KR101997356B1 - 2-axis compliance device with force sensing capability - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제작비용을 절감시키고, 간단한 힘제어 방식을 사용하며, 작업공구의 회전 진동에 영향을 받지 않고, 작업이 이루어지는 작업점에 형성되는 X-Y-Z축의 X축 및 Y축 각각에 대한 2개의 힘을 측정하여 작업로봇에 작업공구에 형성되는 힘에 대한 정보를 제공하여 정확한 힘 제어를 할 수 있는 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치에 관한 것으로, X-Y-Z의 3축으로 된 고정좌표계의 고정원점이 정의되는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 고정좌표계를 기준으로 이동 가능하도록 상기 고정프레임의 상방으로 이격되어 설치되고, x-y-z의 3축으로 된 이동좌표계의 이동원점이 정의되는 이동블럭과, 상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 설치되고, 상기 고정프레임에 대하여 상기 이동블럭을 탄성 지지하는 순응장치부와, 상기 이동블럭의 이동원점에 외력이 작용하여 상기 고정프레임의 고정원점을 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점이 위치 이동하는 경우 상기 순응장치부로부터 탄성변형량을 감지하여 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 x축 및 y축 각각의 방향에 대한 2개의 힘을 측정하는 감지측정부와, 상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 설치되어 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한하는 회전제한부를 포함하여 이루어진다.The present invention reduces the manufacturing cost, uses a simple force control method, and does not affect the rotational vibration of the work tool, but rather provides two forces on the X and Y axes of the X, Y and Z axes, respectively, Axis force measuring function capable of performing precise force control by providing information about the force formed on the work tool to the work robot, wherein the fixed origin of the fixed coordinate system of three axes of XYZ is defined A moving block spaced upward from the fixed frame so as to be movable with reference to a fixed frame of the fixed frame and defining a moving source point of a moving frame of three axes xyz; An adaptation device installed between the blocks and adapted to elastically support the movable block with respect to the fixed frame; Wherein when the moving source point of the moving block is moved with respect to the fixed origin of the fixed frame, an amount of elastic deformation is detected from the adapting unit, and x and y axes acting on the moving origin of the moving block, A rotation detecting unit for detecting a rotation of the movable block in the z-axis direction, the rotation detecting unit being disposed between the fixed frame and the moving block, And a restricting portion.

Description

2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치{2-AXIS COMPLIANCE DEVICE WITH FORCE SENSING CAPABILITY}(2-AXIS COMPLIANCE DEVICE WITH FORCE SENSING CAPABILITY)

본 발명은 작업로봇의 중심축에 형성된 순응중심을 이용하여 작업로봇에 결합된 디버링 공구를 일정한 압력으로 대상물의 표면에 접촉시켜 디버링 작업을 수행하는 경우 대상물 및 작업공구의 손상를 방지하도록 X축 및 Y축 각각의 2축 방향에 작용하는 2개의 힘을 측정하는 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치에 관한 것이다.In the present invention, when a deburring operation is performed by bringing a deburring tool coupled to a working robot into contact with a surface of an object at a constant pressure using a center of gravity formed on the center axis of the working robot, Axis force measuring function for measuring two forces acting in two axial directions of each axis.

일반적으로 재료를 성형하여 원하는 형상으로 성형하는 작업을 가공작업이라고 한다. 여기서, 가공작업이란 용융가공, 소성가공, 절삭가공 및 연삭가공을 지칭한다. 먼저, 용융가공의 종류에는 재료를 용융시켜 원하는 형상이 함몰 형성된 주형에 주입하여 성형하는 주조와, 동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 2가지 이상의 재료를 접착시키는 용접이 있다.In general, a work of molding a material into a desired shape is called a machining operation. Here, the machining operation refers to melt machining, plastic forming, cutting, and grinding. First, as the type of the melt processing, there are a casting in which a material is melted and cast into a mold having a desired shape recessed to be molded, and a welding process in which two or more kinds of materials of the same kind or different kinds are bonded.

주조의 경우 주형에서 취출된 가공물의 외주면에 주형과 주형이 서로 접촉하여 형성되는 파팅라인이 형성된다. 따라서, 취출된 가공물의 외주면을 연마하여 고르게 정리하는 후가공 작업을 수행해야된다. 또한, 용접의 경우 재료와 재료를 접합시킨 후 재료가 고온의 열에 의해 녹아 비드가 형성되는데, 가공물의 외주면에 비드라인이 형성되는 경우 가공물의 품질과 정밀도를 향상시키기 위해 후가공 작업을 통해 가공물의 표면을 고르게 정리해야 된다.In the case of casting, a parting line is formed on the outer circumferential surface of the workpiece taken out from the mold so that the mold and the mold are in contact with each other. Therefore, it is necessary to carry out a post-finishing work for polishing the outer circumferential surface of the taken-out workpiece and uniformly arranging it. In addition, in the case of welding, a bead is formed by melting a material by heat at a high temperature after joining a material and a material. When a bead line is formed on the outer circumference of a work, in order to improve the quality and precision of the work, .

다음으로 소성가공은 단도, 압출, 압연, 신선, 판금 및 전조와 같은 재료에 압력을 가해 재료를 원하는 형상으로 성형하는 방식이다. 이 또한 가공이 완료된 가공물의 외주면을 고르게 정리하고, 가공물의 치수 정밀도를 높이기 위해 후가공 작업을 거치게 된다. 더욱이, 절삭가공의 경우 선반, 밀링, 드릴링, 보링과 같이 재료를 절삭하여 원하는 형상으로 성형하는 방식으로써 절삭가공 후 가공물의 외주면에 가공 작업시 발생하는 파쇄조각인 칩(chip)이 남아 있거나 재료가 절삭되는 과정에서 표면이 거칠게 형성되어 후가공 작업을 수행해야 된다.Next, plastic working is a method of molding a material into a desired shape by applying pressure to a material such as cutting, extruding, rolling, drawing, sheet metal and rolling. In addition, the outer circumferential surface of the finished workpiece is uniformly arranged, and a post-finishing work is performed to increase the dimensional accuracy of the workpiece. Furthermore, in the case of cutting, the material is cut and shaped into a desired shape such as a lathe, a milling, a drilling, and a boring, and a chip is left on the outer circumferential surface of the work after machining, During the cutting process, the surface must be rough and the post-processing must be performed.

즉, 원하는 형상의 가공물을 얻기 위해 수행되는 성형과정에서 불필요하게 형성되거나 또는 가공물의 거칠어진 표면을 정리하기 위해 후가공 작업을 수행하게 된다. 이러한 후가공 작업 중 가공물 표면의 이물질을 제거하고, 가공물에 형성된 불필요한 부분을 제거하며, 가공물의 날카로운 모서리부분을 다듬는 작업을 디버링(Deburring)이라 지칭한다.That is, they are unnecessarily formed in a molding process performed to obtain a workpiece having a desired shape, or a post-machining operation is performed in order to arrange the roughened surface of the workpiece. Deburring is a process of removing foreign matter on the surface of a workpiece during the post-processing, removing unnecessary portions formed in the workpiece, and sharpening the sharp edges of the workpiece.

한편, 현대 산업 사회에서 다양한 분야에 산업용 로봇이 사용되고 있다. 초기 산업용 로봇의 경우 단순히 무거운 짐을 옮기는 역할만 수행했지만, 3차원 환경 인식이 가능해지면서 물류 이송 작업뿐만 아니라 주요공정라인에 설치되어 다양한 작업들을 수행하고 있다. 점차 산업의 자동화가 진행됨에 따라 생산성 향상, 비용절감, 다품종 소량생산 등 다양한 요구사항이 생겨나고, 이러한 요구사항들을 충족시키기 위해 주요공정라인 뿐만 아니라 전체공정라인에 산업용 로봇을 투입할 필요성이 생겨났다.On the other hand, industrial robots are being used in various fields in modern industrial society. In the early industrial robots, only the heavy load was transferred. However, as the 3D environment was recognized, it was installed in the main process line as well as the logistics transfer work. As the automation of the industry progressed gradually, various requirements such as productivity improvement, cost reduction and small quantity production of various kinds of products were created. In order to meet these requirements, it became necessary to input industrial robots to the entire process line as well as main process lines .

예컨대, 산업용 로봇을 가공물의 표면을 고르게 정리하는 디버링 작업라인에 설치하여 작업속도를 높여 생산량을 향상시키고, 더욱이 디버링 작업라인에 투입되어 작업을 수행하는 작업자 수를 줄여 작업자로 인해 발생하는 비용을 절감함으로써 제품의 비용을 절감시킬 수도 있다.For example, the industrial robot can be installed on a deburring work line that arranges the surfaces of workpieces evenly, thereby improving the production speed by increasing the work speed and reducing the number of workers who are put into the deburring work line to reduce the cost incurred by the worker Thereby reducing the cost of the product.

하지만, 디버링 작업의 경우 산업용 로봇에 설치된 가공툴을 가공물의 외주면을 따라 이동시키거나 또는 가공툴을 가공물의 표면에 일정한 압력을 유지하면서 이동해야되는 작업이다. 즉, 작업을 수행하는 작업로봇이 일정한 압력을 유지할 수 있도록 압력 또는 힘의 정보를 실시간으로 전달하는 장치가 필요하게 된다.However, in the case of deburring work, it is necessary to move the processing tool installed on the industrial robot along the outer peripheral surface of the work or move the processing tool while maintaining a constant pressure on the surface of the work. That is, there is a need for a device that transmits pressure or force information in real time so that the work robot performing the work can maintain a constant pressure.

종래 기술에 따른 힘의 정보를 실시간으로 전달하기 위해 힘을 측정하는 장치로는 F/T 센서(Force/Torque Sensor)가 있다. F/T 센서의 경우 작업로봇의 손목부위에 부착하여 사용되고 있다. 하지만, F/T 센서의 경우 X-Y-Z 3축에 대한 3개의 힘과 각각의 축을 회전중심으로 형성되는 3개의 모멘트를 모두 측정하여 힘에 대한 정보를 제공하는 방식으로 힘을 측정하여 작업로봇을 제어방식이 복잡하고, F/T 센서의 비용이 높아 설치비용이 증가하는 문제점이 있다.A force / torque sensor (force / torque sensor) is an apparatus for measuring force in order to transmit force information according to the prior art in real time. In case of F / T sensor, it is attached to the wrist part of the work robot and used. However, in the case of the F / T sensor, the force is measured by measuring all three forces on the XYZ axis and three moments formed by the rotation axis on each axis, And the cost of the F / T sensor is high, thus increasing the installation cost.

뿐만 아니라, F/T 센서의 경우 작업로봇이 가공물의 표면에 접촉할 때 발생하는 충격을 완충하는 구성이 구비되지 않아 완충부가 구비된 작업용 공구를 별도로 구비해야 된다는 단점이 있다.In addition, in the case of the F / T sensor, there is a disadvantage in that a work tool equipped with a cushioning portion must be separately provided, because the work robot is not provided with a configuration for buffering an impact generated when the work robot comes into contact with the surface of the workpiece.

즉, 대상물의 표면에 일정한 압력을 유지하기 위해선 유연성(Flexible)을 가진 작업공구가 필요하고, 이를 해결하기 위해 디버링 작업용 툴이 개발되었다.That is, in order to maintain a constant pressure on the surface of the object, a flexible work tool is required, and a tool for deburring work has been developed to solve this problem.

종래 기술에 따른 디버링 작업용 툴은 도 1에 도시된 바와 같이 원통의 형상으로 형성되고, 외부로부터 일정한 압력으로 형성된 공기가 유입되는 공기주입구(11)가 형성된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 전방으로 돌출되고, 회전 가능하게 결합되는 툴하우징(20)과, 상기 툴하우징(20)에 삽입 결합되고, 후단에 상기 툴하우징(20)의 길이 방향을 따라 복수의 블레이드가 형성된 가공툴(30)과, 상기 하우징(10)의 전방에 결합되고, 상기 가공툴(30)의 전단이 회전 회전중심을 기준으로 이동하는 경우 툴하우징(20)의 충격을 완충함과 동시에 지지하는 순응장치부(40)를 포함하여 이루어진다.1, a tool 10 for use in deburring according to the related art is formed in a cylindrical shape and includes a housing 10 having an air inlet 11 through which air formed at a constant pressure from the outside is introduced, A tool housing 20 inserted into the tool housing 20 and provided with a plurality of blades in a longitudinal direction of the tool housing 20 at a rear end thereof, And an adapter unit (30) coupled to the front of the housing (10) for supporting and supporting the impact of the tool housing (20) when the front end of the processing tool (30) (40).

여기서, 하우징(10)의 공기주입구(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 툴하우징(20)의 일단과 연통된다. 이때, 공기주입구(11)에서 유입된 공기가 툴하우징(20)의 내부에 삽입 결합된 가공툴(30)의 블레이드와 접촉하여 가공툴(40)을 회전시키게 된다. 또한, 툴하우징(30)의 내부에는 가공툴(40)을 회전 지지하는 베어링이 전단 및 후단 각각에 설치된다.Here, the air inlet 11 of the housing 10 communicates with one end of the tool housing 20 as shown in Fig. At this time, the air introduced from the air inlet 11 comes into contact with the blade of the processing tool 30 inserted into the tool housing 20 to rotate the processing tool 40. In the interior of the tool housing 30, bearings for rotationally supporting the machining tool 40 are installed at the front end and the rear end, respectively.

순응장치부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 환형의 링 형상으로 형성되고, 툴하우징(20)을 지지하도록 내주방향으로 복수의 부싱(41)이 돌출 형성된다. 여기서, 부싱(21)은 원기둥 형상으로 형성되고, 순응장치부(40)의 외주방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 툴하우징(30)이 이동하는 경우 툴하우징(30)이 이동하는 방향에 위치한 부싱(41)이 순응장치부(40)의 외주방향으로 이동하여 툴하우징(30)이 이동할 수 있는 변위를 형성하게 된다. 또한, 부싱(41)은 접촉마찰력을 높이고, 툴하우징(30)의 손상을 방지하기 위해 고무로 형성된다.3, and a plurality of bushings 41 are formed in an inner circumferential direction so as to protrude to support the tool housing 20. The bushing 41 is formed in a shape of an annular ring, as shown in Fig. The bushing 21 is formed in a cylindrical shape and is installed to be movable in the outer circumferential direction of the adapter 40 so that when the tool housing 30 moves, (41) moves in the outer circumferential direction of the adapter (40) to form a displacement in which the tool housing (30) can move. In addition, the bushing 41 is formed of rubber to increase contact friction and to prevent damage to the tool housing 30.

즉, 작업로봇의 손목부분에 종래 기술에 따른 디버링 작업용 툴을 설치하여 디버링 작업을 수행하는 경우 가공물의 표면에 일정한 압력을 형성하기 위해 가공물의 내측방향으로 작업로봇을 위치시킨 후 디버링 작업을 수행하게 된다. 따라서, 가공툴(30)의 전단은 가공물의 외주면과 접촉되고, 가공툴(30)의 후단은 하우징(10)을 향하도록 가공툴(30)이 경사지게 꺽인 자세를 유지하게 된다.That is, when a deburring tool is installed on a wrist portion of a work robot to perform a deburring operation, a work robot is positioned inward of the workpiece in order to form a constant pressure on the surface of the work, do. Therefore, the front end of the processing tool 30 comes into contact with the outer peripheral surface of the workpiece, and the rear end of the processing tool 30 keeps the processing tool 30 in an inclined posture so as to face the housing 10.

이때, 순응장치부(40)의 부싱(41)은 툴하우징(20)을 지지함과 동시에 가공툴(30)이 경사지게 꺽인 방향으로 툴하우징(20)이 움직일 수 있도록 가공툴(30)이 경사지게 꺽인 방향의 부싱(41)이 순응장치부(40)의 외측방향으로 압축되게 된다. 따라서, 부싱(41)이 압축된 변위만큼 툴하우징(20)의 변위가 형성됨으로 툴하우징(30)이 가공물의 형상에 따라 자유롭게 움직일 수 있게 된다.At this time, the bushing 41 of the compliant device 40 supports the tool housing 20 and at the same time, the processing tool 30 is inclined so that the tool housing 20 can be moved in a direction in which the processing tool 30 is inclined The bushing 41 in the tilted direction is compressed in the outward direction of the compliant device 40. Therefore, the displacement of the tool housing 20 is formed by the displacement of the bushing 41 so that the tool housing 30 can move freely according to the shape of the workpiece.

즉, 툴하우징(20)이 이동하여 형성된 변위량이 가공툴(30)이 가공물에 접촉하는 접촉력이 된다. 하지만, 디버링 작업용 툴의 경우 가공툴(30)이 가공물에 접촉하여 발생하는 힘을 분석하여 작업로봇을 제어하는 방식이 아닌 가공물 외형의 크기보다 작은 가상의 가공물 외주면을 따라 작업로봇 이동하도록 위치제어하는 방식을 사용함으로 가공툴(30)의 정확한 위치제어가 어렵다는 문제점이 있다.That is, the amount of displacement formed by the movement of the tool housing 20 becomes the contact force with which the tool 30 contacts the workpiece. However, in the case of a tool for deburring work, it is not a method of controlling the work robot by analyzing the force generated by the contact of the tool 30 with the work, but rather controlling the work robot to move along the outer circumferential surface of the work There is a problem in that it is difficult to precisely control the position of the processing tool 30.

또한, 회전모터를 사용한 가공툴(30)을 사용하여 디버링 작업을 수행한 가공물에 비해 상대적으로 공압을 이용하여 가공툴(30)을 회전시키는 방식으로 디버링 작업을 수행한 가공물의 경우 가공물의 표면에 이물질이 제거되지 않은 부분이 형성되거나 날카로운 모서리 부분이 다듬어지지 않아 가공물의 품질이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.In the case of a workpiece subjected to a deburring operation in which a machining tool 30 using a rotary motor is used to rotate the machining tool 30 relative to a workpiece subjected to a deburring operation, There arises a problem that a portion where no foreign substance is removed or a sharp edge portion is not trimmed causes a deterioration of the quality of the workpiece.

뿐만 아니라 가공툴(30)의 회전하면서 발생되는 진동에 의해 가공툴(30)이 가공물의 표면에 접촉되지 않은 상태에서 순응장치부(40)의 부싱(41)이 압축되어 툴하우징(20)이 이동하게 된다. 이 경우 가공툴(30)이 이동하는 상태에서 가공물의 표면에 접촉하게 되고, 이는 가공툴(30)과 가공물에 충격을 형성하게 되어 가공툴(30)의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 가공물을 손상시키는 원인이 된다.The bushing 41 of the compliant device 40 is compressed in a state where the processing tool 30 is not in contact with the surface of the workpiece due to the vibration generated by the rotation of the processing tool 30 so that the tool housing 20 . In this case, the processing tool 30 comes into contact with the surface of the workpiece in a moving state, which causes an impact on the processing tool 30 and the workpiece, thereby shortening the life of the processing tool 30, It causes.

더욱이, 가공툴(30)이 가공물의 표면에 접촉하여 형성되는 접촉력과 가공툴(30)의 전단이 가공물의 표면에 접촉하여 이동되는 이동량을 측정할 수 없기 때문에 작업로봇을 정확하게 제어하지 못하는 경우 가공툴(30)에 의해 가공물이 손상되거나 또는 접촉 충격에 의해 작업로봇이 손상 또는 오작동을 발생시키는 원인이 된다.Furthermore, since the contact force formed by the contact of the machining tool 30 with the surface of the workpiece and the amount of movement of the front end of the machining tool 30 in contact with the surface of the workpiece can not be measured, The workpiece may be damaged by the tool 30 or the contact robot may cause the work robot to be damaged or malfunctioned.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 제작비용을 절감시키고, 간단한 힘제어 방식을 사용하며, 작업공구의 회전 진동에 영향을 받지 않고, 작업이 이루어지는 작업점에 형성되는 X-Y-Z축의 X축 및 Y축 각각에 대한 2개의 힘을 측정하여 작업로봇에 작업공구에 형성되는 힘에 대한 정보를 제공하여 정확한 힘 제어를 할 수 있는 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a workpiece, Axis force measurement function by measuring two forces on each of the X axis and the Y axis of the axis and providing information on the force formed on the work tool to the work robot to perform accurate force control .

