KR0121100Y1 - 로보트핸드의 개폐상태 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선회하는 핸드를 구비한 로보트에 있어서, 고정부와 회전부에 각각 일정부위가 고정되는 전송선을 제거하고 그리퍼의 개폐상태를 비접촉식으로 감지할 수 있도록 구성함으로써 로보트 핸드가 자유롭게 선회할 수 있도록 한 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치에 관한 것이다. 본 장치는 그리퍼에 부착된 마그네트와, 이 마그네트와 일정간격 이격하여 자력이 흐르도록 유도하는 전송수단 및, 전송수단의 단부상의 자력선속에 위치하여 비접촉식으로 자력선을 검출하는 감지센서로 구성된다. 이와같이 선회하는 부분과 고정된 부분에 각각 고정되는 신호전송수단이 비접촉식이므로 핸드의 자유로운 선회가 가능하다. 아울러, 전선이 비틀림 및 꼬임이 발생하지 않으며, 이로 인해 단선등에 의한 기계동작불능상태를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

로보트핸드의 개폐상태 감지장치

제1도는 일반적인 로보트 팔의 선회부를 나타낸 구성도,

제2도는 본 고안에 따른 그리퍼 개폐상태 감지장치가 착설된 로보트팔의 선회부를 나타낸 구조도,

제3(a)도는 제2도 장치중 자력전달판을 나타낸 정면도,

제3(b)도는 제3(a)도의 A-A'선에 따른 단면도,

제4도는 본 고안에 따른 감지장치중 비접촉식 감지센서의 감지방법을 설명하기 위한 작동 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:프레임 11:내부공

12:단자대 20:선회축

30:고정판 40:척

41:그리퍼 50:핸드

60a,60b:감지센서 61a,61b:전송선

70:컨트롤러 80:마그네트

81:마그네트홀더 90:자력전달봉

91,92:제1, 제2전달봉 100:자력전달판

101,102:제1,제2전달판 103,104:제1, 제2돌출부

본 고안은 선회하는 로보트 핸드의 개폐상태를 감지하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 로보트 핸드가 자유롭게 선회할 수 있도록 고정부와 회전부에 각각 일정부위가 고정되는 전송선을 없앰으로써 핸드에 고정된 그리퍼의 개폐상태를 비접촉으로 감지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 로보트는 크게 몸체, 팔, 핸드등으로 구별된다. 특히, 로보트 팔의 단부상에는 핸드가 회전가능하게 고정되어 있다. 아울러, 핸드의 단부상에도 가공물을 클램핑할 수 있도록 그리퍼가 설치되어 있다. 이와같은 그리퍼는 가공물을 잡기 위해 대체로 직선운동을 하는데 이것을 개폐라고 한다. 즉, 가공물을 잡을 때를 폐(Close)라고 하며, 놓을 때는 그리퍼의 핑거가 벌어지므로 개(Open)라고 한다. 특히, 이러한 그리퍼는 가공물을 클램핑하여 이송하기 위해 제어가 필요하며, 이에 따라 그리퍼의 개폐를 감지할 수 있는 장치가 부착된다. 이에 대한 종래의 일예가 제1도에 도시되어 있다.

제1도는 일반적인 로보트 핸드의 선회부를 나타낸 구조도이다. 도시된 바와같이, 로보트 팔의 프레임(10)상에는 로보트의 핸드(50)를 선회시키는 선회축(20)이 돌출되어 있다. 이 선회축(20)의 단부상에는 고정판(30)이 고정되며, 이 판에는 두개의 핸드(50)가 상하로 고정되어 있다. 이때, 각각의 핸드(50)는 동일한 구조를 가지므로 하나만을 예를 들어 설명한다.

핸드(50)는 고정판(30)에 고정되는 척(40)과 척에 부착된 그리퍼(41)로 구성된다. 이 그리퍼(41)는 상하에 형성된 2개의 핑거로 구성되며, 각각 반대방향으로 이송되어 개폐된다. 아울러, 척(40)의 측면에는 감지센서(60a)가 부착되어 있어, 그리퍼(41)의 개폐동작을 감지한다. 이때, 감지된 신호는 전송선(61a)을 타고 콘트롤러(70)로 전송된다. 이와같은 구조를 가지므로 전송선(61a)의 일측단은 선회하는 핸드(50)에 고정되며, 타측단은 로보트팔이나 몸체상의 단자대(미도시)를 통하여 컨트롤러(70)에 취부된다. 그러나, 이와같은 종래의 장치는 상술한 바와같이 감지센서에서 감지된 신호를 전송하는 전송선이 일측단은 고정부에 타측단은 선회부에 고정되어 있으므로 핸드의 선회시 전송선의 꼬임이 발생하며, 이를 반복함으로써 단선등의 문제가 발생한다. 또한, 이로 인하여 동작불능상태등을 초래하는 등의 문제점을 갖는다.

따라서, 본 고안의 목적은 회전하는 핸드에 고정된 그리퍼의 개폐상태를 비접촉식으로 감지함으로써 전원의 꼬임 및 단선등을 방지하여 기기의 동작불능상태를 예방할 수 있는 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치를 제공함에 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치는 상기 그리퍼에 부착되어 상기 그리퍼와 일체로 이송되는 마그네트를 구비하고 있다. 상기 일측단부는 상기 마그네트와 소정간격 이격하여 대면하도록 배치되고, 타측단부는 감지센서의 양측방에 소정간격 이격하여 배치되며, 선회축상에 소정부위가 고정되어 선회축과 일체로 회전하는 한쌍의 자력전송부재를 구비하고 있다. 상기 프레임에 고정되며, 상기 자력전송부재의 단부상에서 방출된 자력선의 세기에 따라 그 출력신호를 내보내는 감지센서를 구비하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치가 고정된 로보트 팔의 구조도이다. 도시된 바와같이, 로보트 팔은 내부공(11)을 갖는 프레임(10)과, 프레임(10)의 내부공(11)에 삽입되어 그 일측단부가 돌출된 선회축(20)으로 구성되어 있다. 선회축(20)은 중공축으로 형성되며, 그 단부상에 고정판(30)이 착설되어 있다. 이 고정판(30)에는 로보트 핸드(50)가 고정된다. 로보트 핸드(50)는 고정판(30)에 고정된 척(40)과 척(40)에 장착되어 가공물을 클램핑하는 그리퍼(41)고 구성되어 있다. 이때, 가공물을 잡기 위해서는 그리퍼(41)가 수축과 팽창, 즉 개폐동작을 수행하게 된다. 여기에서는 고정판(30)에 2개의 핸드(50)가 고정되어 두개의 가공물을 잡도록 되어 있으나 용도에 따라 핸드의 수는 가변할 수 있다. 도면에 도시된 핸드(50)의 개폐를 감지하는 감지장치는 두개의 핸드(50)가 동일한 구조를 갖는다. 그러므로, 설명의 편의상 한쪽만을 들어 설명한다.

그리퍼(41)에서 선회축(20)과 가장 근접된 부분에는 마그네트(80)를 부착하기 위한 마그네트 홀더(81)가 고착되어 있다. 이 마그네트 홀더(81)에는 마그네트(80)가 고정되어 있으며, 마그네트(80)는 두개의 단부가 선회축(20)의 축심방향과 수직하게 돌출되어 N극과 S극의 극성을 갖도록 형성되어 있다. 물론, 본 장치에 사용된 마그네트로는 전원이 필요없는 영구자석이 사용된다. 전술한 마그네트(80)의 단부인 N극과 S극에는 자력전달봉(90)인 제1, 제2 전달봉(91,92)이 일정한 간격을 이격하여 위치하고 있다. 이 자력전달봉(90)은 또한 마그네트(80)의 극성부분과 대면한 부분에 돌기가 형성되어 있으며, 선회축(20)의 중공으로 삽입되어 그 단부가 자력전달판(100)에 고착되어 있다. 자력전달판(100)은 원판의 형상을 갖는 제1, 제2 전달판으로 구성되며, 선회축(20)에 고정되어 선회축(20)과 일체로 회전한다. 제1, 제2전달판(101,102)은 외측부가 선회축(20)의 외부로 돌출되어 있으며, 이 제1, 제2돌출부(103,104)는 서로 대면하고 있어 마그네트(80)에서 자력전달봉(90)에 자력이 전달되어 자력이 N극에서 S극으로 이동함으로써 페루프를 구성하도록 되어 있다. 전술한 자력전달봉(90)과 이와 일체로 구성된 자력전달판(100)은 마그네트(80)의 자력을 감지센서(60b)로 전달하므로, 이 두 부재를 자력전송부재라고 한다.

제1, 제2돌출부(103,104)사이에는 감지센서(60b)인 홀소자IC센서가 설치되어 방출된 자력을 감지한다. 이 부분에 대해서는 제4도를 참조하여 상세히 설명한다. 홀소자IC센서는 프레임(10)의 상부에 고정된 단자대(12)와 연결되어 있다. 이 단자대(12)는 홀소자IC센서에 제어전류를 공급하고 홀소자IC센서에서 감지상태를 나타내는 출력신호를 전송선(61b)을 통해 콘트롤러(70)로 전송한다.

