KR20110071545A

KR20110071545A - 산업용 다자유도 그리퍼

Info

Publication number: KR20110071545A
Application number: KR1020090128151A
Authority: KR
Inventors: 박한; 정성욱; 황재철; 최용원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-29
Also published as: US20110148132A1; US8424942B2; KR101674894B1

Abstract

본 발명의 일 측면은 산업현장에서 이용되는 제품의 다양성에 대응하여 다양한 형상과 강도의 제품을 안정적으로 파지할 수 있는 산업용 다자유도 그리퍼에 관한 것으로, 본 발명의 산업용 다자유도 그리퍼는 기대와, 기대에 대하여 상대 이동하는 적어도 3개의 손가락유닛들과, 손가락유닛들을 지지하는 지지유닛과, 지지유닛에 결합되어 손가락유닛들이 대상물을 향하여 동시에 각변위되도록 하는 제1구동유닛과, 지지유닛에 결합되어 손가락유닛들 사이의 배치각도를 조절하는 제2구동유닛과, 손가락유닛들 각각은 제1구동유닛에 의해 제1방향으로 이동되는 매개부재와, 매개부재의 제1방향 이동에 대하여 제2방향으로 이동되어 대상물을 파지하는 파지부재와, 매개부재의 제1방향 이동을 파지부재의 제2방향 이동으로 변환하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

산업용 다자유도 그리퍼{INDUSTRIAL MULTI-FREEDOM GRIPPER}

본 발명은 산업용 다자유도 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하기는 산업현장에서 이용되는 제품의 다양성에 대응하여 다양한 형상과 강도의 제품을 안정적으로 파지할 수 있는 산업용 다자유도 그리퍼에 관한 것이다.

최근 들어 제품의 수명 및 사용 주기가 짧아지고 제품을 사용하는 고객들의 요구조건이 다양해짐에 따라, 기존의 대량생산 방식과는 다르게 다품종의 제품 제조에 유연하게 대응할 수 있는 생산방식이 요구되고 있다.

이에 따라, 산업현장에서 사용되는 여러 가지 장비들에도 다양한 제품에 대응하기 위한 유연성이 필요한 실정이다.

지금까지의 산업용 그리퍼는 대량생산 설비에 사용되어 하나 혹은 유사한 형태이면서 크기만 약간 다른 여러 개의 제품만을 다룰 수 있도록 매우 단순한 형태로 이루어져 있다.

산업용 그리퍼는 보통 안정적으로 제품을 파지하기 위해 1자유도를 갖는데 단순한 직선운동을 통해 제품을 파지하는 것이 일반적이므로 산업용 그리퍼가 잡을 수 있는 제품의 형상은 상당히 제한적이다. 설령 복잡한 형태의 제품을 파지한다고 하더라고 그 구조상 안정적인 파지는 불가능하게 된다.

결국, 이런 산업용 그리퍼의 파지 유형의 제한성은 다양한 제품을 다루어야 하는 산업현장에서 생산성을 높이고 작업 능률을 향상시키는데 문제가 될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 사람의 손과 유사하게 개발되어 있는 로봇 핸드를 사용하기에는 비용적인 부담이 크며, 산업현장에서의 작동성 및 신뢰성 등을 고려하였을 때 아직 실제 산업현장에 적용하기에는 많은 어려움이 있다.

또한, 사람의 손과 유사한 로봇 핸드로 산업 현장에서 취급되는 대상물을 파지하는 경우에 대상물을 감싸 쥐는 형태가 되므로 동작은 사람의 손과 유사하지만 실제 대상물의 조립될 면을 개방한 채로 정확한 파지 위치에서 대상물을 파지하기에는 불리한 점이 있다.