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치는, X-Y-Z의 3축으로 된 고정좌표계의 고정원점이 정의되는 고정프레임과,In order to achieve the above object, a compliant apparatus having a biaxial force measuring function according to the present invention includes a fixed frame in which a fixed origin of a fixed coordinate system of three axes of X-Y-Z is defined,

상기 고정프레임의 고정좌표계를 기준으로 이동 가능하도록 상기 고정프레임의 상방으로 이격되어 설치되고, x-y-z의 3축으로 된 이동좌표계의 이동원점이 정의되는 이동블럭과, 상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 설치되고, 상기 고정프레임에 대하여 상기 이동블럭을 탄성 지지하는 순응장치부와, 상기 이동블럭의 이동원점에 외력이 작용하여 상기 고정프레임의 고정원점을 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점이 위치 이동하는 경우 상기 순응장치부로부터 탄성변형량을 감지하여 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 x축 및 y축 각각의 방향에 대한 2개의 힘을 측정하는 감지측정부와, 상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 설치되어 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한하는 회전제한부를 포함하여 이루어다.A moving block spaced upward from the fixed frame so as to be movable with reference to a fixed frame of the fixed frame and defining a moving source point of a moving coordinate system of three axes xyz, An adaptation unit for elastically supporting the movable block with respect to the fixed frame, and a control unit for controlling the adaptation unit when the moving source point of the movable block moves based on an external force acting on the movement origin of the movable block, A sensing unit for sensing an amount of elastic deformation from the device unit and measuring two forces in directions of x and y axes acting on a movement origin of the moving block with reference to the fixed coordinate system; A rotation in the z-axis direction acting on the movement origin of the moving block with reference to the fixed coordinate system, It comprises parts that restrict rotation limiting.

또한, 상기 순응장치부는, 상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 각각이 90도 각도의 간격으로 방사상으로 설치된 4개의 제1 순응장치모듈, 제2 순응장치모듈, 제3 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the adaptation device includes four first adaptation device modules, a second adaptation device module, a third adaptation device module, and a fourth adaptation device, which are installed radially at intervals of 90 degrees between the fixed frame and the mobile block, And a module.

또한, 상기 제1 순응장치모듈, 제2 순응장치모듈, 제3 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈 각각은, 상기 고정프레임의 외주면에 고정 결합되는 제1 회전지지블럭과, 상기 이동블럭의 외주면에 고정 결합되는 제2 회전지지블럭과, 하단이 상기 제1 회전지지블럭과 회전 가능하게 결합되고, 상단이 상기 제2 회전지지블럭과 회전 가능하게 결합되는 탄성편을 포함하는 것을 특징으로 한다.Each of the first adaptation device module, the second adaptation device module, the third adaptation device module and the fourth adaptation device module includes a first rotation supporting block fixedly coupled to an outer circumferential surface of the fixed frame, And a resilient piece having a lower end rotatably coupled to the first rotation support block and an upper end rotatably coupled to the second rotation support block.

또한, 상기 회전제한부는, 상기 고정프레임의 X축 및 Y축 방향 각각을 회전중심축으로 하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한하는 유니버셜조인트인 것을 특징으로 한다.The rotation restricting portion is a universal joint which is rotatably provided with the X and Y axis directions of the fixed frame as rotation center axes and limits the rotation in the z axis direction acting on the movement origin of the movable block .

또한, 상기 감지측정부는, 상기 탄성편의 양면 중 적어도 어느 하나의 일면에 부착되어 상기 탄성편 각각의 탄성변형량을 감지하는 복수의 스트레인게이지와, 상기 스트레인게이지 각각의 신호를 전송받아 상기 스트레인게이지 각각의 탄성변형량으로부터 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 2개의 힘인 X축 방향에 대한 FX 및 Y축 방향에 대한 FY를 각각 측정하는 마이크로콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.The strain gauges may include a plurality of strain gauges attached to at least one surface of the elastic piece to detect an amount of elastic deformation of each of the elastic pieces, And a microcontroller for measuring F X with respect to the X-axis direction and F Y with respect to the Y-axis direction, which are two forces acting on the movement origin of the moving block with reference to the fixed coordinate system from the elastic deformation amount.

또한, 상기 제1 순응장치모듈 및 제3 순응장치모듈 각각은 상기 고정좌표계의 X축선 상에 서로 마주보도록 설치되고, 상기 제2 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈 각각은 상기 고정좌표계의 Y축선 상에 서로 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 한다.Each of the first adaptation device module and the third adaptation device module is installed to face each other on the X axis of the fixed coordinate system and each of the second adaptation device module and the fourth adaptation device module is mounted on the Y axis of the fixed coordinate system. So that they are opposed to each other.

본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치는, 고정프레임과 이동블럭 사이에 회전제한부를 설치하여 이동좌표계의 이동원점에 외력이 작용하는 경우 이동좌표계의 z축 방향을 회전중심으로 형성되는 모멘트를 제한하여 작업공구의 회전에 의해 발생하는 진동 및 노이즈를 차단할 수 있다.The adaptation device having the biaxial force measurement function according to the present invention is characterized in that a rotation restricting portion is provided between a fixed frame and a movable block so that when an external force acts on the movement origin of the moving coordinate system, By limiting the moment, the vibration and noise generated by the rotation of the working tool can be blocked.

