parallel
상기 텐션부(700)는 양단이 양측의 상기 가이드블록(500) 외측에 고정되는 고정부(710) 및 상기 고정부(710) 사이를 연결하고 탄성을 제공하는 탄성부(720)를 포함할 수 있다.The
통상적으로, 백래시는 나사, 톱니바퀴 등의 서로 맞물려 운동하는 기계 장치 등에서 운동방향으로 일부러 만들어진 틈으로, 이 틈에 의해 나사와 톱니바퀴는 마찰저항을 최소화한 상태로 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 최소 여유 간격이다.Typically, backlash is a gap intentionally created in the direction of movement in mechanical devices such as screws and gear wheels that move in mesh with each other. This gap is the minimum clearance that allows the screw and gear wheels to move freely with minimal frictional resistance. am.
즉, 필수적으로 기어를 제작함에 있어 백래시를 형성해야 하지만 이러한 백래시로 인해 충격, 진동 및 소음이 발생할 수 있는 단점이 있게 된다.In other words, it is essential to form backlash when manufacturing gears, but this backlash has the disadvantage of causing shock, vibration, and noise.
한편, 본 발명의 그리퍼(10)에 있어 텐션부(700)는 이러한 백래시로 인한 단점을 해소하기 위해 구성된 부분이다.Meanwhile, in the
한편, 상기 텐션부(700), 즉 탄성부(720)는 일 예로서 코일스프링 또는 코일스프링을 포함하는 쇽업쇼버 형태로 이루어질 수 있지만, 탄성을 가지고 복원력을 제공할 수 있는 형태라면 어느 형태든 제한되지 않고 적용될 수 있다.Meanwhile, the
즉, 상기 텐션부(700)는 상기 가이드블록(500)이 수평이동되면서 간격이 벌어질 경우 직선방향을 향해 길이가 신장되고, 상기 가이드블록(500)이 수평이동되면서 간격이 좁혀질 경우 길이가 압축되면서 최초 위치로 복원되게 되고, 복원력에 의해 상기 랙(522)의 기어 부분은 평기어(300)의 기어홈과의 접촉면적을 크게 하여 더욱 밀착된 상태가 될 수 있다.That is, when the
또한, 양측으로 배치되는 상기 가이드블록(500)은 내측 중심을 향해 상호간 당겨진 상태로 유지될 수 있어 상호간 체결성을 향상시키고 백래시 제거 효과를 얻을 수 있어, 이를 통해 충격, 진동 및 소음을 줄일 수 있게 된다.In addition, the guide blocks 500 arranged on both sides can be maintained in a state of being pulled toward the inner center, improving mutual fastening and eliminating backlash, thereby reducing shock, vibration, and noise. do.
한편, 상기 그리퍼(10)는 상기 웜기어(200)의 회전 위치 정보를 획득하기 위한 엔코더부(800)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 엔코더부(800)는 상기 웜기어(200)와 인접한 위치에 배치되어 상기 웜기어(200)와 맞물려 회전하는 기어부재(810) 및 상기 기어부재(810)의 회전 정보를 획득하는 절대 엔코더(820)를 포함할 수 있다.The
상기 기어부재(810)는 외주면에 기어가 형성된 것으로서, 상기 웜기어(200)와 맞물려 회전하도록 인접한 위치에 설치될 수 있다.The
상기 절대 엔코더(820)는 통상의 절대 엔코더(absolute Encoder)로서, 전원 상태와 무관하게 항상 절대 위치 값을 유지할 수 있는 것으로, 회전원판에 광학적으로 이진부호화된 위치코드를 스캐닝하며, 전원이 공급되지 않는 상태에서 위치 이동이 발생하여도 전원 투입 후 곧바로 현재의 위치정보를 확인할 수 있는 특징이 있다.The
이때, 상기 절대 엔코더(820)는 상기 웜기어(200)의 회전축에 축결합될 수 있다.At this time, the
이처럼, 절대 엔코더(820)는 상기 웜기어(200)의 회전에 따라 상기 기어부재(810)가 회전하면 함께 축회전하면서 상기 절대 엔코더(820)의 내부 기어를 회전시켜 위치정보를 획득할 수 있게 된다.In this way, the
한편, 상기 그리퍼(10)는 상기 하우징(600) 일측에 설치되고, 파지대상물의 파지 영상을 촬영하기 위한 카메라부(900)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 카메라부(900)는 상기 그리퍼(10)가 파지대상물을 정상적으로 파지한 상태인지를 촬영된 이미지를 통해 확인할 수 있다.The
이때, 상기 카메라부(900)는 상기 하우징(600) 일측에 설치되는 싱글 카메라(910) 또는 상기 하우징(600) 일측 및 타측에 설치되는 스테레오 카메라(920)로 구성될 수 있다.At this time, the
즉, 2개의 카메라를 통해 각 카메라에서 촬영되어 계측된 정보에 대해 스테레오 비전의 원리(삼각법)로 절대 위치 측정이 가능하게 된다.In other words, it is possible to measure absolute position using the principle of stereo vision (trigonometry) for information captured and measured by two cameras.
