KR20150089657A

KR20150089657A - 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼

Info

Publication number: KR20150089657A
Application number: KR1020140010552A
Authority: KR
Inventors: 김웅식
Original assignee: 김웅식
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-08-05

Abstract

본 발명은 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼에 관한 것이다.
본 발명은 대상물을 집어서 파지하기 위한 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼에 있어서, 판형상으로 상·하측 양면상에 서로 대칭하도록 다수의 가이드축이 돌출형성된 본체부; 상기 본체부의 내측에 전·후방향으로 탄성을 가하도록 내장된 스프링에 의해 지지되어 임시고정되도록 내설되는 엑츄에이터와, 상기 본체부의 하면에는 상기 엑츄에이터에 의해 회전가능하게 장착된 슬립기어 및 이 슬립기어에 가해지는 토크에 따라 슬립기어의 슬립이동을 측정하여 제어부로 전송하는 슬립인식센서를 포함하는 슬립부; 상기 본체부의 하면에 형성된 상기 가이드축에 서로 맞물려 회전가능하게 장착되고, 상기 슬립기어와 맞물려 연동회전하는 적어도 1개 이상의 구동기어와, 상기 구동기어의 외주로부터 각각 연장형성된 구동프레임과, 상기 본체부의 상면에 형성된 상기 가이드축에 회전가능하게 설치되는 가이드프레임을 포함하는 구동부; 및 길이방향으로 형성되며, 상기 구동부의 전단부와 연결설치되고, 상기 구동부의 작동에 연동하여 대상물을 집어서 파지하는 그립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼를 제공한다.

Description

로봇용 대상물 자동인지 그리퍼{sprinkler of plunger integral}

본 발명은 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 로봇용 그리퍼에 있어서, 일일이 대상물의 사이즈를 입력하지 않고도, 대상물을 형태를 자동으로 인식하고, 대상물의 사이즈에 대응하여 대상물을 용이하게 파지할 수 있는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼에 관한 것이다.

일반적으로 자동화 공장이나 정밀 부품의 조립 또는 차량 부품조립 및 제조하기 위한 공정에서는 각종 부품의 이송 또는 조립 및 제조에 따라 부품을 그립하기 위해 그립 로봇을 이용한 대상물의 파지가 이루어진다.

이러한, 그립 로봇의 그리퍼의 관절구조는 각각의 관절마다 토크를 주어 구동하기 위해 각각의 관절을 구동시킬 수 있는 모터를 사용하여 설계된다.

한편, 종래 기술에 따른 로봇핸드 그리퍼는 구동수단에 의해 회전하는 구동축이 설치된 기준 관절; 기준 관절과 일단이 제1축으로 결합되고, 구동축의 회전력을 전달받아 기준 관절에 대해 회전하는 제1관절 및 제1관절의 다른쪽 단과 제3축으로 결합되고, 제1관절의 회전에 연동되어 제1관절에 대해 회전하되, 회전방향이 제1관절과 같은 방향인 제2관절을 포함함으로써, 한 개의 구동수단에 의해 두 개의 관절이 같은 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 구성이 개시되어 있다.

하지만, 전술한 종래기술에 따른 로봇용 그리퍼는 사용자가 일일이 대상물의 사이즈에 대해 입력하고, 입력된 대상물의 사이즈로만 작동하여 대상물의 파지가 가능하며, 목적물의 사이즈의 변경에 따라 일일이 사용자가 입력값을 전부 입력해야하므로 시간적 낭비와, 오차 발생이 빈번하여 작업에 오류가 생길 수 있는 문제점이 있다.

또한, 각각의 관절 및 구성요소가 많고 결합관계가 복잡하여, 부품단가 및 제작 비용이 비싼 문제가 있다.

(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제1141620호 (2012.4.24.)

