KR20010050927A

KR20010050927A - 로봇핸드용 공구부착장치

Info

Publication number: KR20010050927A
Application number: KR1020000059216A
Authority: KR
Inventors: 미야치히로시; 토시모리요시히로; 사토모토히로
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2001-06-25
Also published as: JP2001113484A; DE10050619A1; TW464590B; CN1293101A; US6484612B1; DE10050619B4; KR100392568B1; JP4186146B2

Abstract

공구를 부착하기 위한 공구어댑터(1)에 복수의 연결부재(11)를 설치하고, 로봇핸드에 부착하기 위한 부착유닛(2)에 방사방향으로의 변이에 의해 경사면(33a)이 상기 연결부재(11)에 결합하거나 탈락하는 복수의 연결용 조부재(26)와, 공기압의 작용에 의해 신축하는 로드(20)와, 상기 로드(20)의 신축동작을 상기 조부재(26)의 변이동작으로 변환하는 캠식 변환기구(28)를 설치하고, 또한 상기 각 조부재(26)에, 공기압이 저하했을 때 연결부재(11)가 경사면(33a)으로부터 빠져서 공구가 낙하하는 것을 방지하기 위한 스토퍼부(33b)를 설치한다.

Description

로봇핸드용 공구부착장치{ROBOT HAND TOOL MOUNTING DEVICE}

본 발명은 전자기기나 기타 제품의 자동조립라인중에 설치되어 있는 조립로봇의 핸드에 에어척 등의 공구를 부착하기 위한 로봇핸드용 공구부착장치에 관한 것이다.

전자기기 등의 자동조립라인에는 조립로봇이 설치되어 있어, 그 핸드에 에어척 등의 각종 공구가 작업내용에 따라 변환가능하도록 부착되어 있다. 이러한 조립로봇의 핸드에 공구를 부착하기 위한 공구부착장치는, 일반적으로, 공구를 부착하기 위한 공구어댑터와, 로봇핸드에 부착해서 상기 공구어댑터를 착탈가능하게 연결하기 위한 부착유닛으로 구성되어 있다. 그리고 상기 부착유닛에는 공기압과 복귀스프링의 작용에 의해 개폐하는 한 쌍의 클램프암이 설치되고, 이것에 대해서 공구어댑터에는 걸림용 플랜지를 꼭대기부에 구비한 연결축이 중앙부에 설치되어 있어, 상기 연결축을 상기 클램프암으로 클램프함으로써, 상기 부착유닛과 공구어댑터가 서로 연결되도록 구성되어 있다.

그러나 상기 종래의 공구부착장치는 상기 부착유닛과 공구어댑터의 연결을, 부착유닛으로부터 연장하는 클램프암과 공구어댑터로부터 연장하는 연결축으로 행하는 구성이므로, 상기 부착장치의 축방향길이가 커져서 박형화하는 것이 어렵다는 문제가 있다. 게다가, 공구어댑터의 중심에 위치하는 하나의 연결축을 부착유닛의 중심에 위치하는 클램프암으로 클램프하도록 하고 있으므로 축선의 경사가 발생하기 쉽다.

한편, 이러한 공구부착장치에는, 클램프용 공기압이 불시에 저하한 경우에도 상기 공구어댑터가 부착유닛으로부터 떨어져서 낙하하는 일이 없도록 안정성이 높은 것이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 공구어댑터와 부착유닛을 축선의 경사나 공구의 낙하 등을 발생시키지 않도록 확실하게 연결할 수 있는, 박형이고 또한 연결정밀도와 안정성이 우수한 로봇핸드용 공구부착장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공구부착장치의 일실시예를 나타낸 분리상태에서의 정면도이다.

도 2는 도 1의 측면도이다.

도 3은 도 1의 평면도이다.

도 4는 상기 공구부착장치의 연결상태를 우반부에 나타내고, 분리상태를 좌반부에 나타낸 단면도이다.

도 5는 도 4의 다른 동작상태를 나타낸 주요부분 단면도이다.

도 6은 상기 공구부착장치의 다른 부분의 연결상태를 나타낸 주요부분 단면도이다.