상기 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼(10)는 웜과 웜기어 방식을 통해 가이드블록(500)이 수평이동하는 방식으로서, 상기 구동부(100)의 웜(120)의 구동에 의해 웜기어(200)가 회전되면서 가이드블록(500)이 수평이동하도록 동작되지만 전력이 차단되더라도 웜과 웜기어 특성상 웜기어(200)는 정지된 상태를 유지할 수 있고, 이에 따라, 파지대상물을 파지하는 파지력이 상시 유지될 수 있어, 모터(110)의 과부하를 방지할 수 있는 특징이 있는 것이다.The parallel
이러한 상기 본 발명의 기술적 사상에 의한 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는, 구동 메커니즘을 간소화하여 구성 부품을 최소화할 수 있고 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 웜, 웜기어 및 평기어가 직접 맞물려 회전하도록 이루어짐으로써 파지력을 향상시키고 정밀한 파지가 가능하며, 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.The parallel electric gripper for robot mounting according to the technical idea of the present invention can minimize component parts and reduce volume and weight by simplifying the drive mechanism, and the worm, worm gear, and spur gear are directly engaged and rotated. This has the effect of improving gripping force, enabling precise gripping, and improving mechanical durability.
이상 설명한 바와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used here, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the meaning or limit the scope of the present invention described in the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
10: 그리퍼 100: 구동부
110: 모터 120: 웜
200: 웜기어 210: 접촉홈
300: 평기어 400: 가이드레일
410: 제1레일 420: 제2레일
500: 가이드블록 510: 제1블록
520: 제2블록 521: 툴 장착홀
521a: 전면 장착홀 521b: 측면 장착홀
522: 랙 530, 530': 핑거
600: 하우징 610: 베이스
620: 커버 630: 모터수용부
640: 플랜지 700: 텐션부
710: 고정부 720: 탄성부
800: 엔코더부 810: 기어부재
820: 절대 엔코더 900: 카메라부
910: 싱글 카메라 920: 스테레오 카메라10: Gripper 100: Drive part
110: motor 120: worm
200: worm gear 210: contact groove
300: spur gear 400: guide rail
410: 1st rail 420: 2nd rail
500: Guide block 510: First block
520: Second block 521: Tool mounting hole
521a:
522:
600: Housing 610: Base
620: Cover 630: Motor receiving part
640: Flange 700: Tension part
710: fixing part 720: elastic part
800: Encoder unit 810: Gear member
820: absolute encoder 900: camera unit
910: Single camera 920: Stereo camera
Claims (10)
상기 웜 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜과 맞물려 회전하는 웜기어;
상기 웜기어 양측으로 대향되게 한 쌍이 배치되어 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 평기어;
상기 평기어 상측에 수평 배치되는 바 형상의 가이드레일;
상기 평기어의 회전에 의해 상기 가이드레일상에서 수평이동하도록 일측에 상기 평기어의 기어와 맞물리는 랙이 구비되고, 일측에 파지대상물을 파지하는 핑거가 설치되는 한 쌍의 가이드블록; 및
상기 구동부, 상기 웜기어, 상기 평기어, 상기 가이드레일 및 상기 가이드블록이 설치되고 커버하기 위한 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.A driving unit provided with a worm on a rotating shaft and providing driving force;
A pair of worm gears are disposed opposite each other on both sides of the worm and rotate in engagement with the worm;
A pair of spur gears are disposed opposite each other on both sides of the worm gear and rotate in engagement with the worm gear;
A bar-shaped guide rail disposed horizontally above the spur gear;
A pair of guide blocks provided with a rack on one side that engages with the gear of the spur gear to move horizontally on the guide rail by rotation of the spur gear, and fingers for gripping the gripping object are installed on one side; and
A parallel electric gripper for mounting a robot, comprising a housing for installing and covering the driving unit, the worm gear, the spur gear, the guide rail, and the guide block.
