KR840000538B1 - 파지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

파지장치

제1도는 공업용 로보트의 정면도.

제2도는 본 발명에 따른 공업용 로보트의 공작물 파지장치를 보인 사시도.

제3도는 본 발명의 공작물 파지장치로부터 방출된 광 빔의 통로도.

제4(a)도~제4(d)도는 본 발명에 따라, 파지장치가 공작물에 근접하고 파지하는 순서를 설명하는 설명도.

제5도는 파지장치와 공작물의 위치사이의 관계를 보인 평면도.

제6도는 본 발명의 공작물 파지장치를 제어하는 제어회로의 블럭도.

본 발명은 목적물을 파지하는 장치에 관한 것으로 특히 공업용 로보트에서 사용하는데 적합한 파지장치에 관한 것이다.

공업용 로보트의 핸드선단에는 공작물을 파지하는 파지장치가 취부되어 있고 이 파지장치는 공작물을 파지하여 소정통로를 따라 공작물을 어떤 위치에 운반한다. 반복적으로 공작물을 파지하고 운반을 할 때 공작물 파지장치의 파지중심이 매회 일정의 위치에 도달하도록 안정되게 공작물을 파지할 수 있다. 다수의 공작물들이 공장에서 인부의 손에 의해 하역된다면 후술하는 파지장치에 의해 질서정연하게 하역장에 하역되는 것만큼 보장을 할 수가 없다. 만약 공작물이 가벼웁다면, 공작물의 중심과 파지중심이 일치하지 않고, 공작물이 견고히 파지될 수 없으므로 공작물을 이동할 만큼 충분한 힘을 가할 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은 목적물이 소정위치에 정확히 위치하지 않아도 목적물을 견고히 파지할 수 있는 파지장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 다른 목적물의 중심이 소정위치에 정확히 위치되지 않을 때 파지중심이 목적물의 중심과 일치하게 이동될 수 있는 파지장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공작물이 파지장치에 파지되기전에 목적물의 위치를 검출하고, 목적물의 위치를 확인하는 부분을 갖는 파지장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징과 이점은 첨부도면과 함께 취해진 하기 설명에서 명백하게 될 것이다.

우선 제1도는 본 발명에 관한 제어방식을 적용한 공업용 로보트를 표시하는 정면도로 도중 1은 베이스, 2는 로보트본체, 3은 로보트본체 2를 수직으로 이동하는 나사봉, 4는 나사봉 3을 회전시키는 전동기, 5는 로보트본체 2의 상하방향의 운동을 할 때 로보트본체 2를 안내하는 안내봉, 6은 로보트본체를 회전시키는 회전대, 7은 종방향으로 신장 또는 수축할 수 있는 암, 8은 손목기구, 9는 공작물 파지장치이다.

제2도에 좀더 상세히 보인 공작물 파지장치는 선단에 2개의 핑거 10, 11이 취부되고, 두개의 안내봉 12, 13을 내포하며, 핑거 10, 11은 공작물이 파지 또는 해방되게 서로 접근 또는 분리되도록 안내봉 12와 13을 따라 안내된다. 핑거 10, 11외측에 각각 배치된 외부프레임 14. 15가 더 제공되었다. 두개의 발광소자 16a, 17a는 외측프레임 선단에서 내측으로 제공되 있고, 두개의 수광소자 16b, 17b가 외측프레임 15의 선단에 있는 내측에 제공된다. 발광소자 16a, 17a는 도시되지 않은 렌즈기구로 설비되었다. 발광소자 16a에서 방출된 광은 대응 렌즈기구에 의해 가느다란 빔 16c로 접속된 후 수광소자 16b에 도달하고 발광소자 17a에 의해 방출된 광은 대응 렌즈기구에 의해 가는 빔 17c로 유사하게 집속된 후 수광소자 17b에 도달한다. 제3도에서 알수 있는 바와 같이 각 발광소자 16a, 17a에서 나오는 광 빔 16c 17c는 공작물 파지장치 9의 파지 중심선 Y상에서 서로 θ의 각도로 교차한다.

상기 구조의 파지장치는 공작물이 소정위치에 적당히 위치되지 않는다 하드라도 공작물이 정확하게 파지될 수 있다. 이런 동작을 실행하는 순서는 제4(a)도~제4(b)도를 참조하여 설명될 것이다.

제4(a)도를 우선 참조하면 파지장치 9는 공작물의 중심 0과 일치하지 않는 파지 중심선 Y를 따라 속도 V로 공작물 18에 접근하는 것을 보이고 있다. 그후 파지장치가 공작물에 접근하면 공작물은 제4(b)도에 설명된 것과 같이 발광소자 16a, 17a에 의해 방출되는 광빔 16c, 17c를 차단한다. 이로 인해 수광소자 16b, 17b에 의해 검출되고 후술할 순서로 공작물 18의 위치가 검출된다. 위치 검출동작의 결과로 로버트는 파지장치의 파지중심 C가 제4(c)도에 보인 바와 같이, 공작물 18의 중심 O와 일치하도록 암 7을 움직인다. 파지중심 C와 공작물 중심 O사이의 일치를 위해 핑거 10, 11은 제4(d)도에 보인 바와 같이 공작물 18을 견고히 파지하기 위해 서로 움직이고 그후 공작물 18은 암 7의 단부에 있는 파지장치 9에 의해 소정통로를 따라 다른 위치로 운반된다.

공작물 18의 위치가 검출된 순서를 설명하는데 제5도는 참조하지 않을 것이다. 특히 제5도로 공작물이 광빔 16c, 17c를 방해할때, 공작물 18의 중심 O와 파지장치 9사이의 위치관계를 보인 평면도이다. 제5도에서 Y축은 파지장치의 파지중심선을 나타내고 X축은 두개의 광빔 16c, 17c가 교차하는 점에서 Y축에 수직한 직선을 나타내며 X축은 핑거 10, 11의 파지평면에 있다. 파지장치 9가 정지공작물 18에 접근하고 파지동작을 한다. 간단히 하기 위해 파지동작의 설명은 공작물 18이 파지장치에 접근할때 할 것이다. 즉 하기 설명에서 X축과 Y축은 고정되고 공작물이 이동한다.

제5도에서 공작물 18이 점진적으로 파지장치 9에 접근하고 2점쇄선으로 표시된 위치에 도달하면 발광소자 16a의 광빔 16c가 공작물 18의 주위의 점 p₀에서 방해되고 차단되므로 광빔은 이미 수광소자 16b에 도달하지 않는다. 공작물 18이 일점쇄선에 의해 지적된 위치로 움직이므로 공작물의 주위의 점 p₁에서 광빔 17c가 방해 차단되고 이 광빔이 수광소자 16b에 도달하는 것을 방지한다. 상기에서 공작물 18의 중심은 좌표 X, Y에 의해 주어진 O₀에서 O₁까지 움직이며 공작물의 중심의 이동거리는 △y이다. 공작물이 2점쇄선의 위치에서 일점쇄신의 위치까지 움직이는데 속도 V로 이동하기 때문에 거리 y는 하기와 같다.

△y=V·△t (1)

식(1)에서 △t는 광빔 16c가 점 p₀에서 방해되는 시간에서 광빔 17c가 점 p₁에서 방해되는 시간까지 측정된 시간 값이며, 수광소자 16b, 17b의 출력 신호로 부터 로보트 제어장치에 의해 쉽게 결정될 수 있다.

R이 공작물 18의 반경이라 하면 하기식은 기하학적 계산을 통해 유도될 수 있다.

상기식에서 θ는 광빔 16c, 17c의 교각이다. 또한 O₁에서 공작물 중심의 좌표 X, Y는 식(2)와 (3)에서 유도되어 하기와 같이 된다.

상기에서 θ는 상수이고 △y는 식(1)에서 쉽게 결정될 수 있다. 만약 공작물 반경 R이 변수로 미리 주어진다면 로보트 제어장치는 식(4)와 (5)에서 공작물 중심의 좌표를 쉽게 결정할 수 있다.

파지장치 9의 파지중심의 좌표(O, C)가 일정하기 때문에 이 값은 로보트 제어장치에서 미리 설정될 수 있다. 공작물 중심 O₁의 좌표는 식(5)와 (5)에서 구해질 수 있다. 이는 로보트 제어장치가 파지중심 C와 공작물 중심 O₁사이의 거리를 계산하고 공지수치 제어방법의 사용을 통해 공작물 18은 소정거리만큼 이동하므로서 점 O₁이 점 C와 일치하게 할 수 있다. 실제의 실상에서 공작물을 향해 움직이는 것과 그렇지 않는 파지장치가 있음을 알 수 있다.

