KR20200006289A

KR20200006289A - 로봇 그리퍼

Info

Publication number: KR20200006289A
Application number: KR1020180079843A
Authority: KR
Inventors: 이용철
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-20
Also published as: KR102474383B1; CN110695667A; US10625430B2; US20200016773A1

Abstract

로봇 그리퍼가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 로봇 그리퍼는, ⅰ)로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디와, ⅱ)그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 장착 브라켓과, ⅲ)각 장착 브라켓에 고정되게 설치되며, 서로 다른 규격의 나사부품에 대응하는 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 핑거부재들을 포함할 수 있다.

Description

로봇 그리퍼 {ROBOT GRIPPER}

본 발명의 실시 예는 로봇 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇을 이용하여 볼트와 너트 등과 같은 나사부품을 조이거나 푸는 로봇 그리퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 두 개 이상의 부품을 결합하는 결합용 기계요소로는 볼트와 너트를 포함하는 나사부품이 대표적이다. 이와 같은 나사부품은 자동차 제조 분야를 비롯하여 여러 기계 산업 분야에 사용되고 있다.

특히, 자동차 제조 분야의 완성 차 생산공정 중 의장공정에서 이루어지는 대부분의 작업은 볼트와 너트의 나사부품을 이용하여 차체에 다양한 부품을 체결하고 있다.

더 나아가, 완성 차 생산공정의 차량 검사라인에서는 차량의 휠 얼라인먼트를 검사하며 조정하고 있는데, 이러한 휠 얼라인먼트 공정에서는 작업자가 스패너와 토크렌치를 이용하여 토우, 캠버, 캐스터 조정을 통해 타이어를 바르게 정렬하고 있다.

예를 들어, 휠 얼라인먼트 공정에서는 타이로드 어셈블리의 멈춤너트를 풀고, 조정볼트를 회전시켜 차륜의 토우를 조정한 후, 다시 멈춤너트를 조여 토우의 조정 상태를 유지시킨다.

한편, 최근에는 상기와 같은 휠 얼라인먼트 공정 등에서 로봇을 이용하여 볼트와 너트의 나사부품을 조이거나 푸는 작업을 수행하고 있다. 이와 같이 로봇을 이용한 나사부품의 러닝(running) 작업을 수행하기 위해, 종래 기술에서는 로봇의 암 선단에 전동 볼트/너트 러너와 같은 그리퍼 툴을 장착한 로봇 그리퍼를 이용하고 있다.

그런데, 종래 기술에서는 다양한 규격의 나사부품에 맞는 그리퍼 툴을 교체하여 사용하므로, 툴 교체시간으로 인해 나사부품의 러닝 작업시간이 증가하게 된다.

