KR0123894B1 - 로보트팔의 연결장치 - Google Patents

Abstract

이 장치는 로보트팔에 부착되는 내부조립품(2), 공구나 기타 도구가 부착되는 외부조립품(3), 전기한 두 조립품을 각각 고정시키는 고정장치로 되어 있다. 고정위치와 해제위치 사이에서 내부조립품(2)에 의해 매끄럽게 지지되는 피스톤부재(16)와, 전기한 피스톤부재(16)의 주위에서 내부조립품(2)에 의해 지지되는 복수개의 볼부재, 그리고, 외부조립품(3)에 부착되는 볼리테이너(32)로 이루어지는, 전기한 고정장치는 , 전기한 볼부재(12)와 함께 테이퍼면에 접촉할 수 있어, 두 조립품은 연결상태로 유지되며, 피스톤부재(16)가 고정위치로 이동하면 볼부재(12)와 함께 결합상태가 된다. 볼부재(12)와 함께 피스톤부재(16)의 접촉면은 적어도 그 부분에서는 테이퍼면이다.

Description

로보트팔의 연결장치

제1도는, 내부조립품과 외부조립품이 서로 연결되는 상태를 보여주는 수직단면도.

제2도는, 본 발명에 관한 장치의 주요부품의 확대단면도이다.

본 발명은, 로보트팔의 연결장치, 좀더 상세하게, 로보트팔에 공구나 기타 도구를 신속하게 부착하거나 탈기할 수 있는 연결장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연결장치는 로보트팔에 부착되는 내부조립품(inner assembly), 공구나 기타 도구가 부착되는 외부조립품(outer assembly), 그리고 로보트팔에 공구나 기타 도구를 부착하거나 탈기하기 위한 연결장치로 알려져있는, 내부조립품에 외부조립품을 고정시키기 위한 고정장치로 되어 있다.

예를 들어, 미국 특허 제4696524호에서는, 고정위치와 해제위치사이에 매끄러운 상태로 있는 내부조립품에 의해 지지되는 피스톤부재, 전기한 피스톤부재의 주위에서 내부조립품에 의해 지지되는 복수개의 볼부재(ball member), 외부조립품에 의해 지지되는 볼리테이너(ball retainer)로 구성되어 있으며, 테이퍼면(tapered surface)에서 외부조립품의 전기한 볼부재와 접촉할 수 있어, 피스톤부재가 잠김위치로 이동하면, 두 조립체와 볼부재를 서로 연결하고 지지하여 연결상태를 유지하는 고정장치로 된 연결장치를 보여주고 있다. 이 장치에 의해 피스톤부재가 고정위치로 이동하면, 볼부재는 외부조립품을 테이퍼면의 가운데를 통해서 윗쪽으로 밀어올리고, 여기서 내부조립품과 외부조립품은 각각 고정상태로 된다. 전기한 연결장치에서 피스톤부재가 고정위치에 있다 하더라도 피스톤부재의 매끄러운 부분과 함께 평행으로 뻗어 있는 원통형 표면은 볼부재와 맞닿아 있게 되며, 그러므로, 내부조립품과 외부조립품 등이 불규칙하게 작동되고 있으면 볼부재는 고정위치로 정확하게 이동할 수 없다. 따라서 내부조립품과 외부조립품이 각각 고정상태에서 양 조립품의 접촉면이 정확하게 합치되지 않는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 고정상태에 있어서 양 조립품의 접촉면에서 생기는 틈새를 제거하여 부정확한 고정위치로의 이동을 방지하므로서 전기한 로보트팔의 연결장치를 개선하고자 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 내부조립품과 외부조립품 사이에서의 불규칙한 이탈이 없는, 고정위치와 해제위치로 정확하게 이동하는 내부조립품과 외부조립품을 갖는 로보트팔의 연결장치를 제공하고자 하는 것이다.

