KR20220142596A - An end effector module to improve the quality of drilling hole processing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드릴링 홀가공의 품질 향상을 위한 엔드이펙터 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소섬유복합재(CFRP)를 견고하게 고정시켜 드릴링 홀 가공 시 홀가공의 품질 향상을 위한 엔드이펙터 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an end effector module for improving the quality of drilling hole processing, and more particularly, to an end effector module for improving the quality of hole processing during drilling hole processing by firmly fixing carbon fiber composite (CFRP). .
최근에는 금속이 가지는 강도와 플라스틱이 가지는 경량성, 성형성을 모두 가지는 복합재가 개발되고 있다. 이러한 복합재 중 대표적인 것으로는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic), 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic) 등을 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic)을 예로 들 수 있다. 이와 같은, 복합재는 탄소 섬유나 유리 섬유를 강화재로 하는 고강도 및 고탄성의 경량 구조재로 주목을 받고 있는 첨단 복합 재료로서, 경량 구조용 재료로서 뛰어난 특성을 갖고 있다.Recently, a composite material having both the strength of metal and the lightness and moldability of plastic has been developed. Representative examples of these composites include fiber reinforced plastic (FRP) including carbon fiber reinforced plastic (CFRP), glass fiber reinforced plastic (GFRP), and the like. . Such a composite material is a high-tech composite material attracting attention as a lightweight structural material with high strength and high elasticity using carbon fiber or glass fiber as a reinforcing material, and has excellent properties as a lightweight structural material.
이러한, 복합재는 볼트나 리벳 등의 체결 요소를 사용하여 구조체에 고정되거나 금속재나 목재 등 다른 소재와 결합될 수 있다. 이 때문에, 복합재는 위와 같은 체결 요소를 통과시키기 위한 관통홀부를 다수 가공하는 드릴링 가공이 필수적이며, 이러한 드릴링 가공은 통상적으로 드릴을 사용하여 이루어지고 있다.Such a composite material may be fixed to the structure using fastening elements, such as bolts or rivets, or may be combined with other materials such as metal or wood. For this reason, in the composite material, a drilling process of processing a plurality of through-holes for passing the fastening elements as described above is essential, and such drilling is typically performed using a drill.
그러나, 이러한 복합재는 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 합침시킨 프리프레그를 1매 또는 2매 이상 적층하여 가열 성형 또는 가열 가압 성형하여 이루어지는 난가공 소재로서, 종래의 일반적인 드릴에 의한 복합재 가공 장치 및 복합재 가공 방법을 이용하여 복합재를 드릴링 가공 시, 드릴링 툴에 과도한 마모가 발생하고 가공된 관통홀부의 품질이 저하되는 문제점이 있었다. 예컨대, 드릴링 가공한 관통홀부의 내경이 작게 가공되거나, 드릴링 툴이 관통하는 출구부에 탄소 섬유의 절단 잔류(섬유 강화 복합재를 형성하는 섬유의 일부가 절단되지 않고 가공된 관통홀부 주위에 남는 현상)가 발생하거나, 섬유 강화 복합재를 형성하는 프리프레그의 적층간의 박리가 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.However, such a composite material is a difficult-to-process material formed by laminating one or two or more prepregs in which a matrix resin is impregnated with carbon fibers and heat-forming or hot-pressing molding. When drilling a composite material using the For example, the inner diameter of the drilled through-hole portion is machined to be small, or the carbon fiber is cut off at the outlet through which the drilling tool passes (a phenomenon in which a portion of the fibers forming the fiber-reinforced composite material remain around the machined through-hole portion without being cut) There was a problem in that it occurs, or peeling between the laminations of the prepreg forming the fiber-reinforced composite material easily occurs.
또한, 이와 같은 문제를 방지하기 위해서, 워터젯을 이용하여 복합재를 가공 시에는 관통홀부의 수직벽면 구현이 불가하여 관통홀부가 내벽면이 경사지게 가공되어 테이퍼(Taper)가 발생하고, 레이저를 이용하여 복합재를 가공 시에는 가공 시간이 길어져 생산성이 떨어지고 가공된 관통홀부 주변에 열화 현상이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, in order to prevent such a problem, when processing a composite material using a waterjet, it is impossible to realize a vertical wall surface of the through-hole portion, so the inner wall surface of the through-hole portion is processed to be inclined, resulting in a taper. During machining, there was a problem in that the machining time was long, resulting in decreased productivity and deterioration in the vicinity of the machined through-hole portion.
또한, 넓게 펼쳐진 탄소섬유복합재를 드릴링 가공할 경우, 가공하는 과정에서 탄소섬유복합재가 견고하게 고정되지 못함에 따라 가공 품질이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, when drilling a widely spread carbon fiber composite material, there is a problem in that the processing quality is deteriorated as the carbon fiber composite material is not firmly fixed during the processing process.