본 발명의 일 측면은 산업현장에서 이용되는 다양한 제품에 대응할 수 있도록 다양한 형상의 제품을 안정적으로 파지할 수 있는 산업용 다자유도 그리퍼에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼는 기대와, 기대에 대하여 상대 이동하는 적어도 3개의 손가락유닛들과, 손가락유닛들을 지지하는 지지유닛과, 지지유닛에 결합되어 손가락유닛들이 대상물을 향하여 동시에 각변위되도록 하는 제1구동유닛과, 지지유닛에 결합되어 손가락유닛들 사이의 배치각도를 조절하는 제2구동유닛과, 손가락유닛들 각각은 제1구동유닛에 의해 제1방향으로 이동되는 매개부재와, 매개부재의 제1방향 이동에 대하여 제2방향으로 이동되어 대상물을 파지하는 파지부재와, 매개부재의 제1방향 이동을 파지부재의 제2방향 이동으로 변환하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1방향은 기대에 대한 상하방향이며, 제2방향은 기대에 대한 수평방향인 것을 특징으로 한다.

또한, 파지부재는 제1구동유닛에 의해 기대에 대한 수평방향을 유지하면서 이동되는 파지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 연결부재는 지지유닛에 설치되는 고정부와, 고정부에 대향되게 파지부재에 설치되는 대향부와, 복수의 링크로 이루어져 매개부재와 고정부 및 대향부를 연결하는 링크부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 링크부는 매개부재에 결합되는 제1구동링크와, 일단은 제1구동링크의 타단에 결합되며, 타단은 대향부의 제1지점에 결합되며, 절곡단은 고정부의 제1지점에 결합되는 제2구동링크와, 일단은 고정부의 제2지점에 결합되며, 타단은 대향부의 제2지점에 결합되는 구동보조링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2구동링크, 구동보조링크, 고정부, 대향부는 평행사변형의 4절 링크 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1구동유닛은 지지유닛에 고정 설치된 제1구동모터와, 제1구동모터의 구동력을 매개부재로 전달하는 제1동력전달부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1구동유닛은 제1구동모터의 전류를 모니터링하도록 제1구동모터에 설치되는 감지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1구동모터는 전기모터, 공압실린더, 유압실린더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1동력전달부재는 제1구동모터에 결합된 제1A풀리와, 제1벨트를 통하여 제1A풀리에 결합되는 제1B풀리와, 제1B풀리에 결합되는 볼 스크류 어셈블리와, 볼 스크류 어셈블리에 결합되어 매개부재로 제1방향의 구동력을 전달하는 연결프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 볼 스크류 어셈블리는 제1B풀리에 결합되는 볼 스크류와, 볼 스크류에 나사 결합되는 볼 너트와, 볼 스크류와 나란하게 배치되어 연결프레임에 결합되는 선형가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2구동유닛은 지지유닛에 설치된 제2구동모터와, 제2구동모터의 구동력을 손가락유닛들 중 2개의 손가락유닛들에 전달하는 제2동력전달부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2구동모터는 전기모터, 공압실린더, 유압실린더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2동력전달부재는 제2구동모터에 결합되는 제2A풀리와, 제2벨트를 통하여 제2A풀리에 결합되는 제2B풀리와, 제2B풀리와 동일한 회전중심을 가지며 어느 하나의 손가락유닛의 고정부에 결합되는 제1회전축과, 제2B풀리에 결합되는 구동기어와, 매개기어를 통하여 구동기어와 연결되는 종동기어와, 종동기어와 동일한 회전축을 가지며 다른 하나의 손가락유닛의 고정부에 결합되는 제2회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 파지부는 위쪽에 형성된 단차 형태의 제1면과, 아래쪽에 형성된 둥근 형태의 제2면과, 제1면과 제2면을 연결하는 평면 형태의 제3면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼를 다른 측면에서 본다면, 기대와, 기대에 대하여 상대 이동하는 3개의 손가락유닛들과, 손가락유닛들을 결합 지지하는 지지프레임과, 손가락유닛들이 동시에 각변위되도록 지지프레임에 결합되는 제1구동유닛과, 손가락유닛들 사이의 배치각도를 조절하도록 지지프레임에 결합되는 제2구동유닛과, 손가락유닛들 각각은 제1구동유닛에 의해 기대에 대하여 상하방향으로 이동되는 매개부재와, 매개부재의 상하방향 이동에 대하여 수평방향을 유 지한 채로 이동되어 대상물을 파지하는 파지부재와, 매개부재의 상하방향 이동을 파지부재의 수평방향 이동으로 변환하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼에서 손가락유닛을 분해하여 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼(1)는 기대(10)와, 기대(10)에 대해 상대 이동되는 복수의 손가락유닛(100,200,300)과, 복수의 손가락유닛(100,200,300)이 기대(10)에 대해 상대 이동되도록 복수의 손가락유닛(100,200,300)을 지지하는 지지유닛(20)과, 기대(10)에 대해 복수의 손가락유닛(100,200,300)이 각변위(角變位)되게 하는 제1구동유닛(30)과, 복수의 손가락유닛(100,200,300) 사이의 배치각도를 조절하는 제2구동유닛(40)을 포함하여 구성된다.

