KR20210126985A - 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터 - Google Patents

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KR20210126985A
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Abstract

본 발명은 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 관한 것으로서, 로봇 암에 일단부가 결합되고, 타단부에 작업대상물을 가공하기 위한 가공툴이 설치되며, 일단부에서 타단부까지의 길이가 신축가능하게 형성된 본체와, 상기 작업대상물의 작업시 상기 가공툴의 이동 및 작동에 따라 상기 본체가 압축될 경우, 상기 본체가 신장되도록 복원력을 제공하는 복원유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이 변화를 측정하는 측정센서와, 상기 측정센서에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 로봇 암을 제어하는 제어모듈을 구비한다.
본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 로봇 암에 부착되어 다양한 작업대상물의 형상(곡면)에 대응되게 가공툴을 진퇴가능하게 지지할 수 있으므로 작업대상물의 형상에 영향을 받지 않고, 자동으로 작업대상물에 대한 가압 접촉 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

Description

형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터{Shape-adaptive pressure control modular end effector}
본 발명은 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 관한 것으로서, 로봇 암에 부착되어 다양한 작업대상물의 형상(곡면)에 대응되게 가공툴을 진퇴가능하게 지지할 수 있는 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 관한 것이다.
곡면과 같은 복잡한 작업대상물에서 그라인딩 폴리싱과 같은 접촉 가압 작업에 로봇시스템을 적용하는 경우, 복잡한 곡면에 대한 정보를 이용한 CAM작업 또는 번잡한 수동교시(teaching)가 필요하여, 로봇의 적용이 쉽지 않다.
또한, 가압 접촉 태스크를 수행하는 도구가 피삭재와 비교적 빠른 속도로 접촉될 때, 충격에 의해 생기는 접촉력이 발생하는데, 이 접촉력은 정밀도를 요하는 표면가공(폴리싱, 그라인딩, 드레싱 등)과 같은 작업 도중에 피삭재를 손상시킬 위험도 있다.
이러한 배경으로, 스프링 방식의 수동적인 유연성(passive flexibility)을 이용한 방법, 작업대상물의 형상정보를 이용하여 로봇의 경로제어를 하는 방법 등이 있지만, 작업대상물과 로봇사이의 캘리브레이션, 작업대상물 형상의 오차 등으로 고품질의 작업을 수행하기 어렵다.
해당 문제점을 해결하기 위하여 공압을 이용한 특허 US-2016-0271797 가 선행으로 고안되었고 상기 선행특허에서는 압력을 조절하는 데 있어 미리 결정된 힘-변위 곡선을 이용하여 피삭재의 압력분포 특성을 예측하여 접촉력을 조절하였으나, 이는 정확히 압력을 측정하여 정밀제어를 하는 것이 아니므로 피삭재의 크기 및 종류에 따라서 압력조절을 제대로 하지 못할 수 있는 가능성이 있으며, 공압의 응답속도가 느려, 빠른 속도의 로봇 작업에 적용하기 어렵다는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1999636호: 엔드이펙터
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 작업대상물의 형상에 영향을 받지 않고, 자동으로 작업대상물에 대한 가압 접촉 작업을 수행할 수 있는 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 로봇 암에 일단부가 결합되고, 타단부에 작업대상물을 가공하기 위한 가공툴이 설치되며, 일단부에서 타단부까지의 길이가 신축가능하게 형성된 본체와, 상기 작업대상물의 작업시 상기 가공툴의 이동 및 작동에 따라 상기 본체가 압축될 경우, 상기 본체가 신장되도록 복원력을 제공하는 복원유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이 변화를 측정하는 측정센서와, 상기 측정센서에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 로봇 암을 제어하는 제어모듈을 구비한다.
한편, 본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 상기 본체에 인가되는 압력을 측정할 수 있도록 상기 본체에 설치되는 로드셀을 더 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 로드셀에서 측정되는 압력이 기설정된 압력범위 이내가 되도록 상기 로봇 암을 제어한다.
