KR20210105555A - Tool changing system of robot manipulator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇 머니퓰레이터의 말단에 장착되어 자동으로 다양한 툴을 교체하여 작업을 수행할 수 있는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a tool changing system for a robot manipulator, and more particularly, to a tool changing system for a robot manipulator that is mounted on a distal end of the robot manipulator and can automatically replace various tools to perform a task.
로봇 손은 지난 몇 십 년간의 개발에도 불구하고, 매우 고가이면서도 인간 손에 비해서 내구성이나 기능이 매우 떨어져서 연구용을 제외하고는 실제로는 거의 활용되지 못하고 있다.Despite the development of the robot hand in the past few decades, it is very expensive and has very poor durability or function compared to the human hand, so it is hardly used in practice except for research purposes.
로봇 팔을 이용하여 산업 현장에서 부품의 이동 및 조립을 수행하거나 서비스 현장에서 요리 등의 서비스 작업을 수행하는 등 복잡한 작업에 대한 수요가 증가함에 따라, 로봇 손 대신에 상황에 맞게 다양한 툴을 교체하면서 사용할 수 있는 방안이 현실적으로 요구되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서 여러 종류의 툴 체인저가 개발되었으며, 통상 공압식이나 전기식 툴 체인저가 산업 현장에서 사용되고 있다.As the demand for complex tasks such as moving and assembling parts at industrial sites using robotic arms or performing service tasks such as cooking at service sites increases, various tools are replaced according to the situation instead of robot hands. A method that can be used is realistically required. In order to satisfy these requirements, various types of tool changers have been developed, and generally pneumatic or electric tool changers are used in industrial fields.
기존의 툴 체인저는 공압식 또는 전기식 모터를 이용하여 마스터와 슬레이브를 결합하거나 분리하며, 마스터에서 전기 단자를 통해 전력을 공급하여 슬레이브에 장착된 툴의 모터와 같은 액추에이터를 구동한다.Existing tool changers use a pneumatic or electric motor to couple or separate a master and a slave, and supply power from the master through an electrical terminal to drive an actuator such as a motor of a tool mounted on the slave.
전력 및 신호 전달을 위한 전기 단자 등의 부품이 사용됨에 따라 구조가 복잡해지고, 제품의 단가가 높아지며, 탈부착 시에 전기 단자 등의 손상을 막기 위해 세심한 주의가 필요하다.As parts such as electrical terminals for power and signal transmission are used, the structure becomes complicated, the unit price of the product increases, and careful attention is required to prevent damage to the electrical terminals, etc. when attaching and detaching.
또한, 툴 체인저에 사용되는 모든 툴은 자체 동작을 위해서 별도의 액추에이터를 내장하여야 하므로, 툴 체인저와 여러 툴을 함께 사용하는 것은 큰 비용을 초래한다.In addition, since all the tools used in the tool changer must have a separate actuator built in for their own operation, using the tool changer and several tools together causes a great cost.
이에, 툴 체인징 시스템의 제작 비용을 획기적으로 낮출 수 있는 새로운 개념의 툴 체인징 시스템이 현장에서 요구되고 있다.Accordingly, a tool changing system of a new concept that can dramatically lower the manufacturing cost of the tool changing system is required in the field.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 자석을 이용하여 마스터에 설치된 모터와 같은 액추에이터의 동력을 마스터로부터 슬레이브로 전달하여, 툴이나 슬레이브 측에 별도의 액추에이터가 설치되지 않고 전력 공급을 위한 접속 단자 등의 별도의 부품을 설치하지 않아, 구조가 간단하면서도 제작 비용을 획기적으로 낮출 수 있는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and by using a magnet to transmit the power of an actuator such as a motor installed in the master from the master to the slave, a separate actuator is not installed on the tool or slave side. An object of the present invention is to provide a tool changing system for a robot manipulator that has a simple structure and can dramatically reduce manufacturing costs by not installing separate parts such as connection terminals for power supply.
또한, 본 발명은 마스터와 슬레이브 간의 탈부착을 위해 기존의 공압이나 모터를 사용하지 않고, 마스터와 슬레이브 간의 동력 전달을 위해 설치되는 자석의 인력을 이용하여 탈부착 구조를 간소화할 뿐만 아니라 제조 비용을 획기적으로 낮출 수 있는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention does not use the conventional pneumatic or motor for attachment and detachment between the master and the slave, but uses the attractive force of a magnet installed for power transmission between the master and the slave to simplify the attachment and detachment structure as well as dramatically reduce the manufacturing cost. Another object is to provide a tool changing system for a robot manipulator that can be lowered.
상기 목적은 본 발명에 따라, 일측이 로봇 머니퓰레이터의 말단에 결합하는 마스터와, 일측에 툴이 결합되고, 타측이 상기 마스터의 타측에 탈착 가능하게 결합되는 슬레이브를 포함하고; 상기 마스터는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 회전에 따라 회전하는 마스터 자석을 포함하고; 상기 슬레이브는 상기 마스터와 상기 슬레이브가 결합된 상태에서 자력에 의해 상기 마스터 자석의 회전에 동기되어 회전하는 슬레이브 자석을 포함하고; 상기 슬레이브 자석의 회전이 상기 툴의 동작에 필요한 회전력으로 전달되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템에 의해서 달성된다.According to the present invention, the object includes a master having one side coupled to the distal end of the robot manipulator, a slave having a tool coupled to one side, and a slave having the other side detachably coupled to the other side of the master; the master includes an actuator and a master magnet rotating according to rotation of the actuator; the slave includes a slave magnet rotating in synchronization with the rotation of the master magnet by magnetic force in a state in which the master and the slave are coupled; It is achieved by the tool changing system of the robot manipulator, characterized in that the rotation of the slave magnet is transmitted as a rotational force required for the operation of the tool.
여기서, 상기 마스터 자석과 상기 슬레이브 자석 간의 자력에 의한 인력이 상기 마스터와 상기 슬레이브 간의 결합을 유지하는데 적용될 수 있다.Here, an attractive force by a magnetic force between the master magnet and the slave magnet may be applied to maintain the coupling between the master and the slave.
또한, 상기 마스터는 내부에 상기 액추에이터가 설치되고, 상기 로봇 머니퓰레이터의 말단에 결합하는 마스터 하우징과, 상기 마스터 하우징의 말단에 마련되어 상기 슬레이브와 결합하고, 내부에 상기 마스터 자석이 회전 가능하게 설치되는 마스터 결합부를 포함하고; 상기 슬레이브는 상기 마스터 결합부와 결합하는 슬레이브 결합부과, 상기 슬레이브 결합부의 말단에 마련되어 상기 툴과 결합하고, 내부에 상기 슬레이브 자석이 회전 가능하게 설치되는 슬레이브 하우징을 포함하며; 상기 마스터 결합부와 상기 슬레이브 결합부 중 어느 하나가 다른 하나에 삽입되어 상기 마스터 자석과 상기 슬레이브 자석이 소정 간격 이격된 상태로 마주하여, 상기 마스터와 상기 슬레이브 간의 결합을 유지하는데 적용될 수 있다.In addition, the master includes a master housing in which the actuator is installed, coupled to the end of the robot manipulator, and a master provided at the end of the master housing and coupled to the slave, and the master magnet is rotatably installed therein. a coupling portion; the slave includes a slave coupling part coupled to the master coupling part, and a slave housing provided at an end of the slave coupling part and coupled to the tool, the slave magnet being rotatably installed therein; Any one of the master coupling part and the slave coupling part is inserted into the other so that the master magnet and the slave magnet face each other with a predetermined distance apart, and may be applied to maintain the coupling between the master and the slave.
그리고, 상기 마스터는 상기 마스터 결합부에 설치되고, 상기 마스터 결합부와 상기 슬레이브 결합부 중 어느 하나가 다른 하나에 삽입된 상태에서 상기 마스터 결합부로부터 상기 슬레이브 결합부로 돌출되어 상기 슬레이브의 이탈을 방지하는 이탈 방지 유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, the master is installed in the master coupling part, and protrudes from the master coupling part to the slave coupling part from the master coupling part in a state in which any one of the master coupling part and the slave coupling part is inserted into the other to prevent the slave from leaving. It may further include a departure prevention unit.
여기서, 상기 마스터 결합부는 상기 슬레이브 방향이 개방된 개구가 형성되고, 상기 마스터 자석이 내부에 배치되는 마스터 결합 하우징과, 상기 마스터 결합 하우징의 개구를 차단하되, 슬레이브 통과홀이 형성된 마스터 결합 커버를 포함하고; 상기 슬레이브 결합부는 상기 마스터 측이 개방된 개구가 형성된 슬레이브 결합 하우징을 포함하며; 상기 슬레이브 결합 하우징은 상기 슬레이브 통과홀을 통해 상기 마스터 결합 하우징 내부로 삽입 가능한 외측 사이즈와, 상기 마스터 결합 하우징에 삽입될 때 상기 마스터 자석이 개구를 통해 내부로 유입 가능한 내측 사이즈를 가질 수 있다.Here, the master coupling unit includes a master coupling housing having an opening in which the slave direction is opened, and having the master magnet disposed therein, and a master coupling cover blocking the opening of the master coupling housing and having a slave passage hole formed therein. do; the slave coupling unit includes a slave coupling housing having an opening in which the master side is opened; The slave coupling housing may have an outer size that can be inserted into the master coupling housing through the slave passage hole, and an inside size that allows the master magnet to be introduced into the inside through the opening when inserted into the master coupling housing.
그리고, 상기 슬레이브 결합부는 상기 슬레이브 결합 하우징의 반경 방향 내측으로부터 외측을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 핀 체결홀을 더 포함하며; 상기 이탈 방지 유닛은 상기 슬레이브 결합 하우징이 상기 마스터 결합 하우징에 삽입된 상태에서 상기 핀 체결홀에 삽입될 수 있다.And, the slave coupling portion further includes at least one pin coupling hole formed through the outside from the inside in the radial direction of the slave coupling housing; The separation preventing unit may be inserted into the pin coupling hole while the slave coupling housing is inserted into the master coupling housing.
그리고, 상기 이탈 방지 유닛은 상기 마스터 결합 하우징의 내벽면에 내측으로 돌출 가능하게 설치되어 상기 핀 체결홀에 삽입되는 체결 핀과; 상기 체결 핀을 상기 핀 체결홀에 삽입되는 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있다.In addition, the separation preventing unit includes a fastening pin installed to protrude inwardly on the inner wall surface of the master coupling housing and inserted into the pin fastening hole; It may include an elastic member for pressing the fastening pin in a direction to be inserted into the pin fastening hole.