또한, 종래 기술에서는 통상적으로 평면의 그립 면을 가진 그리퍼 툴을 통해 나사부품을 양측에서 그리핑 한 상태로, 로봇의 거동을 통해 나사부품의 러닝 작업 시, 나사부품의 체결 토크가 높아질수록 그리퍼 툴은 높은 파지력 및 토크가 요구됨에 따라, 그리퍼 툴의 크기가 커지고 무거워지는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 다양한 나사 규격을 갖는 나사부품의 러닝 작업(볼트와 너트를 풀거나 조이는 작업)을 하나의 툴로서 수행할 수 있도록 한 로봇 그리퍼를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼는, ⅰ)로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디와, ⅱ)상기 그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 장착 브라켓과, ⅲ)상기 각 장착 브라켓에 고정되게 설치되며, 서로 다른 규격의 나사부품에 대응하는 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 핑거부재들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 한 쌍의 장착 브라켓은 상기 그리퍼 바디에 작동 실린더를 통하여 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 핑거부재들은 상기 나사부품의 서로 다른 규격에 대응하여 한쪽에서 다른 한쪽으로 갈수록 점차 커지거나 작아지는 크기의 상기 그리핑 홈을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 일측의 장착 브라켓에 장착되는 상기 핑거부재들은 상기 그리핑 홈을 통해 상기 나사부품 중심의 일측 부분을 그리핑 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 다른 일측의 장착 브라켓에 장착되는 상기 핑거부재들은 상기 그리핑 홈을 통해 상기 나사부품 중심의 타측 부분을 그리핑 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 그리핑 홈들은 다각형으로 구비되는 상기 나사부품의 가장자리 면을 지지하는 복수의 지지 면들과, 상기 나사부품의 모서리를 지지하는 복수의 지지 홈들을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 핑거부재들은 상기 각 장착 브라켓의 이동 방향에 수직한 방향으로 배열되는 플레이트 타입으로 구비되며, 고정볼트를 통해 상기 각 장착 브라켓에 체결될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼는, ⅰ)로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디와, ⅱ)상기 그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 장착 브라켓과, ⅲ)상기 각 장착 브라켓에 고정되게 설치되며, 서로 다른 규격의 나사부품에 대응하는 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 핑거부재들을 포함하며, 상기 그리핑 홈은 상기 나사부품의 중심이 상기 핑거부재의 끝단으로부터 설정된 간격으로 오프셋 되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 핑거부재들은 상기 나사부품의 그리핑 시, 서로 마주하는 끝단과 상기 나사부품 중심 사이에 오프셋 간격을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 핑거부재들은 상기 나사부품의 그리핑 시, 상기 오프셋 간격에 의해 서로 마주하는 끝단 사이에 설정된 간격의 이격 공간을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼가 적용되는 상기 나사부품은 나사 조립부에 체결되는 볼트와, 상기 볼트의 나사 축에 체결되는 너트를 포함하되, 상기 볼트와 너트는 서로 다른 규격으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 핑거부재들은 규격이 작은 나사부품의 외접원을 그리핑 홈의 내측 영역에 두고, 규격이 큰 나사부품을 그리핑 홈을 통해 그리핑 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 규격이 작은 나사부품에 대응하는 그리핑 홈은 상기 오프셋 간격에 의해 상기 규격이 작은 나사부품의 외접원 외측에 위치할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼는, 나사 조립부에 체결되는 볼트와, 상기 볼트보다 큰 나사 규격을 가지며 상기 볼트의 나사 축에 체결되는 너트를 포함하는 나사부품을 조이거나 푸는 것으로서, ⅰ)로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디와, ⅱ)상기 그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 제1 및 제2 장착 브라켓과, ⅲ)상기 제1 및 제2 장착 브라켓에 각각 고정되게 설치되며, 상기 너트의 나사 규격에 대응하는 제1 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 한 쌍의 제1 핑거부재들과, ⅳ)상기 제1 및 제2 장착 브라켓에 각각 고정되게 설치되며, 상기 볼트의 나사 규격에 대응하는 제2 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 한 쌍의 제2 핑거부재들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 제1 그리핑 홈은 상기 너트의 중심이 상기 제1 핑거부재들의 끝단으로부터 설정된 간격으로 오프셋 되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 제1 핑거부재들은 상기 너트의 그리핑 시, 서로 마주하는 끝단과 상기 너트 중심 사이에 오프셋 간격을 형성하며, 상기 오프셋 간격에 의해 서로 마주하는 끝단 사이에 설정된 간격의 이격 공간을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 제2 핑거부재들은 상기 오프셋 간격에 의해 상기 볼트의 외접원을 상기 제2 그리핑 홈의 내측 영역에 위치시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 제1 및 제2 그리핑 홈은 다각형으로 구비되는 상기 나사부품의 가장자리 면을 각각 지지하는 복수의 지지 면들과, 상기 나사부품의 모서리를 지지하는 복수의 지지 홈들을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼는, 타이로드 어셈블리에 체결되는 볼트와, 상기 볼트보다 큰 나사 규격을 가지며 상기 볼트의 나사 축에 체결되는 너트를 상기 제1 및 제2 핑거부재들을 통해 조이거나 풀며 차륜의 휠 얼라인먼트를 조정할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 종래 기술에서와 같이 나사부품의 규격에 맞는 툴을 매번 교체할 필요가 없고, 이로 인해 나사부품의 러닝 작업 시간을 단축할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼를 도시한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼를 도시한 결합 정면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼에 적용되는 핑거부재의 그리핑 홈을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼에 적용되는 핑거부재의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼에 적용되는 핑거부재의 변형 예에서 오프셋 부여 구조를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼에 적용되는 핑거부재의 변형 예에서 오프셋 간격을 계산하는 과정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼의 적용 예를 도시한 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 1의 정면 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(100)는 자동차 조립 공정에서 각종 부품들을 차체에 조립하는 의장 조립라인 또는 완성 차 생산공정의 차량 검사라인에 적용될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼(100)는 차체와 각종 차량 부품에 체결되는 나사부품(1), 예를 들면 다각 형상(사각 또는 육각 형상)의 볼트와 너트를 로봇(3)의 거동으로 조이거나 푸는 러닝 작업을 수행하기 위한 것이다.

하지만, 본 발명의 보호범위가 상기한 바와 같이, 차체와 각종 차량 부품에 체결되는 나사부품(1)의 러닝 작업을 수행하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 구조물에 체결되는 나사부품의 러닝 작업을 수행하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

통상적으로 자동차 조립 공정에서는 차체의 이송방향을 T 방향, 차폭 방향을 L 방향, 차체의 높이방향을 H 방향이라고 한다. 그러나 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 LTH 방향을 기준으로 하지 않고, 이하에서는 로봇 그리퍼(100)를 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명한다.

이에, 이하에서는 전후 및 좌우 방향을 기준으로 할 때, 상측을 향하는 부분을 상단부, 상부, 상단 및 상면으로 명명하고, 하측을 향하는 부분을 하단부, 하부, 하단 및 하면으로 명명하기로 한다.

하지만, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 나사부품(1)의 체결 위치 및 로봇 그리퍼(100)의 기준 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

더 나아가, 하기에서의 "단(일측 단 또는 다른 일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(일측 단부 또는 다른 일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(100)는 다양한 나사 규격을 갖는 나사부품(1)의 러닝 작업(볼트와 너트를 풀거나 조이는 작업)을 하나의 툴로서 수행할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼(100)는 기본적으로, 그리퍼 바디(10), 한 쌍의 장착 브라켓(31, 32), 그리고 핑거부재(50)들을 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 그리퍼 바디(10)는 로봇(3)의 암 선단에 장착되는 프레임으로 구비된다. 상기 그리퍼 바디(10)는 로봇(3)의 암 선단 측에 구비된 툴 체인저(도면에 도시되지 않음)를 통해 그 로봇(3)의 암 선단 측에 고정되거나 그 암 선단 측으로부터 분리될 수 있다.

상기 그리퍼 바디(10)는 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 장착하기 위한 것으로서, 하나의 프레임 또는 둘 이상으로 구획 및 상호 결합된 프레임으로 구비될 수 있다.

이러한 그리퍼 바디(10)는 각종 브라켓, 지지블록, 플레이트, 하우징, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들을 구비할 수도 있다. 상기한 부속 요소들은 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 그리퍼 바디(10)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 그리퍼 바디(10)로 통칭한다.

여기서, 상기한 바와 같은 로봇(3)은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 핸들링 로봇으로 구비된다. 상기 로봇(3)은 로봇 제어기(도면에 도시되지 않음)에 의해 설정된 티칭 경로를 따라 동작하는 다 관절 로봇으로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 한 쌍의 장착 브라켓(31, 32)은 그리퍼 바디(10)의 상면에 좌우 양측 방향으로 각각 배치된다. 상기 한 쌍의 장착 브라켓(31, 32)은 그리퍼 바디(10)의 좌우 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

이하에서는 그리퍼 바디(10)의 일측에 배치되는 장착 브라켓을 제1 장착 브라켓(31)이라 하고, 그리퍼 바디(10)의 다른 일측에 배치되는 장착 브라켓을 제2 장착 브라켓(32)이라고 한다.