또한, 본 발명의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 로봇 암에 일단부가 결합되고, 타단부에 작업대상물을 가공하기 위한 가공툴이 설치되며, 일단부에서 타단부까지의 길이가 신축가능하게 형성된 본체와, 상기 작업대상물의 작업시 상기 가공툴의 이동 및 작동에 따라 상기 본체가 압축될 경우, 상기 본체가 신장되도록 복원력을 제공하는 복원유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 이격 거리 변화를 측정하는 측정센서와, 상기 본체의 신축 방향을 따라 상기 로봇 암으로부터 상기 본체를 진퇴시킬 수 있도록 상기 본체와 로봇 암 사이에 설치되는 진퇴유닛과, 상기 측정센서에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 진퇴유닛을 제어하는 제어모듈을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 상기 본체에 인가되는 압력을 측정할 수 있도록 상기 본체에 설치되는 로드셀을 더 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 로드셀에서 측정되는 압력이 기설정된 압력범위 이내가 되도록 상기 진퇴유닛을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 상기 본체가 압축시 해당 본체 또는 측정센서가 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 한계길이 이하로 압축되는 것을 방지할 수 있도록 상기 본체에 설치되는 보호유닛을 더 구비할 수도 있다.
본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터는 로봇 암에 부착되어 다양한 작업대상물의 형상(곡면)에 대응되게 가공툴을 진퇴가능하게 지지할 수 있으므로 작업대상물의 형상에 영향을 받지 않고, 자동으로 작업대상물에 대한 가압 접촉 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 단면도이고,
도 3은 도 1의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 블럭도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 단면도이고,
도 5는 도 4의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 블럭도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 단면도이고,
도 7은 도 6의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 블럭도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 단면도이고,
도 9는 도 8의 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 블럭도이고,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 단면도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(100)는 로봇 암(15)에 일단부가 결합되고, 타단부에 작업대상물을 가공하기 위한 가공툴(16)이 설치되며, 일단부에서 타단부까지의 길이가 신축가능하게 형성된 본체(110)와, 상기 작업대상물의 작업시 상기 가공툴(16)의 이동 및 작동에 따라 상기 본체(110)가 압축될 경우, 상기 본체(110)가 신장되도록 복원력을 제공하는 복원유닛(120)과, 상기 본체(110)에 설치되어 상기 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 이격 거리 변화를 측정하는 측정센서(130)와, 상기 측정센서(130)에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 로봇 암(15)을 제어하는 제어모듈(140)을 구비한다.
본체(110)는 일단이 로봇 암(15)에 고정되는 고정블럭(111)과, 고정블럭(111)의 타단에 설치되어 상하방향으로 신축되는 신축부재(112)와, 신축부재(112)의 단부에 설치되며, 가공툴(16)이 설치되는 세팅 프레임(113)과, 상기 신축부재(112)의 신축을 가이드하는 가이드부(114)를 구비한다.
고정블럭(111)은 일단부가 로봇 암(15)에 고정되며, 내부에, 후술되는 가이드부(114)의 가이드 로드(115)가 삽입될 수 있도록 삽입공간(116)이 형성된다. 도시된 예에서는 고정블럭(111)이 원통형으로 형성되어 있으나, 고정블럭(111)은 이에 한정하는 것이 아니라 로봇 암(15)의 단부 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
신축부재(112)는 내부에 복원유닛(120) 및 측정센서(130)가 설치될 수 있도록 내부공간(117)이 마련된다. 또한, 신축부재(112)는 일단이 고정블럭(111)의 타단면에 고정되며, 일단에서 타단까지의 길이가 신축되도록 주름관 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 세팅 프레임(113)은 신축부재(112)의 타단부에 설치되며, 도면에 도시되진 않았지만, 외측면에, 가공툴(16)이 세팅될 수 있도록 세팅 브라켓이 마련되어 있다.
가이드부(114)는 신축부재(112)의 신축방향 즉, 상하방향으로 소정길이 연장되며, 신축부재(112)의 내부공간(117) 내에 설치되는 다수의 가이드 로드(115)를 구비한다. 가이드 로드(115)는 일단이 세팅 브라켓에 고정되며, 타단은 삽입공간(116) 내로 삽입되도록 고정블럭(111)에 관통되게 설치된다. 이때, 가이드 로드(115)는 고정블럭(111)에 상하방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상술된 가이드 로드(115)들은 상하방향으로 신축되는 신축부재(112)를 가이드한다.