그리고, 상기 툴이 상기 슬레이브에 결합된 상태로 상기 슬레이브를 거치하기 위한 툴 거치대를 더 포함하고; 상기 체결 핀은 상기 마스터 결합 하우징의 내벽면 양측에 각각 마련되고, 상호 상이한 극성의 자성을 갖는 재질을 포함하고, 상기 툴 거치대에는 상호 상이한 극성의 구동 자석이 상기 체결 핀에 각각 대응하는 위치에 각각 설치되며; 상기 마스터에 상기 슬레이브가 결합된 상태에서 상기 슬레이브를 상기 툴 거치대에 거치시킬 때, 상호 상이한 극성의 상기 체결 핀과 상기 구동 자석이 마주하도록 상기 슬레이브를 배치시키는 경우, 상기 구동 자석의 자력에 의해 상기 체결 핀을 잡아 당겨 상기 체결 핀이 상기 핀 체결홀로부터 이탈되고; 상기 마스터를 상기 툴 거치대에 거치된 상기 슬레이브에 결합시킬 때, 상호 동일한 극성의 상기 체결 핀과 상기 구동 자석이 마주하도록 상기 마스터가 회전하여 상기 구동 자석의 자력에 의해 각각의 상기 체결 핀이 밀려 상기 핀 체결홀에 삽입될 수 있다.And, it further comprises a tool holder for mounting the slave in a state in which the tool is coupled to the slave; The fastening pins are respectively provided on both sides of the inner wall surface of the master coupling housing, and include materials having different polarities of each other, and drive magnets of mutually different polarities are located in the tool holder at positions corresponding to the fastening pins, respectively. installed; When the slave is mounted on the tool holder in a state in which the slave is coupled to the master, when the slave is disposed so that the fastening pins of mutually different polarities and the driving magnet face each other, the magnetic force of the driving magnet causes the pulling the fastening pin so that the fastening pin is separated from the pin fastening hole; When the master is coupled to the slave mounted on the tool holder, the master rotates so that the fastening pins of the same polarity and the driving magnet face each other, and each of the fastening pins is pushed by the magnetic force of the driving magnet. It can be inserted into the pin fastening hole.
그리고, 상기 슬레이브는 상기 슬레이브 하우징의 반경 방향 양측에 각각 설치되고, 반경 방향 외측으로 돌출된 한 쌍의 툴 거치 부재를 더 포함할 수 있다.The slave may further include a pair of tool mounting members respectively installed on both sides of the slave housing in the radial direction and protruding outward in the radial direction.
그리고, 상기 툴 거치대는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상부 방향으로 이격 배치되고, 전방으로 개방된 말발굽 형상의 툴 거치부와, 상기 툴 거치부의 양측 내벽면에 각각 형성된 툴 거치 슬릿과, 상기 툴 거치부와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 복수의 지지대를 포함하고; 한 쌍의 상기 툴 거치 부재가 각각 상기 툴 거치 슬릿에 삽입된 상태로, 상기 슬레이브에 결합된 상기 툴이 상기 툴 거치대에 거치될 수 있다.In addition, the tool holder includes a base plate, a horseshoe-shaped tool holder that is spaced apart from the base plate in an upper direction, and a tool holder slit formed on both inner wall surfaces of the tool holder, respectively, and the tool; It includes a plurality of supports for connecting the mounting portion and the base plate; The tool coupled to the slave may be mounted on the tool holder while the pair of tool holder members are respectively inserted into the tool holder slit.
그리고, 상기 툴 거치 부재가 전후방으로 위치한 상태로 상기 툴 거치부의 전방으로부터 인입된 후 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전하여 상기 툴 거치 부재가 각각 상기 툴 거치 슬릿에 삽입되며; 상기 툴 거치 슬릿의 내부에는 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전할 때 기 설정된 거치 위치에서 상기 툴 거치 부재가 걸리는 걸림턱이 설치될 수 있다.Then, after the tool holder is drawn in from the front of the tool holder in a state in which the tool holder is positioned forward and backward, the master and the slave rotate to insert the tool holder into the tool holder slit, respectively; A locking protrusion to which the tool mounting member is caught at a preset mounting position when the master and the slave rotate may be installed inside the tool holding slit.
또한, 상기 체결 핀과 상기 구동 자석은 상기 거치 위치에서 상호 마주할 수 있다.In addition, the fastening pin and the driving magnet may face each other in the mounting position.
한편, 상기 마스터 결합 하우징에는 반경 방향 외측으로 한 쌍의 마스터 슬릿이 내외로 관통 형성되고; 상기 슬레이브 결합 하우징에는 상기 슬레이브 결합 하우징이 상기 마스터 결합 하우징에 삽입될 때 한 쌍의 상기 마스터 슬릿에 각각 대응하는 위치에 슬레이브 슬릿이 형성되며; 상기 이탈 방지 유닛은 상기 마스터 슬릿을 통해 상기 슬레이브 슬릿으로 삽입되는 삽입 위치와, 상기 슬레이브 슬릿으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 회동 가능하게 상기 마스터 결합 하우징에 설치되는 한 쌍의 래치 부재와, 상기 래치 부재를 상기 삽입 위치와 상기 이탈 위치 간을 회동시키는 래치 구동부를 포함할 수 있다.On the other hand, the master coupling housing has a pair of master slits formed through the inside and outside in the radial direction; Slave slits are formed in the slave coupling housing at positions respectively corresponding to the pair of master slits when the slave coupling housing is inserted into the master coupling housing; The separation prevention unit includes a pair of latch members installed in the master coupling housing so as to be rotatable between an insertion position inserted into the slave slit through the master slit and a departure position separated from the slave slit; may include a latch driving unit for rotating between the insertion position and the disengagement position.
그리고, 상기 마스터 결합부는 상기 슬레이브 방향이 개방된 개구를 형성되고, 상기 마스터 자석이 내부에 배치되는 마스터 결합 하우징과, 상기 마스터 결합 하우징의 개구를 차단하는 마스터 결합 커버를 포함하고; 상기 슬레이브 결합부는 상기 마스터 결합 하우징이 삽입되는 개구가 형성된 슬레이브 결합 하우징을 포함할 수 있다.In addition, the master coupling unit includes a master coupling housing having an opening in which the slave direction is opened, the master magnet disposed therein, and a master coupling cover blocking the opening of the master coupling housing; The slave coupling unit may include a slave coupling housing having an opening into which the master coupling housing is inserted.
또는, 상기 마스터 결합 하우징에는 반경 방향 외측으로 한 쌍의 마스터 슬릿이 내외로 관통 형성되고; 상기 슬레이브 결합 하우징에는 상기 마스터 결합 하우징이 상기 슬레이브 결합 하우징에 삽입될 때 한 쌍의 상기 마스터 슬릿에 각각 대응하는 위치에 슬레이브 슬릿이 형성되며; 상기 이탈 방지 유닛은 상기 마스터 슬릿을 통해 상기 슬레이브 슬릿으로 삽입되는 삽입 위치와, 상기 슬레이브 슬릿으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 회동 가능하게 상기 마스터 결합 하우징에 설치되는 한 쌍의 래치 부재와, 상기 래치 부재를 상기 삽입 위치와 상기 이탈 위치 간을 회동시키는 래치 구동부를 포함할 수 있다.Alternatively, a pair of master slits are formed through the inside and outside of the master coupling housing in a radial direction; Slave slits are formed in the slave coupling housing at positions respectively corresponding to the pair of master slits when the master coupling housing is inserted into the slave coupling housing; The separation prevention unit includes a pair of latch members installed in the master coupling housing so as to be rotatable between an insertion position inserted into the slave slit through the master slit and a departure position separated from the slave slit; may include a latch driving unit for rotating between the insertion position and the disengagement position.
그리고, 상기 툴이 상기 슬레이브에 결합된 상태로 상기 슬레이브를 거치하기 위한 툴 거치대를 더 포함하고; 상기 슬레이브는 상기 슬레이브 하우징의 반경 방향 양측에 각각 설치되고, 반경 방향 외측으로 돌출된 한 쌍의 툴 거치 부재를 더 포함하고; 상기 툴 거치대는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상부 방향으로 이격 배치되고, 전방으로 개방된 말발굽 형상의 툴 거치부와, 상기 툴 거치부의 양측에 각각 단차지게 형성된 단차부와, 상기 툴 거치부와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 복수의 지지대를 포함하고; 상기 슬레이브의 상기 슬레이브 결합부의 상기 툴 방향의 바닥면이 상기 단차부에 안착되고, 한 쌍의 상기 툴 거치 부재가 상기 툴 거치부의 하부면에 위치하는 상태로 상기 슬레이브에 결합된 상기 툴이 상기 툴 거치대에 거치될 수 있다.And, it further comprises a tool holder for mounting the slave in a state in which the tool is coupled to the slave; the slave further includes a pair of tool holding members installed on both sides of the slave housing in the radial direction and protruding outward in the radial direction; The tool holder includes a base plate, a horseshoe-shaped tool holder that is spaced apart from the base plate in an upper direction, a step portion formed to be stepped on both sides of the tool holder, and the tool holder; a plurality of supports connecting the base plate; The tool coupled to the slave in a state in which a bottom surface of the slave coupling part of the slave in the tool direction is seated on the step part, and a pair of the tool holding members are located on the lower surface of the tool holding part, is the tool It can be mounted on a cradle.
그리고, 상기 툴 거치 부재가 전후방으로 위치한 상태로 상기 툴 거치부의 전방으로부터 인입된 후 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전하여 상기 툴 거치 부재가 상기 툴 거치부의 하부면에 위치하게 되며; 상기 툴 거치부의 하부면에는 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전할 때 기 설정된 거치 위치에서 상기 툴 거치 부재가 걸리는 걸림턱이 설치될 수 있다.Then, after the tool holder is drawn in from the front of the tool holder in a state in which the tool holder is positioned forward and backward, the master and the slave are rotated so that the tool holder is positioned on the lower surface of the tool holder; A locking protrusion on which the tool mounting member is caught at a preset mounting position when the master and the slave rotate may be installed on a lower surface of the tool holder.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면 자석을 이용하여 마스터에 설치된 모터와 같은 액추에이터의 동력을 마스터로부터 슬레이브로 전달하여, 툴이나 슬레이브 측에 별도의 액추에이터가 설치되지 않고 전력 공급을 위한 접속 단자 등의 별도의 부품을 설치하지 않아, 구조가 간단하면서도 제작 비용을 획기적으로 낮출 수 있는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템이 제공된다.According to the above configuration, according to the present invention, the power of an actuator, such as a motor installed in the master, is transmitted from the master to the slave using a magnet, and a separate actuator is not installed on the tool or slave side, and a connection terminal for power supply There is provided a tool changing system for a robot manipulator that has a simple structure and can dramatically reduce manufacturing cost by not installing separate parts such as
또한, 본 발명에 따르면, 마스터와 슬레이브 간의 탈부착을 위해 기존의 공압이나 모터를 사용하지 않고, 마스터와 슬레이브 간의 동력 전달을 위해 설치되는 자석의 인력을 이용하여 탈부착 구조를 간소화할 뿐만 아니라 제조 비용을 획기적으로 낮출 수 있는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템이 제공된다.In addition, according to the present invention, without using the conventional pneumatic or motor for attachment and detachment between the master and the slave, the attraction of the magnet installed for power transmission between the master and the slave is used to simplify the attachment and detachment structure as well as reduce the manufacturing cost. A tool changing system for a robot manipulator that can be dramatically lowered is provided.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 마스터의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 마스터의 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 슬레이브의 분해 사시도이고,
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 툴 거치대의 단면도이고,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 툴 거치 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 사시도이고,
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 마스터의 분해사시이고,
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 이탈 방지 유닛의 구조의 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 슬레이브의 분해 사시도이고,
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 툴 거치대의 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 마스터의 분해 사시도이고,
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 이탈 방지 유닛의 구조의 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 슬레이브의 분해 사시도이고,
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 슬레이브의 분해 사시도이고,
도 20은 본 발명에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템에서 마스터 자석과 슬레이브 자석 간의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view of a tool changing system of a robot manipulator according to a first embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a master of a tool changing system of a robot manipulator according to a first embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view of the master of the tool changing system of the robot manipulator according to the first embodiment of the present invention;
4 is an exploded perspective view of a slave of the tool changing system of the robot manipulator according to the first embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. 2,
6 is a cross-sectional view of the tool holder of the tool changing system of the robot manipulator according to the first embodiment of the present invention;
7 to 10 are views for explaining a tool mounting process of the tool changing system of the robot manipulator according to the first embodiment of the present invention;
11 is a perspective view of a tool changing system of a robot manipulator according to a second embodiment of the present invention;
12 is an exploded perspective view of a master of a tool changing system of a robot manipulator according to a second embodiment of the present invention;
13 is a view for explaining an example of the structure of a separation prevention unit of a tool changing system of a robot manipulator according to a second embodiment of the present invention;
14 is an exploded perspective view of a slave of a tool changing system of a robot manipulator according to a second embodiment of the present invention;
15 is a view for explaining an example of a tool holder of a tool changing system of a robot manipulator according to a second embodiment of the present invention;
16 is an exploded perspective view of a master of a tool changing system of a robot manipulator according to a third embodiment of the present invention;
17 is a view for explaining an example of the structure of a separation prevention unit of a tool changing system of a robot manipulator according to a third embodiment of the present invention;
18 is an exploded perspective view of a slave of a tool changing system of a robot manipulator according to a third embodiment of the present invention;
19 is an exploded perspective view of a slave of a tool changing system of a robot manipulator according to a fourth embodiment of the present invention;
20 is a view for explaining a connection relationship between a master magnet and a slave magnet in the tool changing system of the robot manipulator according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1 실시예first embodiment
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 사시도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴 체인징 시스템은 마스터(100) 및 슬레이브(200)를 포함한다.1 is a perspective view of a tool changing system of a robot manipulator according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the tool changing system according to the first embodiment of the present invention includes a
마스터(100)는 일측이 로봇 머니퓰레이터(미도시)의 말단에 결합된다. 슬레이브(200)는 일측에 툴(300)이 결합되고, 타측이 마스터(100)의 타측에 탈부착 가능하게 결합된다. 도 1에 도시된 실시예에서는 슬레이브(200)에 결합되는 툴(300)이 그리퍼 형태를 갖는 것을 예로 하고 있으나, 다양한 형태나 유형의 툴(300)이 설치될 수 있음은 물론이며, 본 발명의 기술적 사상이 툴(300)의 형태나 유형에 국한되지 않음은 물론이다.One side of the
툴(300)은 슬레이브(200)에 결합된 상태로 툴 거치대(400)에 거치되며, 로봇 머니퓰레이터의 말단에 부착되는 마스터(100)가 로봇 머니퓰레이터의 구동에 따라 툴 거치대(400)에 거치된 슬레이브(200)와 결합하거나, 툴 거치대(400)에 슬레이브(200)를 거치시킨 후 결합 해제됨으로써, 로봇 머니퓰레이터의 말단에 다양한 형태의 툴(300)을 탈부착하게 되는데, 마스터(100)와 슬레이브(200) 간의 결합 및 결합 해제 과정에 대한 상세한 설명은 후술한다.The
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴 체인징 시스템의 각 구성요소들의 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, examples of each component of the tool changing system according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 .
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 마스터(100)의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 마스터(100)의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 슬레이브(200)의 분해 사시도이다.2 is a perspective view of a
본 발명의 제1 실시예에 따른 마스터(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액추에이터(140) 및 마스터 자석(130)을 포함한다. 여기서, 마스터 자석(130)은 액추에이터(140)의 회전축에 연결되어 액추에이터(140)의 회전에 따라 회전한다.The
슬레이브(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬레이브 자석(230)을 포함한다. 여기서, 슬레이브 자석(230)은 마스터(100)와 슬레이브(200)가 결합된 상태에서 자역에 의해 마스터 자석(130)의 회전에 동기되어 회전하게 되는데, 이 때, 슬레이브 자석(230)의 회전이 툴(300)의 동작에 필요한 회전력으로 툴(300)에 전달된다. 이에 슬레이브 자석(230)은 툴(300) 내부의 회전축(310)과 결합한다.The
상기와 같은 구성에 따라, 마스터(100)에 모터와 같은 액추에이터(140)가 설치된 상태로, 마스터(100)와 슬레이브(200)에 각각 설치되는 마스터 자석(130)과 슬레이브 자석(230)이 자력에 의해 상호 동기되어 회전하고, 슬레이브 자석(230)의 회전력이 툴(300)에 전달됨으로써, 툴(300)이나 슬레이브(200) 측에 별도의 액추에이터(140)가 설치되지 않아 다수의 툴(300)을 이용하는 툴 체인징 시스템에서 툴(300)에 설치되는 액추에이터(140)의 설치 비용을 줄일 수 있게 된다.According to the above configuration, in a state in which the
또한, 액추에이터(140)가 툴(300)이나 슬레이브(200)에 설치되는 경우, 해당 액추에이터(140)로의 전원 공급을 위해 마스터(100)와 슬레이브(200)의 결합시 전력 공급과 신호 전달을 위해 적용되었던 단자 구조가 제거되어, 제조 비용을 줄이면서도 단자 간의 결합 및 결합 해제 과정에서 발생하는 손상 등에 따른 유지보수 비용을 줄일 수 있게 된다.In addition, when the
한편, 마스터 자석(130)과 슬레이브 자석(230) 간의 자력에 의한 인력이 마스터(100)와 슬레이브(200) 간의 결합을 유지하는데 적용된다. 즉, 툴 거치대(400)에 거치된 툴(300)을 마스터(100)와 슬레이브(200)가 결합하여 로봇 머니퓰레이터의 말단에 부착할 때, 마스터(100)와 슬레이브(200) 결합할 때 마스터 자석(130)과 슬레이브 자석(230) 간의 자력에 의한 인력이 작용하여 마스터(100)와 슬레이브(200) 간의 결합이 유지된다.On the other hand, the attractive force due to the magnetic force between the
이를 통해, 마스터(100)와 슬레이브(200)의 초기 결합을 유지하기 위해 기존의 공압이나 모터를 사용하지 않고, 마스터(100)와 슬레이브(200) 간의 동력 전달을 위해 설치되는 마스터 자석(130)과 슬레이브 자석(230) 간의 인력이 적용되어, 탈부착 구조를 간소화할 뿐만 아니라 제조 비용을 획기적으로 낮출 수 있게 된다.Through this, the
도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스터(100)는 마스터 하우징(110)과 마스터 결합부(120)를 포함할 수 있다.2 and 3 , the
마스터 하우징(110)은 로봇 머니퓰레이터의 말단에 결합된다. 마스터 하우징(110)의 일측 단부에는 반경 방향 외측으로 연장되는 마스터 스커트부(112)가 마련되는데, 마스터 스커트부(112)에는 다수의 볼트 체결홀(1121)이 형성되어 로봇 머니퓰레이터의 말단에 볼트(미도시) 체결을 통해 결합될 수 있다.The
마스터 하우징(110)은 원통 형성되며, 내부에 액추에이터(140)가 설치된다. 여기서, 마스터 하우징(110)의 내부에 설치되는 액추에이터(140)와의 전원 연결과 신호 연결을 위한 배선(미도시)이 통과하기 위한 배선 통과공(111)이 원통 형상의 마스터 하우징(110)의 측면에 형성되는 것을 예로 한다.The
마스터 결합부(120)는 마스터 하우징(110)의 말단, 즉 슬레이브(200) 측에 마련되어 슬레이브(200)의 후술할 슬레이브 결합부(220,221,222)와 결합한다. 여기서, 마스터 결합부(120)는 마스터 하우징(110)과 마찬가지로 원통 형상을 갖는 것을 예로 하는데, 내부에 마스터 자석(130)이 회전 가능하게 설치된다.The
슬레이브(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬레이브 결합부(220,221,222)와 슬레이브 하우징(210)을 포함한다.The
슬레이브 결합부(220,221,222)는 상술한 바와 같이, 마스터 결합부(120)와 결합하여 마스터(100)와 슬레이브(200)를 상호 결합시킨다. As described above, the
슬레이브 하우징(210)은 슬레이브 결합부(220,221,222)의 말단, 즉 툴(300) 측에 마련되어 툴(300)과 결합하는데, 슬레이브 하우징(210)에 툴(300)이 결합되는 구조에 대해서는 후술한다. 여기서, 슬레이브 하우징(210) 내부에는 슬레이브 자석(230)이 회전 가능하게 설치된다.The
본 발명에 따른 툴 체인징 시스템에서는 마스터 결합부(120)와 슬레이브 결합부(220,221,222) 중 어느 하나가 다른 하나에 삽입되어 마스터 결합부(120)가 슬레이브 결합부(220,221,222)가 상호 결합하는 것을 예로 하는데, 본 발명의 제1 실시예에서는 슬레이브 결합부(220,221,222)가 마스터 결합부(120)에 삽입되는 것을 예로 한다.In the tool changing system according to the present invention, any one of the
도 2 및 도 3을 참조하여 보다 설명하면, 마스터 결합부(120)는 마스터 결합 하우징(121)과, 마스터 결합 커버(122)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
마스터 결합 하우징(121)은 슬레이브(200) 방향이 개방된 개구가 형성되고, 원통 형상을 가지며 내부에 마스터 자석(130)이 배치된다. 마스터 결합 하우징(121)의 마스터 하우징(110) 측 판면에는 마스터 하우징(110)과의 볼트 체결을 위한 다수의 볼트 체결공(1213)이 형성될 수 있으며, 마스터 결합 하우징(121) 내부의 마스터 자석(130)과 액추에이터(140)의 회전축의 연결을 위한 축 통과공(1211)이 형성될 수 있다.The
마스터 결합 커버(122)는 마스터 결합 하우징(121)의 개구를 차단하는데, 슬레이브 결합부(220,221,222)와의 결합을 위한 슬레이브 통과홀(1221)이 형성된다. 여기서, 마스터 결합 하우징(121)과 마스터 결합 커버(122)는 마스터 결합 커버(122)에 형성된 복수의 볼트 체결홀(1222)을 통한 볼트 체결을 통해 상호 결합될 수 있다.The
슬레이브 결합부(220,221,222)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 마스터(100) 측이 개방된 개구가 형성된 슬레이브 결합 하우징(220)을 포함할 수 있다. 여기서, 슬레이브 결합 하우징(220)은 슬레이브 통과홀(1221)을 통해 마스터 결합 하우징(121) 내부로 삽입 가능한 외측 사이즈를 가지며, 마스터 결합 하우징(121)에 삽입될 때 마스터 자석(130)이 슬레이브 결합 하우징(220)의 개구를 통해 내부로 유입 가능한 내측 사이즈를 갖는 원통 형상으로 제작된다.The
상기와 같은 구성을 통해, 슬레이브 결합 하우징(220)이 슬레이브 통과홀(1221)을 통해 마스터 결합 하우징(121) 내부로 삽입될 때, 도 2에 도시된 마스터 자석(130)과 마스터 결합 하우징(121)의 내벽면 사이의 공간으로 삽입되어, 슬레이브 결합 하우징(220)이 마스터 결합 하우징(121) 내부에 배치된 상태에서 마스터 자석(130)이 슬레이브 결합 하우징(220) 내부에 위치하는 형태로 마스터 결합부(120)와 슬레이브 결합부(220,221,222)가 상호 결합된다.Through the above configuration, when the
이 때, 마스터 결합부(120) 내부에 설치되는 마스터 자석(130)과, 슬레이브 하우징(210) 내부에 설치되는 슬레이브 자석(230)은 상호 소정 간격 이격된 상태로 마주하게 되며, 이를 통해 마스터(100)와 슬레이브(200) 간의 결합을 유지하는데 적용될 뿐만 아니라, 마스터(100)에 설치된 액추에이터(140)의 회전력이 마스터 자석(130) 및 슬레이브 자석(230)을 통해 툴(300)에 전달 가능하게 된다.At this time, the
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴 체인징 시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이, 이탈 방지 유닛(500)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 5 , the tool changing system according to the first embodiment of the present invention may further include a
이탈 방지 유닛(500)은 마스터(100)의 마스터 결합부(120)에 설치된다. 그리고, 이탈 방지 유닛(500)은 마스터 결합부(120)와 슬레이브 결합부(220,221,222) 중 어느 하나가 다른 하나에 삽입된 상태에서 마스터 결합부(120)로부터 슬레이브 결합부(220,221,222)로 돌출되어 슬레이브(200)의 이탈을 방지한다.The
본 발명의 제1 실시예에서는 상술한 바와 같이, 슬레이브 결합 하우징(220)이 마스터 결합 커버(122)의 슬레이브 통과홀(1221)을 통해 마스터 결합 하우징(121)에 삽입되는 것을 예로 하는 바, 슬레이브 결합 하우징(220)이 마스터 결합 하우징(121)에 삽입될 때, 이탈 방지 유닛(500)이 슬레이브 하우징(210) 방향으로 돌출되어 슬레이브 하우징(210)에 걸리는 형태로 슬레이브(200)의 이탈을 방지하게 된다.In the first embodiment of the present invention, as described above, the
보다 구체적으로 설명하면, 슬레이브 결합부(220,221,222)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬레이브 결합 하우징(220)의 반경 방향 내측으로부터 외측을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 핀 체결홀(221)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서는 슬레이브 결합 하우징(220)의 일측에 핀 체결홀(221)이 형성된 것을 예로 도시하고 있으나, 반대편에 다른 하나의 핀 체결홀(221)이 형성될 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 4 , the
그리고, 이탈 방지 유닛(500)은 슬레이브 결합 하우징(220)이 마스터 결합 하우징(121)에 삽입된 상태에서 핀 체결홀(221)에 삽입됨으로써, 슬레이브(200)의 이탈을 방지하게 된다.In addition, the
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이탈 방지 유닛(500)은 체결 핀(510)과, 탄성부재(520)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
체결 핀(510)은 마스터 결합 하우징(121)의 내벽면에 내측으로 돌출 가능하게 설치되어, 핀 체결홀(221)에 삽입된다. 여기서, 마스터 결합 하우징(121)의 내부에는 체결 핀(510)이 수용되는 핀 수용부(1212)가 형성된다.The
탄성부재(520)는 체결 핀(510)을 핀 체결홀(221)에 삽입되는 방향으로 가압하여 체결 핀(510)이 핀 체결홀(221)에 삽입된 상태를 유지하게 된다. 이 때, 슬레이브(200)를 마스터(100)로부터 제거할 때에는 체결 핀(510)을 내측으로 후퇴시키게 되는데, 이는 툴 거치대(400)의 구동 자석(425)이 이용되는 것을 예로 하며, 도 6을 참조하여 설명한다.The
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템의 툴 거치대(400)의 단면도이다. 도 1 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 툴 거치대(400)는 툴(300)이 슬레이브(200)에 결합된 상태로 슬레이브(200)가 거치된다.6 is a cross-sectional view of the
그리고, 툴 거치대(400)에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 양측으로 구동 자석(425)이 설치된다. 여기서, 본 발명에서는 한 쌍의 체결 핀(510)이 마스터 결합 하우징(121)의 내벽면 양측에 각각 마련되는 것을 예로 하며, 상호 상이한 극성을 갖는 재질로 마련된다. 예를 들어, 어느 일측의 체결 핀(510)이 N극인 경우, 다른 일측의 체결 핀(510)은 S극 일 수 있다. 이에 대응하는 구동 자석(425) 또한 일측이 N극인 경우, 다른 일측은 S극 일 수 있다.And, the
이를 통해, 마스터(100)에 슬레이브(200)가 결합된 상태에서 슬레이브(200)를 툴 거치대(400)에 거치시킬 때, 상호 상이한 극성의 체결 핀(510)과 구동 자석(425)이 마주하도록 슬레이브(200)를 배치시키는 경우, 구동 자석(425)의 자력에 의해 각각의 체결 핀(510)이 잡아 당겨져서 체결 핀(510)이 핀 체결홀(221)로부터 이탈될 수 있다.Through this, when the
또한, 마스터(100)를 툴 거치대(400)에 거치되어 있는 슬레이브(200)와 결합시킬 때는, 상호 동일한 극성의 체결 핀(510)과 구동 자석(425)이 마주하도록 마스터(100)가 회전하여, 구동 자석(425)의 자력에 의해 각각의 체결 핀(510)이 밀려 핀 체결홀(221)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 탄성부재(520)의 탄성력에 의해 체결 핀(510)이 핀 체결홀(221) 방향으로 가압되고 있으나, 툴(300)을 거치할 때의 체결 핀(510)의 배치와 툴(300)과 결합할 때의 체결 핀(510)의 배치를 구동 자석(425)의 극성에 따라 바꾸는 것으로, 이에 대한 설명은 후술한다.In addition, when coupling the
다시, 도 4를 참조하여 설명하면, 슬레이브(200)는 슬레이브 하우징(210)의 반경 방향 양측에 각각 설치되고, 반경 방향 외측으로 돌출된 한 쌍의 툴 거치 부재(240)를 포함할 수 있다. 그리고, 툴 거치대(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(410), 툴 거치부(420), 툴 거치 슬릿(423) 및 복수의 지지대(430)를 포함할 수 있다.Again, referring to FIG. 4 , the
한 쌍의 툴 거치 부재(240)는 툴 거치 슬릿(423)에 삽입되어 툴(300)이 슬레이브(200)와 함께 툴 거치대(400)에 거치 가능하게 한다. 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 툴 거치 부재(240)를 활용하여 툴(300)과 슬레이브(200)가 결합되는 것을 예로 하고 있다.The pair of
도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 툴(300)의 전단에 형성된 툴 체결부(320)가 평면이 사각 형상을 가지고, 슬레이브 하우징(210)의 툴(300) 측 개구의 내면이 사각 형상으로 마련될 수 있다.4 , the
그리고, 툴 체결부(320)의 양측 측면에는 볼트 체결홀(3201)이 형성되고, 슬레이브 하우징(210)의 측면에도 볼트 체결홀(3201)에 대응하는 볼트 통과홀(2101)이 형성된다. 그리고, 툴 체결부(320)가 슬레이브 하우징(210)에 삽입된 상태에서, 툴 거치 부재(240)에 형성된 볼트 체결홀(2401)을 통해 체결 볼트(미도시)를 볼트 통과홀(2101) 및 볼트 체결홀(3201)에 체결함으로써, 툴(300)이 슬레이브(200)에 결합 가능하게 된다.In addition,
한편, 툴 거치부(420)는 베이스 플레이트(410)의 상부 방향으로 이격된 상태로 배치되고, 복수의 지지대(430)가 툴 거치부(420)와 베이스 플레이트(410)를 상호 이격된 상태로 연결한다. 툴 거치부(420)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전방이 개방된 말발굽 형상을 갖는다. 그리고, 툴 거치 슬릿(423)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 툴 거치부(420)의 양측 내벽면에 각각 형성되는데, 구동 자석(425)은 각각의 툴 거치 슬릿(423)의 내측에 배치된다.On the other hand, the
본 발명에서는 툴 거치부(420)가 상부 거치부(421)와 하부 거치부(422)의 결합에 의해 형성되는 것을 예로 하며, 상부 거치부(421)와 하부 거치부(422)가 결합될 때 툴 거치 슬릿(423)이 형성되는 것을 예로 한다.In the present invention, it is assumed that the
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴 체인징 시스템에서 마스터(100)와 슬레이브(200)가 결합된 상태에서, 툴(300)을 슬레이브(200)와 함께 툴 거치대(400)에 거치하는 과정을 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 7 내지 도 9에서는 슬레이브(200)가 결합된 마스터(100)는 도시하고 있지 않으나, 슬레이브 다비이스가 마스터(100)에 결합된 것으로 가정하여 설명하며, 로봇 머니퓰레이터의 작동에 따라 툴(300) 및 슬레이브(200)가 이동하는 것은 당연하다. 그리고, 도 7 내지 도 9에서는 툴 거치부(420)의 하부 거치부(422)가 제거된 상태를 도시하고 있다.According to the above configuration, in the tool changing system according to the first embodiment of the present invention, in the state in which the
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 툴 거치 부재(240)가 전후방으로 위치한 상태로 툴 거치부(420)의 전방으로부터 인입된다. 이 때, 체결 핀(510)은, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성부재(520)에 의해 핀 체결홀(221)에 삽입된 상태를 유지한다.First, as shown in FIG. 7 , the
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 슬레이브(200)가 툴 거치부(420)이 완전하게 인입되면, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 체결 핀(510)과 구동 자석(425)은 서로 직교하는 방향에 배치되는 상태가 된다.And, as shown in FIG. 8, when the
그런 다음, 로봇 머니퓰레이터가, 도 9에 도시된 바와 같이, 마스터(100)와 슬레이브(200)를 회전시키게 되면, 툴 거치 부재(240)가 각각 툴 거치 슬릿(423)에 삽입되어 툴(300)이 슬레이브(200)와 함께 툴 거치대(400)에 거치된 상태가 된다.Then, when the robot manipulator rotates the
이 때, 마스터(100)와 슬레이브(200)는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 상호 상이한 극성의 체결 핀(510)과 구동 자석(425)이 마주하는 상태가 되도록 회전하게 되며, 상호 상이한 극성에 의해 각각의 체결 핀(510)이 잡아 당겨져 핀 체결홀(221)로부터 이탈되는 상태가 된다.At this time, the
그리고, 로봇 머니퓰레이터가 마스터 자석(130)과 슬레이브 자석(230) 간의 자력을 극복하는 힘으로 마스터(100)를 들어올리면, 마스터(100)와 슬레이브(200)의 결합이 해제된다.And, when the robot manipulator lifts the
여기서, 본 발명의 제1 실시예에서는 툴 거치 슬릿(423)의 내부에는 마스터(100)와 슬레이브(200)가 회전할 때 기 설정된 거치 위치에서 툴 거치 부재(240)가 걸리는 한 쌍의 걸림턱(424)이 설치되는 것을 예로 하고 있다.Here, in the first embodiment of the present invention, in the inside of the
이 때, 체결 핀(510)과 구동 자석(425)은 거치 위치에서 상호 마주하게 되며, 이를 통해 핀 체결홀(221)에 삽입되는 체결 핀(510)이 보다 정확한 위치에 위치할 수 있게 된다.At this time, the
반면, 툴(300)이 툴 거치부(420)에 거치된 상태에서 마스터(100)와 슬레이브(200)를 결합할 경우에는, 도 10의 (c)에 도시된 방향으로 슬레이브 결합부(220,221,222)와 마스터 결합부(120)를 결합시킨다. 이 때, 탄성부재(520)에 의해 체결 핀(510)이 돌출된 상태이나, 슬레이브 결합 하우징(220)에 형성된 절취면(222)에 의해 체결 핀(510)이 걸리지 않는 상태로 결합이 가능하게 된다.On the other hand, when the
그런 다음, 마스터(100)를 도 10의 (d)에 도시된 방향으로 회전시키게 되는데, 이 때 마스터(100)와 슬레이브(200)가 완전하게 체결된 상태가 아니고, 상술한 바와 같이, 툴 거치 슬릿(423)이 걸림턱(424)에 걸린 상태이므로, 도 10의 (c)에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 마스터(100)를 회전시키게 되면 마스터 다바이스만 회전 가능하게 된다.Then, the
도 10의 (d)에 도시된 상태가 되면, 상호 동일한 극성의 체결 핀(510)과 구동 자석(425)이 서로 마주하게 되어, 구동 자석(425)의 자력에 의해 체결 핀(510)이 밀려 핀 체결홀(221)로 삽입된다. 이 때, 탄성부재(520)의 탄성력도 작용하고 있음은 물론이다.When the state shown in (d) of FIG. 10 is reached, the fastening pins 510 and the driving
그런 다음, 도 10의 (d)의 상태에서 시계 방향으로 회전시킨 후, 전방으로 이동시키게 되면, 슬레이브(200)와 마스터(100)가 결합된 상태로 툴 거치대(400)로부터 이탈 가능하게 된다.Then, after rotating clockwise in the state of (d) of FIG. 10 and moving forward, the
제2 실시예second embodiment
이하에서는, 도 11 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴 체인징 시스템에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예를 설명하는데 있어, 제1 실시예와 상호 대응하는 구성은 동일한 명칭을 사용하여, 상세한 설명은 대응하는 제1 실시예의 설명으로 대신할 수 있다.Hereinafter, a tool changing system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 15 . Here, in describing the second embodiment of the present invention, components corresponding to those of the first embodiment use the same names, and detailed descriptions may be substituted for the corresponding descriptions of the first embodiment.
제1 실시예에서와 마찬가지로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 툴 체인징 시스템은, 마스터(100a) 및 슬레이브(200a)를 포함한다.As in the first embodiment, the tool changing system according to the second embodiment of the present invention includes a
마스터(100a)는 액추에이터(140a)와 마스터 자석(130a)을 포함하고, 슬레이브(200a)는 마스터(100a)와의 결합시 자력에 의해 마스터 자석(130a)의 회전에 동기되어 회전하는 슬레이브 자석(230a)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 제1 실시예에서와 동일한 효과가 제공된다.The
마스터 하우징(110a)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 내부에 액추에이터(140a)가 설치되고, 로봇 머니퓰레이터의 말단에 결합하는 마스터 하우징(110a)과, 마스터 하우징(110a)의 말단에 마련되어 슬레이브(200a)와 결합하고 내부에 마스터 자석(130a)이 회전 가능하게 설치되는 마스터 결합부(120a)를 포함할 수 있다. 여기서, 마스터 하우징(110a)에는 제1 실시예에서와 마찬가지로, 마스터 스커트부(112a), 다수의 볼트 체결홀(1121a), 배선 통과공(111a), 및 축 통과공(114a)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 12, the
마스터 결합부(120a)는 마스터 하우징(110a)의 말단, 즉 슬레이브(200a) 측에 마련되어 슬레이브(200a)의 후술할 슬레이브 결합부(220,221,222a)와 결합한다. 여기서, 마스터 결합부(120a)에는 내부에 마스터 자석(130a)이 회전 가능하게 설치된다.The master coupling part 120a is provided at the end of the
슬레이브(200a)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 슬레이브 결합부(220,221,222a)와, 슬레이브 하우징(210a)을 포함한다. 슬레이브 결합부(220,221,222a)는 마스터 결합부(120a)와 결합하고, 슬레이브 하우징(210a)은 슬레이부 결합부의 말단에 마련되어 툴(300a)과 결합한다. 여기서, 슬레이브 결합부(220,221,222a)의 내부에는 슬레이브 자석(230a)이 회전 가능하게 설치된다.The
여기서, 본 발명의 제2 실시예에서는 마스터 결합부(120a)가 슬레이브 결합부(220,221,222a)에 삽입되어 마스터(100a)와 슬레이브(200a)가 상호 결합되는 것을 예로 한다. 이와 같은 결합을 통해, 마스터 자석(130a)과 슬레이브 자석(230a)이 소정 간격 이격된 상태로 마주하게 되며, 마스터(100a)와 슬레이브(200a) 간의 결합을 유지하는데 적용될 뿐만 아니라, 마스터(100a)에서의 회전력을 슬레이브(200a)로 전달하여 툴(300a)의 구동을 가능하게 한다.Here, in the second embodiment of the present invention, the master coupling part 120a is inserted into the
도 12 및 도 14를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 마스터 결합부(120a)는 마스터 결합 하우징(121a)과, 마스터 결합 커버(122a)를 포함할 수 있다. 그리고, 슬레이브 결합부(220,221,222a)는 슬레이브 결합 하우징(220a)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 14 , the master coupling unit 120a may include a
마스터 결합 하우징(121a)은 슬레이브(200a) 방향이 개방된 개구가 형성되고, 마스터 자석(130a)이 내부에 회전 가능하게 배치된다. 그리고, 마스터 결합 커버(122a)는 마스터 결합 하우징(121a)의 개구를 차단한다. 제1 실시예와는 달리, 마스터 결합부(120a)가 슬레이브 결합부(220,221,222a)에 삽입되는 구조를 가지는 바, 제2 실시예에 따른 마스터 결합 커버(122a)에는 슬레이브 통과홀(1221a)이 형성되지 않아도 무방하다. 여기서, 마스터 결합 커버(122a)에는 복수의 볼트 체결홀이 형성되어, 마스터 결합 하우징(121a)과 볼트 체결을 통해 결합될 수 있다.The master coupling housing (121a) is formed with an open opening in the direction of the slave (200a), the master magnet (130a) is rotatably disposed therein. And, the master coupling cover (122a) blocks the opening of the master coupling housing (121a). Unlike the first embodiment, the master coupling part 120a has a structure in which the
슬레이브 결합 하우징(220a)에는 마스터 결합 하우징(121a)이 삽입되는 개구가 형성된다. 여기서, 마스터 결합 하우징(121a)에는 후술할 이탈 방지 유닛(500a)의 래치 구동부가 설치되는 구동 박스(1211a)가 마스터 결합 하우징(121a)의 측면으로 돌출 형성되고, 슬레이브 결합 하우징(220a)에는 마스터 결합 하우징(121a)이 슬레이브 결합 하우징(220a)에 삽입될 때 구동 박스(1211a)가 삽입되는 박스 삽입 영역(222a)의 슬레이브 하우징(210a)의 측면이 절취되어 형성될 수 있다. 이를 통해, 마스터(100a)와 슬레이브 다비이스가 결합될 때 마스터(100a)와 슬레이브(200a) 간의 정렬 방향이 결정되며, 결합 후에는 회전 방향으로의 움직임이 단속된다.An opening into which the
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이탈 방지 유닛(500a)은, 도 13에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 래치 부재(510a) 및 래치 구동부를 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 13 , the separation prevention unit 500a according to the second embodiment of the present invention may include a pair of
마스터 결합 하우징(121a)에는 반경 방향 외측으로 한 쌍의 마스터 슬릿(1212a)이 내외로 관통 형성된다. 마찬가지로, 슬레이브 결합 하우징(220a)에는 마스터 결합 하우징(121a)이 슬레이브 결합 하우징(220a)에 삽입될 때 한 쌍의 마스터 슬릿(1212a)에 각각 대응하는 위치에 슬레이브 슬릿(221a)이 형성될 수 있다.A pair of
여기서, 한 쌍의 래치 부재(510a)는 마스터 슬릿(1212a)을 통해 슬레이브 슬릿(221a)으로 삽입되는 삽입 위치와, 슬레이브 슬릿(221a)으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 회동 가능하게 마스터 결합 하우징(121a)에 설치된다. 여기서, 레치 부재의 일측은 각각 힌지축(a)에 의해 마스터 결합 하우징(121a)에 설치된다.Here, the pair of
그리고, 래치 구동부는 래치 부재(510a)를 삽입 위치와 이탈 위치 간을 회동시킨다. 여기서, 상술한 바와 같이, 래치 구동부는 마스터 결합 하우징(121a)의 측면에 형성되는 구동 박스(1211a)에 설치된다.Then, the latch driving unit rotates the
본 발명에서는 래치 구동부가 솔레노이드(520a) 및 탄성 스프링(530a)을 포함하는 것을 예로 한다. 솔레노이드(520a)는 나사(미도시a)를 통해 솔레노이드 블록(1214a)에 결합되고, 솔레노이드 블록(1214a)이 구동 박스(1211a) 내부에 나사(미도시a) 등을 통해 고정된다. 솔레노이드(520a)의 샤프트에 형성된 홈에 스냅링(522a)이 끼워지고, 탄성 스프링(530a)은 스냅링(522a)과 스프링 커버(1213a) 사이에 위치하여 스냅링(522a)이 결합된 솔레노이드 샤프트(523a)를 전방, 즉 래치 부재(510a) 방향으로 가압하게 된다. 여기서, 스프링 커버(1213a)는 나사(미도시a)를 통해 구동 박스(1211a)에 체결되어 구동 박스(1211a)의 측면을 차단하게 된다.In the present invention, it is assumed that the latch driving unit includes a
그리고, 솔레노이드 샤프트(523a)의 래치 부재(510a) 측 말단에는 랙 기어(511a)가 형성되고, 각각의 래치 부재(510a)의 힌지축(a) 영역에는 랙 기어(511a)와 맞물리는 피니언 기어(521a)가 형성되어 있다.And, the
상기 구성에 따라, 솔레노이드(520a)가 동작하지 않은 상태에서는 탄성 스프링(530a)이 솔레노이드(520a)를 래치 부재(510a) 방향으로 밀어 솔레노이드 샤프트(523a)의 말단에 형성된 랙 기어(511a)와 맞물린 피니언 기어(521a)에 의해 래치 부재(510a)가 삽입 위치로 이동한 상태를 유지한다.According to the above configuration, in a state in which the
그리고, 마스터(100a)와 슬레이브(200a)를 초기 결합할 때나 결합을 해제할 때에는 솔레노이드(520a)를 작동시켜 솔레노이드 샤프트(523a)가 후진하도록 동작시킴으로써, 래치 부재(510a)가 이탈 위치로 회동하여 마스터(100a)와 슬레이브(200a)를 결합시키거나 결합을 해제시킬 수 있게 된다.And, when the
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 툴 거치대(400a)는 베이스 플레이트(410a), 툴 거치부(420a), 단차부(421a) 및 복수의 지지대(430a)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
베이스 플레이트(410a)는 툴 거치대(400a)가 바닥에 안착되는 곳으로, 대략 사각 판 형상을 제작되는 것을 예로 한다. 툴 거치부(420a)는 베이스 플레이트(410a)의 상부 방향으로 이격 배치된 상태를 가지며, 복수의 지지대(430a)가 툴 거치부(420a)와 베이스 플레이트(410a)를 이격된 상태로 연결한다.The
여기서, 툴 거치부(420a)는 제1 실시예와 마찬가지로 전방으로 개방된 말발굽 형상을 갖는 것을 예로 한다. 그리고, 단차부(421a)는 툴 거치부(420a)의 내부의 양측에 각각 단차지게 형성된다.Here, the
상기 구성에 따라, 도 15에 도시된 바와 같이, 슬레이브(200a)가 툴 거치부(420a)에 거치될 때, 슬레이브 결합부(220,221,222a)의 툴(300a) 방향으로의 바닥면이 단차부(421a)에 안착되고, 슬레이브 하우징(210a)의 양측에 형성된 툴 거치 부재(240a)가 툴 거치부(420a)의 하부면에 위치한 상태로 툴(300a)이 툴 거치대(400a)에 거치되어, 마스터(100a)와 슬레이브(200a)가 툴 거치부(420a)에서 결합 및 결합 해제될 수 있다.According to the above configuration, as shown in FIG. 15, when the
즉, 툴 거치 부재(240a)가 전후방으로 위치한 상태로 툴 거치부(420a)의 전방으로부터 인입된 후, 마스터(100a)와 슬레이브(200a)가 회전하게 되면 툴 거치 부재(240a)가 툴 거치부(420a)의 하부면에 위치하게 됨으로써, 마스터(100a)와 슬레이브(200a)의 결합을 해제할 수 있게 된다.That is, after the
여기서, 툴 거치부(420a)의 하부면에는 제1 실시예에서와 마찬가지로 마스터(100a)와 슬레이브(200a)가 회전할 때 기 설정된 거치 위치에서 툴 거치 부재(240a)가 걸리는 걸림턱(424a)이 형성될 수 있다.Here, on the lower surface of the
제3 실시예third embodiment
이하에서는, 도 16 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 툴 체인징 시스템에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 툴 체인징 시스템은 제2 실시예의 변형 예이다.Hereinafter, a tool changing system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 18 . Here, the tool changing system according to the third embodiment of the present invention is a modified example of the second embodiment.
본 발명의 제3 실시예에 따른 툴 체인징 시스템은, 마스터(100b) 및 슬레이브(200b)를 포함한다.The tool changing system according to the third embodiment of the present invention includes a
마스터(100b)는 액추에이터(140b)와 마스터 자석(130b)을 포함하고, 슬레이브(200b)는 마스터(100b)와의 결합시 자력에 의해 마스터 자석(130b)의 회저넹 동기되어 회전하는 슬레이브 자석(230b)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 동일한 효과가 제공된다.The
마스터(100b)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 내부에 액추에이터(140b)가 설치되고, 로봇 머니퓰레이터의 말단에 결합하는 마스터 하우징(110b)과, 마스터 하우징(110b)의 말단에 마련되어 슬레이브(200b)와 결합하고 내부에 마스터 자석(130b)이 회전 가능하게 설치되는 마스터 결합부(120b)를 포함할 수 있다. 여기서, 마스터 하우징(110b)에는 제2 실시예에서와 마찬가지로, 마스터 스커트부(112b), 다수의 볼트 체결홀(1121b), 배선 통과공(111b)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 16, the
마스터 결합부(120b)는 마스터 하우징(110b)의 말단, 즉 슬레이브(200b) 측에 마련되어 슬레이브(200b)의 후술할 슬레이브 결합부(220,221,222b)와 결합한다. 여기서, 마스터 결합부(120b)에는 내부에 마스터 자석(130b)이 회전 가능하게 설치된다.The master coupling part 120b is provided at the end of the
슬레이브(200b)는, 도 18에 도시된 바와 같이, 슬레이브 결합부(220,221,222b)와, 슬레이브 하우징(210b)을 포함한다. 슬레이브 결합부(220,221,222b)는 마스터 결합부(120b)와 결합하고, 슬레이브 하우징(210b)은 슬레이부 결합부의 말단에 마련되어 툴(300b)과 결합한다. 여기서, 슬레이브 결합부(220,221,222b)의 내부에는 슬레이브 자석(230b)이 회전 가능하게 설치된다.The slave 200b includes, as shown in FIG. 18 ,
여기서, 본 발명의 제3 실시예에서는 슬레이브 결합부(220,221,222b)가 마스터 결합부(120b)에 삽입되어 마스터(100b)와 슬레이브(200b)가 상호 결합되는 것을 예로 한다. 이와 같은 결합을 통해, 마스터 자석(130b)과 슬레이브 자석(230b)이 소정 간격 이격된 상태로 마주하게 되며, 마스터(100b)와 슬레이브(200b) 간의 결합을 유지하는데 적용될 뿐만 아니라, 마스터(100b)에서의 회전력을 슬레이브(200b)로 전달하여 툴(300b)의 구동을 가능하게 한다.Here, in the third embodiment of the present invention, the
도 16 및 도 18을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 마스터 결합부(120b)는 마스터 결합 하우징(121b)과, 마스터 결합 커버(122b)를 포함할 수 있다. 그리고, 슬레이브 결합부(220,221,222b)는 슬레이브 결합 하우징(220b)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 16 and 18 , the master coupling unit 120b may include a
마스터 결합 하우징(121b)은 슬레이브(200b) 방향이 개방된 개구가 형성되고, 마스터 자석(130b)이 내부에 회전 가능하게 배치된다. 그리고, 마스터 결합 커버(122b)는 마스터 결합 하우징(121b)의 개구를 차단한다. 제2 실시예와는 달리, 슬레이브 결합부(220,221,222b)가 마스터 결합부(120b)에 삽입되는 구조를 가지는 바, 제3 실시예에 따른 마스터 결합 커버(122b)에는 슬레이브 통과홀(1221b)이 형성된다. 마스터 결합 커버(122b)에는 복수의 볼트 체결홀이 형성되어, 마스터 결합 하우징(121b)과 볼트 체결을 통해 결합될 수 있다. 여기서, 마스터 결합 하우징(121b)에는 후술할 이탈 방지 유닛(500b)의 래치 구동부가 설치되는 구동 박스(1211b)가 마스터 결합 하우징(121b)의 측면으로 돌출 형성된다.The master coupling housing (121b) is formed with an open opening in the direction of the slave (200b), the master magnet (130b) is rotatably disposed therein. And, the master coupling cover (122b) blocks the opening of the master coupling housing (121b). Unlike the second embodiment, the
제1 실시예에서와 같이, 슬레이브 결합 하우징(220b)은 슬레이브 통과홀(1221b)을 통해 마스터 결합 하우징(121b) 내부로 삽입 가능한 외측 사이즈를 가지며, 마스터 결합 하우징(121b)에 삽입될 때 마스터 자석(130b)이 슬레이브 결합 하우징(220b)의 개구를 통해 내부로 유입 가능한 내측 사이즈를 갖는 원통 형상으로 제작된다.As in the first embodiment, the
상기와 같은 구성을 통해, 슬레이브 결합 하우징(220b)이 슬레이브 통과홀(1221b)을 통해 마스터 결합 하우징(121b) 내부로 삽입될 때, 도 17에 도시된 마스터 자석(130b)과 마스터 결합 하우징(121b)의 내벽면 사이의 공간으로 삽입되어, 슬레이브 결합 하우징(220b)이 마스터 결합 하우징(121b) 내부에 배치된 상태에서 마스터 자석(130b)이 슬레이브 결합 하우징(220b) 내부에 위치하는 형태로 마스터 결합부(120b)와 슬레이브 결합부(220,221,222b)가 상호 결합된다.Through the above configuration, when the
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이탈 방지 유닛(500b)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 래치 부재(510b) 및 래치 구동부를 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 17 , the separation prevention unit 500b according to the third exemplary embodiment of the present invention may include a pair of
마스터 결합 하우징(121b)에는 반경 방향 외측으로 한 쌍의 마스터 슬릿(1212b)이 내외로 관통 형성된다. 마찬가지로, 슬레이브 결합 하우징(220b)에는 슬레이브 결합 하우징(220b)이 마스터 결합 하우징(121b)에 삽입될 때 한 쌍의 마스터 슬릿(1212b)에 각각 대응하는 위치에 슬레이브 슬릿(221b)이 형성될 수 있다.A pair of
여기서, 한 쌍의 래치 부재(510b)는 마스터 슬릿(1212b)을 통해 슬레이브 슬릿(221b)으로 삽입되는 삽입 위치와, 슬레이브 슬릿(221b)으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 회동 가능하게 마스터 결합 하우징(121b)에 설치된다. 여기서, 래치 부재(510b)의 일측은 각각 힌지축(b)에 의해 마스터 결합 하우징(121b)에 설치된다. 제2 실시예서와는 달리, 슬레이브 슬릿(221b)이 마스터 슬릿(1212b)의 내측에 위치하게 되는바, 래치 부재(510b)가 내측으로 회동한 위치가 삽입 위치가 되며, 외측으로 회동한 위치가 이탈 위치가 된다.Here, the pair of
그리고, 래치 구동부는 래치 부재(510b)를 삽입 위치와 이탈 위치 간을 회동시킨다. 여기서, 상술한 바와 같이, 래치 구동부는 마스터 결합 하우징(121b)의 측면에 형성되는 구동 박스(1211b)에 설치된다.Then, the latch driving unit rotates the
본 발명에서는 래치 구동부가 솔레노이드(520b) 및 탄성 스프링(530b)을 포함하는 것을 예로 한다. 제3 실시예에서는 솔레노이드 블록(1214b)이 설치되지 않은 예를 도시한 것으로, 스프링 차단판(1213b)과 솔레노이드(520b) 사이에 탄성 스프링(530b)이 설치되어 솔레노이드(520b)를 스프링 차단판(1213b) 측을 당기는 방향으로 탄성 스프링(530b)의 탄성력이 제공된다. 이때, 탄성 스프링(530b)의 위치는 솔레노이드(520b)와 래치 부재(510b) 사이에 배치되고 별도의 블록을 통해 탄성 스프링(530b)이 솔레노이드(520b)를 스프링 차단판(1213b) 측으로 밀도록 탄성력이 제공될 수 있수도 있다.In the present invention, it is assumed that the latch driving unit includes a
그리고, 솔레노이드 샤프트(523b)의 래치 부재(510b) 측 말단에는 랙 기어(511b)가 형성되고, 각각의 래치 부재(510b)의 힌지축(b) 영역에는 랙 기어(511b)와 맞물리는 피니언 기어(521b)가 형성되어 있다.And, a
상기 구성에 따라, 솔레노이드(520b)가 동작하지 않은 상태에서는 탄성 스프링(530b)이 솔레노이드(520b)를 래치 부재(510b)의 반대 방향으로 당겨 솔레노이드 샤프트(523b)의 말단에 형성된 랙 기어(511b)와 맞물린 피니언 기어(521b)에 의해 래치 부재(510b)가 삽입 위치로 이동한 상태를 유지한다.According to the above configuration, in a state in which the
그리고, 마스터(100b)와 슬레이브(200b)를 초기 결합할 때나 결합을 해제할 때에는 솔레노이드(520b)를 작동시켜 솔레노이드 샤프트(523b)가 전진하도록 동작시킴으로써, 래치 부재(510b)가 이탈 위치로 회동하여 마스터(100b)와 슬레이브(200b)를 결합시키거나 결합을 해제시킬 수 있게 된다.And, when the
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 툴 거치대(400b)는 제2 실시예에 대응하는 구조로 마련될 수 있다.Meanwhile, the tool holder 400b according to the third embodiment of the present invention may be provided in a structure corresponding to the second embodiment.
제4실시예4th embodiment
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 툴 체인징 시스템의 슬레이브(200c)와 툴(300c)의 분해 사시도이다.19 is an exploded perspective view of the
여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 툴 체인징 시스템에서 슬레이브 자석(230c)의 회전축은 마스터 자석(미도시)의 회전축과 직교하는 형태를 갖는다. 즉, 제1 실시예 내지 제3 실시예에서는 마스터 자석(130,130a,130b)과 슬레이브 자석(230,230a,230b)의 회전축이 동일 또는 평행한 형태를 가지는 자석 커플링 형태로 마련된다. 자석 커플링은 도 20의 (a)에 도시된 바와 같다.Here, in the tool changing system according to the fourth embodiment of the present invention, the axis of rotation of the
반면, 본 발명의 제4 실시예에서는 슬레이브 자석(230c)과 마스터 자석(마스터)의 회전축이 교차하는 자석 기어 형태를 갖는다. 자석 기어의 원리는 도 20의 (b)에 도시된 바와 같다.On the other hand, in the fourth embodiment of the present invention, the rotation axis of the
상기와 같이, 장착되는 툴(300c)의 구조나 동작에 따라, 자석 기어 또는 자석 커플링 형태로 제작함으로써, 다양한 툴(300c)의 구조에 적용이 가능하게 된다.As described above, according to the structure or operation of the mounted
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although several embodiments of the present invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made to these embodiments without departing from the spirit or spirit of the invention. . The scope of the invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
100,100a,100b : 마스터
110,110a,110b : 마스터 하우징
120,120a,120b : 마스터 결합부
121,121a,121b : 마스터 결합 하우징
122,122a,122b : 마스터 결합 커버
130,130a,130b : 마스터 자석
140,140a,140b : 액추에이터
200,200a,200b : 슬레이브
210,210a,210b : 슬레이브 하우징
220,220a,220b : 슬레이브 결합부
230,230a,230b : 슬레이브 자석
240,240a,240b : 툴 거치 부재
300,300a,300b : 툴
400,400a,400b : 툴 거치대
500,500a,500b : 이탈 방지 유닛100,100a,100b : Master
110, 110a, 110b: master housing
120, 120a, 120b: master coupling part
121,121a,121b: master combination housing
122,122a,122b: master combination cover
130,130a,130b : Master Magnet
140,140a,140b : Actuator
200,200a,200b : Slave
210, 210a, 210b: slave housing
220, 220a, 220b: slave coupling part
230,230a,230b : Slave Magnet
240, 240a, 240b: Tool holder member
300,300a,300b : tool
400,400a,400b : Tool holder
500,500a,500b: escape prevention unit
Claims (16)
일측에 툴이 결합되고, 타측이 상기 마스터의 타측에 탈착 가능하게 결합되는 슬레이브를 포함하고;
상기 마스터는
액추에이터와,
상기 액추에이터의 회전에 따라 회전하는 마스터 자석을 포함하고;
상기 슬레이브는
상기 마스터와 상기 슬레이브가 결합된 상태에서 자력에 의해 상기 마스터 자석의 회전에 동기되어 회전하는 슬레이브 자석을 포함하고;
상기 슬레이브 자석의 회전이 상기 툴의 동작에 필요한 회전력으로 전달되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.A master whose one side is coupled to the distal end of the robot manipulator,
The tool is coupled to one side, and the other side includes a slave detachably coupled to the other side of the master;
the master is
actuator and
a master magnet rotating according to the rotation of the actuator;
the slave is
a slave magnet rotating in synchronization with the rotation of the master magnet by magnetic force in a state in which the master and the slave are coupled;
The tool changing system of the robot manipulator, characterized in that the rotation of the slave magnet is transmitted as a rotational force required for the operation of the tool.
상기 마스터 자석과 상기 슬레이브 자석 간의 자력에 의한 인력이 상기 마스터와 상기 슬레이브 간의 결합을 유지하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.According to claim 1,
The tool changing system of the robot manipulator, characterized in that the attractive force between the master magnet and the slave magnet is applied to maintain the coupling between the master and the slave.
상기 마스터는
내부에 상기 액추에이터가 설치되고, 상기 로봇 머니퓰레이터의 말단에 결합하는 마스터 하우징과,
상기 마스터 하우징의 말단에 마련되어 상기 슬레이브와 결합하고, 내부에 상기 마스터 자석이 회전 가능하게 설치되는 마스터 결합부를 포함하고;
상기 슬레이브는
상기 마스터 결합부와 결합하는 슬레이브 결합부과,
상기 슬레이브 결합부의 말단에 마련되어 상기 툴과 결합하고, 내부에 상기 슬레이브 자석이 회전 가능하게 설치되는 슬레이브 하우징을 포함하며;
상기 마스터 결합부와 상기 슬레이브 결합부 중 어느 하나가 다른 하나에 삽입되어 상기 마스터 자석과 상기 슬레이브 자석이 소정 간격 이격된 상태로 마주하여, 상기 마스터와 상기 슬레이브 간의 결합을 유지하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.3. The method of claim 2,
the master is
a master housing in which the actuator is installed and coupled to the distal end of the robot manipulator;
a master coupling part provided at the distal end of the master housing and coupled to the slave, the master magnet being rotatably installed therein;
the slave is
a slave coupling unit coupled to the master coupling unit;
a slave housing provided at an end of the slave coupling part and coupled to the tool, the slave magnet being rotatably installed therein;
Any one of the master coupling part and the slave coupling part is inserted into the other so that the master magnet and the slave magnet face each other with a predetermined distance apart, and it is applied to maintain the coupling between the master and the slave. A tool changing system of a robot manipulator that
상기 마스터는
상기 마스터 결합부에 설치되고, 상기 마스터 결합부와 상기 슬레이브 결합부 중 어느 하나가 다른 하나에 삽입된 상태에서 상기 마스터 결합부로부터 상기 슬레이브 결합부로 돌출되어 상기 슬레이브의 이탈을 방지하는 이탈 방지 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.4. The method of claim 3,
the master is
A separation prevention unit installed in the master coupling part and protruding from the master coupling part to the slave coupling part in a state in which any one of the master coupling part and the slave coupling part is inserted into the other to prevent separation of the slave The tool changing system of the robot manipulator, characterized in that it further comprises.
상기 마스터 결합부는
상기 슬레이브 방향이 개방된 개구가 형성되고, 상기 마스터 자석이 내부에 배치되는 마스터 결합 하우징과,
상기 마스터 결합 하우징의 개구를 차단하되, 슬레이브 통과홀이 형성된 마스터 결합 커버를 포함하고;
상기 슬레이브 결합부는 상기 마스터 측이 개방된 개구가 형성된 슬레이브 결합 하우징을 포함하며;
상기 슬레이브 결합 하우징은
상기 슬레이브 통과홀을 통해 상기 마스터 결합 하우징 내부로 삽입 가능한 외측 사이즈와, 상기 마스터 결합 하우징에 삽입될 때 상기 마스터 자석이 개구를 통해 내부로 유입 가능한 내측 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.5. The method of claim 4,
The master coupling unit
A master coupling housing having an opening in which the slave direction is opened and the master magnet is disposed therein;
It blocks the opening of the master coupling housing, and includes a master coupling cover having a slave passage hole formed therein;
the slave coupling unit includes a slave coupling housing having an opening in which the master side is opened;
The slave coupling housing is
Tool changing of a robot manipulator, characterized in that it has an outer size that can be inserted into the master coupling housing through the slave passage hole, and an inside size that allows the master magnet to flow into the inside through an opening when inserted into the master coupling housing. system.
상기 슬레이브 결합부는 상기 슬레이브 결합 하우징의 반경 방향 내측으로부터 외측을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 핀 체결홀을 더 포함하며;
상기 이탈 방지 유닛은 상기 슬레이브 결합 하우징이 상기 마스터 결합 하우징에 삽입된 상태에서 상기 핀 체결홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.6. The method of claim 5,
The slave coupling portion further includes at least one pin coupling hole formed through the outside from the inside in the radial direction of the slave coupling housing;
The separation prevention unit is inserted into the pin fastening hole while the slave coupling housing is inserted into the master coupling housing.