상기 웜기어는,
상기 웜과의 기어 맞물림 시 접촉 면적을 크게 하기 위해, 각 기어의 피치점에 접촉홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The worm gear is,
A parallel electric gripper for robot mounting, characterized in that contact grooves are further formed at the pitch points of each gear in order to increase the contact area when the gear engages with the worm.
상기 평기어는,
상기 웜기어 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The spur gear is,
A parallel electric gripper for robot mounting, characterized in that it is disposed above the worm gear.
상기 평기어는,
상기 웜기어의 중심축의 수직선상에서 외측으로 어긋나게 사선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 3,
The spur gear is,
A parallel electric gripper for robot mounting, characterized in that it is arranged in a diagonal direction deviated outward from the vertical line of the central axis of the worm gear.
상기 웜, 상기 웜기어, 상기 평기어 및 상기 랙은,
상호간 접촉되는 부분을 달리하여 기어 마모를 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있도록,
상기 랙과 상기 평기어는 상기 평기어의 기어 중심부분에 접촉되고, 상기 평기어와 상기 웜기어는 상기 평기어의 기어 외측부분에 접촉되며, 상기 웜기어와 상기 웜은 상기 웜기어의 기어 중심부분에 접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The worm, the worm gear, the spur gear, and the rack,
By varying the parts in contact with each other, we can minimize gear wear and improve durability.
The rack and the spur gear are in contact with the central portion of the gear of the spur gear, the spur gear and the worm gear are in contact with the gear outer portion of the spur gear, and the worm gear and the worm are in contact with the central portion of the gear of the worm gear. A parallel electric gripper for robot mounting, characterized in that it is configured so as to be possible.
상기 가이드블록은,
상기 핑거가 장착되기 위한 툴 장착홀이 구비되고,
상기 툴 장착홀은,
상기 가이드블록 전면에 형성된 전면 장착홀; 및
상기 가이드블록 측면에 형성된 측면 장착홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The guide block is,
A tool mounting hole is provided for mounting the finger,
The tool mounting hole is,
A front mounting hole formed on the front of the guide block; and
A parallel electric gripper for mounting a robot, comprising a side mounting hole formed on a side of the guide block.
상기 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는,
양측의 상기 가이드블록이 상호간 내측방향으로 당겨지는 힘이 작용하도록 하여 상기 평기어와 상기 랙에 대한 백래시를 제거하기 위한 텐션부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The parallel electric gripper for mounting the robot,
A parallel electric gripper for mounting a robot, characterized in that it further includes a tension portion for eliminating backlash between the spur gear and the rack by causing the guide blocks on both sides to exert a mutually pulling force in the inward direction.
상기 텐션부는,
양단이 양측의 상기 가이드블록 외측에 고정되는 고정부; 및
상기 고정부 사이를 연결하고 탄성을 제공하는 탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 7,
The tension part is,
A fixing part whose ends are fixed to the outside of the guide block on both sides; and
A parallel electric gripper for robot mounting, comprising an elastic part that connects the fixing parts and provides elasticity.
상기 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는,
상기 웜기어의 회전 위치 정보를 획득하기 위한 엔코더부를 더 포함하고,
상기 엔코더부는,
상기 웜기어와 인접한 위치에 배치되어 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 기어부재; 및
상기 기어부재의 회전 정보를 획득하는 절대 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The parallel electric gripper for mounting the robot,
Further comprising an encoder unit for obtaining rotational position information of the worm gear,
The encoder unit,
a gear member disposed adjacent to the worm gear and rotating in engagement with the worm gear; and
An absolute encoder for obtaining rotation information of the gear member. A parallel electric gripper for mounting on a robot, comprising:
상기 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼는,
상기 하우징 일측에 설치되고, 파지대상물의 파지 영상을 촬영하기 위한 카메라부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장착용 평행 전동 그리퍼.According to clause 1,
The parallel electric gripper for mounting the robot,
A parallel electric gripper for robot mounting, which is installed on one side of the housing and further includes a camera unit for capturing an image of the gripping object.
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---|---|---|---|
KR1020230153781A KR102629559B1 (en) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | Parallel electric gripper for robot mounting |
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- 2023-11-08 KR KR1020230153781A patent/KR102629559B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |