KR20240057706A - 다품종 생산 공정용 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다품종 생산 공정용 그리퍼에 관한 것으로, 그리퍼의 교환 없이 크기와 모양, 탄성이 다른 다양한 형태의 물체를 견고하게 파지하여 생산 자동화에 적용할 수 있게 한 것이다.
즉, 본 발명은 스페이스부재에 의해 공간이 형성되도록 구비한 상부플레이트 및 하부플레이트와; 상기 상부플레이트에 결합된 베어링에 결합되도록 상부플레이트의 하측에 배치한 제1 내지 제4 핑거구동모터와; 상기 제1 내지 제4 핑거구동모터에 의해 개별 작동하도록 상부플레이트 상측에 설치한 제1 내지 제4 핑거어셈블리와; 상기 하부플레이트 하측에 구비되어 로봇에 결합하는 고정부재를 포함하도록 구성한 것이다.

Description

다품종 생산 공정용 그리퍼{Gripper for multi various production process}

본 발명은 다품종 생산 공정용 그리퍼에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 그리퍼의 교환 없이 크기와 모양, 탄성이 다른 다양한 형태의 물체를 견고하게 파지하여 생산 자동화에 적용할 수 있는 다품종 생산 공정용 그리퍼를 제공코자 하는 것이다.

일반적으로 로봇 등에 결합하여 사용하는 그리퍼는 다양한 장비에 배치되어 다양한 작업을 진행할 수 있도록 한 것으로, 사람의 손과 기능을 구현하기 위하여 다양한 구조로 제공되고 있다.

산업용 등에서 사용되고 있는 그리퍼의 선행기술로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1989949호(2019.06.14.)의 적용형 핑거로봇, 대한민국 등록특허공보(B1)10-2178004호(2020.11.12.)의 산업용 로봇 그리퍼, 대한민국 등록특허공보(B1)10-2431743호(2022.08.11.)의 파지 그리퍼 등 다양한 구성들이 제공되고 있다.

그러나 상기한 종래 선행기술들의 경우 대부분 핑거 구조의 개선에 주안점을 둔 것으로 다양한 크기와 모양, 탄성이 다른 문체 등에 복합적으로 적용하는데에는 한계가 있다.

한편 4차 산업혁명 및 스마트 팩토리 구현에 핵심적인 역할을 하는 로봇 기술의 산업계 파급을 위해서는 기존의 제한적인 적용 분야 및 고가의 피킹 시스템에서 벗어나 보다 다양한 물체를 단순한 시스템에서 효과적으로 파지 및 작업 구현까지 가능한 그리핑 기술 개발이 시급한 실정이다.

즉, 한 대의 로봇으로 다양한 형상, 무게, 강도의 물체를 견고하게 파지가 가능하고, 동시에 파지 전략을 거의 필요로 하지 않아 대상 물체의 인식 작업도 필요가 없는 실용적인 다품종 공정용 그리퍼고 현장에서는 요구되고 있다.

KR 101989949 B1 2019.06.14. KR 102178004 B1 2020.11.12. KR 102431743 B1 2022.08.11.

이에 본 발명자는 종래 생산 자동화 공정 등에서 사용하고 있는 그리퍼의 경우 제품의 크기, 모양 탄성 등의 변경에 따라 그리퍼를 교환해야 하는 등의 불편을 해소코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 4개의 핑거를 개별적으로 구동될 수 있고, 아울러 핑거의 방향 전환도 동시에 제공할 수 있도록 함으로써 제품의 다양한 형태와 크기 및 탄성을 가진 제품의 파지가 안전하게 이루어질 수 있은 다품종 생산 공정용 그리퍼를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는,

첫째 스페이스부재에 의해 공간이 형성되도록 구비한 상부플레이트 및 하부플레이트와; 상기 상부플레이트에 결합된 베어링에 결합되도록 상부플레이트의 하측에 배치한 제1 내지 제4 핑거구동모터와; 상기 제1 내지 제4 핑거구동모터에 의해 개별 작동하도록 상부플레이트 상측에 설치한 제1 내지 제4 핑거어셈블리와; 상기 하부플레이트 하측에 구비되어 로봇에 결합하는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

