KR20150075914A

KR20150075914A - 그립퍼

Info

Publication number: KR20150075914A
Application number: KR1020130164334A
Authority: KR
Inventors: 정순찬; 장영문; 박정원; 하철근
Original assignee: 에스아이에스 주식회사
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06
Also published as: KR101608516B1

Abstract

본 발명은 그립퍼에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 산업용 로봇 암에 결합되어 사용되는 그립퍼에 있어서, 상기 로봇 암의 단부에 결합되는 몸체와, 상기 몸체의 일측면에 둘레방향을 따라 일정간격 이격되게 형성된 복수개의 수용부에 설치된 복수개의 구동유닛과, 상기 복수개의 구동유닛 각각의 단부에 결합된 복수개의 핑거유닛 및, 상기 복수개의 핑거유닛의 각각의 일측면에 결합되어 상기 복수개의 구동유닛에서 발생되는 구동력을 상기 복수개의 핑거유닛에 전달하여 상기 복수개의 핑거유닛을 작동시키는 작동링크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

그립퍼{Gripper}

본 발명은 그립퍼에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 산업현장에서 이용되는 다양한 형상의 제품을 안정적으로 파지할 수 있는 그립퍼에 관한 것이다.

기계적 그립퍼(mechanical gripper) 또는 표준 그립퍼는 물체를 잡기 위한 메커니즘에 의해 구동되는 기계적 손가락(mechanical finger)을 이용한 말단장치이다. 집계(jaws)라고도 하는 손가락(finger)은 실제로 대상 물체에 접촉하는 그립퍼의 부속물이다. 그립퍼 메커니즘의 기능은 다양한 형태로 그립퍼에 입력되는 에너지를 그립퍼가 물체를 잡을 수 있는 운동을 할 수 있도록 변환하는 것이다. 그립퍼 기구는 손가락을 열고 닫는 것이 가능해야 하고, 물체를 잡고 유지할 만큼의 충분한 힘을 가할 수 있어야 한다. 그립퍼 기구에 입력되는 힘은 로봇으로부터 공급되며, 대부분 공압, 유압, 전기, 또는 스프링에 의해 구동되는 기계적인 요소 등에 의해 가해진다.

그립퍼는 부품을 잡기 위해 그 부품의 내면과 외면의 기하학적 형상을 이용한다. 기계적 그립퍼에서는 부품을 잡기 위한 손가락 또는 집게의 수가 다양하다.

가장 보편적으로 사용되는 것은 2개의 그립퍼 손가락을 가지는 형태이지만, 부품을 잡기 위해 물체의 중심점을 이용하는 경우에는 3개 또는 4개의 손가락 링크를 가지는 그립퍼도 사용되고 있다.

그러나, 대부분의 산업용 그립퍼는 제품을 안정적으로 파지하기 위해 1자유도를 갖는데 단순한 직선운동을 통해 제품을 파지하는 것이 일반적이므로 산업용 그립퍼가 잡을 수 있는 제품의 형상은 상당히 제한적이다. 설령 복잡한 형태의 제품을 파지한다고 하더라도 그 구조상 안정적인 파지는 불가능하게 된다.

결국, 이런 산업용 그립퍼의 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.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 파지하고자 하는 제품의 형상에 따른 제약 없이 안정적으로 제품을 집거나 파지할 수 있고, 간단한 구조로 이루어져 작동성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 그립퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 산업용 로봇 암에 결합되어 사용되는 그립퍼에 있어서, 상기 로봇 암의 단부에 결합되는 몸체와, 상기 몸체의 일측면에 둘레방향을 따라 일정간격 이격되게 형성된 복수개의 수용부에 설치된 복수개의 구동유닛과, 상기 복수개의 구동유닛 각각의 단부에 결합된 복수개의 핑거유닛 및, 상기 복수개의 핑거유닛의 각각의 일측면에 결합되어 상기 복수개의 구동유닛에서 발생되는 구동력을 상기 복수개의 핑거유닛에 전달하여 상기 복수개의 핑거유닛을 작동시키는 작동링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그립퍼를 제공한다.