복원유닛(120)은 신축부재(112)의 내부공간(117)에 설치되며, 내부에, 에어가 충진되는 충진공간이 마련되고, 세팅 프레임(113)에 대향되는 일측이 개방된 실린더 본체(121)(110)와, 상기 실린더 본체(121)(110) 내부에, 상기 신축부재(112)의 신축방향을 따라 왕복이동가능하게 설치되되, 실린더 본체(121)(110)의 내벽면과의 기밀이 유지되도록 외주면에 기밀유지링이 마련된 피스톤 헤드(미도시)와, 신축부재(112)의 신축방향을 따라 소정길이 연장되며, 일단이 상기 피스톤 헤드에 고정되고, 타단은 세팅 프레임(113)에 고정된 피스톤 로드(122)를 구비한다. 복원유닛(120)은 본체(110)가 압축시 피스톤 헤드에 의해 밀폐된 상기 실린더 본체(121)(110) 내부에 충진된 에어에 발생되는 공압에 의해 본체(110)에 복원력을 제공한다.
한편, 복원유닛(120)은 도면에 도시되진 않았지만, 실린더 본체(121)(110) 내부의 공압을 조절할 수 있도록 압력조절부를 더 구비할 수 있다. 상기 압력조절부는 실린더 본체(121)(110) 내부의 공기압을 측정하는 압력센서와, 실린더 본체(121)(110)에 설치되어 상기 실린더 본체(121)(110) 내부의 에어를 외부로 배출시킬 수 있는 배출관과, 상기 배출관을 개폐하는 개폐밸브와, 상기 실린더 본체(121)(110) 내부로 고압의 공기를 주입할 수 있도록 상기 실린더 본체(121)(110)에 설치된 공기주입부(252)를 구비한다. 여기서, 공기주입부(252)는 고압의 에어가 충진된 에어탱크(254)가 적용될 수 있다. 관리자는 압력센서에서 측정된 실린더 본체(121)(110)의 공기압을 체크한 다음, 해당 실린더 본체(121)(110) 내부의 공기압이 기설정된 압력을 유지하도록 개폐밸브 및 에어탱크(254)를 조작할 수 있다.
측정센서(130)는 신축부재(112)의 내부에 설치되며, 양단이 각각 세팅 프레임(113)과 고정블럭(111)에 설치되어 신축부재(112)의 신축 변위를 측정한다. 상기 측정센서(130)는 길이 변위를 측정하기 위해 종래 일반적으로 사용되는 변위센서이므로 상세한 설명은 생략한다. 한편, 측정센서(130)는 이에 한정하는 것이 아니라 본체(110)의 길이 변위를 측정할 수 있는 측정수단이면 무엇이든 적용가능하다.
제어모듈(140)은 상기 측정센서(130)에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 로봇 암(15)을 제어한다. 즉, 제어모듈(140)은 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위보다 작을 경우, 본체(110)가 설치된 로봇 암(15)의 단부가, 작업대상물로부터 이격되도록 로봇 암(15)을 제어한다. 또한, 제어모듈(140)은 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위보다 클 경우, 본체(110)가 설치된 로봇 암(15)의 단부가, 작업대상물에 인접되도록 로봇 암(15)을 제어한다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(100)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본체(110)의 세팅 프레임(113)에 설치된 가공툴(16)을 작업대상물의 표면에 접촉되도록 로봇 암(15)을 제어한다. 이때, 복원유닛(120)의 피스톤 로드(122)가, 실린더 본체(121)(110) 내부로 소정 길이 인입되도록 작업대상물에 대한 로봇 암(15)의 단부 위치를 세팅한다. 다음, 작업대상물 또는 로봇 암(15)을 이동시켜 작업대상물의 가공 작업을 시작한다. 여기서, 본체(110)가 상하방향으로 신축되며, 본체(110)가 압축시 복원유닛(120)이 복원력을 제공하므로 작업대상물의 표면이 굴곡지더라도 로봇 암(15)을 상하방향으로 이동시키지 않고, 가공툴(16)을 작업대상물 표면에 밀착시킬 수 있다.