또한, 제1 순응장치모듈 및 제3 순응장치모듈 각각을 고정좌표계의 X축선 상에 서로 마주보도록 설치하고, 제2 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈 각각을 고정좌표계의 X축선 상에 서로 마주보도록 설치하여 이동좌표계의 이동원점에 외력이 작용하여 고정좌표계를 고정원점을 기준으로 이동좌표계의 이동원점이 이동하는 경우 이동좌표계의 x축 및 y축 각각에 작용하는 힘을 각각 측정하여 작업로봇의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.The first adaptation device module and the third adaptation device module may be installed facing each other on the X axis of the fixed coordinate system and the second adaptation device module and the fourth adaptation device module may be mounted on the X axis of the fixed coordinate system, The force acting on each of the x-axis and the y-axis of the moving coordinate system is measured, and the position of the working robot is measured by measuring the force acting on each of the moving coordinate system Can be accurately controlled.

또한, 회전제한부를 유니버셜조인트로 형성하고, 고정프레임의 X축 및 Y축 방향 각각을 회전중심축으로 회전 가능하게 설치하여 이동블럭에 외력이 작용하여 고정좌표계의 고정원점을 기준으로 이동좌표계의 이동원점이 이동하는 경우 이동블럭 및 순응장치부 각각을 외력이 작용하는 방향으로 이동시켜 완충작용을 함으로써 이동블럭 또는 순응장치부의 손상을 방지할 수 있다.The rotation restricting portion is formed by a universal joint. An X-axis and a Y-axis direction of the fixed frame are rotatably provided on the rotation center axis. An external force acts on the movement block, When the point moves, the moving block and the adapting unit are moved in the direction in which the external force acts, so that the damper can be prevented from damaging the moving block or the adapting unit.

또한, 탄성편의 탄성변형량을 스트레인게이지로 감지함으로써 탄성변형량을 감지하는 센서의 비용을 절감시킴으로 순응장치의 제작비용을 절감시킬 수 있다.Further, by sensing the amount of elastic deformation of the elastic piece with a strain gauge, the cost of the sensor for sensing the amount of elastic deformation can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost of the adaptation device.

도 1은 종래 기술에 따른 디버링 작업용 순응장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 실시예 중 하우징, 툴하우징, 가공툴 및 순응장치부의 결합관계 도시한 측단면도이며,
도 3은 도 1의 실시예 중 순응장치부를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치를 도시한 사시도이며,
도 5는 도 4의 실시예를 정면에서 바라본 정면도이고,
도 6은 도 4의 실시예 중 회전제한부의 결합관계를 도시한 측면도이며,
도 7은 도 4의 실시예 중 회전제한부를 도시한 사시도이고,
도 8 및 도 9는 도 7의 실시예의 작동 상태를 도시한 측면도이며,
도 10은 도 4의 실시예 중 작업공구가 결합된 상태를 도시한 측면도이고,
도 11은 도 10의 실시예 중 이동블럭의 이동좌표계에 외력이 작용하는 경우 순응장치부 및 회전제한부의 작동 상태를 도시한 측면도이며,
도 12는 도 4의 실시예 중 감지측정부와의 연결 관계를 도시한 사시도이고,
도 13은 본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치의 기구학적 개념을 도시한 개념도이며,
도 14는 본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치의 실시예를 도시한 측면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a conventional adaptive device for deburring work,
Fig. 2 is a side cross-sectional view showing a coupling relationship between the housing, the tool housing, the processing tool, and the adapter unit in the embodiment of Fig. 1,
FIG. 3 is a perspective view showing the adapter unit of the embodiment of FIG. 1,
4 is a perspective view showing a compliant apparatus having a biaxial force measurement function according to the present invention,
FIG. 5 is a front view of the embodiment of FIG. 4 viewed from the front,
FIG. 6 is a side view showing the coupling relationship of the rotation restricting portion in the embodiment of FIG. 4,
FIG. 7 is a perspective view showing a rotation limiting portion of the embodiment of FIG. 4,
Figs. 8 and 9 are side views showing the operating state of the embodiment of Fig. 7,
10 is a side view showing a state in which a work tool is engaged in the embodiment of FIG. 4,
FIG. 11 is a side view showing an operating state of the adaptation device and the rotation limiting part when an external force acts on the moving coordinate system of the moving block in the embodiment of FIG. 10,
FIG. 12 is a perspective view showing the connection relationship with the sensing and measuring unit in the embodiment of FIG. 4,
13 is a conceptual view showing a kinematic concept of a compliant device having a biaxial force measurement function according to the present invention,
14 is a side view showing an embodiment of a compliant device having a biaxial force measurement function according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a compliant device having a biaxial force measurement function according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 고정프레임(100), 이동블럭(200), 순응장치부(300), 감지측정부(400) 및 회전제한부(500)를 포함하여 이루어진다.4 to 6, the adaptive device having a biaxial force measurement function according to the present invention includes a fixed frame 100, a mobile block 200, a compliant device 300, a sensing measurement unit 400, And a rotation restricting unit 500.