상기 구동유닛은 상기 수용부에 설치된 하우징과, 상기 하우징의 일측에 결합된 감속기와, 상기 감속기의 일측에 결합된 서보모터와, 상기 감속기의 단부에 결합되어 상기 하우징의 내부에 위치되는 웜샤프트와, 상기 하우징의 외주면 소정 위치에 상기 하우징의 폭 방향으로 관통 결합된 고정축에 일단부가 회전가능하게 결합되고, 타단부가 상기 웜샤프트에 치합되는 회전기어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 핑거유닛은 일단이 상기 고정축에 회동가능하게 결합된 제1 관절부와, 상기 제1 관절부의 타단에 제1 힌지핀을 통해 일단이 회동가능하게 결합된 제2 관절부와, 상기 제2 관절부의 타단에 제2 힌지핀을 통해 회동가능하게 결합된 제3 관절부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 힌지핀과 제2 힌지핀에는 각각 제1 및 제2 탄성스프링이 마련되고, 상기 제1 탄성스프링은 일단과 타단이 각각 상기 제1 관절부와 제2 관절부의 상보 마주보는면 소정 위치에 형성된 삽입홈에 삽입설치되고, 상기 제2 탄성스프링은 일단과 타단이 각각 상기 제2 관절부와 제3 관절부의 상호 마주보는면 소정 위치에 형성된 삽입홈에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1, 제2 및 제3 관절부 각각의 일측면에는 미끄럼방지패드가 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 작동링크는 상기 고정축에 관통 삽입되어 상기 회전기어의 일측면에 결합된 제1 작동구와, 일단이 상기 제1 작동구에 힌지 결합되고, 타단이 상기 제1 힌지핀에 회동가능하게 결합된 제2 작동구의 소정 위치에 결합된 제1 작동링크와, 일단이 상기 제2 작동구의 소정 위치에 상기 제1 작동링크로부터 일정간격 이격되게 결합되고, 타단이 상기 제3 관절부의 일측면 소정 위치에 형성된 제1 결합부에 결합된 제2 작동링크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 핑거유닛의 각각의 일측면에는 상기 복수개의 작동링크로부터 소정간격 이격되게 복수개의 가이드링크가 마련되고, 상기 가이드링크는 상기 고정축에 회전가능하게 결합된 제1 가이드구와, 일단이 상기 제1 가이드구에 힌지 결합되고, 타단아 상기 제1 힌지핀에 회동가능하게 결합된 제2 가이드구의 소정 위치에 결합된 제1 가이드링크와, 일단이 상기 제2 가이드구의 소정 위치에 상기 제1 가이드링크로부터 일정간격 이격되게 결합되고, 타단이 상기 제3 관절부의 일측면 소정 위치에 형성된 제2 결합부에 결합된 제2 가이드링크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 파지하고자 하는 제품의 형상에 따른 제약 없이 안정적으로 제품을 집거나 파지할 수 있고, 간단한 구조로 이루어져 작동성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼의 요부 분해 사시도.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼의 요부 작동 상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼의 요부 분해 사시도, 도 3a와 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼의 요부 작동 상태도이다.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼(100)는 산업용 로봇 암에 결합되어 사용되는 것으로서, 몸체(110), 복수개의 구동유닛(120), 복수개의 핑거유닛(130), 복수개의 작동링크(140)로 구성된다.

몸체(110)는 로봇 암(미도시)의 단부에 결합된다.

복수개의 구동유닛(120)은 몸체(110)의 일측면에 둘레방향을 따라 일정간격 이격되게 형성된 복수개의 수용부(112)에 설치된다.

이러한, 구동유닛(120)은 수용부(112)에 설치된 하우징(122)과, 하우징(122)의 일측에 결합된 감속기(124)와, 감속기(124)의 일측에 결합된 서보모터(126)와, 감속기(124)의 단부에 결합되어 하우징(122)의 내부에 위치되는 웜샤프트(124a)와, 하우징(122)의 외주면 소정 위치에 하우징(122)의 폭 방향으로 관통 결합된 고정축(125)에 일단부가 회전가능하게 결합되고, 타단부가 웜샤프트(124a)에 치합되는 회전기어(127)를 포함하여 이루어진다.

복수개의 핑거유닛(130)은 복수개의 구동유닛(120) 각각의 단부에 결합되어 제품을 파지한다.

이러한, 복수개의 핑거유닛(130)은 일단이 고정축(125)에 회동가능하게 결합된 제1 관절부(132)와, 제1 관절부(132)의 타단에 제1 힌지핀(133)을 통해 일단이 회동가능하게 결합된 제2 관절부(134)와, 제2 관절부(134)의 타단에 제2 힌지핀(135)을 통해 회동가능하게 결합된 제3 관절부(136)로 이루어진다.

여기서, 제1, 제2 및 제3 관절부(132, 134, 136) 각각의 일측면에는 핑거유닛(130)에 의해 파진된 제품이 빠지지 않도록 미끄럼방지패드(137)가 부착되는 것이 바람직하다.

아울러, 제1 힌지핀(133)과 제2 힌지핀(135)에는 각각 제1 및 제2 탄성스프링(133a, 135a)이 마련된다.