상기에서와 같은 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)은 그리퍼 바디(10)의 상면에서 공지 기술의 작동 실린더(35)를 통해 좌우 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 작동 실린더(35)는 공압 또는 유압에 의해 전후진 작동력을 발생시키는 것으로서, 전후 작동부(37)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 전후 작동부(37)는 그리퍼 바디(10)의 상면 중앙을 기준으로 좌우 양측에 각각 배치되며, 볼트와 같은 체결수단을 통하여 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)과 각각 결합된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 핑거부재(50)들은 서로 다른 나사규격의 나사부품(1)을 그리핑 하는 것으로서, 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)에 각각 고정되게 설치된다.

상기 핑거부재(50)들은 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)의 이동 방향에 수직한 방향 즉, 전후 방향을 따라 배열되는 플레이트 타입으로 구비된다. 상기 핑거부재(50)들은 고정볼트(51)를 통하여 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)에 전후 방향으로 체결된다.

상기 핑거부재(50)들은 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)이 작동 실린더(35)에 의해 가까워지는 방향으로 이동함에 따라, 좌우 방향으로 서로 마주하는 한 쌍을 통하여 나사부품(1)을 그리핑 할 수 있다. 그리고, 상기 핑거부재(50)들은 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)이 작동 실린더(35)에 의해 멀어지는 방향으로 이동함에 따라, 나사부품(1)의 그리핑을 해제할 수 있다.

이러한 핑거부재(50)들은 좌우 방향으로 서로 마주하는 한 쌍에 대하여 서로 다른 규격의 나사부품(1)에 대응하는 그리핑 홈(53)을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있다.

즉, 상기 제1 장착 브라켓(31)에 장착되는 핑거부재(50)들은 그리핑 홈(53)을 통해 나사부품(1) 중심의 일측 부분을 그리핑 하고, 제2 장착 브라켓(32)에 장착되는 핑거부재(50)들은 그리핑 홈(53)을 통해 나사부품(1) 중심의 타측 부분을 그리핑 할 수 있다.

여기서, 상기한 핑거부재(50)들은 나사부품(1)의 서로 다른 규격에 대응하여 전후 방향을 따라 한쪽에서 다른 한쪽으로 갈수록 점차 커지거나 작아지는 크기의 그리핑 홈(53)을 형성한다.

그리고, 상기에서 핑거부재(50)들의 그리핑 홈(53)은 도 5에 도시된 바와 같이, 다각형으로 구비되는 나사부품(1)의 가장자리 면을 지지하는 복수의 지지 면(55)들과, 그 나사부품(1)의 모서리를 지지하는 복수의 지지 홈(57)들을 지지 면(55)들에 형성하고 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 로봇(3)의 암 선단 측을 나사부품(1) 측으로 이동시키는데, 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)은 작동 실린더(35)에 의해 핑거부재(50)들과 함께 서로 멀어지는 방향으로 이동된 상태에 있다.

이 상태에서 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)에 의해 서로 마주하고 있는 핑거부재(50)들 사이에 나사부품(1)을 위치시킨다. 그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 작동 실린더(35)의 구동으로 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)을 핑거부재(50)들과 함께 서로 가까워지는 방향으로 이동시킨다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)의 이동으로 이들 장착 브라켓(31, 32)의 핑거부재(50)들이 서로 마주하며 가까워지는 방향으로 이동함에 따라, 나사부품(1)의 나사 규격에 맞는 그리핑 홈(53)을 형성하고 있는 한 쌍의 핑거부재(50)들을 통하여 나사부품(1)을 그리핑 할 수 있다.

즉, 좌우 방향으로 서로 마주하며, 나사부품(1)의 나사 규격에 맞는 그리핑 홈(53)을 형성하고 있는 한 쌍의 핑거부재(50)들은 그리핑 홈(53)을 통해 상기 나사부품(1) 중심의 일측 부분 및 타측 부분을 그리핑 한다.