상기 이탈 방지 유닛은
상기 마스터 결합 하우징의 내벽면에 내측으로 돌출 가능하게 설치되어 상기 핀 체결홀에 삽입되는 체결 핀과;
상기 체결 핀을 상기 핀 체결홀에 삽입되는 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.7. The method of claim 6,
The escape prevention unit is
a fastening pin installed on the inner wall surface of the master coupling housing to protrude inward and inserted into the pin fastening hole;
and an elastic member for pressing the fastening pin in a direction to be inserted into the pin fastening hole.
상기 툴이 상기 슬레이브에 결합된 상태로 상기 슬레이브를 거치하기 위한 툴 거치대를 더 포함하고;
상기 체결 핀은 상기 마스터 결합 하우징의 내벽면 양측에 각각 마련되고, 상호 상이한 극성의 자성을 갖는 재질을 포함하고
상기 툴 거치대에는 상호 상이한 극성의 구동 자석이 상기 체결 핀에 각각 대응하는 위치에 각각 설치되며;
상기 마스터에 상기 슬레이브가 결합된 상태에서 상기 슬레이브를 상기 툴 거치대에 거치시킬 때, 상호 상이한 극성의 상기 체결 핀과 상기 구동 자석이 마주하도록 상기 슬레이브를 배치시키는 경우, 상기 구동 자석의 자력에 의해 상기 체결 핀을 잡아 당겨 상기 체결 핀이 상기 핀 체결홀로부터 이탈되고;
상기 마스터를 상기 툴 거치대에 거치된 상기 슬레이브에 결합시킬 때, 상호 동일한 극성의 상기 체결 핀과 상기 구동 자석이 마주하도록 상기 마스터가 회전하여 상기 구동 자석의 자력에 의해 각각의 상기 체결 핀이 밀려 상기 핀 체결홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.8. The method of claim 7,
a tool holder for holding the slave in a state in which the tool is coupled to the slave;
The fastening pins are provided on both sides of the inner wall surface of the master coupling housing, respectively, and include a material having magnetism of different polarities.
Driving magnets of mutually different polarities are installed in the tool holder at positions corresponding to the fastening pins, respectively;
When the slave is mounted on the tool holder in a state in which the slave is coupled to the master, when the slave is disposed so that the fastening pins of mutually different polarities and the driving magnet face each other, the magnetic force of the driving magnet causes the pulling the fastening pin so that the fastening pin is separated from the pin fastening hole;
When the master is coupled to the slave mounted on the tool holder, the master rotates so that the fastening pins of the same polarity and the driving magnet face each other, and each of the fastening pins is pushed by the magnetic force of the driving magnet. A tool changing system for a robot manipulator, characterized in that it is inserted into the pin fastening hole.
상기 슬레이브는 상기 슬레이브 하우징의 반경 방향 양측에 각각 설치되고, 반경 방향 외측으로 돌출된 한 쌍의 툴 거치 부재를 더 포함하고;
상기 툴 거치대는
베이스 플레이트와,
상기 베이스 플레이트의 상부 방향으로 이격 배치되고, 전방으로 개방된 말발굽 형상의 툴 거치부와,
상기 툴 거치부의 양측 내벽면에 각각 형성된 툴 거치 슬릿과,
상기 툴 거치부와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 복수의 지지대를 포함하고;
한 쌍의 상기 툴 거치 부재가 각각 상기 툴 거치 슬릿에 삽입된 상태로, 상기 슬레이브에 결합된 상기 툴이 상기 툴 거치대에 거치되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.9. The method of claim 8,
the slave further includes a pair of tool holding members installed on both sides of the slave housing in the radial direction and protruding outward in the radial direction;
The tool holder
base plate and
a tool holder in the shape of a horseshoe that is spaced apart from the base plate in the upper direction and opened forward;
Tool mounting slits respectively formed on both inner wall surfaces of the tool holder;
a plurality of supports connecting the tool holder and the base plate;
The tool changing system for a robot manipulator, characterized in that the tool coupled to the slave is mounted on the tool holder while the pair of tool holder members are respectively inserted into the tool holder slit.
상기 툴 거치 부재가 전후방으로 위치한 상태로 상기 툴 거치부의 전방으로부터 인입된 후 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전하여 상기 툴 거치 부재가 각각 상기 툴 거치 슬릿에 삽입되며;
상기 툴 거치 슬릿의 내부에는 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전할 때 기 설정된 거치 위치에서 상기 툴 거치 부재가 걸리는 걸림턱이 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.10. The method of claim 9,
After the tool holder is drawn in from the front of the tool holder in a state in which the tool holder is positioned forward and backward, the master and the slave rotate to insert the tool holder into the tool holder slit, respectively;
A tool changing system for a robot manipulator, characterized in that, inside the tool holding slit, a clasp to which the tool holding member is caught is installed at a preset mounting position when the master and the slave rotate.
상기 체결 핀과 상기 구동 자석은 상기 거치 위치에서 상호 마주하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.11. The method of claim 10,
The tool changing system of a robot manipulator, characterized in that the fastening pin and the driving magnet face each other in the mounting position.
상기 마스터 결합 하우징에는 반경 방향 외측으로 한 쌍의 마스터 슬릿이 내외로 관통 형성되고;
상기 슬레이브 결합 하우징에는 상기 슬레이브 결합 하우징이 상기 마스터 결합 하우징에 삽입될 때 한 쌍의 상기 마스터 슬릿에 각각 대응하는 위치에 슬레이브 슬릿이 형성되며;
상기 이탈 방지 유닛은
상기 마스터 슬릿을 통해 상기 슬레이브 슬릿으로 삽입되는 삽입 위치와, 상기 슬레이브 슬릿으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 회동 가능하게 상기 마스터 결합 하우징에 설치되는 한 쌍의 래치 부재와,
상기 래치 부재를 상기 삽입 위치와 상기 이탈 위치 간을 회동시키는 래치 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.6. The method of claim 5,
A pair of master slits in and out of the master coupling housing are formed through radially outwardly;
Slave slits are formed in the slave coupling housing at positions respectively corresponding to the pair of master slits when the slave coupling housing is inserted into the master coupling housing;
The escape prevention unit is
A pair of latch members installed in the master coupling housing to be rotatable between an insertion position inserted into the slave slit through the master slit and a departure position separated from the slave slit;
and a latch driving unit for rotating the latch member between the insertion position and the disengagement position.
상기 마스터 결합부는
상기 슬레이브 방향이 개방된 개구를 형성되고, 상기 마스터 자석이 내부에 배치되는 마스터 결합 하우징과,
상기 마스터 결합 하우징의 개구를 차단하는 마스터 결합 커버를 포함하고;
상기 슬레이브 결합부는 상기 마스터 결합 하우징이 삽입되는 개구가 형성된 슬레이브 결합 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.5. The method of claim 4,
The master coupling unit
a master coupling housing having an opening in which the slave direction is opened and the master magnet is disposed therein;
a master coupling cover blocking the opening of the master coupling housing;
The tool changing system of the robot manipulator, characterized in that the slave coupling unit includes a slave coupling housing having an opening into which the master coupling housing is inserted.
상기 마스터 결합 하우징에는 반경 방향 외측으로 한 쌍의 마스터 슬릿이 내외로 관통 형성되고;
상기 슬레이브 결합 하우징에는 상기 마스터 결합 하우징이 상기 슬레이브 결합 하우징에 삽입될 때 한 쌍의 상기 마스터 슬릿에 각각 대응하는 위치에 슬레이브 슬릿이 형성되며;
상기 이탈 방지 유닛은
상기 마스터 슬릿을 통해 상기 슬레이브 슬릿으로 삽입되는 삽입 위치와, 상기 슬레이브 슬릿으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 회동 가능하게 상기 마스터 결합 하우징에 설치되는 한 쌍의 래치 부재와,
상기 래치 부재를 상기 삽입 위치와 상기 이탈 위치 간을 회동시키는 래치 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.14. The method of claim 13,
A pair of master slits in and out of the master coupling housing are formed through radially outwardly;
Slave slits are formed in the slave coupling housing at positions respectively corresponding to the pair of master slits when the master coupling housing is inserted into the slave coupling housing;
The escape prevention unit is
A pair of latch members installed in the master coupling housing to be rotatable between an insertion position inserted into the slave slit through the master slit and a departure position separated from the slave slit;
and a latch driving unit for rotating the latch member between the insertion position and the disengagement position.
상기 툴이 상기 슬레이브에 결합된 상태로 상기 슬레이브를 거치하기 위한 툴 거치대를 더 포함하고;
상기 슬레이브는 상기 슬레이브 하우징의 반경 방향 양측에 각각 설치되고, 반경 방향 외측으로 돌출된 한 쌍의 툴 거치 부재를 더 포함하고;
상기 툴 거치대는
베이스 플레이트와,
상기 베이스 플레이트의 상부 방향으로 이격 배치되고, 전방으로 개방된 말발굽 형상의 툴 거치부와,
상기 툴 거치부의 양측에 각각 단차지게 형성된 단차부와,
상기 툴 거치부와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 복수의 지지대를 포함하고;
상기 슬레이브의 상기 슬레이브 결합부의 상기 툴 방향의 바닥면이 상기 단차부에 안착되고, 한 쌍의 상기 툴 거치 부재가 상기 툴 거치부의 하부면에 위치하는 상태로 상기 슬레이브에 결합된 상기 툴이 상기 툴 거치대에 거치되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.14. The method of claim 12 or 13,
a tool holder for holding the slave in a state in which the tool is coupled to the slave;
the slave further includes a pair of tool holding members installed on both sides of the slave housing in the radial direction and protruding outward in the radial direction;
The tool holder
base plate and
a tool holder in the shape of a horseshoe that is spaced apart from the base plate in the upper direction and opened forward;
Step portions formed to be stepped on both sides of the tool holder, respectively;
a plurality of supports connecting the tool holder and the base plate;
The tool coupled to the slave in a state in which a bottom surface of the slave coupling part of the slave in the tool direction is seated on the step part, and a pair of the tool holding members are positioned on the lower surface of the tool holder, the tool A tool changing system of a robot manipulator, characterized in that it is mounted on a cradle.
상기 툴 거치 부재가 전후방으로 위치한 상태로 상기 툴 거치부의 전방으로부터 인입된 후 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전하여 상기 툴 거치 부재가 상기 툴 거치부의 하부면에 위치하게 되며;
상기 툴 거치부의 하부면에는 상기 마스터와 상기 슬레이브가 회전할 때 기 설정된 거치 위치에서 상기 툴 거치 부재가 걸리는 걸림턱이 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터의 툴 체인징 시스템.16. The method of claim 15,
After the tool holder is drawn in from the front of the tool holder in a state where the tool holder is positioned forward and backward, the master and the slave are rotated so that the tool holder is positioned on the lower surface of the tool holder;
A tool changing system for a robot manipulator, characterized in that, on a lower surface of the tool holder, a locking jaw to which the tool holder member is caught is installed at a preset mounting position when the master and the slave rotate.
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