한편, 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위보다 작을 경우, 제어모듈(140)은 본체(110)가 설치된 로봇 암(15)의 단부가, 작업대상물로부터 이격되도록 로봇 암(15)을 제어한다. 또한, 제어모듈(140)은 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위보다 클 경우, 본체(110)가 설치된 로봇 암(15)의 단부가, 작업대상물에 인접되도록 로봇 암(15)을 제어한다.
상술된 본 발명에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(100)는 로봇 암(15)에 부착되어 다양한 작업대상물의 형상(곡면)에 대응되게 가공툴(16)을 진퇴가능하게 지지할 수 있으므로 작업대상물의 형상에 영향을 받지 않고, 자동으로 작업대상물에 대한 가압 접촉 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(210)가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(210)는 상기 본체(110)에 인가되는 압력을 측정할 수 있도록 상기 본체(110)에 설치되는 로드셀(211)을 더 구비한다.
상기 로드셀(211)은 본체(110)와 로봇 암(15) 사이에 설치된다. 즉, 상기 로드셀(211)은 양단부가 로봇 암(15) 및 본체(110)의 고정블럭(111)에 각각 설치된다. 여기서 로드셀(211)은 인가되는 압력을 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 압력센싱수단이므로 상세한 설명은 생략한다. 로드셀(211)은 측정된 정보를 제어모듈(140)에 제공한다.
제어모듈(140)은 상기 로드셀(211)에서 측정되는 압력이 기설정된 압력범위 이내가 되도록 상기 로봇 암(15)을 제어한다. 제어모듈(140)은 로드셀(211)에서 측정된 압력이 기설정된 압력범위보다 높을 경우, 본체(110)가 설치된 로봇 암(15)의 단부가, 작업대상물로부터 이격되도록 로봇 암(15)을 제어한다. 또한, 제어모듈(140)은 로드셀(211)에서 측정된 압력이 기설정된 압력범위보다 낮을 경우, 본체(110)가 설치된 로봇 암(15)의 단부가, 작업대상물에 인접되도록 로봇 암(15)을 제어한다.
상술된 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(210)는 로드셀(211)이 변위센서보다 미세한 변위 측정이 가능하므로 비교적 신속한 응답이 요구되는 가공 작업을 수행할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(220)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(220)는 상기 본체(110)의 신축 방향을 따라 상기 로봇 암(15)으로부터 상기 본체(110)를 진퇴시킬 수 있도록 상기 본체(110)와 로봇 암(15) 사이에 설치되는 진퇴유닛(221)을 더 구비한다.
상기 진퇴유닛(221)은 본체(110) 및 로봇 암(15) 사이에 양단부가 각각 설치되며, 양단부의 길이가 신축되는 액츄에이터(222)와, 상기 액츄에이터(222)의 신축을 가이드하는 지지유닛(223)과, 본체(110)와 로봇 암(15) 사이 공간을 덮도록 설치된 보호커버(224)를 구비한다.
액츄에이터(222)는 양단이 각각 본체(110)의 고정블럭(111) 및 로봇 암(15)의 단부에 각각 고정되며, 스크류잭, 공압실린더와 같이 양단부 사이 길이가 조절되는 신축수단이 적용된다.
지지유닛(223)은 일단이 본체(110)의 고정블럭(111)에 고정되며, 고정블럭(111)에 대해 로봇 암(15) 측으로 소정길이 연장되는 지지레일(225)과, 상기 지지레일(225)에, 연장방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 액츄에이터(222)의 타단부 측에 설치된 이동블럭(226)을 구비한다. 여기서, 지지레일(225)은 액츄에이터(222)의 신축방향을 따라 연장되는 것이 바람직하다.
보호커버(224)는 고정블럭(111)과 로봇 암(15) 사이의 공간을 덮을 수 있도록 양단이 고정블럭(111) 및 로봇 암(15)에 각각 설치되고, 고정블럭(111)의 가장자리를 따라 연장된다. 여기서, 보호커버(224)는 상하방향을 따라 신축될 수 있도록 외주면에 다수의 주름이 형성된 주름관이 적용된다.