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 일일이 대상물의 사이즈를 입력하지 않고도, 대상물을 형태를 자동으로 인식하고, 대상물의 사이즈에 대응하여 대상물을 용이하게 파지할 수 있고, 파지하는 대상물의 사이즈 값을 편리하게 제공받는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 구성을 간소함에 따라 제작비용을 최대로 절감하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 대상물을 집어서 파지하기 위한 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼에 있어서, 판형상으로 상·하측 양면상에 서로 대칭하도록 다수의 가이드축이 돌출형성된 본체부; 상기 본체부의 내측에 전·후방향으로 탄성을 가하도록 내장된 스프링에 의해 지지되어 임시고정되도록 내설되는 엑츄에이터와, 상기 본체부의 하면에는 상기 엑츄에이터에 의해 회전가능하게 장착된 슬립기어 및 이 슬립기어에 가해지는 토크에 따라 슬립기어의 슬립이동을 측정하여 제어부로 전송하는 슬립인식센서를 포함하는 슬립부; 상기 본체부의 하면에 형성된 상기 가이드축에 서로 맞물려 회전가능하게 장착되고, 상기 슬립기어와 맞물려 연동회전하는 적어도 1개 이상의 구동기어와, 상기 구동기어의 외주로부터 각각 연장형성된 구동프레임과, 상기 본체부의 상면에 형성된 상기 가이드축에 회전가능하게 설치되는 가이드프레임을 포함하는 구동부; 및 길이방향으로 형성되며, 상기 구동부의 전단부와 연결설치되고, 상기 구동부의 작동에 연동하여 대상물을 집어서 파지하는 그립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼.

또한, 상기 본체부에는 상기 구동부의 회동 반경에 따른 회전 각도를 측정하는 각도인식센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼를 제공한다.

또한, 상기 슬립부는 상기 엑츄에이터 및 슬립기어에 가해지는 토크 값을 측정하고 측정된 토크 값이 기설정된 토크 값을 넘어서면, 제어부측으로 제어신호를 송출하여 엑츄에이터의 작동이 제어되도록 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼를 제공한다.

또한, 상기 가이드프레임은 상기 본체부의 상·하면에 형성된 상기 가이드축에 복수로 설치되며, 상기 그립부의 상·하면에 더 설치되어 상기 그립부를 지지하며, 그립부의 작동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼를 제공한다.

또한, 상기 그립부는 전방부가 서로 마주보는 양면측으로 각각 절곡형성되고, 그 끝단부가 평행하게 형성되며, 일면에 다수의 레이저센서가 서로 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 일일이 대상물의 사이즈를 입력하지 않고도, 대상물을 형태를 자동으로 인식하고, 대상물의 사이즈에 대응하여 대상물을 용이하게 파지할 수 있고, 파지하는 대상물의 사이즈 값을 편리하게 제공받을 수 있고, 구성을 간소함에 따라 제작비용을 최대로 절감하는 효과가 있다 .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼의 결합상태를 나타낸 결합 평면도,
도 2a 및 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼의 대상물 파지 및 파지해제 상태를 나타낸 결합저면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼의 결합상태를 나타낸 결합 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼의 분해상태를 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼는 판형상의 본체부(100), 본체부(100)의 내측에 설치되는 슬립부(120), 본체부(100)의 상·하면에 슬립부(120)와 연동하는 구동부(200) 및 구동부(200)와 연동하여 대상물을 집어서 파지하도록 구동되는 그립부(300)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼는 대상물 또는 목표물을 집어서 파지하기 위해 자동화기계 또는 로봇의 아암(미도시)에 연동하도록 장착 및 설치되는 그리퍼(gripper)이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

본체부(100)는 판형상으로 상·하측 양면상에 슬립부(120), 구동부(200) 및 그립부(300)가 각각 설치되고, 이들 각각의 구성요소들의 작동을 가이드하는 구성요소이다.

이러한 본체부(100)는 상·하측 양면에 서로 대칭하도록 동일 중심선상으로 다수의 가이드축(140)이 소정간격으로 각각 돌출형성된다.

여기서, 가이드축(140)은 바람직하게는 원형으로 서로 이격되어 동일한 면적 및 폭을 갖도록 형성되고, 그 외주에 구동부(200)의 각 구성요소들이 소정 반경을 따라 회동가능하게 설치되어 구동부(200)의 회동방향을 가이드한다.

또한, 가이드축(140)에는 구동부(200)의 회동 반경에 따른 회전 각도를 측정하는 각도인식센서(142)가 구비되어 이 각도인식센서(142)에 의해 대상물을 파지하기까지 회동되는 구동부(200)의 이동 값이 측정되며, 측정된 이동 값을 제어부(미도시)에 전송함에 따라, 제어부측으로 전송된 이동 값을 제공받아 대상물의 사이즈에 관련된 정보를 편리하게 제공받을 수 있다.