도 7은 도 6에 있어서의 분리상태에서의 단면도이다.

(부호의 설명)

1…공구어댑터 2…부착유닛

3…공구 4…로봇핸드

11…연결부재 20…로드

26…조부재 28…변환기구

30…캠 31…캠홈

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 공구부착장치는, 로봇핸드용 공구를 부착하기 위한 공구어댑터와, 로봇핸드에 부착해서 상기 공구어댑터를 착탈가능하게 연결하기 위한 부착유닛으로 이루어지고, 상기 공구어댑터는 부착유닛의 조부재에 결합하는 복수의 연결부재를 보유하고, 상기 부착유닛은 공기압의 작용에 의해 신축하는 로드와, 상기 로드 축선의 둘레에 등각도간격으로 설치되어 방사방향으로 변이가능한 상기 복수의 연결용 조부재와, 상기 로드의 신축동작을 조부재의 변이동작으로 변환하는 변환기구와, 각 조부재의 외단부에 형성된 연결용 걸림부를 보유하고 있고, 상기 걸림부는 상기 연결부재에 결합해서 공구어댑터를 쐐기식으로 끌어당기는 외측이 하향으로 경사진 경사면과, 상기 경사면에 연설되어 상기 연결부재가 걸림부로부터 탈락하는 것을 방지하는 스토퍼부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 공구부착장치에 있어서, 공기압의 작용에 의해 로드가 작동하고, 변환기구를 통해 복수의 조부재가 방사방향 바깥쪽으로 변이되면, 각 조부재의 외단부에 형성된 연결용 걸림부의 경사면이 공구어댑터의 연결부재에 걸리고, 상기 조부재가 또다시 변이하는 것에 의해 상기 연결부재를 경사면을 따라 끌어올리기 때문에, 공구어댑터가 부착유닛측으로 끌어당겨져서 상기 부착유닛에 연결된다. 이때, 공구어댑터가 부착유닛측에 끌어당겨지는 동안에 양자간의 심어긋남이 보정되어 이들 공구어댑터와 부착유닛이 확실하게 동축상으로 연결된다. 게다가, 복수의 조부재와 연결부재의 결합에 의해 복수의 부분에서 연결되므로, 상호간의 축선의 경사도 발생하지 않고, 높은 연결정밀도가 얻어진다. 또한, 상기 경사면에 의한 쐐기효과에 의해 그 연결력도 매우 커진다.

또, 공구어댑터와 부착유닛을 연결한 상태에서 연결용 공기압이 저하한 경우, 각 조부재는 연결부재를 통해 경사면에 작용하는 부하하중에 의해 방사방향내측을 향해 밀린다. 그러나, 상기 경사면의 외측에는 스토퍼부가 설치되어 있어 이 스토퍼부의 위치에 연결부재가 도달하면, 상기 연결부재는 그 위치에 정지한다. 이것에 의해, 연결부재가 조부재로부터 탈락되지 않으므로, 공구어댑터의 낙하가 확실하게 방지된다.

또한 상기 공구부착장치는 부착유닛에 방사방향으로 변이가능한 복수의 조부재를 설치하고, 이 조부재에 형성한 경사면을 공구어댑터의 연결부재에 걸리게 하고, 상기 경사면에 의해 쐐기식으로 공구어댑터를 끌어올려 연결하도록 했으므로, 클램프암과 연결축에 의해 연결하는 종래의 부착장치에 비해 그 축방향길이를 작게 해서 박형화할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 스토퍼부는 수평면이거나 또는 상기 경사면과는 역방향으로 경사하는 역경사면으로 이루어져 있고, 이 스토퍼부의 위치에서 연결부재를 통해 조부재에 작용하는 부하하중에 의한 내측을 향한 분력이 소멸되도록 되어 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 변환기구는 로드 및 조부재의 어느 한 쪽에 형성된 캠과 다른 쪽에 형성된 캠홈으로 이루어져 있고, 이들 캠 및 캠홈이 로드의 축선에 대해서 경사진 동시에 그 경사를 따라 슬라이딩가능하도록 결합하고 있다.