둘째 상기 제1 내지 제4 핑거구동모터 중 제1,3핑거구동모터와 제2,4핑거구동모터를 서로 대칭으로 회동시도록 상부플레이트 및 하부플레이트 사이에 설치한 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

셋째 상기 제1 내지 제4 핑거구동모터와 제1 내지 제4 핑거어셈블리의 결합은, 핑거구동모터본체에 고정된 브래킷과; 상기 브래킷에 축지지되어 구동모터축에 구비된 웜과 기어결합되는 웜휠과; 상기 브래킷에 축지지되어 웜휠과 기어결합되는 핑거구동기어와; 상기 핑거구동기어와 결합되어 회전하는 핑거가 결합되는 핑거고정편을 포함하는 것을 특징으로 한다.

넷째 상기 구동수단은, 하부플레이트의 상측으로 설치된 구동모터와; 구동모터의 동력이 전달되도록 하부플레이트 아래쪽에 위치하도록 구동모터축에 결합된 입력기어와 기어결합되도록 하부플레이트에 설치한 입력아이들기어와, 입력아이들기어에 기어결합된 제1,3피동기어와, 제1,3피동기어에 기어결합된 제2,4피동기어를 조합한 제1기어군과; 상기 제1 내지 제4피동기어에 결합되며 상단이 상부플레이트에 축지지되는 제1 내지 제4피동축과; 상기 제1 내지 제4피동축에 결합된 제1 내지 제4출력기어 및 이들 제1 내지 제4출력기어와 기어결합되도록 제1 내지 제4 핑거구동모터에 결합한 제1 내지 제4 각도조절기어로 구성된 제2기어군을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼를 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-4개의 핑거어셈블리가 개별적으로 구동되므로 핑거어셈블리의 개별 작동이 가능하다.

-제품의 다양한 형태와 크기 및 탄성을 가진 제품의 파지가 안전하게 이루어질 수 있다.

-서로 다른 규격 또는 제품을 생산하더라도 그리퍼 교환 없이 그립핑이 가능하므로 생산성이 향상된다.

-4개의 핑거어셈블리의 방향을 변경하여 구형 또는 파이프형 제품의 그립핑이 가능하다.

-산업용 로봇, 서비스 로봇, 로봇 그리퍼, 의료 보조 기술, 멀티미디어 입력 기술 등 여러 가지 분야에서 응용될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 바람직한 실시례를 보인 외형 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 정면도
도 3은 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 평면도로 4개의 핑거어셈블리로 구형의 제품을 그립핑 할 수 있도록 배치한 상태도
도 4는 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 평면도로 4개의 핑거어셈블리로 파이프형의 제품을 그립핑 할 수 있도록 배치한 상태도
도 5는 본 발명에서 제공하는 핑거구동모터 및 핑거어셈블리의 결합상태를 보인 분해사시도
도 6은 도 5의 결합상태를 보인 측단면도
도 7은 본 발명에서 제공하는 제1 내지 제4 핑거구동모터를 회전시키는 구동수단을 발췌한 사시도
도 8은 도 7에서의 제1기어군 및 제2기어군의 배치상태를 보인 평면도

이하 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 바람직한 실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 정면도, 도 3, 4는 본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼의 평면도로 4개의 핑거어셈블리로 구형의 제품을 그립핑 할 수 있도록 배치한 상태도 및 파이프형의 제품을 그립핑 할 수 있도록 배치한 상태도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼(1)는 도시된 바와 같이 스페이스부재(2)의 의해 공간이 형성되도록 스페이스부재(2)의 상단과 하단에 상부플레이트(3)와 하부플레이트(4)를 설치한다.

상기 상부플레이트(3)와 하부플레이트(4)는 개략 4각 형상으로 구성되며, 각 모서리 쪽에는 베어링(5)을 결합한다. 상기 각각의 베어링(5)에는 하고 이들 베어링(5)에는 각각 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)을 설치한다.

상기 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)는 상부플레이트(3) 하측에 위치하며, 상부플레이트(3) 상측에는 상기 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)에 의해 개별적으로 작동하는 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)를 배치한다.

상기 하부플레이트(4)의 아래쪽으로는 로봇에 결합되는 고정부재(8)가 구비된다.

한편 상기 상부플레이트(3)와 하부플레이트(4) 사이 및 하부플레이트(4) 하측으로는 상기 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4) 중 제1,3핑거구동모터(6-1)(6-3)와 제2,4핑거구동모터(6-2)(6-4)를 서로 대칭으로 회동시키는 구동수단(9)을 설치한다.

도 5는 본 발명에서 제공하는 핑거구동모터 및 핑거어셈블리의 결합상태를 보인 분해사시도를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 결합상태를 보인 측면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 다품종 생산 공정용 그리퍼(1)에 적용된 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4) 및 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)의 결합은 개별적으로 구동될 수 있도록 구성되어 있다.

도시된 바에 의하면 상부플레이트(3)에 결합되어 있는 베어링(5)에 핑거구동모터본체(61)를 결합하여 베어링(5) 내에서 회전될 수 있도록 구성한다.

상기 핑거구동모터본체(61)는 상부플레이트(3) 위로 노출되어 있으며, 노출된 부분에는 핑거구동모터본체(61)에 브래킷(71)의 일측을 결합한다.

상기 브래킷(71)이 결합된 부분으로는 핑거구동모터축과 결합되어 있는 웜(62)이 수직으로 배치되며, 브래킷(71)에는 상기 웜(62)과 기어결합되는 웜휠(72)을 브래킷(71)에 웜휠고정축(73)으로 고정한다.

상기 웜휠고정축(73)에는 웜휠(72)의 측방에 위치하도록 핑거용아이들기어(74)가 결합되며, 핑거용아이들기어(74)의 측방으로는 핑거구동기어(75)가 위치하도록 브래킷(71)에 핑거고정축(76)을 고정한다.

상기 핑거고정축(76)에는 브래킷(71)의 바깥쪽에 위치할 수 있도록 핑거고정편(77)을 결합하며, 핑거고정편(77)에는 다양한 구성의 핑거를 결합한다. 본 발명에서는 핑거를 별도로 도시하지 않았다.

상기와 같이 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)와 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)를 구성하는 경우 핑거구동모터가 정회전할 때 웜(62)과 웜휠(72) 및 핑거용아이들기어(74)와 핑거구동기어(75)의 구동에 의해 핑거가 고정되어 있는 핑거고정편(77)이 웜(62)쪽으로 내향 회동되어 그립핑이 이루어지고, 반대로 핑거구동모터를 역회전하면 핑거가 고정되어 있는 핑거고정편(77)이 웜(62)과 반대쪽으로 외향 회동되어 그립핑이 해제되는 것이다.

도 7은 본 발명에서 제공하는 제1 내지 제4 핑거구동모터를 회전시키는 구동수단을 발췌한 사시도를 도시한 것이고, 도 8은 도 7에서의 제1기어군 및 제2기어군의 배치상태를 보인 평면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)를 회전시키는 구동수단(9)은 도시된 바와 같이 하부플레이트(4)의 상측으로 구동모터(91)을 설치하고, 구동모터(91)의 동력이 전달되도록 하부플레이트(4) 아래쪽에 위치하게 구동모터축에 결합된 입력기어(91a)에는 하부플레이트(4)에 지지되는 입력아이들기어(92)를 기어 결합한다.

상기 입력아이들기어(92)에는 제1피동기어(93)와 제3피동기어(95)를 기어결합하고, 제1피동기어(93)와 제3피동기어(95)에는 제2,4피동기어(94)(96)를 기어결합하여 제1기어군(9-1)을 구성한다.

상기 제1 내지 제4피동기어(93)(94)(95)(96)에는 각각 제1 내지 제4피동축(93a)(94a)(95a)(96a)을 결합하며, 제1 내지 제4피동축(93a)(94a)(95a)(96a)은 하부플레이트(4)와 상부플레이트(3)에 상단과 하단이 축지지되도록 결합되며, 상기 제1 내지 제4피동축(93a)(94a)(95a)(96a)에는 상부플레이트(3)의 하측에 위치하도록 제1 내지 제4출력기어(97)(98)(99)(100)을 결합하고, 이들 제1 내지 제4출력기어(97)(98)(99)(100)에는 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)에 클램핑 타입 등으로 결합한 제1 내지 제4 각도조절기어(101)(102)(103)(104)를 포함하는 제2기어군(9-2)을 포함하도록 구성한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 다품종 생산 공정용 그리퍼(1)는 하부플레이트(4) 아래쪽에 구비되는 고정부재(8)를 이용하여 로봇에 결합하여 사용하는 것으로, 상기에서 언급한 바와 같이 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)가 개별 구동되는 것은 물론이고, 핑거어셈블리의 방향 전환이 이루어지는 구성을 제공하게 되는 바, 구형 또는 파이프형 등 다양한 제품을 클램핑할 수 있는 것이다.