제6도는 본 발명의 실시를 위한 로보트 제어장치의 블럭도이다. 거리측정회로 20은 거리Y를 계산한다. 수광소자 16b, 17b중 한개의 출력 "O"와 수광소자의 나머지 다른 한개의 출력 "O"사이에 경과한 시간 △t를 측정하고 그후 이값을 다른 입력, 즉, 파지장치의 이동속도 V에 의해 승산하므로서 계산한다. 그러므로 거리측정회로 20은 식(1)에 의해 표시된 계산을 행한다. 회로 20에 의해 연산된 △y의 값은 다른 입력이 공작물 18의 반경인 좌표연산장치 21에 인가되고 연산장치 21은 △y와 R의 값을 이용하여 식(4)와 (5)로부터 공작을 중심 O₁의 좌표(X, Y)를 연산한다. 거리연산장치 22는 연산장치 21의 출력인 공작물 중심 O₁의 좌표(X, Y)를 지시하는 위치정보와 파지중심의 일정한 좌표(C, O)를 지시하는 위치정보를 입력하고 O₁과 C의 값을 사용하여 이들 두점사이의 직선거리를 계산한다. 제어기 23은 파지장치 9를 내포하는 로보트를 제어하고 서어브기구 24는 파지장치 9를 움직힌다. 제6도에서 2는 로보트본체, 7은 암, 9는 파지장치, 18은 공작물이다. 제6도의 로보트 제어장치는 하기 방법으로 작동한다. 우선 파지장치 9가 속도 V로 공작물 18에 접근한다 가정하고 공작물이 광 빔 16c를 방해하고 광 빔 17c를 방해한다고 하자 거리 측정회로 20은 광 빔 16c, 17c의 방해에 대응한 거리 △y를 계산하고 좌표연산장치 21은 공작물의 중심의 좌표 (X, Y)를 계산한다. 거리연산장치 22는 공작물의 중심에서 파지장치 9의 파지중심까지의 거리를 계산하며 파지장치 9가 공작물 18의 중심에 오도록 이동해야할 방향을 계산하며 제어기 23에 상기 거리와 상기 방향에 관한 정보를 입력한다. 제어기 23은 지령을 거리연산회로 22의 정보에 따라 서어보기구 24에 이송하고 서어보기구는 2지령에 응답하여 파지중심 C가 공작물의 중심 O와 일치할 때까지 파지장치 9를 구동한다. 일치가 되면 제어기 23은 서어보기구 24에게 명령을 하여 핑거 10, 11이 공작물을 파지하도록 구동한다.

공작물 18이 상기 동작에서 광 빔 16c, 17c를 동시에 방해하면, 공작물의 중심이 파지장치 중앙선 Y에 있음을 지시한다. 이 경우에 거리측정회로 20은 "O"신호를 직접 제어기 23에 보낸다. 제어기 23은 "O"신호의 도달을 해석하고 공작물이 정확한 위치에 있음을 지시하며 공작물 파지장치가 통상의 제어방법으로 공작물에 도달하게 한다.

수치제어장치가 제6도의 배치에서 제어기 23으로 채택될 수 있다. 상기 실시예의 파지장치의 외측프레임의 팁에 장착된 발광 및 수광소자는 외측프레임의 중앙부의 저부 또는 핑거의 단부에 있을 수 있다.

다른 배치로는 축소 레이저장치가 발광부재로 사용될 수 있다. 이런 장치로 방출된 레이저빔은 극히 좁고 통상의 빛이 사용되는 경우에서 보다 공작물의 위치를 지시하는 보다 정확한 정보를 제공한다.

상기 설명한 본 발명은 공작물이 소정위치에 정확히 위치되지 않을 때라도 파지장치의 파지중심이 자동적으로 공작물의 중앙과 일치하게 할 수 있다. 부정확한 위치에 있는 무거운 공작물이 파지되고 이동될 수 있도록 공작물을 확실하게 파지한다.

본 발명의 정신과 범위에서 이탈함이 없이 본 발명과 다른 실시예가 있을 수 있으므로 하기 특허청구범위에 한정된 것이외의 특수한 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 소정의 각도에서 교차하는 복수개의 광빔을 발생하는 발광부재와 복수개의 광빔을 수광하는 수광부재를 파지장치상에 설치하고 파지장치에 대한 피파지물의 위치가 상대적으로 움직일 때 피파지물에 의해 복수개의 광빔이 차단됨에 따라 파지장치와 피파지 물체의 상대적 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 파지장치.

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