여기서, 상기 핑거부재(50)들의 그리핑 홈(53)은 지지 면(55)들을 통해 나사부품(1)의 가장자리 면을 지지하고, 지지 홈(57)들을 통해 나사부품(1)의 모서리 부분을 지지하며, 그 나사부품(1)의 중심 일측 부분 및 타측 부분을 그리핑 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 상기 핑거부재(50)를 통해 나사부품(1)을 그리핑 한 상태에서, 로봇(3)의 거동으로 그리퍼 바디(10)를 한쪽 방향 또는 다른 한쪽 방향으로 회전시키며, 나사부품(1)을 조이거나 푸는 러닝 작업을 수행한다.

그리고, 상기와 같이 나사부품(1)의 러닝 작업이 완료된 상태에서, 작동 실린더(35)의 구동으로 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)을 핑거부재(50)들과 함께 서로 멀어지는 방향으로 이동시키게 되면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 핑거부재(50)들에 의한 나사부품(1)의 그리핑을 해제할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 로봇 그리퍼(100)에 의하면, 로봇(3)의 암에 장착된 하나의 툴로서 나사규격이 서로 다른 나사부품(1)을 조이거나 푸는 러닝 작업을 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 종래 기술에서와 같이 나사부품(1)의 규격에 맞는 툴을 매번 교체할 필요가 없고, 이로 인해 나사부품(1)의 러닝 작업 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 나사부품(1)을 그리핑 하는 핑거부재(50)들의 그리핑 홈(53)에 지지 면(55)들과 지지 홈(57)들을 형성함에 따라, 낮은 파지력과 토크로서 나사부품(1)의 러닝 작업을 수행할 수 있기 때문에, 전체 그리퍼 툴의 크기와 중량을 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼에 적용되는 핑거부재의 변형 예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 핑거부재(50)들의 변형 예는 서로 마주하는 한 쌍의 핑거부재(50)들에 대하여 나사부품(1)의 중심이 핑거부재(50)의 끝단으로부터 설정된 간격으로 오프셋 되게 형성되는 그리핑 홈(53)을 포함할 수 있다. 본 변형 예에서 상기 그리핑 홈(53)의 나머지 구성은 전기에서와 같으므로 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 변형 예에서, 상기 핑거부재(50)들은 도 7에 도시된 바와 같이, 나사부품(1)의 그리핑 시, 서로 마주하는 끝단과 나사부품(1)의 중심(C) 사이에 오프셋 간격(L)을 형성한다. 이에, 상기 핑거부재(50)들은 나사부품(1)의 그리핑 시, 오프셋 간격(L)에 의해 서로 마주하는 끝단 사이에 설정된 간격의 이격 공간(G)을 형성한다.

예를 들어, 상기 나사부품(1)은 나사 조립부(도면에 도시되지 않음)에 체결되는 다각형의 볼트(5: 도 6 참조)와, 그 볼트(5)의 나사 축에 체결되는 다각형의 너트(7: 도 6 참조)를 포함할 수 있다. 더 나아가, 상기 볼트(5)는 너트(7)보다 나사규격이 작은 것으로 구비될 수 있다.

이러한 경우 상기 핑거부재(50)들은 나사규격이 상대적으로 작은 볼트(5)의 외접원을 그리핑 홈(53)의 내측 영역에 두고, 나사규격이 상대적으로 큰 너트(7)를 그리핑 홈(53)을 통해 그리핑 할 수 있다. 즉, 나사규격이 상대적으로 작은 볼트(5)에 대응하는 그리핑 홈(53)은 오프셋 간격(L)에 의해 볼트(5)의 외접원 외측에 위치할 수 있다.

상기에서와 같은 오프셋 간격(L)은 도 8에 도시된 바와 같이, 임의의 규격을 갖는 나사부품을 기준으로, 직선 1과 직선 2가 만나는 (x1, y1), (x2, y2)의 좌표를 구하고, X축 방향에 따른 (x1, y1), (x2, y2)의 간격을 계산하여 설정될 수 있다.