산업용 다자유도 그리퍼(1)는 제1구동유닛(30)과 제2구동유닛(40)을 통하여 복수의 손가락유닛(100,200,300)을 기대(10)에 대하여 이동시켜줌으로써 복수의 손가락유닛(100,200,300)이 대상물을 파지할 수 있도록 한다.

이러한 복수의 손가락유닛(100,200,300)은 기대에 고정되어 있는 제1손가락유닛(100)과, 기대에 대하여 특정축을 중심으로 회전 운동하는 제2손가락유닛(200) 및 제3손가락유닛(300)을 포함할 수 있다. 다만, 제2손가락유닛(200)과 제3손가락유닛(300)은 필요에 따라서 그 개수는 증가될 수 있을 것이다. 또한 실시 예에서 고정되어 있는 제1손가락 유닛(100) 또한 움직이게 할 수 있을 것이다.

제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300)은 지지유닛(20)에 설치되어 기대(10)에 대해 상대 이동될 수 있다. 지지유닛(20)은 기대(10)의 아래쪽에 배치되어 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300)이 설치되는 제1지지프레임(21)과, 바닥면에 놓여지는 제2지지프레임(22)과, 제1지지프레임(21)과 제2지지프레임(22) 사이를 받치는 받침부재(23)를 포함하여 구성된다.

제1손가락유닛(100), 제2손가락유닛(200), 제3손가락유닛(300) 각각은 매개부재(110,210,310), 파지부재(120,220,320), 연결부재(130,230,330)를 포함한다. 또한, 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300) 각각의 파지부재(120,220,320)는 대상물을 파지하는 파지부(121,221,321)를 포함한다. 또한, 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300) 각각의 연결부재(130,230,330)는 고정부(131,231,331), 대향부(132,232,332), 링크부(133,233,333)를 포함한다.

여기서, 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300)은 서로 동일한 형태로 이루어진다. 따라서, 특별히 언급한 경우를 제외하고는 설명의 편의상 제3손가락유닛(300)을 설명하는 것으로 하여 제1손가락유닛(100) 및 제2손가락유닛(200)에 대한 설명을 대신하도록 한다.

도 3은 도 2에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼의 제3손가락유닛을 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼의 제3손가락유닛이 제1구 동유닛에 의해 각변위되는 것을 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제3손가락유닛(300)은 제1구동유닛(30)의 구동력에 의해 제1방향(X₁)으로 이동되는 매개부재(310)와, 매개부재(310)의 제1방향(X₁) 이동에 대하여 제2방향(X₂)으로 이동되어 대상물을 파지하는 파지부재(320)와, 매개부재(310)와 파지부재(320)를 연결하여 매개부재(310)의 제1방향(X₁) 이동을 파지부재(320)의 제2방향(X₂) 이동으로 변환하는 연결부재(330)를 포함하여 구성된다.

매개부재(310)는 제1구동유닛(30)의 구동력을 전달받아 제1방향(X1)으로 이동되도록 제1구동유닛(30)에 결합되게 된다.