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-2172018호(2020.10.26.)(Patent Document 1) Registered Patent Publication No. 10-2172018 (2020.10.26.)
(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-2216644호(2021.02.09.)(Patent Document 2) Registered Patent Publication No. 10-2216644 (2021.02.09.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다수의 지지부로 탄소섬유복합재를 지지하고 고정부와 탄소섬유복합재 사이에 탄성부 및 완충부를 설치하여 탄소섬유복합재를 견고히 고정시킴에 따라 가공 품질 및 홀가공의 정밀도를 향상시키는 엔드이펙터 모듈을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above problems by supporting the carbon fiber composite material with a plurality of support parts and by installing an elastic part and a buffer part between the fixing part and the carbon fiber composite material to firmly fix the carbon fiber composite material, processing quality and It is to provide an end effector module that improves the precision of hole processing.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 탄성부와 완충부 사이에 배치되는 센서부, 완충부와 연통하고 완충부의 내부공기를 흡입하는 진공펌프부 및 센서부로부터 전송되는 힘정보를 기반으로 진공펌프부의 동작을 제어하는 제어부를 통해 탄소섬유복합재가 고정된 현상태를 최대한으로 유지시킴에 따라 가공 품질 및 홀가공의 정밀도를 배가시키는 엔드이펙터 모듈을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention for solving the above problems is the sensor unit disposed between the elastic unit and the buffer unit, the vacuum pump unit communicating with the buffer unit and sucking the internal air of the buffer unit, and force information transmitted from the sensor unit It is to provide an end effector module that doubles the processing quality and precision of hole processing by maximally maintaining the fixed state of the carbon fiber composite material through the control unit that controls the operation of the vacuum pump unit based on the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 탄소섬유복합재를 지지하는 다수의 지지부; 상기 탄소섬유복합재의 상부에 위치하는 고정부; 상기 고정부의 하면로부터 상기 탄소섬유복합재를 향하여 연장되는 가이드부; 상기 가이드부의 양측에 위치하고 상기 고정부의 하면에 형성되는 탄성부; 상기 탄소섬유복합재의 상면에 위치하고 상기 탄성부와 대향하는 완충부; 상기 탄성부와 상기 완충부 사이에 위치하여 상기 탄성부에서 제공되는 탄성력을 측정하는 센서부; 상기 완충부와 연통하고 상기 완충부의 내부공기를 흡입하는 진공펌프부; 상기 센서부 및 상기 진공펌프부와 전기적으로 연결되고 상기 센서부로부터 전송되는 힘정보를 기반으로 상기 진공펌프부의 동작을 제어하는 제어부; 및 로봇암의 끝단에 장착된 상태에서 상기 고정부 및 상기 가이드부를 통과하여 상기 탄소섬유복합재를 가공하는 공구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a plurality of support parts for supporting the carbon fiber composite; a fixing part located on the upper portion of the carbon fiber composite; a guide portion extending from the lower surface of the fixing portion toward the carbon fiber composite; an elastic part positioned on both sides of the guide part and formed on a lower surface of the fixing part; a buffer part located on the upper surface of the carbon fiber composite material and facing the elastic part; a sensor part positioned between the elastic part and the buffer part to measure the elastic force provided by the elastic part; a vacuum pump unit communicating with the buffer unit and sucking the internal air of the buffer unit; a control unit electrically connected to the sensor unit and the vacuum pump unit and controlling an operation of the vacuum pump unit based on force information transmitted from the sensor unit; and a tool part for processing the carbon fiber composite material through the fixing part and the guide part while being mounted on the end of the robot arm.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 탄소섬유복합재를 지지하는 다수의 지지부; 상기 탄소섬유복합재의 상부에 위치하는 고정부; 상기 고정부의 하면로부터 상기 탄소섬유복합재를 향하여 연장되는 가이드부; 상기 가이드부의 양측에 위치하고 상기 고정부의 하면에 형성되는 탄성부; 상기 탄소섬유복합재의 상면에 위치하고 상기 탄성부와 결합하는 완충부; 및 로봇암의 끝단에 장착된 상태에서 상기 고정부 및 상기 가이드부를 통과하여 상기 탄소섬유복합재를 가공하는 공구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈을 제공한다.In addition, the configuration of the present invention for achieving the above object is a plurality of support parts for supporting the carbon fiber composite; a fixing part located on the upper portion of the carbon fiber composite; a guide portion extending from the lower surface of the fixing portion toward the carbon fiber composite; an elastic part positioned on both sides of the guide part and formed on a lower surface of the fixing part; a buffer portion positioned on the upper surface of the carbon fiber composite material and coupled to the elastic portion; and a tool part for processing the carbon fiber composite material through the fixing part and the guide part while being mounted on the end of the robot arm.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부는 상기 탄성부로부터 제공되는 상기 탄성력을 측정하여 상기 힘정보를 생성하고, 상기 힘정보는 상기 탄성부가 상기 고정부와 상기 센서부를 밀어내는 척력인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensor unit generates the force information by measuring the elastic force provided from the elastic part, and the force information is a repulsive force that the elastic part pushes against the fixing part and the sensor part. can do.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 힘정보가 기설정된 힘정보보다 클 경우, 상기 진공펌프부가 현재 상태보다 상기 완충부의 내부공기를 적게 흡입하도록 상기 진공펌프부의 동작을 제어함으로써 상기 탄소섬유복합재를 고정시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the force information is greater than the preset force information, the control unit controls the operation of the vacuum pump unit so that the vacuum pump unit sucks less internal air of the buffer unit than the current state by controlling the operation of the carbon fiber It may be characterized in that the composite material is fixed.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 힘정보가 기설정된 힘정보보다 작을 경우, 상기 진공펌프부가 현재 상태보다 상기 완충부의 내부공기를 더 흡입하도록 상기 진공펌프부의 동작을 제어함으로써 상기 탄소섬유복합재를 고정시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the force information is smaller than the preset force information, the control unit controls the operation of the vacuum pump unit so that the vacuum pump unit sucks the internal air of the buffer unit more than the current state by controlling the operation of the carbon fiber It may be characterized in that the composite material is fixed.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가이드부와 대향하는 상기 완충부의 일면에는 흡입홀이 형성되고, 상기 진공펌프부는 상기 공구부가 상기 탄소섬유복합재를 가공할 시 발생되는 분진을 상기 흡입홀로 통과시켜 흡입한 후 외부로 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a suction hole is formed on one surface of the buffer unit opposite to the guide unit, and the vacuum pump unit sucks dust generated when the tool unit processes the carbon fiber composite material through the suction hole. It may be characterized by discharging to the outside after.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수의 지지부는 서로 소정거리 이격되도록 배치되어 상기 탄소섬유복합재의 하면을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of support parts may be arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance to support the lower surface of the carbon fiber composite material.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가이드부는 상기 고정부의 하면 중앙부에 다수로 형성되고, 상기 다수의 가이드부는 상기 공구부의 직경보다 크게 서로 이격되도록 배치됨에 따라 상기 공구부가 상기 탄소섬유복합재를 가공할 시 발생되는 분진이 상기 다수의 가이드부 사이로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a plurality of the guide parts are formed in the central portion of the lower surface of the fixing part, and the plurality of guide parts are spaced apart from each other to be larger than the diameter of the tool part, so that the tool part can process the carbon fiber composite material. It may be characterized in that the dust generated during the discharge between the plurality of guide parts.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 고정부의 중앙부에는 상기 공구부가 인입되도록 상기 공구부의 직경보다 큰 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a fixing hole larger than a diameter of the tool part may be formed in the central part of the fixing part so that the tool part is introduced.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 다수의 지지부로 탄소섬유복합재를 지지하고 고정부와 탄소섬유복합재 사이에 탄성부 및 완충부를 설치하여 탄소섬유복합재를 견고히 고정시킴에 따라 가공 품질 및 홀가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is that the carbon fiber composite is supported by a plurality of support parts and the elastic part and the buffer part are installed between the fixing part and the carbon fiber composite to firmly fix the carbon fiber composite, so that the processing quality and hole The processing precision can be improved.
또한, 상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 탄성부와 완충부 사이에 배치되는 센서부, 완충부와 연통하고 완충부의 내부공기를 흡입하는 진공펌프부 및 센서부로부터 전송되는 힘정보를 기반으로 진공펌프부의 동작을 제어하는 제어부를 통해 탄소섬유복합재가 고정된 현상태를 최대한으로 유지시킴에 따라 가공 품질 및 홀가공의 정밀도를 배가시킬 수 있다.In addition, the effect of the present invention according to the above configuration is the force information transmitted from the sensor unit disposed between the elastic unit and the buffer unit, the vacuum pump unit communicating with the buffer unit and sucking the internal air of the buffer unit, and the sensor unit. Based on the control unit that controls the operation of the vacuum pump unit, it is possible to double the processing quality and precision of hole processing by maximally maintaining the fixed state of the carbon fiber composite material.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈과 로봇암을 나타낸 개념도이다.
도 2는 탄소섬유복합재, 가공홀, 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에 구비된 가이드부 및 공구부를 나타낸 일 방향에서의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공한 후 원래 위치로 복귀하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈과 로봇암을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공한 후 원래 위치로 복귀하는 것을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an end effector module and a robot arm according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view in one direction showing a carbon fiber composite material, a processing hole, a guide part and a tool part provided in the end effector module according to the first and second embodiments of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating an end effector module according to a first embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating that the tool unit processes the carbon fiber composite material in the end effector module according to the first embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating that the tool unit returns to its original position after processing the carbon fiber composite in the end effector module according to the first embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating an end effector module and a robot arm according to a second embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram illustrating an end effector module according to a second embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating that the tool unit processes the carbon fiber composite material in the end effector module according to the second embodiment of the present invention.
9 is a conceptual view illustrating that the tool unit returns to its original position after processing the carbon fiber composite material in the end effector module according to the second embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1. 제1 실시예: 엔드이펙터 모듈(200)1. First embodiment:
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈을 설명하도록 한다.Hereinafter, an end effector module according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈과 로봇암을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an end effector module and a robot arm according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈(200)은 지지부(210), 고정부(220), 가이드부(230), 탄성부(240), 완충부(250), 센서부(260), 진공펌프부(270), 제어부(280) 및 공구부(290)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the
지지부(210)는 탄소섬유복합재(10)(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 지지하도록 다수로 형성된다.The
구체적으로 다수의 지지부(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 소정거리 이격되도록 배치되어 탄소섬유복합재(10)의 하면을 지지한다.Specifically, as shown in FIG. 1 , the plurality of
이를 위한 다수의 지지부(210)은 탄소섬유복합재(10)를 견고하게 지지하기 위하여 강성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.For this purpose, the plurality of
또한, 지지부(210)는 육면체 형상을 가짐에 따라 탄소섬유복합재(10)와 면접촉함에 따라 탄소섬유복합재(10)를 보다 견고하게 지지할 수 있다.In addition, as the
아울러, 다수의 지지부(210)는 탄소섬유복합재(10)의 가공 품질을 향상시키기 위해 동일한 높이를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of
고정부(220)는 탄소섬유복합재(10)의 상부에 위치한다. 도 1을 참조하면, 고정부(220)는 소정의 두께를 가지는 판부재이고, 이러한 고정부(220)의 중앙부에는 공구부(290)가 인입되도록 공구부(290)의 직경보다 큰 고정홀(221)이 형성된다.The
상기한 고정부(220)는 탄성부(240)로부터 제공되는 탄성력을 견뎌야 하므로 강성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Since the
도 2는 탄소섬유복합재, 가공홀, 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에 구비된 가이드부 및 공구부를 나타낸 일 방향에서의 단면도이다.2 is a cross-sectional view in one direction showing a carbon fiber composite material, a processing hole, a guide part and a tool part provided in the end effector module according to the first and second embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 가이드부(230)는 고정부(220)의 하면로부터 탄소섬유복합재(10)를 향하여 연장된다.Referring to FIG. 1 , the
구체적으로 가이드부(230)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 고정부(220)의 하면 중앙부에 다수로 형성된다.Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2 , a plurality of
또한, 다수의 가이드부(230)는 공구부(290)의 직경보다 크게 서로 이격되도록 배치됨에 따라 공구부(290)가 탄소섬유복합재(10)를 가공할 시 발생되는 분진이 다수의 가이드부(290) 사이로 배출된다.In addition, since the plurality of
도 1을 참조하면, 탄성부(240)는 가이드부(230)의 양측에 위치하고 고정부(220)의 하면에 형성된다.Referring to FIG. 1 , the
구체적으로 탄성부(240)의 일단은 고정부(220)의 하면 양측에 형성되고 상하방향으로 배치되며, 탄성부(240)의 타단은 센서부(260)와 결합된다.Specifically, one end of the
본 발명에서의 탄성부(240)는 고정부(220)와 센서부(260)로 밀어내는 탄성력을 제공하는 것으로 설명하고 있으며, 이에 따른 탄성부(240)는 압축된 상태로 배치된다.The
다만, 탄성부(240)는 필요에 따라 상기한 설명과 반대로 고정부(220)와 센서부(260)로 당기는 탄성력을 제공할 수도 있으며, 이때의 탄성부(240)는 인장된 상태로 배치된다.However, if necessary, the
상기한 탄성부(240)는 예시적으로 탄성력을 제공할 수 있는 탄성재질의 스프링일 수 있다.The
완충부(250)는 탄소섬유복합재(10)의 상면에 위치하고 탄성부(240)와 대향하며, 도 1에 도시된 바와 같이 2개가 형성될 수 있다.The
또한, 가이드부(230)와 대향하는 완충부(250)의 일면에는 흡입홀(251)이 형성된다.In addition, a
상기한 흡입홀(251)은 공구부(290)가 탄소섬유복합재(10)를 가공 시, 발생되는 분진이 진공펌프부(270)의 동작에 의해 흡입되는 통로이다.The
센서부(260)는 탄성부(240)와 완충부(250) 사이에 위치하여 탄성부(240)에서 제공되는 탄성력을 측정한다. 이를 위한 센서부(260)는 예시적으로 힘센서일 수 있다.The
보다 상세하게 센서부(260)는 탄성부(240)로부터 제공되는 탄성력을 측정한 것을 기반으로 힘정보를 생성하고, 이때, 힘정보는 탄성부(240)가 고정부(220)와 센서부(260)를 밀어내는 척력이다.In more detail, the
또한, 센서부(260)는 탄성부(240)와 완충부(250)에 결합되고, 도 1에 도시된 바와 같이 2개가 형성될 수 있다.Also, the
진공펌프부(270)는 2개의 완충부(250)와 연통하고 완충부(250)의 내부공기를 흡입한다.The
상기한 진공펌프부(270)는 공구부(290)가 탄소섬유복합재(10)를 가공할 시 발생되는 분진을 흡입홀(251)로 통과시켜 흡입한 후 외부로 배출한다.The
제어부(280)는 센서부(260) 및 진공펌프부(270)와 전기적으로 연결되고 센서부(260)로부터 전송되는 힘정보를 기반으로 진공펌프부(270)의 동작을 제어한다.The
구체적으로 제어부(280)는 힘정보가 기설정된 힘정보보다 클 경우, 진공펌프부(270)가 현재 상태보다 완충부(250)의 내부공기를 적게 흡입하도록 진공펌프부(270)의 동작을 제어함으로써 탄소섬유복합재(10)를 고정시킨다.Specifically, when the force information is greater than the preset force information, the
한편, 제어부(280)는 힘정보가 기설정된 힘정보보다 작을 경우, 진공펌프부(270)가 현재 상태보다 완충부(250)의 내부공기를 더 흡입하도록 진공펌프부(270)의 동작을 제어함으로써 탄소섬유복합재(10)를 고정시킨다.On the other hand, when the force information is smaller than the preset force information, the
상기한 제어부(280)를 통해 탄소섬유복합재(10)는 평평한 상태를 지속적으로 유지한 상태에서 공구부(290)에 의해 가공되고, 이에 따라 가공 품질이 향상되는 장점이 있다.Through the
공구부(290)는 로봇암(100)의 끝단에 장착된 상태에서 고정부(220) 및 가이드부(230)를 통과하여 탄소섬유복합재(10)를 가공한다.The
예시적으로 공구부(290)는 드릴링 가공을 수행하기 위한 드릴툴일 수 있다.For example, the
2. 제1 실시예: 엔드이펙터 모듈(200)의 동작2. First embodiment: operation of the
이하, 도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈의 동작을 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the end effector module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 5 .
최초, 도 1에 도시된 바와 같이 로봇암(100) 및 엔드이펙터 모듈(200)이 위치한다. 이때, 로봇암(100)의 끝단에 장착되는 공구부(290)는 고정홀(221)의 상부에 위치된다.First, as shown in FIG. 1 , the
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈을 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an end effector module according to a first embodiment of the present invention.
다음, 도 3에 도시된 상태에서 로봇암(100)이 구동하여 하방으로 이동함에 따라 공구부(290)가 고정홀(221)을 통과하여 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 가이드부(230)의 내부에 위치한다.Next, in the state shown in FIG. 3 , as the
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공하는 것을 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating that the tool unit processes the carbon fiber composite material in the end effector module according to the first embodiment of the present invention.
다음, 도 3에 도시된 상태에서 로봇암(100)이 구동하여 더 하방으로 이동함에 따라 공구부(290)가 탄소섬유복합재(10)를 드릴링 가공하고, 그에 따라 발생하는 분진(P)은 진공펌프부(270)의 흡입력에 의해 다수의 가이드부(230) 사이를 통과하여 흡입홀(251)로 유입된 후 진공펌프부(270)에 의해 외부로 배출된다.Next, as the
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공한 후 원래 위치로 복귀하는 것을 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating that the tool unit returns to its original position after processing the carbon fiber composite in the end effector module according to the first embodiment of the present invention.
드릴링 가공이 완료되면, 공구부(290)는 도 4에 도시된 상태에서 상방으로 이동하여 도 5에 도시된 상태가 된다.When the drilling process is completed, the
3. 제2 실시예: 엔드이펙터 모듈(200)3. Second embodiment:
이하, 도 2, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈을 설명하도록 한다.Hereinafter, an end effector module according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 6 to 9 .
다만, 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈(200')은 제1 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈(200)에 구비된 센서부, 진공펌프부 및 제어부가 없고, 그 외의 구성요소는 동일하다.However, the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈과 로봇암을 나타낸 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating an end effector module and a robot arm according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈(200')은 지지부(210'), 고정부(220'), 가이드부(230'), 탄성부(240'), 완충부(250'), 및 공구부(290')를 포함한다.The end effector module 200' according to the second embodiment of the present invention includes a support part 210', a fixing part 220', a guide part 230', an elastic part 240', and a
지지부(210')는 탄소섬유복합재(10)(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 지지하도록 다수로 형성된다.The support part 210' is formed in plurality to support the carbon fiber composite material 10 (CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics).
구체적으로 다수의 지지부(210')는 도 6에 도시된 바와 같이 서로 소정거리 이격되도록 배치되어 탄소섬유복합재(10)의 하면을 지지한다.Specifically, the plurality of
이를 위한 다수의 지지부(210')은 탄소섬유복합재(10)를 견고하게 지지하기 위하여 강성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.For this purpose, the plurality of
또한, 지지부(210')는 육면체 형상을 가짐에 따라 탄소섬유복합재(10)와 면접촉함에 따라 탄소섬유복합재(10)를 보다 견고하게 지지할 수 있다.In addition, as the
아울러, 다수의 지지부(210')는 탄소섬유복합재(10)의 가공 품질을 향상시키기 위해 동일한 높이를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of
고정부(220')는 탄소섬유복합재(10)의 상부에 위치한다. 도 6을 참조하면, 고정부(220')는 소정의 두께를 가지는 판부재이고, 이러한 고정부(220')의 중앙부에는 공구부(290')가 인입되도록 공구부(290)의 직경보다 큰 고정홀(221')이 형성된다.The fixing
상기한 고정부(220')는 탄성부(240')로부터 제공되는 탄성력을 견뎌야 하므로 강성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Since the fixing part 220' must withstand the elastic force provided from the elastic part 240', it is preferable that the fixing part 220' is made of a material with high rigidity.
도 6을 참조하면, 가이드부(230)는 고정부(220)의 하면로부터 탄소섬유복합재(10)를 향하여 연장된다.Referring to FIG. 6 , the
구체적으로 가이드부(230')는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 고정부(220')의 하면 중앙부에 다수로 형성된다.Specifically, as shown in FIGS. 2 and 6 , the
또한, 다수의 가이드부(230')는 공구부(290')의 직경보다 크게 서로 이격되도록 배치됨에 따라 공구부(290')가 탄소섬유복합재(10)를 가공할 시 발생되는 분진이 다수의 가이드부(290') 사이로 배출된다.In addition, since the plurality of guide parts 230' are spaced apart from each other to be larger than the diameter of the tool part 290', the dust generated when the tool part 290' processes the carbon
도 6을 참조하면, 탄성부(240')는 가이드부(230')의 양측에 위치하고 고정부(220')의 하면에 형성된다.Referring to FIG. 6 , the
구체적으로 탄성부(240')의 일단은 고정부(220')의 하면 양측에 형성되고 상하방향으로 배치되며, 탄성부(240')의 타단은 완충부(250')와 결합된다.Specifically, one end of the elastic part 240' is formed on both sides of the lower surface of the fixing part 220' and disposed in the vertical direction, and the other end of the elastic part 240' is coupled to the buffer part 250'.
본 발명에서의 탄성부(240')는 고정부(220')와 완충부(250')로 밀어내는 탄성력을 제공하는 것으로 설명하고 있으며, 이에 따른 탄성부(240')는 압축된 상태로 배치된다.In the present invention, the elastic part 240' is described as providing an elastic force for pushing the fixing part 220' and the buffer part 250', and the elastic part 240' is disposed in a compressed state. do.
다만, 탄성부(240')는 필요에 따라 상기한 설명과 반대로 고정부(220')와 완충부(250')로 당기는 탄성력을 제공할 수도 있으며, 이때의 탄성부(240')는 인장된 상태로 배치된다.However, if necessary, the elastic part 240' may provide an elastic force that pulls to the fixing part 220' and the buffer part 250' as opposed to the above description, and at this time, the elastic part 240' is tensioned. placed in state
상기한 탄성부(240')는 예시적으로 탄성력을 제공할 수 있는 탄성재질의 스프링일 수 있다.The
완충부(250')는 탄소섬유복합재(10)의 상면에 위치하고 탄성부(240')와 결합되며, 도 6에 도시된 바와 같이 2개가 형성될 수 있다.The
공구부(290')는 로봇암(100)의 끝단에 장착된 상태에서 고정부(220') 및 가이드부(230')를 통과하여 탄소섬유복합재(10)를 가공한다.The
예시적으로 공구부(290')는 드릴링 가공을 수행하기 위한 드릴툴일 수 있다.For example, the
4. 제2 실시예: 엔드이펙터 모듈(200)의 동작4. Second embodiment: operation of the
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈의 동작을 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the end effector module according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 9 .
최초, 도 6에 도시된 바와 같이 로봇암(100) 및 엔드이펙터 모듈(200)이 위치한다. 이때, 로봇암(100)의 끝단에 장착되는 공구부(290)는 고정홀(221)의 상부에 위치된다.First, as shown in FIG. 6 , the
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈을 나타낸 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating an end effector module according to a second embodiment of the present invention.
다음, 도 6에 도시된 상태에서 로봇암(100)이 구동하여 하방으로 이동함에 따라 공구부(290)가 고정홀(221)을 통과하여 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 가이드부(230)의 내부에 위치한다.Next, in the state shown in FIG. 6 , as the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공하는 것을 나타낸 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating that the tool unit processes the carbon fiber composite material in the end effector module according to the second embodiment of the present invention.
다음, 도 7에 도시된 상태에서 로봇암(100)이 구동하여 더 하방으로 이동함에 따라 공구부(290)가 탄소섬유복합재(10)를 드릴링 가공하고, 그에 따라 발생하는 분진(P)은 진공펌프부(270)의 흡입력에 의해 다수의 가이드부(230) 사이를 통과하여 흡입홀(251)로 유입된 후 진공펌프부(270)에 의해 외부로 배출되며, 이와 관련된 내용이 도 8에 도시된다.Next, as the
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드이펙터 모듈에서 공구부가 탄소섬유복합재를 가공한 후 원래 위치로 복귀하는 것을 나타낸 개념도이다.9 is a conceptual view illustrating that the tool unit returns to its original position after processing the carbon fiber composite material in the end effector module according to the second embodiment of the present invention.
드릴링 가공이 완료되면, 공구부(290)는 도 9에 도시된 상태에서 상방으로 이동하여 도 8에 도시된 상태가 된다.When the drilling process is completed, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 탄소섬유복합재(CFRP)
100: 로봇암
200: 엔드이펙터 모듈
210: 지지부
220: 고정부
221: 고정홀
230: 가이드부
240: 탄성부
250: 완충부
251: 흡입홀
260: 센서부
270: 진공펌프부
280: 제어부
290: 공구부10: carbon fiber composite material (CFRP)
100: robot arm
200: end effector module
210: support
220: fixed part
221: fixing hole
230: guide unit
240: elastic part
250: buffer
251: suction hole
260: sensor unit
270: vacuum pump unit
280: control unit
290: tool part
Claims (9)
상기 탄소섬유복합재의 상부에 위치하는 고정부;
상기 고정부의 하면로부터 상기 탄소섬유복합재를 향하여 연장되는 가이드부;
상기 가이드부의 양측에 위치하고 상기 고정부의 하면에 형성되는 탄성부;
상기 탄소섬유복합재의 상면에 위치하고 상기 탄성부와 대향하는 완충부;
상기 탄성부와 상기 완충부 사이에 위치하여 상기 탄성부에서 제공되는 탄성력을 측정하는 센서부;
상기 완충부와 연통하고 상기 완충부의 내부공기를 흡입하는 진공펌프부;
상기 센서부 및 상기 진공펌프부와 전기적으로 연결되고 상기 센서부로부터 전송되는 힘정보를 기반으로 상기 진공펌프부의 동작을 제어하는 제어부; 및
로봇암의 끝단에 장착된 상태에서 상기 고정부 및 상기 가이드부를 통과하여 상기 탄소섬유복합재를 가공하는 공구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
A plurality of supports for supporting the carbon fiber composite;
a fixing part located on the upper portion of the carbon fiber composite;
a guide portion extending from the lower surface of the fixing portion toward the carbon fiber composite;
an elastic part positioned on both sides of the guide part and formed on a lower surface of the fixing part;
a buffer part located on the upper surface of the carbon fiber composite material and facing the elastic part;
a sensor part positioned between the elastic part and the buffer part to measure the elastic force provided by the elastic part;
a vacuum pump unit communicating with the buffer unit and sucking air inside the buffer unit;
a control unit electrically connected to the sensor unit and the vacuum pump unit and controlling an operation of the vacuum pump unit based on force information transmitted from the sensor unit; and
and a tool part for processing the carbon fiber composite material through the fixing part and the guide part while being mounted on the end of the robot arm.
상기 탄소섬유복합재의 상부에 위치하는 고정부;
상기 고정부의 하면로부터 상기 탄소섬유복합재를 향하여 연장되는 가이드부;
상기 가이드부의 양측에 위치하고 상기 고정부의 하면에 형성되는 탄성부;
상기 탄소섬유복합재의 상면에 위치하고 상기 탄성부와 결합하는 완충부; 및
로봇암의 끝단에 장착된 상태에서 상기 고정부 및 상기 가이드부를 통과하여 상기 탄소섬유복합재를 가공하는 공구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
A plurality of supports for supporting the carbon fiber composite;
a fixing part located on the upper portion of the carbon fiber composite;
a guide portion extending from the lower surface of the fixing portion toward the carbon fiber composite;
an elastic part positioned on both sides of the guide part and formed on a lower surface of the fixing part;
a buffer portion positioned on the upper surface of the carbon fiber composite material and coupled to the elastic portion; and
and a tool part for processing the carbon fiber composite material through the fixing part and the guide part while being mounted on the end of the robot arm.
상기 센서부는 상기 탄성부로부터 제공되는 상기 탄성력을 측정하여 상기 힘정보를 생성하고,
상기 힘정보는 상기 탄성부가 상기 고정부와 상기 센서부를 밀어내는 척력인 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
The method of claim 1,
The sensor unit generates the force information by measuring the elastic force provided from the elastic unit,
The force information is an end effector module, characterized in that the elastic part is a repulsive force that pushes the fixing part and the sensor part.
상기 제어부는 상기 힘정보가 기설정된 힘정보보다 클 경우, 상기 진공펌프부가 현재 상태보다 상기 완충부의 내부공기를 적게 흡입하도록 상기 진공펌프부의 동작을 제어함으로써 상기 탄소섬유복합재를 고정시키는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
4. The method of claim 3,
When the force information is greater than the preset force information, the control unit fixes the carbon fiber composite material by controlling the operation of the vacuum pump unit so that the vacuum pump unit sucks less internal air of the buffer unit than the current state. end effector module.
상기 제어부는 상기 힘정보가 기설정된 힘정보보다 작을 경우, 상기 진공펌프부가 현재 상태보다 상기 완충부의 내부공기를 더 흡입하도록 상기 진공펌프부의 동작을 제어함으로써 상기 탄소섬유복합재를 고정시키는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
4. The method of claim 3,
When the force information is smaller than the preset force information, the control unit fixes the carbon fiber composite material by controlling the operation of the vacuum pump unit so that the vacuum pump unit sucks the internal air of the buffer unit more than the current state. end effector module.
상기 가이드부와 대향하는 상기 완충부의 일면에는 흡입홀이 형성되고,
상기 진공펌프부는 상기 공구부가 상기 탄소섬유복합재를 가공할 시 발생되는 분진을 상기 흡입홀로 통과시켜 흡입한 후 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
The method of claim 1,
A suction hole is formed on one surface of the buffer unit opposite to the guide unit,
The vacuum pump unit passes the dust generated when the tool unit processes the carbon fiber composite material through the suction hole, sucks it, and then discharges it to the outside.
상기 다수의 지지부는 서로 소정거리 이격되도록 배치되어 상기 탄소섬유복합재의 하면을 지지하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
3. The method according to claim 1 and 2,
The plurality of support parts are arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and the end effector module, characterized in that it supports the lower surface of the carbon fiber composite material.
상기 가이드부는 상기 고정부의 하면 중앙부에 다수로 형성되고,
상기 다수의 가이드부는 상기 공구부의 직경보다 크게 서로 이격되도록 배치됨에 따라 상기 공구부가 상기 탄소섬유복합재를 가공할 시 발생되는 분진이 상기 다수의 가이드부 사이로 배출되는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.
3. The method according to claim 1 and 2,
The guide part is formed in plurality in the central part of the lower surface of the fixing part,
As the plurality of guide parts are spaced apart from each other to be larger than the diameter of the tool part, the end effector module, characterized in that the dust generated when the tool part processes the carbon fiber composite material is discharged between the plurality of guide parts.
상기 고정부의 중앙부에는 상기 공구부가 인입되도록 상기 공구부의 직경보다 큰 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 모듈.3. The method according to claim 1 and 2,
The end effector module, characterized in that a fixing hole larger than a diameter of the tool part is formed in the central part of the fixing part so that the tool part is introduced.
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2021
- 2021-04-14 KR KR1020210048565A patent/KR102508871B1/en active IP Right Grant
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