부연 설명하면, 우선, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 직선 1의 직선 방정식은 아래와 같다.

y=tan(30°)·(x+a)

a=r/tan(30°)

∴ y=0.577·x+r

그리고, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 직선 2의 직선 방정식은 아래와 같다.

y=y`=r·cos(-30°)=0.866·r

상기한 직선 1 및 직선 2의 직선 방정식을 기준으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 직선 1과 직선 2가 만나는 (x1, y1)의 좌표는 아래와 같다.

직선 1) y=0.577·x+r

직선 2) y= 0.866·r

0.577·x+r=0.866·r

x=x1=-0.232·r, y=y1=0.866·r

∴(x1, y1)-->(-0.232·r, 0.866·r)

또한, 상기한 직선 1 및 직선 2의 직선 방정식을 기준으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 직선 1과 직선 2가 만나는 (x2, y2)의 좌표는 아래와 같다.

x2=r· sin(-30°)=-0.5·r

y2=0.866·r

∴(x2, y2)-->(-0.5·r, 0.866·r)

따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 직선 1과 직선 2가 만나는 (x1, y1), (x2, y2) 사이의 거리를 구하면, 오프셋 간격(L)은 아래와 같이 설정될 수 있다.

(x1, y1)-->(-0.232·r, 0.866·r)

(x2, y2)-->(-0.5·r, 0.866·r)

∴(x1, y1), (x2, y2) 사이의 거리= 0.268·r

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼의 적용 예를 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(100)의 일 예로서, 상기 로봇 그리퍼(100)는 차륜의 휠 얼라인먼트를 조정할 수 있다.

예를 들면, 위에서 언급한 바 있는 나사규격이 상대적으로 작은 볼트(5)는 타이로드 어셈블리로서의 나사 조립부(9)에 체결되며, 나사규격이 볼트(5)보다 상대적으로 큰 너트(7)는 볼트(5)의 나사 축에 체결된다. 통상적으로, 상기 볼트(5)는 토우 조정볼트로 명명되고, 상기 너트(7)는 멈춤너트로 명명된다.

이와 같이 차륜의 휠 얼라인먼트를 조정하기 위한 로봇 그리퍼(100)는 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)에 각각 고정되게 설치되는 한 쌍의 제1 핑거부재(150)들과, 다른 한 쌍의 제2 핑거부재(250)들을 포함하고 있다.

상기 제1 핑거부재(150)들은 너트(7)의 나사 규격에 대응하는 제1 그리핑 홈(153)을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있다. 그리고, 상기 제2 핑거부재(250)들은 볼트(5)의 나사 규격에 대응하는 제2 그리핑 홈(253)을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있다.

여기서, 상기 제1 그리핑 홈(153)은 너트(7)의 중심이 제1 핑거부재(150)들의 끝단으로부터 설정된 간격으로 오프셋 되게 형성된다. 상기 제1 핑거부재(150)들은 너트(7)의 그리핑 시, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 서로 마주하는 끝단과 너트(7)의 중심(C) 사이에 오프셋 간격(L)을 형성하며, 그 오프셋 간격(L)에 의해 서로 마주하는 끝단 사이에 설정된 간격의 이격 공간(G)을 형성한다.

그리고, 상기 제2 핑거부재(250)들은 도 15의 (b)에서와 같이, 오프셋 간격(L)에 의해 볼트(5)의 외접원을 제2 그리핑 홈(253)의 내측 영역에 위치시킨다. 더 나아가, 상기에서와 같은 제1 및 제2 그리핑 홈(153, 253)에는 앞서 설명한 바 있는 지지 면들과 지지 홈들을 형성하고 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)을 가까워지는 방향으로 이동시키게 되면, 제1 핑거부재(150)들의 제1 그리핑 홈(153)을 통해 나사규격이 상대적으로 큰 너트(7)를 그리핑 한다.