본 발명의 또 다른 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 공구어댑터와 부착유닛은 각각의 에어배관용 포트를 서로 접속하기 위한 에어접속부를 보유하고 있고, 부착유닛측의 에어접속부에는 스프링에 의해 밸브폐쇄방향으로 탄력적으로 밀려진 체크밸브가 내장되는 동시에, 스프링에 의해 선단이 접속부로부터 돌출하는 방향으로 탄력적으로 밀려진 푸시로드가 설치되고, 상기 푸시로드가 공구어댑터와 부착유닛의 접속시에는 상기 공구어댑터에 의해 밀려들어감으로써 상기 체크밸브를 개방하고, 공구어댑터와 부착유닛의 분리시에는 스프링의 탄성력에 의해 상기 공구어댑터를 강제적으로 분리시키는 기능을 구비하고 있다.

이하, 본 발명에 따른 로봇핸드용 공구부착장치의 바람직한 대표적인 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4로부터 알 수 있듯이, 이 공구부착장치는 에어척 등의 로봇핸드용 공구(3)를 부착하기 위한 공구어댑터(1)와, 로봇핸드(4)에 부착해서 상기 공구어댑터(1)를 착탈가능하게 연결하기 위한 부착유닛(2)으로 이루어져 있다.

상기 공구어댑터(1)는 대략 원판형을 이루고 있고, 그 하면이 공구(3)를 부착하기 위한 부착면(10)이 되고, 상면에는 중심축선둘레에 등각도간격으로 부착유닛(2)측의 조부재(26)를 걸게 하기 위한 복수의 축막대상의 연결부재(11)가 설치되어 있다. 도시한 예에서는, 연결부재(11)가 원형단면의 롤러로 이루어져 있고, 두 개의 롤러형상 연결부재(11, 11)가 상기 중심축선을 사이에 두고 대칭위치에 설치되어 있다. 이들 연결부재(11)는 베어링부재(12, 12)에 의해 양끝이 회전가능하게 지지되고, 공구어댑터(1)의 상면과의 사이에 조부재(26)를 삽입시키기 위해 필요한 간격을 유지한 상태에서 서로 평행하고 또한 상기 중심축선과 직교하는 방향(수평방향)으로 설치되어 있다.

그러나, 상기 연결부재(11)는 고정적으로 부착해도 좋다. 고정적으로 부착하는 경우에는, 상기 연결부재(11)를 반드시 원형단면의 롤러로 형성할 필요는 없고, 조부재(26)와 접하는 부분이 매끄러운 곡면을 이루고만 있으면, 반원주형이나 기타 형상이어도 좋다.

한편, 상기 부착유닛(2)은 짧은 원주형을 이룬 케이싱(13)을 보유하고 있다. 이 케이싱(13)은 내부에 실린더구멍(14)을 갖는 제1부재(13a)와, 상기 제1부재(13a)의 하면의 개구를 막는 원판형의 제2부재(13b)로 이루어져 있고, 상기 제1부재(13a)의 상면은 상기 로봇핸드(4)에 부착하기 위한 부착면(15)이 되고, 상기 케이싱(13)내부에는 에어실린더기구(16)가 내장되어 있다.

상기 에어실린더기구(16)는 상기 실린더구멍(14)안을 슬라이딩가능한 피스톤(19)과, 상기 피스톤(19)에 기단을 연결하고 선단이 상기 제2부재(13b)로부터 돌출하는 로드(20)로 이루어진 것으로, 상기 피스톤(19)의 양측에는 패킹(21)에 의해 한 쌍의 압력실(22a, 22b)이 구획되고, 이들 각 압력실(22a, 22b)은 케이싱(13)의 측면에 설치된 한 쌍의 조작용 포트(23a, 23b)에 접속되어 있다. 그리고, 이들 포트(23a, 23b)로부터 각 압력실(22a, 22b)에 교대로 압축공기를 급배함으로써, 상기 피스톤(19)이 실린더구멍(14)안을 슬라이딩하고, 이것에 연동해서 로드(20)가 신축하도록 되어 있다.