전기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 로보트팔의 연결장치는, 로보트팔에 부착되는 내부조립품과, 공구나 기타 도구가 부착되는 외부조립품, 그리고 전기한 두 조립체를 각각 고정시키는 고정장치로 되어 있다. 고정위치와 해제위치 사이에서 매끄러운 상태로 있으며 내부조립품에 의해 지지되는 피스톤부재, 전기한 피스톤부재의 주위에서 내부조립품에 의해 지지되는 복수개의 볼부재, 외부조립품에 고정되어 있는 볼리테이너로 구성된, 전기한 고정장치는 테이퍼면에서 전기한 볼부재와 접촉할 수 있어, 피스톤부재가 고정위치로 이동하면, 두 조립체와 볼부재는 서로 연결되고 지지되어, 연결상태를 유지한다. 피스톤부재가 볼부재에 연결되는 면은, 적어도 한 부분은 제1테이퍼면이다. 따라서, 피스톤부재가 잠김위치로 이동하면 피스톤부재는 먼저 테이퍼면의 중간부분을 통해서 볼부재를 누르게 되며, 이로 인해서, 테이퍼면에 의한 쐐기효과로 볼부재는 눌려지며, 반경방향으로부터 바깥쪽으로 압력을 받게 된다. 그리고, 볼부재는 외부조립품을 테이퍼면의 중간부분을 통해서 바깥쪽으로 밀어 누르게 되며, 다시 말해서, 내부조립품쪽을 향해서 누름으로써, 두 조립품은 그들 사이에 간극이 없어 각각 고정되어진다. 볼이 피스톤의 테이퍼면에 의해 반경방향의 바깥쪽으로 밀리는 동안, 진행되는 오동작(誤動作)은 제거되고, 양 조립체의 고정은, 양 조립체의 접촉면에서 생기는 간격이 없이 정확하게 행해지며, 다시 말해서, 고정위치에서의 부정확한 작동의 재현이 개선된다. 본 발명에서, 볼부재가 함께 있는 피스톤부재의 접촉면은, 먼저 테이퍼면의 아래쪽에 연결되는 원통형의 표면으로 되어 있다. 피스톤부재가 소정의 위치에서 지지되지 않고, 볼부재가 내부조립품을 반경방향으로 밀어내고 피스톤부재를 들어올린다 하더라도, 원통형 표면이 테이퍼면의 아래쪽에서 연결되어 있어, 내부조립품과 외부조립품 사이에서의 이탈은 억제되며, 그 부분에서의 피스톤을 들어올리는 볼부재의 힘은 효과가 없게 된다.

본 발명에서, 피스톤부재의 원통형 표면은 그 아래쪽에서 제2테이퍼면에 연결되어 있고, 수직축에 대해서 테이퍼진 제1테이퍼면의 테이퍼각도는, 수직축에 대해서 테이퍼진 제2테이퍼면의 테이퍼각도보다도 작게 되어 있다. 이 경우, 예를 들어, 수직축에 대해서 테이퍼진 제1테이퍼면의 테이퍼각도가 약 15°이며, 수직축에 대해서 테이퍼진 제2테이퍼면의 테이퍼각도는 약 30°이다. 제1테이퍼면의 테이퍼각도가 제2테이퍼면의 테이퍼각도보다 크면, 내부조립품과 외부조립품이 , 각각 비교적 적은 스트로크로 고정되므로, 볼부재는 반경방향의 바깥쪽으로 많이 밀려날 가능성이 있다. 수직축에 대한 제1테이퍼면의 테이퍼각도가 작게 되면, 로보트팔의 돌발적인 움직임이 있더라도 제1테이퍼면이 넓어져서 고정상태로 되는 쐐기효과는 정확하게 유지될 수 있다.

본 발명에서 피스톤부재는 세가지의 부품으로 되어 있으며, 다시 말해서, 대구경(大口徑)의 제1부품, 볼부재와 접촉하는 테이퍼면으로 된 대구경의 제2부품, 제1부품을 제2부품에 연결시켜주는 소구경(小口徑)의 제3부품으로 구성되어 있다. 피스톤부재의 이러한 구조는 넓은 면의 피스톤을 제공하므로 피스톤에 압력이 가해지고, 이때의 신장을 받아들이므로써 큰 힘으로 피스톤을 작동시킬 수 있으며, 또 피스톤의 작동은 신속, 정확하게 이루어진다. 좀더 상세하게, 예를 들어서, 압축공기를 만들어서, 대구경의 제1부품의 피스톤부재의 위,아래면에 공기를 공급하면, 즉, 양 조립품의 고정과 해제는 정확하게 작동될 수 있다.