슬립부(120)는 본체부(100)의 내측에 설치되고, 일일이 대상물의 사이즈를 입력하지 않고도, 대상물을 형태를 자동으로 인식하고, 대상물의 사이즈에 대응하여 그립부(300)로부터 대상물을 용이하게 파지할 수 있도록 구동부(200)를 구동시키는 구성요소이다.

이러한 슬립부(120)는 본체부(100)의 내측에 전·후방향으로 탄성을 가하도록 내장되는 스프링(126)과, 본체부(100)에 내장되게 설치되고, 후방부가 스프링(126)에 의해 밀려서 지지되어 임시고정되는 엑츄에이터(122), 본체부(100)의 하면에 엑츄에이터(122)에 의해 회전가능하게 설치되는 슬립기어(124) 및 본체부(100)의 내측에 설치되어 엑츄에이터(122) 및 슬립기어(124)의 슬립이동을 측정하는 슬립인식센서(128)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 엑츄에이터(122)는 본체부(100)의 내측에 삽입되어 내장되며, 그 후방부가 스프링(126)에 탄성에 의해 전방측으로 밀려서 임시고정되게 설치되고, 하측에는 슬립기어(124)가 회동가능하게 설치되어 제어부의 제어에 따라 슬립기어(124)를 회동 및 작동시킨다.

또한, 엑츄에이터(122)는 슬립기어(123)에 가해지는 토크를 측정하기 위한 토크측정센서(123)이 더 구비됨에 따라, 슬립기어(123)에 가해지는 토크 값을 측정하고, 이 토크 값이 기설정된 토크 값을 넘어서면, 엑츄에이터(122)의 작동이 중지되어 고정되도록 제어부측으로 측정 값을 전송하고, 전송된 측정 값에 따라 제어신호를 송출하여 엑츄에이터(122)의 작동이 제어될 수 있는 것이다.

그리고, 슬립기어(124)는 본체부(100)의 하면측에 엑츄에이터(122)에 의해 회전가능하게 장착되어 연동회전되고, 이 슬립기어(124)에는 구동부(200)가 연동되도록 설치되어 이 슬립기어(1240)의 회동에 의해 구동부(200)가 작동되는 것이다.

여기서, 슬립기어(124)는 그립부(300)에 의해 대상물이 파지되는 과정에서 대상물이 파지되면서 기준치의 토크가 가해지면, 구동부(200)로부터의 슬립기어(124)의 연결상태가 일부 해제되며 일측방향으로 슬립이동된다.

즉, 슬립기어(124)의 회전에 따라 연동하는 구동부(200)에 의해 그립부(300)가 구동되어 대상물을 집어서 파지하게 되면, 이 과정에서 대상물에 의해 그립부(300) 및 구동부(200)로부터 슬립기어(124)측으로 소정의 토크가 가해지고, 이에 따라, 슬립기어(124) 및 이와 연결된 엑츄에이터(122)를 지지하는 스프링(126)의 탄성력을 넘어서면 엑츄에이터(122) 및 이와 연결된 슬립기어(124)가 스프링(126)측으로 소정간격으로 밀려나며 스프링(126)에 의해 지지된 엑츄에이터(122)의 임시고정상태가 해제되면서, 슬립기어(124)와 구동부(200)의 연결상태가 일부 해제되도록 슬립이동되는 것이다.

그리고, 슬립인식센서(128)는 엑츄에이터(122)에 근접하도록 본체부(100)의 내측에 설치되며, 엑츄에이터(122) 및 슬립기어(124)에 가해지는 토크에 따라, 슬립기어(124)의 슬립이동 및 엑츄에이터(122)의 임시고정상태의 해제, 즉, 다시 말해 슬립기어(124)의 및 엑츄에이터(122)의 임시고정된 위치 값에서부터 가해지는 토크에 의해 이동된 이동 값에 대하여 기설정된 값의 범위를 초과할 경우 슬립인식센서(128)로부터 제어부에 제어신호가 송출되고, 송출된 신호에 따른 제어부의 제어에 따라 엑츄에이터(122) 및 슬립기어(124)의 작동이 중지되며 고정상태를 유지하게 되고, 이에 따라 대상물의 사이즈가 자동으로 인식되어 용이하게 대상물의 파지가 이루어질 수 있는 것이다.