이때, 제1 탄성스프링(133a)은 일단과 타단이 각각 제1 관절부(132)와 제2 관절부(134)의 상보 마주보는면 소정 위치에 형성된 삽입홈(138)에 삽입설치되고, 제2 탄성스프링(135a)은 일단과 타단이 각각 제2 관절부(134)와 제3 관절부(136)의 상호 마주보는면 소정 위치에 형성된 삽입홈(138)에 설치되어, 제1 힌지핀(133)과 제2 힌지핀(135)에 의해 상호 힌지 결합된 제1, 제2 및 제3 관절부(132, 134, 136)가 제품을 파지하지 않았을 때 곧게 펴진 상태를 유지할 수 있게 탄성력을 인가한다.

복수개의 작동링크(140)는 복수개의 핑거유닛(130)의 각각의 일측면에 결합되어 복수개의 구동유닛(120)에서 발생되는 구동력을 복수개의 핑거유닛(130)에 전달하여 복수개의 핑거유닛(130)을 작동시킨다.

이러한, 복수개의 작동링크(140)는 고정축(125)에 관통 삽입되어 회전기어(127)의 일측면에 결합된 제1 작동구(142)와, 일단이 제1 작동구(142)에 힌지 결합되고, 타단이 제1 힌지핀(133)에 회동가능하게 결합된 제2 작동구(144)의 소정 위치에 결합된 제1 작동링크(146)와, 일단이 제2 작동구(144)의 소정 위치에 제1 작동링크(146)로부터 일정간격 이격되게 결합되고, 타단이 제3 관절부(136)의 일측면 소정 위치에 형성된 제1 결합부(136a)에 결합된 제2 작동링크(148)로 이루어진다.

여기서, 제2 작동구(144)는 이등변 삼각형상으로 이루어지데, 이는 핑거유닛(130)이 구동유닛(120)으로부터 구동력을 전달받아 제품을 파지할 때 파지하고자 하는 제품의 외부면이 제1 관절부(132)에 맞닿았을 때 제2 관절부(134)가 제1 힌지핀(133)을 중심으로 회동하여 파지하고자 하는 제품을 감싸도록 3개의 빗변 중 어느 하나의 빗변이 제2 관절부(134)의 일측면을 가압한다. 이때, 작동링크(140)는 제3 관절부(1314)를 향해 이동된 상태이다.

한편, 복수개의 핑거유닛(140)의 각각의 일측면에는 복수개의 작동링크(140)로부터 소정간격 이격되게 복수개의 가이드링크(150)가 마련되는데, 이 복수개의 가이드링크(150)는 핑거유닛(140)이 제품을 파지하였을 때 핑거유닛(140)의 길이방향에 대해 전단력이 작용되더라도 복수개의 핑거유닛(140)이 원활하게 작동되도록 가이드한다.

이러한, 복수개의 가이드링크(150)는 고정축(125)에 회전가능하게 결합된 제1 가이드구(152)와, 일단이 제1 가이드구(152)에 힌지 결합되고, 타단이 제1 힌지핀(133)에 회동가능하게 결합된 제2 가이드구(154)의 소정 위치에 결합된 제1 가이드링크(156)와, 일단이 제2 가이드구(154)의 소정 위치에 제1 가이드링크(156)로부터 일정간격 이격되게 결합되고, 타단이 제3 관절부(136)의 일측면 소정 위치에 형성된 제2 결합부(136b)에 결합된 제2 가이드링크(158)로 이루어진다.

이하, 전술한 바와 같이 구성된 그립퍼의 작동을 도 3a과 도 3b을 참조하여 설명하기로 한다.

최초 핑거유닛(130)은 몸체(110)의 상부에 곧게 펴진 상태로 위치된다. 이때, 작동링크(140)는 구동유닛(120)의 하우징(122)을 향해 이동된 상태이다.

이러한 상태에서 핑거유닛(130)이 제품을 파지할 수 있게 구동유닛(120)을 구동시키면 핑거유닛(130)은 곧게 펴진 상태로 몸체(110)의 상부 중심을 향해 이동하게 되고, 이와 동시에 작동링크(140)는 핑거유닛(130)의 제3 관절부(136)를 향해 이동하게 된다.

이 과정에서 파지하고자 하는 제품이 제3 관절부(136)에 맞닿는 경우에는 도 3a에 도시된 바와 같이 복수개의 핑거유닛(130)에 의해 파지된다.

아울러, 파지하고자 하는 제품이 제1 관절부(132)에 맞닿는 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이 제2 관절부(134)와 제3 관절부(136)가 각각 제1 힌지핀(133)과 제2 힌지핀(135)을 중심으로 회전하여 파지하고자 하는 제품을 감싸게 된다.