파지부재(320)는 손가락의 손끝마디 역할을 하도록 대상물을 직접적으로 파지하게 되는 파지부(321)를 포함한다. 이러한 파지부(321)는 착탈 가능하여 대상물의 형태에 따라서 다양한 형태로 마련될 수 있다.

예를 들면, 파지부(321)는 위쪽에 형성된 단차 형태의 제1면(321A)과, 아래쪽에 형성된 둥근 형태의 제2면(321B)과, 제1면(321A)과 제2면(321B)을 연결하는 평면 형태의 제3면(321C)을 포함하여 구성될 수 있다.

파지부재(320)는 연결부재(330)를 통하여 매개부재(310)와 결합된다. 연결부재(330)는 제1지지프레임(21)에 고정되는 고정부(331)와, 고정부(331)에 대향되게 파지부재(320)에 설치되는 대향부(332)와, 복수의 링크로 이루어져 매개부재(310)와 고정부(331) 및 대향부(332)를 연결하는 링크부(333)를 포함한다.

고정부(331)는 제1지지프레임(21)에서 제2구동유닛(40)의 제2회전축(50)과 결합된다. 고정부(331)는 링크부(333)의 선회 운동 시 그 중심축 역할을 하게 된다. 이를 위하여 고정부(331)는 링크부(333)와 결합되는 제1지점(331-1)과 제2지점(331-2)을 포함한다.

대향부(332)는 고정부(331)와 대향되게 파지부재(320)의 아래쪽에 설치된다. 대향부(332)는 링크부(333)와 결합되는 제1지점(332-1)과 제2지점(332-2)을 포함한다.

링크부(333)는 제1구동링크(333A), 제2구동링크(333B), 구동보조링크(333C)를 포함하여 구성된다.

제1구동링크(333A)의 일단(333A-1)은 매개부재(310)에 결합되어 매개부재(310)에 연동하게 된다. 제1구동링크(333A)의 타단(333A-2)은 제1구동링크(333A)의 위쪽에 배치된 제2구동링크(333B)에 결합하게 된다. 제1구동링크(333A)는 대략 L자 형상으로 마련되어 매개부재(310)의 제1방향(X1) 이동에 근접하게 상하방향으로 이동하게 된다.

제2구동링크(333B)의 일단(333B-1)은 제1구동링크(333A)에 결합되고, 제2구동링크(333B)의 타단(333B-2)은 대향부(332)의 제1지점(332-1)에 결합된다. 이러한 제2구동링크(333B)는 대략 L자 형태로 마련되는데, 제2구동링크(333B)는 일단(333B-1)과 타단(333B-2) 사이에서 절곡되는 절곡단(333B-3)에서 고정부(331)의 제1지점(331-1)에 결합된다.

구동보조링크(333C)는 제2구동링크(333B)와 평행하도록 배치된다. 구동보조 링크(333C)의 일단(333C-1)은 고정부(331)의 제2지점(331-2)에 결합되고 구동보조링크(333C)의 타단(333C-2)은 대향부(332)의 제2지점(332-2)에 결합된다.

이러한 제3손가락유닛(300)은 제2구동링크(333B), 구동보조링크(333C), 고정부(331), 대향부(332)에 의해 평행사변형의 4절 링크 구조를 실현한다. 즉, 제2구동링크(333B)와 구동보조링크(333C)는 서로 평행한 상태를 유지한 상태에서 고정부(331)를 기준점으로 하여 대향부(332)에 결합된 파지부재(320)를 제2방향(X₂)으로 이동시켜 제3손가락유닛(300)이 기대(10)에 대해 각변위될 수 있도록 한다.

또한, 상술한 바와 같이, 제1손가락유닛(100)과 제2손가락유닛(200)은 제3손가락유닛(300)과 동시에 대상물을 향하여 제2방향(X₂)으로 파지부재(120,220)의 파지부(121,221)를 이동시켜서 대상물을 파지할 수 있게 된다.

한편, 제2방향(X₂)은 기대(10)에 중심에 위치한 대상물을 파지하게 되는 기대(10)에 대한 수평방향이다.