또, 상기 케이싱(13)에 있어서의 제2부재(13b)의 하면에는 복수(도시한 예에서는 두 개)의 연결용 조부재(26, 26)가 설치되어 있다. 이 조부재(26)는 단면이 대략 T자형을 이룬 부재로, 상기 로드(20)의 축선둘레에 등각도간격으로 설치되고, 제2부재(13b)에 형성된 가이드홈(27)안에 슬라이딩가능하게 수용됨으로써 방사방향으로 변이가능하게 되어 있다. 이들 조부재(26)와 상기 로드(20)사이에는 상기 로드(20)의 신축동작을 조부재(26)의 변이동작으로 변환하는 변환기구(28)가 설치되어 있다.

상기 변환기구(28)는 캠식의 것으로, 로드(20)의 선단부 외측면에 각 조부재(26, 26)에 대응하도록 형성된 복수의 캠(30, 30)과, 각 조부재(26)의 기단부측에 형성되어 상기 캠(30)과 결합하는 캠홈(31)으로 이루어져 있으며, 이들 캠(30) 및 캠홈(31)은 로드(20)의 축선에 대해서 서로 같은 방향으로 경사져 있다. 그리고, 도 4의 좌반부에 나타내듯이 로드(20)가 단축하면 각 캠(30)에 의해 조부재(26)가 끌어당겨져서 케이싱(13)의 내측으로 변이하고, 그 상태에서 도 4의 우반부에 나타내듯이 로드(20)가 신장하면 각 캠(30)에 의해 조부재(26)가 밀려져서 케이싱(13)의 외측으로 변이하도록 되어 있다.

상기 각 조부재(26)의 외단부에는 공구어댑터(1)상의 상기 연결부재(11)에 걸리는 연결용 걸림부(33)가 각각 형성되어 있다. 이 걸림부(33)는 조부재(26)의 상면에 형성되어 외측이 하향으로 경사진 경사면(33a)과, 이 경사면(33a)의 외측에 연결되어 상기 연결부재(11)가 상기 걸림부로부터 벗겨져서 탈락하는 것을 방지하는, 수평면이거나 또는 상기 경사면(33a)과는 역방향으로 경사진 역경사면으로 이루어진 스토퍼부(33b)와, 이 스토퍼부(33b)의 외측에 연설되어 상기 걸림부재(11)를 경사면(33a)상으로 끌어당기도록 기능하는 제2경사면(33c)으로 이루어져 있다. 그리고, 이들 조부재(26)와 상기 연결부재(11)에 의해 부착유닛(2)과 공구어댑터(1)가 다음과 같이 해서 연결되거나 분리되도록 되어 있다.

즉, 도 4의 좌반부에 나타내듯이, 로드(20)의 단축에 의해 각 조부재(26)가 케이싱(13)의 내측으로 변이하고 있는 상태에서 부착유닛(2)과 공구어댑터(1)를 서로 근접시키고, 이 상태에서 도 4의 우반부에 나타내듯이 로드(20)를 신장시켜 각 캠(30)에 의해 조부재(26)를 케이싱(13)의 외측으로 변이시키면, 걸림부(33)의 제2경사면(33c)이 먼저 연결부재(11)에 걸려서 상기 연결부재를 경사면(33a)상으로 끌어올린다. 그리고, 그 상태에서 상기 조부재(26)를 다시 외측을 향해서 계속해서 변이시키면, 연결부재(11)가 경사면(33a)을 따라 따라 쐐기식으로 끌어올려지므로, 공구어댑터(1)는 부착유닛(2)에 밀착하는 위치까지 당겨져서 상기 부착유닛(2)에 연결된다.

이 때, 상기 공구어댑터(1)가 복수의 조부재(26)의 경사면(33a)을 따라 부착유닛(2)측으로 당겨지는 사이에 양자간의 심어긋남이 보정되어 이들 공구어댑터(1)와 조부재(26)가 동축상으로 연결된다. 게다가, 복수의 조부재(26)와 연결부재(11)의 결합에 의해 복수부분에서 연결되므로, 상호간의 축선의 경사도 발생하지 않고, 높은 연결정밀도가 얻어진다. 또한, 상기 경사면(33a)에 의한 쐐기효과에 의해 그 연결력도 매우 커진다.