본 발명의 새로운 특징과 전기한 또 다른 목적은 도면을 참조하면서 설명을 읽음으로써 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 고정상태인 로보트팔의 연결장치를 나타내는 단면도이고, 부호(1)은 로보트팔(도면에 표시하지 않음)에 연결된 내부조립품(2)과 공구나 기타 도구가 부착되는 외부조립품(3)으로 되어 있는 로보트팔의 연결장치를 표시한다.

양 조립품(2),(3)은 이렇게 구성되어 있어, 이들 조립품의 부착 및 탈기는 신속하게 이루어진다. 내부조립품(2)에서, 4개의 볼(steel balls)을 지지하는 마스터실린더(master cylinder)(13)는 나사(screw)(14)로 매스터바디(master body)(11)에 부착된다. 같은 축에 연결된 소구경(15a)과 대구경(15b)의 구멍(15)은 매스터바디에 있다. 피스톤(16)은 구멍(15)의 소구경(15a)으로 매끄럽게 들어간다. 좀더 상세하게, 피스톤(16)은 밀봉재(o-ring)(17)의 가운데를 통해서 소구경(15a)의 구멍(15)으로 매끄럽게 들어가는 피스톤메인바디(piston main body)(16a)와, 피스톤메인바디(16a)에 그 한쪽 끝이 연결되어 있는 축(16b)으로 구성되어 있으며, 나사(18)에 의해 고정된 축(16c)의 다른 한 끝에 연결되어 있는 매스터실린더(13)와 회전볼(16c)을 통해서 들어가서, 반경방향의 바깥쪽으로 볼(12)을 밀게 된다.

이러한 작동으로, 예를 들어, 피스톤(16)은 압축공기에 의한 상하방향으로의 왕복운동의 기능과, 볼(12)을 반경방향으로 왕복운동을 시키는 왕복캠의 기능이 있다.

밀봉재(19)와 (20)은 매스터실린더(13)와 축(16b)의 사이에, 그리고, 매스터실린더(13)와 매스터바디(11) 사이에 각각 설치된다. 고정핀(21)은 매스터실린더(13)에 부착되며, 매스터실린더(13)를 통해서 아래쪽으로 뻗어 있다.

도면에 명확하게 나타나지는 않지만, 볼(12)은 매스터실린더(13)의 외주면에 부착된 판스프링에 의해, 매스터실린더(13)의 바깥으로 미끄러져 빠지는 것이 방지된다. 밀봉재(22)가 들어가는 환(環)형상의 홈(11a)은 매스터바디(11)의 위쪽에 만들어지고, 매스터콘넥터(master cannector)(23)는 매스터바디(11)의 측면에 부착된다.

볼회전체(16c)는, 매스터실린더(13)의 원형오목부(13a)안으로 미끄러져 들어가는 대구경의 원통형부분(16d)과, 제1테이퍼면과 그 한끝이 원통형부분(16d)에 연결되고, 다른 끝부분을 향해서 직경이 작아지도록 구성된 테이퍼진 원추형 부분(16e)이 설치되어 있어, 그런 이유로 소구경의 원통형부분(16f)은 테이퍼진 부분(16e)의 다른 한 끝에 연결되고, 제2테이퍼면으로 된 테이퍼진 부분(16g)은 소구경의 원통형부분(16f)에 연결된다. 수직축에 대해서 테이퍼진 원추부분(16e)의 테이퍼각(이하 테이퍼진 원추부분의 테이퍼각이라 한다)은 수직축에 대해서 테이퍼진 테이퍼부(16g)의 테이퍼각(이하 테이퍼부(16g)의 테이퍼각이라 한다)과 거의 같지만, 테이퍼진 원추부분(뒤에 설명함)에 의한 쐐기효과의 증가와, 로보트팔의 돌발적인 작동으로부터의 고정상태를 정확하게 유지하기 위해서 이 실시예에서는 원추형 테이퍼부(16e)의 테이퍼각을 테이퍼부(16g)의 테이퍼각보다도 작게 설계하였다. 구체적으로 이 실시예에서는 원추형 테이퍼부(16e)의 테이퍼각은 15° 이고, 테이퍼부(16g)의 테이퍼각은 35°이다. 공구대가 있는 외부조립품(3)은 상측부재(31a)와 하측부재(31b), 그리고 볼(12)과 접촉하도록 만들어진 볼리테이너로 구성되어 있다. 볼리테이너(32)는 환형상이다.