한편, 제어모듈(140)은 상기 측정센서(130)에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 진퇴유닛(221)을 제어한다. 즉, 제어모듈(140)은 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위보다 작을 경우, 고정블럭(111)이 작업대상물로부터 이격되도록 액츄에이터(222)를 제어한다. 또한, 제어모듈(140)은 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위보다 클 경우, 고정블럭(111)이 작업대상물에 인접되도록 액츄에이터(222)를 제어한다.
상술된 바와 같이 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(220)는 로봇 암(15)에, 본체(110)를 이동시킬 수 있는 진퇴유닛(221)이 마련되어 있어 1축(단축)로봇에 적용하여 센딩, 버핑, 폴리싱과 같은 작업을 수행할 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(230)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(230)는 상기 본체(110)에 인가되는 압력을 측정할 수 있도록 상기 본체(110)에 설치되는 로드셀(211)을 더 구비할 수 있다. 여기서, 상기 로드셀(211)은 본체(110)의 고정블럭(111)과 진퇴유닛(221) 사이에 설치되며, 인가되는 압력을 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 압력센싱수단이므로 상세한 설명은 생략한다. 로드셀(211)은 측정된 정보를 제어모듈(140)에 제공한다.
제어모듈(140)은 상기 로드셀(211)에서 측정되는 압력이 기설정된 압력범위 이내가 되도록 상기 진퇴유닛(221)을 제어한다. 제어모듈(140)은 로드셀(211)에서 측정된 압력이 기설정된 압력범위보다 높을 경우, 고정블럭(111)이 작업대상물로부터 이격되도록 로봇 암(15)을 제어한다. 또한, 제어모듈(140)은 로드셀(211)에서 측정된 압력이 기설정된 압력범위보다 낮을 경우, 고정블럭(111)이 작업대상물에 인접되도록 로봇 암(15)을 제어한다.
상술된 바와 같이 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(230)는 진퇴유닛(221)을 통해 1축(단축)로봇에 적용하여 보다 비교적 신속한 응답이 요구되는 가공 작업을 수행할 수 있다.
한편, 도 10에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(240)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터(240)는 상기 본체(110)가 압축시 해당 본체(110) 또는 측정센서(130)가 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 본체(110)의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 한계길이 이하로 압축되는 것을 방지할 수 있도록 상기 본체(110)에 설치되는 보호유닛(241)을 더 구비한다.
상기 보호유닛(241)은 신축부재(112)의 내부공간(117)에 설치되는 보호로드(242)를 구비한다. 상기 보호로드(242)는 세팅 프레임(113)에 대향되는 고정블럭(111)의 타단부에 고정되며, 고정블럭(111)으로부터 세팅 프레임(113) 측으로 소정길이 연장된다. 이때, 보호로드(242)는 복원유닛(120)의 실린더 본체(121)(110)의 길이보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 보호로드(242)는 소정의 탄성을 갖는 소재로 형성되며, 단부가 원뿔형으로 형성되는 것이 바람직하다.
로봇 암(15)이 오작동하거나 작업대상물이 낙하하여 본체(110)가 압축되더라도 상기 보호로드(242)가 세팅 프레임(113)을 고정블럭(111)에 대해 이격되게 지지하므로 신축부재(112) 내에 설치된 복원유닛(120) 및 측정센서(130)가 파손되는 것이 방지된다.
한편, 도 11에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 보호유닛(250)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 보호유닛(250)은 상기 신축부재(112) 내부에 설치되며, 내부에 주입공간이 마련되며, 해당 주입공간으로 주입된 공기에 의해 팽창하도록 형성된 보호부재(251)와, 상기 보호부재(251)에 공기를 주입하는 공기주입부(252)를 구비한다.
상기 보호부재(251)는 세팅 프레임(113)에 대향되는 고정블럭(111)의 측면에 고정되며, 내부로 주입된 공기에 의해 팽창하도록 다수의 주름이 형성되어 있다. 한편, 보호부재(251)는 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 소정의 탄성을 갖는 고무소재로 형성될 수도 있다.