다음, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼의 제1구동유닛에 대하여 설명한다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼(1)의 제1구동유닛(30)은 제1구동모터(31), 제1구동모터(31)에 결합된 제1동력전달부재(32-36)를 포함한다. 여기서, 제1구동모터는 전기모터 뿐만 아니라 공압 실린더 또는 유압실린더로 대체 가능하며, 구동원에 따라 구조가 변경되겠으나 그 기능은 동일하도록 구성될 것이다. 여기서는 전기모터를 이용한 구조로 설명 하도록 한다.

제1지지프레임(21)의 아래쪽에는 제1구동모터(31)가 고정 설치된다. 제1구동모터(31)에는 제1동력전달부재(32-36)가 결합되는데, 이러한 제1동력전달부재(32-36)는 제1A풀리(32), 제1벨트(33), 제1B풀리(34), 볼 스크류 어셈블리(35), 연결프레임(36)을 포함하여 구성된다.

제1구동모터(31)에는 제1지지프레임(21)의 제1A관통공(21A)을 통과하여 제1A풀리(32)가 결합된다. 이러한 제1A풀리(32)는 제1벨트(33)를 통하여 제1B풀리(34)와 연결된다. 따라서, 제1구동모터(31)를 구동하게 되면 제1A풀리(32)와 제1벨트(33)을 통해 제1B풀리(34)로 제1구동모터(31)의 구동력이 전달된다.

제1B풀리(34)는 제1지지프레임(21)의 제1B관통공(21B)을 통하여 볼 스크류 어셈블리(35)와 결합된다. 볼 스크류 어셈블리(35)는 제1B풀리(34)에 연결되는 볼 스크류(35A)와, 볼 스크류(35A)에 나사 결합되는 볼 너트(35B)와, 볼 스크류(35A)에 나란하게 배치되어 연결프레임(36)에 결합되는 선형가이드(35C)를 포함한다.

여기서, 볼 너트(35B)는 연결프레임(36)을 통하여 선형가이드(35C)에 결합되어 볼 스크류(35A)의 회전운동을 제1방향(X1)의 직선운동으로 변환할 수 있게 된다.

즉, 제1B풀리(34)에 제1구동모터(31)의 구동력이 전달되면 제1B풀리(34)에 연결된 볼 스크류(35A)가 회전하게 되고, 볼 너트(35B)가 볼 스크류(35A)를 따라서 제1방향(X₁)으로 직선운동을 하게 된다.

따라서, 제1구동모터(31)를 구동하게 되면 제1A풀리(32), 제1벨트(33), 제1B풀리(34)를 통하여 볼 스크류(35A)가 회전하게 되고, 볼 너트(35B)가 볼 스크류(35A)를 따라 제1방향(X1)으로 직선운동을 하게 된다. 이때, 선형가이드(35C)를 통하여 연결프레임(36)의 제1방향(X1)의 직선운동이 정확하게 일어날 수 있게 된다.

연결프레임(36)에는 도 2에 도시된 바와 같이 상술한 제1손가락유닛(100)의 매개부재(110), 제2손가락유닛(200)의 매개부재(210), 제3손가락유닛(300)의 매개부재(310)가 결합되어 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300)이 기대(10)에 대하여 각변위될 수 있게 된다.

즉, 이러한 연결프레임(36)의 제1방향(X1) 직선운동을 이용하여 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300)이 대상물을 파지할 수 있도록 한다. 이때, 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300)의 파지부(221)는 기대(10)에 대해 수직방향으로 배치된 상태에서 수평방향을 유지하면서 대상물을 향하여 이동될 수 있게 된다.