고정프레임(100)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 X-Y-Z의 3축으로 된 고정좌표계(110)의 고정원점(111)이 정의된다. 여기서, 고정프레임(100)은 작업로봇(R)의 손목부분에 설치되는데 여기서, 작업로봇(R)의 손목부분에 형성되는 작업좌표계와 상기 고정좌표계(110)가 정의된 위치가 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 이동블럭(200)의 이동좌표계(210)의 위치가 고정좌표계(110)를 기준으로 변하게 되면 이를 측정하기 용이하게 하기 위함이다.As shown in FIGS. 4 to 6, the fixed frame 100 defines a fixed origin 111 of the fixed coordinate system 110 of three axes of X-Y-Z. The fixed frame 100 is installed on the wrist portion of the work robot R so that the work coordinate system formed on the wrist portion of the work robot R and the defined position of the fixed coordinate system 110 are formed to be the same . This is to facilitate measurement of the position of the moving coordinate system 210 of the moving block 200, which will be described later, when the position of the moving coordinate system 210 is changed based on the fixed coordinate system 110.

이동블럭(200)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 고정프레임(100)의 고정좌표계(110)를 기준으로 이동 가능하도록 상기 고정프레임(100)의 상방으로 이격되어 설치되고, x-y-z의 3축으로 된 이동좌표계(210)의 이동원점(211)이 정의된다. 여기서, 이동블럭(200)의 상단에는 작업공구(T)가 설치되어 디버링 작업이 수행된다. 즉, 작업공구(T)와 디버링 작업의 대상인 가공물이 접촉하여 발생하는 접촉력에 의해 고정좌표계(110)를 기준으로 이동좌표계(210)가 위치 이동하게 되는 것이다.4 to 6, the moving block 200 is installed above the fixed frame 100 so as to be movable with reference to the fixed coordinate system 110 of the fixed frame 100, The movement origin 211 of the three-axis moving coordinate system 210 is defined. Here, a work tool T is installed at an upper end of the mobile block 200, and a deburring operation is performed. That is, the moving coordinate system 210 is moved on the basis of the fixed coordinate system 110 by the contact force generated by the contact between the working tool T and the object to be deburred.

따라서, 이동좌표계(210)의 위치 이동에 대한 정의를 하기 위해 고정프레임(100)의 고정좌표계(110)가 정의 되어야 하고 이때, 고정좌표계(110)가 정의된 위치가 작업로봇(R)의 손목부분에 정의된다면 작업로봇(R)을 기준으로 이동좌표계(210)의 위치이동 변화량을 알 수 있게 됨으로 작업로봇(R)의 제어가 용이하게 된다.The fixed coordinate system 110 of the fixed frame 100 must be defined in order to define the positional shift of the moving coordinate system 210. At this time, The control of the work robot R is facilitated since the amount of change in the movement of the movement coordinate system 210 can be known based on the work robot R. [

또한, 이동블럭(200)의 상단에 결합된 작업공구(T)를 회전시키는 회전모터가 이동블럭(200)의 내부에 설치된다. 따라서, 회전모터를 사용하여 작업공구(T)를 회전시킴으로 디버링 작업에 필요한 적절한 절삭력을 가질 수 있게 된다. 즉, 가공작업 단계를 거친 가공물의 표면에 남아있는 이물질이나 날카로워진 모서리 부분을 충분히 제거 또는 다듬을 수 있게 된다.A rotating motor for rotating the working tool T coupled to the upper end of the moving block 200 is installed inside the moving block 200. Therefore, by rotating the working tool T using the rotary motor, it is possible to have an appropriate cutting force necessary for the deburring operation. That is, it is possible to sufficiently remove or trim the foreign matter or the sharpened corner portion remaining on the surface of the workpiece subjected to the machining operation step.

순응장치부는(300)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 고정프레임(100)과 이동블럭(200) 사이에 설치되고, 상기 고정프레임(100)에 대하여 상기 이동블럭(200)을 탄성 지지한다. 이때, 순응장치부(300)는 상기 고정프레임(100)과 이동블럭(200) 사이에 각각이 90도 각도의 간격으로 방사상으로 설치된 4개의 제1 순응장치모듈(310), 제2 순응장치모듈(320), 제3 순응장치모듈(330) 및 제4 순응장치모듈(340)을 포함하여 이루어지고, 각각의 순응장치모듈(310, 320, 330, 340)은 다음과 같이 이루어진다.The adaptation device 300 is installed between the fixed frame 100 and the movable block 200 as shown in FIGS. 4 to 6, and the movable block 200 is elasticized with respect to the fixed frame 100 . At this time, the adaptation device 300 includes four first adaptation device modules 310 radially installed at intervals of 90 degrees between the fixed frame 100 and the mobile block 200, A second adaptation module 320, a third adaptation module 330 and a fourth adaptation module 340, wherein each adaptation module 310, 320, 330, 340 is configured as follows.

먼저, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 고정프레임(100)의 외주면에 고정 결합되는 제1 회전지지블럭(311)과, 상기 이동블럭(200)의 외주면에 고정 결합되는 제2 회전지지블럭(312)과, 하단이 상기 제1 회전지지블럭(311)과 회전 가능하게 결합되고, 상단이 상기 제2 회전지지블럭(312)과 회전 가능하게 결합되는 탄성편(313)을 포함하여 이루어지게 된다.4 to 6, a first rotation supporting block 311 fixedly coupled to an outer circumferential surface of the fixed frame 100, a second rotation supporting block 311 fixedly coupled to the outer circumferential surface of the moving block 200, And a resilient piece 313 having a lower end rotatably coupled to the first rotation support block 311 and an upper end rotatably coupled to the second rotation support block 312, .