공기주입부(252)는 보호부재(251)의 주입공간에 연통되도록 보호부재(251)에 연결된 주입관(253)과, 상기 주입관(253)에 연결되며, 고압의 에어가 충진된 에어탱크(254)와, 상기 주입관(253)에 설치되어 해당 주입관(253) 내부의 유로를 개폐하는 작동밸브(255)를 구비한다.
이때, 제어모듈(140)은 측정센서(130)에서 제공되는 측정정보를 토대로 본체(110)의 길이 변화 속도가 기설정된 속도 이상일 경우, 로봇 암(15)이 오작동하거나 작업대상물이 낙하하여 본체(110)가 압축되는 것으로 판단하여 에어탱크(254)의 에어가 보호부재(251)로 주입되어 보호부재(251)가 팽창될 수 있도록 주입관(253) 내부의 유로가 개방되게 작동밸브(255)를 작동시킨다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터
110: 본체
111: 고정블럭
112: 신축부재
113: 세팅 프레임
114: 가이드부
115: 가이드 로드
120: 복원유닛
121: 실린더 본체
122: 피스톤 로드
130: 측정센서
140: 제어모듈

Claims (5)

  1. 로봇 암에 일단부가 결합되고, 타단부에 작업대상물을 가공하기 위한 가공툴이 설치되며, 일단부에서 타단부까지의 길이가 신축가능하게 형성된 본체;
    상기 작업대상물의 작업시 상기 가공툴의 이동 및 작동에 따라 상기 본체가 압축될 경우, 상기 본체가 신장되도록 복원력을 제공하는 복원유닛;
    상기 본체에 설치되어 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이 변화를 측정하는 측정센서; 및
    상기 측정센서에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 로봇 암을 제어하는 제어모듈;을 구비하는,
    형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체에 인가되는 압력을 측정할 수 있도록 상기 본체에 설치되는 로드셀;을 더 구비하고,
    상기 제어모듈은 상기 로드셀에서 측정되는 압력이 기설정된 압력범위 이내가 되도록 상기 로봇 암을 제어하는,
    형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터.
  3. 로봇 암에 일단부가 결합되고, 타단부에 작업대상물을 가공하기 위한 가공툴이 설치되며, 일단부에서 타단부까지의 길이가 신축가능하게 형성된 본체;
    상기 작업대상물의 작업시 상기 가공툴의 이동 및 작동에 따라 상기 본체가 압축될 경우, 상기 본체가 신장되도록 복원력을 제공하는 복원유닛;
    상기 본체에 설치되어 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 이격 거리 변화를 측정하는 측정센서;
    상기 본체의 신축 방향을 따라 상기 로봇 암으로부터 상기 본체를 진퇴시킬 수 있도록 상기 본체와 로봇 암 사이에 설치되는 진퇴유닛; 및
    상기 측정센서에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 길이범위 이내가 되도록 상기 진퇴유닛을 제어하는 제어모듈;을 구비하는,
    형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 본체에 인가되는 압력을 측정할 수 있도록 상기 본체에 설치되는 로드셀;을 더 구비하고,
    상기 제어모듈은 상기 로드셀에서 측정되는 압력이 기설정된 압력범위 이내가 되도록 상기 진퇴유닛을 제어하는,
    형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 본체가 압축시 해당 본체 또는 측정센서가 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 본체의 일단부에서 타단부까지의 길이가 기설정된 한계길이 이하로 압축되는 것을 방지할 수 있도록 상기 본체에 설치되는 보호유닛;을 더 구비하는,
    형상적응 압력제어 모듈형 엔드이펙터.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140026382A (ko) * 2011-03-16 2014-03-05 페로보틱스 컴플라이언트 로봇 테크놀로지 게엠베하 능동 핸들링 장치 및 접촉 태스크들을 위한 방법
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KR20190108340A (ko) * 2018-03-14 2019-09-24 (주)에스엔제이솔루션 작업대상물 형상적응 능동압력제어 로봇 엔드이펙터

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