다음, 도 2, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼의 제2구동유닛에 대하여 설명한다. 도 5는 도 3에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼의 제2구동유닛을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼(1)의 제2구동유닛(40)은 제1 내지 제3손가락유닛(100,200,300) 사이의 배치각도를 조절하기 위한 것으로 제2구동모터(41)와, 제2구동모터(41)의 구동력을 제2 및 제3손가락유닛(200,300)으로 전달하는 제2동력전달부재(42-50)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제2구동모터는 제1구동모터와 마찬가지로 전기모터 뿐만 아니라 공압 실린더 또는 유압실린더로 대체 가능하며, 구동원에 따라 구조가 변경되겠으나 그 기능은 동일하도록 구성될 것이다. 여기서는 전기모터를 이용한 구조로 설명하도록 한다.

제1지지프레임(21)의 아래쪽에는 제2구동모터(41)가 고정 설치된다. 제2구동모터(41)에는 제2동력전달부재(42-50)가 연결되어 제2구동모터(41)의 구동력을 제2손가락유닛(200)의 고정부(231)와 제3손가락유닛(300)의 고정부(331)에 전달한다.

이러한 제2동력전달부재(42-50)는 제2A풀리(42), 제2벨트(43), 제2B풀리(44), 구동기어(45), 종동기어(46), 제1매개기어(47), 제2매개기어(48), 제1회전축(49), 제2회전축(50)를 포함하여 구성된다.

제2구동모터(41)에는 제1지지프레임(21)의 제2A관통공(21C)을 통과하여 제2A풀리(42)가 결합된다. 이러한 제2A풀리(42)는 제2벨트(43)를 통하여 제2B풀리(44)와 연결된다. 따라서, 제2구동모터(41)를 구동하게 되면 제2A풀리(42)와 제2벨트(43)을 통해 제2B풀리(44)로 제2구동모터(41)의 회전력이 전달된다.

제2B풀리(44)에는 제2B풀리(44)와 동일한 회전중심을 가지는 제1회전축(49)이 설치된다. 제1회전축(49)에는 제2B풀리(44)를 사이에 두고 구동기어(45)와 결합된다.

구동기어(45)에는 제1매개기어(47)가 결합되며, 제1매개기어(47)는 제2매개기어(48)에 결합되며, 제2매개기어(48)는 종동기어(46)가 결합된다. 종동기어(46)에는 종동기어(46)와 동일한 회전중심을 가지는 제2회전축(50)이 설치된다.

따라서, 구동기어(45)가 제2B풀리(44)에 의해 회전하게 되면 제1 및 제2매개기어(48)를 통하여 종동기어(46)가 회전하게 된다. 이때, 구동기어(45), 제1매개기어(47), 제2매개기어(48), 종동기어(46)의 배치 구조상 종동기어(46)는 구동기어(45)와 회전각도는 같지만 서로 반대방향으로 회전운동을 하게 된다.

즉, 구동기어(45)에 설치된 제1회전축(49)과 종동기어(46)에 설치된 제2회전축(50)은 회전각도는 같지만 서로 반대방향으로 회전운동을 하게 된다.

이때, 제1회전축(49)에 제2손가락유닛(200)의 고정부(231)를 연결하고, 제2회전축(50)에 제3손가락유닛(300)의 고정부(331)를 연결하면 제2손가락유닛(200)과 제3손가락유닛(300)은 서로 회전각도는 같지만 서로 반대방향으로 회전하여 제2손가락유닛(200)과 제3손가락유닛(300)의 배치각도를 조절할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼(1)는 제1구동유닛(30)과 제2구동유닛(40)을 통하여 복수의 손가락유닛(100,200,300)을 기대(10)에 대하여 이동시켜줌으로써 복수의 손가락유닛(100,200,300)이 대상물을 안정적으로 파지할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼(1)는 대상물과 접촉하는 파지부 말단에 직접적인 센서를 설치하지 않고, 제 1구동유닛(30)에 있는 제1구동모터(31)에서 발생하는 전류를 감지하여 이 전류값으로 파지력을 알 수 있다. 여기서 구동모터가 다른 구동원으로 바뀌면 전류에 해당하는 다른 물리량을 이용할 수 있다. 이를 이용하여 손가락 유닛(100,200,300)이 대상물을 파지할 때 적절한 파지력을 갖도록 할 수 있다.