이러한 경우, 본 발명의 실시 예에서는 제1 핑거부재(150)들의 서로 마주하는 끝단과 너트(7)의 중심(C) 사이에 오프셋 간격(L)을 형성함에 따라, 너트(7) 보다 나사규격이 상대적으로 작은 볼트(5)의 외접원이 제2 핑거부재(250)들의 제2 그리핑 홈(253)의 내측 영역에 위치하게 된다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 로봇의 거동으로 그리퍼 바디(10)를 한쪽 방향 또는 다른 한쪽 방향으로 회전시키게 되면, 볼트(5)는 그대로 두고 제1 핑거부재(150)들에 의해 너트(7) 만을 조이거나 풀 수 있다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)을 서로 멀어지는 방향으로 이동시키며, 너트(7)에 대한 제1 핑거부재(150)들의 그리핑을 해제한다. 이 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도 17에 도시된 바와 같이 그리퍼 바디(10: 도 14 참조)를 볼트(5) 측으로 이동시킨다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 장착 브라켓(31, 32)을 가까워지는 방향으로 이동시키게 되면, 제2 핑거부재(250)들의 제2 그리핑 홈(253)을 통해 나사규격이 상대적으로 작은 볼트(5)를 그리핑 한다. 이때, 나사규격이 상대적으로 큰 너트(7)는 제1 핑거부재(150)들로부터 벗어난 상태에 있다.

상기와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 로봇의 거동으로 그리퍼 바디(10)를 한쪽 방향 또는 다른 한쪽 방향으로 회전시키게 되면, 너트(7)는 그대로 두고 제2 핑거부재(250)들에 의해 볼트(5) 만을 조이거나 풀 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(100)는 제1 핑거부재(150)들에 의해 너트(7)를 풀고, 제2 핑거부재(250)들에 의해 볼트(5)를 회전시키며 차륜의 토우를 조정한 후, 다시 너트(7)를 제1 핑거부재(150)들을 통해 조이며 토우의 조정 상태를 유지시킴으로써, 차륜의 휠 얼라인먼트를 조정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 볼트(5)와 너트(7)를 풀거나 조이는 러닝 작업을 하나의 툴로서 간단하게 수행할 수 있으므로, 차륜의 휠 얼라인먼트 조정 작업 시간을 단축할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 나사부품 3: 로봇
5: 볼트 7: 너트
9: 나사 조립부 10: 그리퍼 바디
31, 32: 장착 브라켓 35: 작동 실린더
37: 전후 작동부 50, 150, 250: 핑거부재
51: 고정볼트 53, 153, 253: 그리핑 홈
55: 지지 면 57: 지지 홈
C: 중심 G: 이격 공간
L: 오프셋 간격