볼리테이너(32)의 원주면의 안쪽에 형성된 것은 볼(12)과 접촉하도록 만들어진 테이퍼면(32a)이다. 내부조립품(2)의 윗면에 있는 고정핀(21)이 고착되는 고정구멍(32b)이 함께 만들어져 있다.

공구대(31)의 상측부재(31a)에 부착된 것은 테이퍼부(33a)의 위끝에서 윗쪽으로 설치되는 고무부싱(33)이다. 양 조립체(2),(3)가 각각 고정되면, 테이퍼부(33a)의 위 끝부분이 매스터바디(11)의 오목부(11b)에 고정되며, 기기에는 공구의 이동을 조정하기 위한 공기구멍(34)이 형성되어 있다. 부호(35)는 두 조립체(2),(3)가 각각 고정될 때 매스터콘넥터(23)에 전기적으로 연결되는 공구콘넥터(tool connector)를 표시하는 것이다. 이 전기적인 연결에 의해, 공구를 조종하는 전기 콘트롤시스템이 구성된다.

전기한 구성에서 재래식장치(미국 특허 제4696524호)와 흡사한 장치가 있으나, 내부조립품이 외부조립품에 고정될 때, 매스터바디(11)에 있는 공기구멍(도면에 표시하지 않음)을 통해서 피스톤(16)(피스톤 메인바디(16a))의 윗면에 압축공기가 공급되면, 피스톤이 내려가서 볼(12)의 안쪽에 접촉하게 되므로, 볼회전체(16c)의 제2테이퍼면(테이퍼부(16g))의 테이퍼각이 커지고, 상하방향의 스트로크가 적으므로 볼(12)은 반경방향으로부터 밖으로 벗어난다.

볼의 외표면은 제1테이퍼면(테이퍼진 원추상부분(16e))에 의해 눌리며, 이 때문에 제1테이퍼면에 의한 쐐기효과라 불리우고, 볼(12)은 소정의 위치까지 반경방향으로부터 바깥쪽으로 이동하고, 그곳에서 테이퍼면(32a)과 접촉하게 된다.

이 경우, 테이퍼진 원추상부분(16e)의 경사각이 작게 되면, 테이퍼진 원추상부분(16e)에 의한 쐐기효과는 커진다.

그러므로 외부조립품(3)은 볼(12)로부터 볼리테이너(32)의 테이퍼면(32a)에 가해지는 압력에 의해서 힘을 받게 되어, 외부조립품(3)은 외부조립품(3)의 윗면에 있는 연결면의 끝부분이 내부조립품(2)의 아래에 있는 연결면의 끝부분과 접촉할 때까지 이동한다.

이런 식으로, 두 조립체 사이에 불규칙적인 작동으로 인한 틈이 생긴다 하더라도, 볼회전체(16c)의 테이퍼면이 반경방향으로부터 바깥쪽으로 확실하게 눌러주어 외부조립품이 윗쪽으로 옮겨지므로써, 이러한 불규칙한 작동은 억제된다.

결과적으로 두 조립품 사이에 틈이 없는 상태에서, 두 조립품은 항상 각각 고정상태로 있게 되고, 다시 말해서, 고정위치에서의 오동작이 재발이 개선되고, 또, 콘넥터(23),(35)의 전기적인 접촉도 개선된다.

일반적으로 압축공기가 항상 피스톤(16)에 작용하지만, 피스톤의 윗면에 압축공기의 공급이 중단된다 하더라도, 공구가 포함된 외부조립품(3)의 무게로 볼은 반경방향으로부터 안쪽으로 이동되어, 피스톤(16)은 상승되며, 이로 인해 원통형표면(소구경의 원통형부분(16f))이 제1테이퍼면(테이퍼진 원추형 부분(16e))의 아래쪽에 연결되고, 그 부분에서 볼(12)에 의한 피스톤(16)의 상승력은 쓸모없게 되고, 두 조립체의 고정이 저절로 풀어지는 것이 방지된다.

이 경우, 두 조립품의 연결이 풀리는 경우에는 피스톤을 상승시키기 위해서 매스터바디(11)에 형성되어 있는 공기구멍(도면에 표시하지 않음)을 통해서 피스톤메인바디(16a)의 아래쪽으로 압축공기가 공급되고, 그로 인해서, 볼(12)은 반경방향으로부터 안쪽으로 이동하고, 양 조립체의 연결이 해제된다. 이때에 소구경의 축(16b)이 대구경의 피스톤메인바디(16a)의 아래쪽에 연결되는 동안에 큰 압력을 받을 수 있는 영역은 피스톤메인바디(16a)의 아래쪽에서 피스톤(16)이 상승할 때에 피스톤(16)을 작동시킬 수 있는 압축공기를 얻을 수 있어, 상승되는 피스톤을 내려갈 때보다도 큰 힘으로 상승할 수 있다.

본 발명은 주요한 기능을 바꾸지 않고도, 다양한 형태로 실시할 수 있으며, 전기한 실시예는 설명을 목적으로 한가지의 예를 보였으나, 제한되는 것은 아니다.

더 나아가서, 본 발명의 범위는 전기한 특허청구의 범위에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위의 조건하에서의 변경, 또 그러한 조건에 상당한 것이 특허청구의 범위안에 포함되어 있다.

Claims (5)

1. 로보트팔에 연결되는 내부조립품(2), 공구나 기타 도구가 부착되는 외부조립품(3), 전기한 고정장치를 포함하는 전기한 두 조립품을 고정시키는 고정장치, 고정위치와 해제위치 사이에서 내부조립품에 의해 매끄럽게 지지되는 피스톤부재(16), 전기한 피스톤부재(16)의 주위에서 내부조립품(2)에 의해 지지되는 복수개의 볼부재(12), 외부조립품에 부착되는 볼리테이너(32)등으로 구성되는 로보트팔의 연결장치에 있어서, 피스톤부재(16)가 고정위치로 이동하면, 로보트팔의 연결장치는 볼부재(12)와 함께 테이퍼면에 접촉할 수 있어, 두 조립품을 결합상태로 지지하고, 볼부재(12)와 함께 피스톤부(16)의 접촉면은 적어도 그 부분에서 제1테이퍼면으로 있는 것을 특징으로 하는 로보트팔의 연결장치.
2. 제1항에 있어서, 원통형표면으로 된 피스톤부재(16)와 볼부재(12)의 접촉면이 제1테이퍼면의 아래쪽에서 연결되는 것을 특징으로 하는 로보트팔의 연결장치.
3. 제2항에 있어서, 피스톤부재(16)의 원통형표면이 아래쪽에서 제2테이퍼면에 연결되고, 수직축에 대한 제1테이퍼면의 테이퍼각이 수직축에 대한 제2테이퍼면의 테이퍼각보다도 작게 만들어진 것을 특징으로 하는 로보트팔의 연결장치.
4. 제3항에 있어서,수직축에 대한 제1테이퍼면의 테이퍼각이 약 15°, 수직축에 대한 제2테이퍼면의 테이퍼각이 약 30°인 것을 특징으로 하는 로보트팔의 연결장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 대구경의 제1부품과, 볼부재(12)와 접촉하는 면이 경사진, 테이퍼면이 있는 제2부품, 그리고 제1부품과 제2부품을 연결시키는 소구경의 제3부품으로 이루어진 피스톤부재(16)를 특징으로 하는 로보트팔의 연결장치.