이를 위하여, 제1구동유닛(30)은 제1구동모터(31)의 전류를 모니터링 수 있는 감지장치(31A)를 포함한다. 산업용 다자유도 그리퍼(1)는 감지장치(31A)를 통하여 현재 제1구동모터(31)가 발생하고 있는 토크를 계산할 수 있으므로, 작업 현장에서 파지하고자 하는 대상물에 대하여 적절한 설정 파지력을 미리 선정해놓으면 파지할 대상에 따라 다른 파지력으로 대상물을 파지하도록 손가락유닛(100,200,300)이 각변위될 수 있다. 따라서, 강도가 높은 대상물 뿐 아니라 강도가 낮은 대상물도 파지력을 조절하여 파지할 수 있다.

다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 스텝 ST100에서, 산업용 다자유도 그리퍼는 파지 대상물을 확인한다.

다음, 스텝 ST200에서, 산업용 다자유도 그리퍼는 파지 위치로 이동된다.

다음, 스텝 ST300에서, 산업용 다자유도 그리퍼는 파지 대상물이 파지 가능 위치에 있는지 판단한다.

스텝 ST300의 판단결과, 파지 대상물이 파지 가능 위치에 있는 것으로 판단되면 스텝 ST400에서 파지 동작을 수행하고, 파지 대상물이 파지 가능 위치에 있지 않은 것으로 판단되면 파지 가능 위치에 있는 것으로 판단될 때까지 스텝 ST200이 반복된다.

다음, 스텝 ST500에서, 산업용 다자유도 그리퍼는 파지 대상물에 대한 설정 파지력에 도달된 것인지 여부를 판단한다.

스텝 ST500의 판단결과, 파지 대상물에 대한 설정 파지력에 도달된 것으로 판단되면 스텝 ST600에서 파지 동작이 완료되고, 파지 대상물에 대한 설정 파지력에 도달되지 않은 것으로 판단되면 파지 대상물에 대한 설정 파지력에 도달될 때까지 스텝 ST400이 반복된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산업용 다자유도 그리퍼를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 2는 도 1에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼에서 손가락유닛을 분해하여 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼의 제2손가락유닛을 나타낸 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼의 제2손가락유닛이 제1구동유닛에 의해 각변위되는 것을 나타낸 단면도이다.

도 5는 도 3에 도시된 산업용 다자유도 그리퍼의 제2구동유닛을 나타낸 사시도이다.

도 6은 파지력에 따라 대상물을 파지할 때 산업용 다자유도 그리퍼가 동작하는 방식을 설명하는 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1...산업용 다자유도 그리퍼 10... 기대

20... 지지유닛 30.. 제1구동유닛

40...제2구동유닛 100... 제1손가락유닛

200... 제2손가락유닛 300... 제3손가락유닛

Claims

기대와,

상기 기대에 대하여 상대 이동하는 적어도 3개의 손가락유닛들과,

상기 손가락유닛들을 지지하는 지지유닛과,

상기 지지유닛에 결합되어 상기 손가락유닛들이 대상물을 향하여 동시에 각변위되도록 하는 제1구동유닛과,

상기 지지유닛에 결합되어 상기 손가락유닛들 사이의 배치각도를 조절하는 제2구동유닛과,

상기 손가락유닛들 각각은 상기 제1구동유닛에 의해 제1방향으로 이동되는 매개부재와, 상기 매개부재의 제1방향 이동에 대하여 제2방향으로 이동되어 대상물을 파지하는 파지부재와, 상기 매개부재의 제1방향 이동을 상기 파지부재의 제2방향 이동으로 변환하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제1항에 있어서,

상기 제1방향은 상기 기대에 대한 상하방향이며,

상기 제2방향의 상기 기대에 대한 수평방향인 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제2항에 있어서,

상기 파지부재는 상기 제1구동유닛에 의해 상기 기대에 대한 수평방향을 유지하면서 이동되는 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제1항에 있어서,