이 경우에는 제2 관절부(134)가 먼저 파지하고자 하는 제품을 향해 제1 힌지핀(133)을 중심으로 회전하여 파지하고자 하는 제품의 외부면에 맞닿게 되고, 이후 제3 관절부(136)가 제2 힌지핀(135)을 중심으로 회전하여 파지하고자 하는 제품의 외부면에 맞닿아 최종적으로 파지하고자 하는 제품을 감싸게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 그립퍼에 따르면, 파지하고자 하는 제품의 형상에 따른 제약 없이 안정적으로 제품을 집거나 파지할 수 있고, 간단한 구조로 이루어져 작동성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110; 몸체 137; 미끄럼방지패드
112; 수용부 138; 삽입홈
120; 구동유닛 140; 작동링크
122; 하우징 142; 제1 작동구
124; 감속기 144; 제2 작동구
124a; 웜샤프트 146; 제1 작동링크
126; 서보모터 148; 제2 작동링크
125; 고정축 150; 가이드링크
127; 회전기어 152; 제1 가이드구
130; 핑거유닛 154; 제2 가이드구
132; 제1 관절부 156; 제1 가이드링크
133; 제1 힌지핀 158; 제2 가이드링크
133a; 제1 탄성스프링
134; 제2 관절부
135; 제2 힌지핀
135a; 제2 탄성스프링
136; 제3 관절부
136a; 제1 결합부
136b제2 결합부

Claims

산업용 로봇 암에 결합되어 사용되는 그립퍼에 있어서,
상기 로봇 암의 단부에 결합되는 몸체;
상기 몸체의 일측면에 둘레방향을 따라 일정간격 이격되게 형성된 복수개의 수용부에 설치된 복수개의 구동유닛;
상기 복수개의 구동유닛 각각의 단부에 결합된 복수개의 핑거유닛; 및,
상기 복수개의 핑거유닛의 각각의 일측면에 결합되어 상기 복수개의 구동유닛에서 발생되는 구동력을 상기 복수개의 핑거유닛에 전달하여 상기 복수개의 핑거유닛을 작동시키는 작동링크;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그립퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 구동유닛은,
상기 수용부에 설치된 하우징과, 상기 하우징의 일측에 결합된 감속기와, 상기 감속기의 일측에 결합된 서보모터와, 상기 감속기의 단부에 결합되어 상기 하우징의 내부에 위치되는 웜샤프트와, 상기 하우징의 외주면 소정 위치에 상기 하우징의 폭 방향으로 관통 결합된 고정축에 일단부가 회전가능하게 결합되고, 타단부가 상기 웜샤프트에 치합되는 회전기어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그립퍼.
청구항 2에 있어서, 상기 핑거유닛은,
일단이 상기 고정축에 회동가능하게 결합된 제1 관절부와, 상기 제1 관절부의 타단에 제1 힌지핀을 통해 일단이 회동가능하게 결합된 제2 관절부와, 상기 제2 관절부의 타단에 제2 힌지핀을 통해 회동가능하게 결합된 제3 관절부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그립퍼.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 힌지핀과 제2 힌지핀에는 각각 제1 및 제2 탄성스프링이 마련되고, 상기 제1 탄성스프링은 일단과 타단이 각각 상기 제1 관절부와 제2 관절부의 상보 마주보는면 소정 위치에 형성된 삽입홈에 삽입설치되고, 상기 제2 탄성스프링은 일단과 타단이 각각 상기 제2 관절부와 제3 관절부의 상호 마주보는면 소정 위치에 형성된 삽입홈에 설치되는 것을 특징으로 하는 그립퍼.
청구항 3에 있어서,
상기 제1, 제2 및, 제3 관절부 각각의 일측면에는 미끄럼방지패드가 부착되는 것을 특징으로 하는 그립퍼.
청구항 3에 있어서, 상기 작동링크는,
상기 고정축에 관통 삽입되어 상기 회전기어의 일측면에 결합된 제1 작동구와, 일단이 상기 제1 작동구에 힌지 결합되고, 타단이 상기 제1 힌지핀에 회동가능하게 결합된 제2 작동구의 소정 위치에 결합된 제1 작동링크와, 일단이 상기 제2 작동구의 소정 위치에 상기 제1 작동링크로부터 일정간격 이격되게 결합되고, 타단이 상기 제3 관절부의 일측면 소정 위치에 형성된 제1 결합부에 결합된 제2 작동링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그립퍼.
청구항 3에 있어서,
상기 복수개의 핑거유닛의 각각의 일측면에는 상기 복수개의 작동링크로부터 소정간격 이격되게 복수개의 가이드링크가 마련되고,
상기 가이드링크는,
상기 고정축에 회전가능하게 결합된 제1 가이드구와, 일단이 상기 제1 가이드구에 힌지 결합되고, 타단아 상기 제1 힌지핀에 회동가능하게 결합된 제2 가이드구의 소정 위치에 결합된 제1 가이드링크와, 일단이 상기 제2 가이드구의 소정 위치에 상기 제1 가이드링크로부터 일정간격 이격되게 결합되고, 타단이 상기 제3 관절부의 일측면 소정 위치에 형성된 제2 결합부에 결합된 제2 가이드링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그립퍼.