연결한 공구어댑터(1)를 부착유닛(2)으로부터 분리할 때에는, 도 4의 좌반부에 나타내듯이, 피스톤(19)을 단축시켜 각 조부재(26)를 케이싱(13)의 내측단부까지 변이이시킴으로써, 걸림부(33)가 연결부재(11)로부터 빠지므로, 공구어댑터(1)를 해체할 수 있다.

또, 공구어댑터(1)와 부착유닛(2)을 연결한 상태에서 연결용 공기압이 저하한 경우에는, 걸림부(33)에 설치한 상기 스토퍼부(33b)의 낙하방지기능에 의해, 공구어댑터(1)의 낙하가 방지된다. 즉, 도 4의 우반부에 나타내듯이, 연결상태에 있는 각 조부재(26)의 경사면(33a)에는 연결부재(11)를 통해 공구(3)의 중력에 의한 부하하중(F)이 작용하고 있고, 그 반력(Fa)의 분력(Fb)에 의해 각 조부재(26)가 케이싱(13)의 내측을 향해 밀리고 있다. 이 상태에서 헤드측 압력실(22a)안의 공기압이 저하하면, 도 5에 나타내듯이, 각 조부재(26)는 상기 분력(Fb)에 의해 내측을 향해 더 밀리게 된다. 그러나, 연결부재(11)가 스토퍼(33b)의 위치에 도달하면, 상기 연결부재(11)를 통해 스토퍼부(33b)에 작용하는 부하하중(F)은 연직방향성분만큼이 되고, 조부재(26)를 내측으로 되미는 분력(Fb)이 발생하지 않게 되므로, 상기 조부재(26)의 더이상의 변이는 정지하고, 이것에 의해 연결부재(11)가 조부재(26)로부터 빠지지 않으므로, 공구어댑터(1)의 낙하가 방지된다.

상기 공구어댑터(1)와 부착유닛(2)을 연결할 때의 위치결정을 행하기 위해, 부착유닛(2)에 있어서의 케이싱(13)의 하면에는 끝이 가늘어지는 형상의 복수의 위치결정용 핀(36)이 설치되고, 이것에 대해서 공구어댑터(1)에는 도 6에 나타내듯이 상기 핀(36)이 끼워넣어지는 복수의 구멍(37)이 설치되어 있다.

상기 공구어댑터(1)와 부착유닛(2)에는 또, 각각 설치되어 있는 복수의 에어배관용 포트(39, 40)를 서로 접속하기 위한 에어접속부(41, 42)와, 전지접점(43, 44)을 서로 접속하기 위한 전기접속부(45, 46)가 설치되어 있다. 이 중 부착유닛(2)측의 에어접속부(41)에는 도 6 및 도 7에서 알 수 있듯이, 각 포트(39)에 대응하는 유로에 각각 스프링(50)에 의해 밸브시트(49)를 폐쇄하는 방향으로 탄력적으로 밀려진 체크밸브(48)가 내장되는 동시에, 스프링(52)에 의해 선단(51a)이 에어접속부(41)로부터 돌출하는 방향으로 탄력적으로 밀린 중공의 푸시로드(51)가 설치되어 있다. 이 푸시로드(51)는 부착유닛(2)에 공구어댑터(1)를 연결하지 않을 때에는 기단(51b)이 상기 체크밸브(48)로부터 떨어지는 동시에 선단(51a)이 접속부(41)로부터 돌출한 상태에 있고, 공구어댑터(1)를 연결하면, 상기 공구어댑터(1)에 의해 밀려들어감으로써 상기 체크밸브(48)를 밀어 올려 밸브시트(49)를 개방한다. 또, 공구어댑터(1)를 부착유닛(2)으로부터 분리할 때에는, 상기 푸시로드(51)가 스프링의 탄성력에 의해 돌출위치로 복귀하고, 그 때 상기 공구어댑터(1)를 강제적으로 부착유닛(2)으로부터 분리시키도록 기능한다. 따라서, 매우 경량의 공구(3)를 사용하는 경우에도 교환작업시에 공구(3)를 확실하게 부착유닛(2)으로부터 해체할 수 있다.