제3도는 자력전달판의 형상을 나타낸 것으로서, 자력전달판(100)은 원판으로 형성되며, 그 외측단부는 돌출되어 있다. 이 돌출부에서는 전술한 자력전달봉에서 전달된 자력이 외부를 통해 흘러 폐루프를 형성하도록 한다.

제4도는 제2도 장치의 홀소자IC센서가 제1, 제2전달판사이에 위치하여 자력을 감지하는 상태를 설명하기 위한 작동설명도이다. 도시된 바와 같이, 제1전달판(101)과 제2전달판(102)은 일정한 간격이 이격되어 있으며, 이곳에는 감지센서(60b)인 홀소자IC센서가 위치하고 있다. 이 홀소자IC센세에 자력선이 통과하면 다음 식과 같은 홀전압이 출력된다.

V=K·I·B

여기서,를 나타내면, R_H는 홀계수, d는 홀소자의 두께, I는 제어전류, B는 자속밀도를 나타낸다.

윗 식에 나타낸 바와같이 출력되는 홀전압의 크기는 인가된 전류(Ⅰ) 통과되는 자속밀도(B)에 비례한다. 반면에, 홀소자의 박판두께(d)에는 반비례한다.

이와같이 홀소자를 통과하는 자력선의 자속밀도(B)에 따라 출력전압(V)이 발행하며, 홀소자IC센서에서 발생된 출력전압(V)의 크기에 따라 그리퍼의 개폐상태를 판별할 수 있다.

이제, 상술한 도면들을 참고하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

로보트 핸드(50)의 그리퍼(40)에 부착된 마그네트(80)가 자력전달봉(90)에 대면하고 있어 자류를 자력전달봉(90)으로 인가한다. 이때, 마그네트(80)의 N극에서 방출된 자력은 제1전달봉(91)을 타고 제1전달판(101)에 전달된다. 제1전달판(101)의 제1돌출부(103)에서는 전달된 자력을 외부로 방출하고, 이 방출된 자력은 자력선을 형성하여 제2전달판(102)의 제2돌출부(104)로 전송된다. 이때, 이동되는 자력선 내부에 위치한 감지센서(60b)는 자력선에 따른 출력전압이 발생되며, 이 발생된 전압은 콘트롤러(70)에 전송되어 그 크기에 따라 콘트롤러(70)는 그리퍼의 개폐상태를 판별한다.

물론, 선회축(20)의 회전에 따라 핸드(50)는 물론 핸드(50)에 고정된 마그네트(80)와 선회축(20)의 내부로 삽입되어 고정되는 자력전달봉(90) 및 자력전달판(100)도 일체로 회전한다. 반면에, 감지센서(60b)는 프레임(10)에 고정되어 있어 회전하지 않게 된다. 그러나, 이때 회전하는 자력전달판(100)과 고정된 감지센서(60b)가 비접촉함으로써 마찰이나 꼬임 및 비틀림등이 발생하지 않는다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 고안에 따른 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치는 고정부와 회전부에 고정된 신호전송부를 비접촉식으로 구성함으로써 로보트 핸드의 자유로운 선회가 가능한 효과를 가지고 있다. 또한, 전선이 꼬임 및 비틀림이 발생하지 않으므로 단선으로 인한 기계의 동작불능상태를 방지할 수 있는 효과도 가지고 있다.

Claims (5)

1. 프레임상에 삽입되어 회전하는 선회축과, 상기 선회축에 부착된 핸드를 구비한 로보트팔에서, 상기 핸드에 고정된 그리퍼의 개폐상태를 감지하는 장치에 있이서, 상기 그리퍼에 부착되어 상기 그리퍼와 일체로 이송되는 마그네트; 일측 단부는 상기 마그네트와 소정간격 이격하여 대면하도록 배치되고, 타측단부는 감지센서의 양측방에 소정간격 이격하여 배치되며, 선회축상에 소정부위가 고정되어 선회축과 일체로 회전하는 한쌍의 자력전송부재; 및 상기 프레임에 고정되며, 상기 자력전송부재의 단부상에서 방출된 자력선의 세기에 따라 그 출력신호를 내보내는 감지센서를 포함하는 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자력전송부재는 상기 마그네트와 소정간격 이격하여 대면한 자력전달봉과, 상기 자력전달봉의 일측단부상에 고착되어 마주보는 두 판으로 구성된 자력전달판을 구비한 것을 특징으로 하는 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 자력전달봉은 상기 마그네트의 N극 및 S극과 각각 대면하여 위치한 2개의 제1, 제2전달봉으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 자력전달판은 상기 제1, 제2전달봉과 각각 결착된 제1, 제2전달판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 감지센서는 홀효과를 갖는 홀소자IC인 것을 특징으로 하는 로보트 핸드의 개폐상태 감자장치.