상기 연결부재는 상기 지지유닛에 설치되는 고정부와, 상기 고정부에 대향되게 상기 파지부재에 설치되는 대향부와, 복수의 링크로 이루어져 상기 매개부재와 상기 고정부 및 상기 대향부를 연결하는 링크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제4항에 있어서,

상기 링크부는 상기 매개부재에 결합되는 제1구동링크와, 일단은 상기 제1구동링크의 타단에 결합되며, 타단은 상기 대향부의 제1지점에 결합되며, 절곡단은 상기 고정부의 제1지점에 결합되는 제2구동링크와, 일단은 상기 고정부의 제2지점에 결합되며, 타단은 상기 대향부의 제2지점에 결합되는 구동보조링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제5항에 있어서,

상기 제2구동링크, 구동보조링크, 고정부, 대향부는 평행사변형의 4절 링크 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제1항에 있어서,

상기 제1구동유닛은 상기 지지유닛에 고정 설치된 제1구동모터와, 상기 제1구동모터의 구동력을 상기 매개부재로 전달하는 제1동력전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제7항에 있어서,

상기 제1구동유닛은 상기 제1구동모터의 전류를 모니터링하도록 상기 제1구동모터에 설치되는 감지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제7항에 있어서,

상기 제1구동모터는 전기모터, 공압실린더, 유압실린더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제7항에 있어서,

상기 제1동력전달부재는 상기 제1구동모터에 결합된 제1A풀리와, 제1벨트를 통하여 상기 제1A풀리에 결합되는 제1B풀리와, 상기 제1B풀리에 결합되는 볼 스크류 어셈블리와, 상기 볼 스크류 어셈블리에 결합되어 상기 매개부재로 상기 제1방 향의 구동력을 전달하는 연결프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제10항에 있어서,

상기 볼 스크류 어셈블리는 상기 제1B풀리에 결합되는 볼 스크류와, 상기 볼 스크류에 나사 결합되는 볼 너트와, 상기 볼 스크류와 나란하게 배치되어 상기 연결프레임에 결합되는 선형가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제1항에 있어서,

상기 제2구동유닛은 상기 지지유닛에 설치된 제2구동모터와, 상기 제2구동모터의 구동력을 상기 손가락유닛들 중 2개의 손가락유닛들에 전달하는 제2동력전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제12항에 있어서,

상기 제2구동모터는 전기모터, 공압실린더, 유압실린더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제12항에 있어서,

상기 제2동력전달부재는 상기 제2구동모터에 결합되는 제2A풀리와, 제2벨트 를 통하여 상기 제2A풀리에 결합되는 제2B풀리와, 상기 제2B풀리와 동일한 회전중심을 가지며 어느 하나의 손가락유닛의 고정부에 결합되는 제1회전축과, 상기 제2B풀리에 결합되는 구동기어와, 매개기어를 통하여 상기 구동기어와 연결되는 종동기어와, 상기 종동기어와 동일한 회전축을 가지며 다른 하나의 손가락유닛의 고정부에 결합되는 제2회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
제3항에 있어서,

상기 파지부는 위쪽에 형성된 단차 형태의 제1면과, 아래쪽에 형성된 둥근 형태의 제2면과, 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 평면 형태의 제3면을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.
기대와,

상기 기대에 대하여 상대 이동하는 3개의 손가락유닛들과,

상기 손가락유닛들을 결합 지지하는 지지프레임과,

상기 손가락유닛들이 동시에 각변위되도록 상기 지지프레임에 결합되는 제1구동유닛과,

상기 손가락유닛들 사이의 배치각도를 조절하도록 상기 지지프레임에 결합되는 제2구동유닛과,

상기 손가락유닛들 각각은 상기 제1구동유닛에 의해 상기 기대에 대하여 상하방향으로 이동되는 매개부재와, 상기 매개부재의 상하방향 이동에 대하여 수평방 향을 유지한 채로 이동되어 대상물을 파지하는 파지부재와, 상기 매개부재의 상하방향 이동을 상기 파지부재의 수평방향 이동으로 변환하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 다자유도 그리퍼.