이렇게 해서 상기 공구부착장치는, 부착유닛(2)에 방사방향으로 변이하는 복수의 조부재(26)를 설치하고, 이 조부재(26)에 형성한 경사면(33a)을 공구어댑터(1)의 연결부재(11)에 걸리게 하고, 상기 경사면(33a)에 의한 쐐기효과에 의해 공구어댑터(1)를 끌어올려 연결하도록 했기 때문에, 클램프암과 연결축에 의해 연결하는 종래의 부착장치에 비해 그 축방향길이를 작게 해서 박형화할 수 있다.

또, 도시한 실시예에서는 연결용 연결부재(11)와 조부재(26)가 각각 두 개씩 설치되어 있지만, 이들은 세 개이상 설치할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 공구부착장치는 공구어댑터와 부착유닛을 축선의 경사나 공구의 낙하 등을 발생시키지 않도록 확실하게 연결할 수 있고, 박형이고 또한 연결정밀도와 안정성이 우수하다.

Claims

로봇핸드용 공구를 부착하기 위한 공구어댑터와, 로봇핸드에 부착해서 상기 공구어댑터를 착탈가능하게 연결하기 위한 부착유닛으로 이루어지고,

상기 공구어댑터는 부착유닛에 설치된 연결용 조부재를 걸리게 하기 위한 복수의 연결부재를 보유하고,

상기 부착유닛은 공기압의 작용에 의해 신축하는 로드와, 상기 로드 축선의 둘레에 등각도간격으로 설치되어 방사방향으로 변이가능한 복수의 상기 연결용 조부재와, 상기 로드의 신축동작을 조부재의 변이동작으로 변환하는 변환기구와, 각 조부재의 외단부에 형성된 연결용 걸림부를 보유하고 있고,

상기 걸림부는 상기 연결부재에 결합해서 공구어댑터를 쐐기식으로 끌어당기도록 기능하는 외측이 하향으로 경사진 경사면과, 상기 경사면에 연설되어 상기 연결부재가 걸림부로부터 탈락하는 것을 방지하는 스토퍼부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇핸드용 공구부착장치.
제1항에 있어서, 상기 스토퍼부는 수평면이거나 또는 상기 경사면과는 역방향으로 경사진 역경사면으로 이루어져 있으며, 이 스토퍼부의 위치에서 상기 연결부재를 통해 조부재에 작용하는 부하하중에 의한 내측을 향한 분력이 소멸되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공구부착장치.
제1항에 있어서, 상기 변환기구는 로드 및 조부재의 어느 한 쪽에 형성된 캠과 다른 쪽에 형성된 캠홈으로 이루어져 있으며, 이들 캠 및 캠홈이 로드의 축선에 대해서 경사짐과 동시에 그 경사를 따라 슬라이딩가능하도록 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 공구부착장치.
제2항에 있어서, 상기 변환기구는 로드 및 조부재의 어느 한 쪽에 형성된 캠과 다른 쪽에 형성된 캠홈으로 이루어져 있으며, 이들 캠 및 캠홈이 로드의 축선에 대해서 경사짐과 동시에 그 경사를 따라 슬라이딩가능하도록 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 공구부착장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구어댑터와 부착유닛이 각각의 에어배관용 포트를 서로 접속하기 위한 에어접속부를 보유하고 있으며, 부착유닛측의 에어접속부에는 스프링에 의해 밸브폐쇄방향으로 탄력적으로 밀려진 체크밸브가 내장되는 동시에, 스프링에 의해 선단이 접속부로부터 돌출하는 방향으로 탄력적으로 밀려진 푸시로드가 설치되고, 상기 푸시로드가 공구어댑터와 부착유닛의 접속시에는 상기 공구어댑터에 의해 밀려들어감으로써 상기 체크밸브를 개방하고, 공구어댑터와 부착유닛의 분리시에는 스프링의 탄성력에 의해 상기 공구어댑터를 강제적으로 분리시키는 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공구부착장치.