Claims

로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디;
상기 그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 장착 브라켓; 및
상기 각 장착 브라켓에 고정되게 설치되며, 서로 다른 규격의 나사부품에 대응하는 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 핑거부재들;
을 포함하는 로봇 그리퍼.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 장착 브라켓은,
상기 그리퍼 바디에 작동 실린더를 통하여 왕복 이동 가능하게 설치되는 로봇 그리퍼.
제1 항에 있어서,
상기 핑거부재들은,
상기 나사부품의 서로 다른 규격에 대응하여 한쪽에서 다른 한쪽으로 갈수록 점차 커지거나 작아지는 크기의 상기 그리핑 홈을 형성하는 로봇 그리퍼.
제3 항에 있어서,
일측의 장착 브라켓에 장착되는 상기 핑거부재들은 상기 그리핑 홈을 통해 상기 나사부품 중심의 일측 부분을 그리핑 하고,
다른 일측의 장착 브라켓에 장착되는 상기 핑거부재들은 상기 그리핑 홈을 통해 상기 나사부품 중심의 타측 부분을 그리핑 하는 로봇 그리퍼.
제4 항에 있어서,
상기 그리핑 홈들은,
다각형으로 구비되는 상기 나사부품의 가장자리 면을 지지하는 복수의 지지 면들과, 상기 나사부품의 모서리를 지지하는 복수의 지지 홈들을 형성하는 로봇 그리퍼.
제1 항에 있어서,
상기 핑거부재들은,
상기 각 장착 브라켓의 이동 방향에 수직한 방향으로 배열되는 플레이트 타입으로 구비되며, 고정볼트를 통해 상기 각 장착 브라켓에 체결되는 로봇 그리퍼.
로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디;
상기 그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 장착 브라켓; 및
상기 각 장착 브라켓에 고정되게 설치되며, 서로 다른 규격의 나사부품에 대응하는 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 핑거부재들;
을 포함하며,
상기 그리핑 홈은 상기 나사부품의 중심이 상기 핑거부재의 끝단으로부터 설정된 간격으로 오프셋 되게 형성되는 로봇 그리퍼.
제7 항에 있어서,
상기 핑거부재들은,
상기 나사부품의 그리핑 시, 서로 마주하는 끝단과 상기 나사부품 중심 사이에 오프셋 간격을 형성하는 로봇 그리퍼.
제8 항에 있어서,
상기 핑거부재들은,
상기 나사부품의 그리핑 시, 상기 오프셋 간격에 의해 서로 마주하는 끝단 사이에 설정된 간격의 이격 공간을 형성하는 로봇 그리퍼.
제9 항에 있어서,
상기 나사부품은 나사 조립부에 체결되는 볼트와, 상기 볼트의 나사 축에 체결되는 너트를 포함하되, 상기 볼트와 너트는 서로 다른 규격으로 구비되고,
상기 핑거부재들은 규격이 작은 나사부품의 외접원을 그리핑 홈의 내측 영역에 두고, 규격이 큰 나사부품을 그리핑 홈을 통해 그리핑 하는 로봇 그리퍼.
제10 항에 있어서,
상기 규격이 작은 나사부품에 대응하는 그리핑 홈은 상기 오프셋 간격에 의해 상기 규격이 작은 나사부품의 외접원 외측에 위치하는 로봇 그리퍼.
나사 조립부에 체결되는 볼트와, 상기 볼트보다 큰 나사 규격을 가지며 상기 볼트의 나사 축에 체결되는 너트를 포함하는 나사부품을 조이거나 푸는 로봇 그리퍼로서,
로봇의 암 선단에 장착되는 그리퍼 바디;
상기 그리퍼 바디의 양측에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 제1 및 제2 장착 브라켓;
상기 제1 및 제2 장착 브라켓에 각각 고정되게 설치되며, 상기 너트의 나사 규격에 대응하는 제1 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 한 쌍의 제1 핑거부재들; 및
상기 제1 및 제2 장착 브라켓에 각각 고정되게 설치되며, 상기 볼트의 나사 규격에 대응하는 제2 그리핑 홈을 서로 마주하는 끝단에 형성하고 있는 한 쌍의 제2 핑거부재들;
을 포함하며,
상기 제1 그리핑 홈은 상기 너트의 중심이 상기 제1 핑거부재들의 끝단으로부터 설정된 간격으로 오프셋 되게 형성되는 로봇 그리퍼.
제12 항에 있어서,
상기 제1 핑거부재들은,
상기 너트의 그리핑 시, 서로 마주하는 끝단과 상기 너트 중심 사이에 오프셋 간격을 형성하며, 상기 오프셋 간격에 의해 서로 마주하는 끝단 사이에 설정된 간격의 이격 공간을 형성하는 로봇 그리퍼.
제13 항에 있어서,
상기 제2 핑거부재들은,
상기 오프셋 간격에 의해 상기 볼트의 외접원을 상기 제2 그리핑 홈의 내측 영역에 위치시키는 로봇 그리퍼.
제12 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 그리핑 홈은,
다각형으로 구비되는 상기 나사부품의 가장자리 면을 각각 지지하는 복수의 지지 면들과, 상기 나사부품의 모서리를 지지하는 복수의 지지 홈들을 형성하는 로봇 그리퍼.
제12 항에 있어서,
상기 로봇 그리퍼는,
타이로드 어셈블리에 체결되는 볼트와, 상기 볼트보다 큰 나사 규격을 가지며 상기 볼트의 나사 축에 체결되는 너트를 상기 제1 및 제2 핑거부재들을 통해 조이거나 풀며 차륜의 휠 얼라인먼트를 조정하는 로봇 그리퍼.