또한 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)가 개별 구동되는 것으로 그립핑 위치를 달리할 수 있어 제품의 크기, 모양 탄성 등의 변경에 따라 그리퍼를 교환하지 않아도 다품종에 효과적으로 적용할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:다품종 생산 공정용 그리퍼 2:스페이스부재
3:상부플레이트 4:하부플레이트
5:베어링
6-1,6-2,6-3,6-4:제1 내지 제4 핑거구동모터
61:핑거구동모터본체 62:웜
7-1,7-2,7-3,7-4:제1 내지 제4 핑거어셈블리
71:브래킷 72:웜휠
73:웜휠고정축 74:핑거용아이들기어
75:핑거구동기어 76:핑거고정축
77:핑거고정편 8:고정부재
9:구동수단 9-1:제1기어군
9-2:제2기어군 91:구동모터
91a:입력기어 92:입력아이들기어
93,94,95,96:제1 내지 제4피동기어
93a,94a,95a,96a:제1 내지 제4피동축
97,98,99,100:제1 내지 제4출력기어
101,102,103,104:제1 내지 제4 각도조절기어

Claims (4)

1. 스페이스부재(2)에 의해 공간이 형성되도록 구비한 상부플레이트(3) 및 하부플레이트(4)와;
   상기 상부플레이트(3)에 결합된 베어링(5)에 결합되도록 상부플레이트(3)의 하측에 배치한 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)와;
   상기 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)에 의해 개별 작동하도록 상부플레이트(3) 상측에 설치한 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)와;
   상기 하부플레이트(4) 하측에 구비되어 로봇에 결합하는 고정부재(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다품종 생산 공정용 그리퍼.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4) 중 제1,3핑거구동모터(6-1)(6-3)와 제2,4핑거구동모터(6-2)(6-4)를 서로 대칭으로 회동하도록 상부플레이트(3) 및 하부플레이트(4) 사이에 설치한 구동수단(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다품종 생산 공정용 그리퍼.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   상기 구동수단(9)은, 하부플레이트(4)의 상측으로 설치된 구동모터(91)와;
   구동모터(91)의 동력이 전달되도록 하부플레이트(4) 아래쪽에 위치하도록 구동모터축에 결합된 입력기어(91a)와 기어결합되도록 하부플레이트(4)에 설치한 입력아이들기어(92)와, 입력아이들기어(92)에 기어결합된 제1,3피동기어(93)(95)와, 제1,3피동기어(93)(95)에 기어결합된 제2,4피동기어(94)(96)를 조합한 제1기어군(9-1)과;
   상기 제1 내지 제4피동기어(93)(94)(95)(96)에 결합된며 상단이 상부플레이트(3)에 축지지되는 제1 내지 제4피동축(93a)(94a)(95a)(96a)과;
   상기 제1 내지 제4피동축(93a)(94a)(95a)(96a)에 결합된 제1 내지 제4출력기어(97)(98)(99)(100) 및 이들 제1 내지 제4출력기어(97)(98)(99)(100)와 기어결합되도록 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)에 결합한 제1 내지 제4 각도조절기어(101)(102)(103)(104)로 구성된 제2기어군(9-2)을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 다품종 생산 공정용 그리퍼.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 제1 내지 제4 핑거구동모터(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)와 제1 내지 제4 핑거어셈블리(7-1)(7-2)(7-3)(7-4)의 결합은,
   핑거구동모터본체(61)에 고정된 브래킷(71)과;
   상기 브래킷(71)에 축지지되어 구동모터축에 구비된 웜(62)과 기어결합되는 웜휠(72)과;
   상기 브래킷(71)에 축지지되어 웜휠(72)과 기어결합되는 핑거구동기어(75)와;
   상기 핑거구동기어(75)와 결합되어 회전하는 핑거가 결합되는 핑거고정편(77)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다품종 생산 공정용 그리퍼.