구동부(200)는 본체부(100)의 하면에 형성된 가이드축(140)에 슬립부(120)와 연동하여 회전가능하게 장착되며, 그립부(300)와 연동하도록 연결설치되어 그립부(300)로부터 대상물이 집히며 파지되도록 구동시키는 구성요소이다.

이러한 구동부(200)는 서로 맞물리며 본체부(100)의 하면에 형성된 가이드축(140)에 회전가능하게 장착되는 적어도 1개 이상의 구동기어(220)와, 이 각각의 구동기어(220)의 외주로부터 연장형성되어 끝단부가 그립부(300)에 연결되는 구동프레임(222) 및 본체부(100)의 상면에 형성된 가이드축(140)에 서로 대칭하며 소정반경으로 회전가능하게 각각 설치되며 끝단부가 그립부(300)의 상면에 설치되고, 구동기어(220)와 연동하는 그립부(300)의 작동을 가이드하는 적어도 하나 이상의 가이드프레임(240)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 구동기어(220)는 본체부(100)의 하면에 형성된 가이드축(140)에 서로 맞물려서 상호 연동하여 회전가능하게 설치되고, 이중 어느 하나의 구동기어(220)가 슬립기어(124)의 회전에 따라 연동회전하도록 슬립기어(124)와 맞물리게 설치됨에 따라, 슬립기어(124)의 회전에 따라, 서로 맞물린 구동기어(220)가 상호 연동하여 회전하게 된다.

그리고, 구동프레임(222)은 서로 맞물린 각각의 구동기어(220)의 외주측으로부터 연장형성되며, 전방측 끝단부가 그립부(300)의 후단부의 하면에 축에 의해 소정반경으로 회동가능하게 설치됨에 따라, 슬립기어(124)와 맞물리는 구동기어(220)의 회전에 따라 그립부(300)가 연동한다.

즉, 구동기어(220) 및 구동프레임(222)은 본체부(100)의 하면의 좌우측에 상호 대칭하게 위치되고, 이 구동기어(220)들이 서로 맞물리게 설치됨에 따라, 구동기어(220)의 회전시 구동기어(220)를 중심으로 소정반경을 따라 회동하는 구동프레임(222)의 회동 반경은 각각 동일한 반경으로 회동하게 되며, 이에 따라, 각각의 구동프레임(222)의 전방부의 끝단부와 연결된 각각의 그립부(300)가 동일한 반경으로 연동하여 구동되는 것이다.

그리고, 가이드프레임(240)은 본체부(100)의 상면에 형성된 가이드축(140)에 일단부가 회전가능하게 설치되고, 타단부는 그립부(300)의 후방측 상면에 축에 의해 회동하도록 설치되어 구동기어(220) 및 구동프레임(222)과 연동하는 그립부(300)의 작동과 연동하며, 가이드축(140)을 중심으로 가이드축(140)의 외주를 따라 소정반경으로 회전하면서, 그립부(300)의 작동을 가이드하는 것이다.

이러한, 가이드프레임(240)은 구동기어(220)의 전방측에 소정간격 이격되게 위치하며 양측방향으로 상호 이격되게 배치형성된 각각의 가이드축(140)에 양측방향으로 상호 대칭되도록 각각 더 설치되어 그립부(300)의 작동 방향을 가이드함에 따라 대상물을 파지한 그립부(300)를 더욱 견고하게 지지하여 대상물을 안전하게 파지할 수 있고, 구동기어(220) 구동프레임(222)과, 가이드프레임(240)은 본체부(100)의 상·하방향으로 서로 대향하게 위치하며, 그립부(300)의 후방측 상·하면에 축에 의해 축방향을 따라 소정반경으로 회동가능하게 설치됨에 따라 더욱 견고한 대상물의 파지 및 그립부(300)의 지지가 가능할 것이다.

그립부(300)는 길이방향으로 길게 형성되며, 후방부의 상·하면에 가이드프레임(240) 및 구동프레임(222)과 각각 축에 의해 회동가능하게 설치되며, 구동부(200)의 작동에 따라 연동하여 대상물을 집어서 파지하며, 대상물의 위치를 자동으로 인식하여 대상물을 용이하게 파지하도록 하는 구성요소이다.

이러한 그립부(300)는 전방부가 각각 서로 마주보는 양면측으로 절곡형성되며, 그 끝단부가 서로 평행을 이루도록 전·후방향으로 소정간격 연장형성되고, 그 끝단부에는 레이저센서(320)가 구비된다.

여기서, 레이저센서(320)는 그립부(300)의 끝단부 및 양측단부에 각각 다수로 설치되며, 각각의 위치로부터 레이저를 조사하고, 조사된 레이저로부터 반사되는 빛을 수광하여 수광된 지점의 위치 값을 산출하며, 산출된 값을 제어부로 전송한다.

즉, 레이저센서(320)로부터 레이저 또는 빛이 조사되면, 이 조사된 레이저 또는 빛이 대상물에 의해 반사되면, 반사된 빛을 수광하여 수광된 지점의 위치 값을 산출하고, 그 산출된 값을 제어부로 전송함에 따라, 대상물의 사이즈 또는 대상물의 위치와 거리를 산출하기 용이하고, 이에 따라 대상물을 정밀하게 인식하여 용이하게 파지할 수 있을 것이다.

이와 같은 그립부(300)는 대상물이 파지되며, 대면되는 각각의 일면에 대상물을 파손을 방지하기 위한 탄성부재 또는 구션부가 더 장착됨에 따라, 대상물의 파지시 파지된 대상물의 외부가 손상되지 않도록 파지할 수가 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 일일이 대상물의 사이즈를 입력하지 않고도, 대상물을 형태를 자동으로 인식하고, 대상물의 사이즈에 대응하여 대상물을 용이하게 파지할 수 있고, 파지하는 대상물의 사이즈 값을 편리하게 제공받을 수 있고, 구성을 간소함에 따라 제작비용을 최대로 절감하는 효과가 있는 발명이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100. 본체부 120. 슬립부
122. 엑츄에이터 123. 토크측정센서
124. 슬립기어 126. 스프링
128. 슬립인식센서 140. 가이드축
142. 각도인식센서 200. 구동부
220. 구동기어 222. 구동프레임
240. 가이드프레임 300. 그립부
320. 레이저센서

Claims

대상물을 집어서 파지하기 위한 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼에 있어서,
판형상으로 상·하측 양면상에 서로 대칭하도록 다수의 가이드축이 돌출형성된 본체부;
상기 본체부의 내측에 전·후방향으로 탄성을 가하도록 내장된 스프링에 의해 지지되어 임시고정되도록 내설되는 엑츄에이터와, 상기 본체부의 하면에는 상기 엑츄에이터에 의해 회전가능하게 장착된 슬립기어 및 이 슬립기어에 가해지는 토크에 따라 슬립기어의 슬립이동을 측정하여 제어부로 전송하는 슬립인식센서를 포함하는 슬립부;
상기 본체부의 하면에 형성된 상기 가이드축에 서로 맞물려 회전가능하게 장착되고, 상기 슬립기어와 맞물려 연동회전하는 적어도 1개 이상의 구동기어와, 상기 구동기어의 외주로부터 각각 연장형성된 구동프레임과, 상기 본체부의 상면에 형성된 상기 가이드축에 회전가능하게 설치되는 가이드프레임을 포함하는 구동부; 및
길이방향으로 형성되며, 상기 구동부의 전단부와 연결설치되고, 상기 구동부의 작동에 연동하여 대상물을 집어서 파지하는 그립부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼.
제 1 항에 있어서,
상기 본체부에는 상기 구동부의 회동 반경에 따른 회전 각도를 측정하는 각도인식센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼.
제 1 항에 있어서,
상기 슬립부는 상기 엑츄에이터 및 슬립기어에 가해지는 토크 값을 측정하고 측정된 토크 값이 기설정된 토크 값을 넘어서면, 제어부측으로 제어신호를 송출하여 엑츄에이터의 작동이 제어되도록 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드프레임은 상기 본체부의 상·하면에 형성된 상기 가이드축에 복수로 설치되며, 상기 그립부의 상·하면에 더 설치되어 상기 그립부를 지지하며, 그립부의 작동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼.
제 1 항에 있어서,
상기 그립부는 전방부가 서로 마주보는 양면측으로 각각 절곡형성되고, 그 끝단부가 평행하게 형성되며, 일면에 다수의 레이저센서가 서로 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇용 대상물 자동인지 그리퍼.