여기서, 이동블럭(200)에 외력이 작용하여 고정좌표계(110)의 고정원점(111)을 기준으로 이동좌표계(210)의 이동원점(211)이 이동하는 경우 이동블럭(200)의 이동함과 동시에 탄성편(313) 또한 탄성변형하게 된다. 이때, 외력에 의해 이동블럭(200)이 이동하는 방향을 기준으로 이동블럭(200)이 이동하는 방향과 이동하는 방향에 대응되는 방향에 설치된 각각의 탄성편(313)은 굽힘 작용으로 변형량이 형성된다.When an external force acts on the moving block 200 and the moving origin 211 of the moving coordinate system 210 moves based on the fixed origin 111 of the fixed coordinate system 110, At the same time, the resilient piece 313 is elastically deformed. At this time, each elastic piece 313 provided in a direction corresponding to the moving direction and the moving direction of the moving block 200 on the basis of the moving direction of the moving block 200 by the external force, do.

하지만, 반대로 외력에 의해 이동블럭(200)이 이동하는 방향을 기준으로 이동블럭(200)이 이동하는 방향과 수평한 방향에 설치된 각각의 탄성편(313)은 탄성편(313)의 길이 방향으로 굽힘이 발생하게 된다. 즉, 탄성편(313)에 회전력이 작용하게 되어 탄성편(313)에 비틀림을 발생시키게 되고, 탄성편(313)이 손상될 수 있는 현상이 발생하게 된다.On the other hand, each of the elastic pieces 313 provided in the direction parallel to the moving direction of the moving block 200 with respect to the moving direction of the moving block 200 by the external force is positioned in the longitudinal direction of the elastic piece 313 Bending occurs. That is, a rotational force acts on the elastic piece 313, causing the elastic piece 313 to twist, and the elastic piece 313 may be damaged.

따라서, 이를 방지하기 위해 탄성편(313)의 하단 및 상단 각각이 제1 회전지지부(311) 및 제2 회전지지부(312) 각각에 회전 가능하게 결합시켜 외력에 의해 이동블럭(200)이 이동하는 방향을 기준으로 이동블럭(200)이 이동하는 방향과 수평한 방향에 설치된 각각의 탄성편(313)은 회전력을 받지 않게 되는 것이다.In order to prevent this, the lower end and the upper end of the elastic piece 313 are rotatably coupled to the first rotation support portion 311 and the second rotation support portion 312, respectively, so that the movement block 200 is moved by an external force The elastic pieces 313 provided in the direction parallel to the moving direction of the moving block 200 with respect to the direction are not subjected to rotational force.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 순응장치모듈(310, 320, 330, 340) 중 상기 제1 순응장치모듈(310) 및 제3 순응장치모듈(330) 각각은 상기 고정좌표계(110)의 X축선 상에 서로 마주보도록 설치되고, 상기 제2 순응장치모듈(320) 및 제4 순응장치모듈(340) 각각은 상기 고정좌표계(110)의 Y축선 상에 서로 마주보도록 설치하는 것이 바람직하다.4, each of the first adaptation device module 310 and the third adaptation device module 330 of the respective adaptation device modules 310, 320, 330, and 340 includes the fixed coordinate system 110, And the second adaptation device module 320 and the fourth adaptation device module 340 are installed to face each other on the Y axis of the fixed coordinate system 110 .

감지측정부(400)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 이동블럭(200)의 이동원점(211)에 외력이 작용하여 상기 고정프레임(100)의 고정원점(111)을 기준으로 상기 이동블럭(200)의 이동원점(211)이 위치 이동하는 경우 상기 순응장치부(300)로부터 탄성변형량을 감지하여 상기 고정좌표계(110)를 기준으로 상기 이동블럭(200)의 이동원점(211)에 작용하는 x축 및 y축 각각의 방향에 대한 2개의 힘을 측정한다.4 to 6, an external force is applied to the moving origin 211 of the moving block 200 so that the sensing measuring unit 400 detects the moving origin 211 of the moving block 200 based on the fixed origin 111 of the fixed frame 100, When the moving origin 211 of the moving block 200 moves and detects the amount of elastic deformation from the adapting unit 300 and moves the moving origin 211 of the moving block 200 based on the fixed coordinate system 110, And the two forces acting on the directions of the x-axis and the y-axis, respectively.

이때, 감지측정부(400)는 도 4 내지 도 6 및 도 12에 도시된 바와 같이 탄성편(313)의 탄성변형량을 감지 및 측정하기 위해 복수의 스트레인게이지(410)와 마이크로콘트롤러(420)를 포함하여 이루어진다.4 to 6 and 12, the sensing and measuring unit 400 includes a plurality of strain gauges 410 and a microcontroller 420 for sensing and measuring the amount of elastic deformation of the elastic piece 313 .

여기서, 스트레인게이지(410)란 특정 물체에 외력이 작용하여 변형하게 되는 경우 변형을 측정하는 측정기로써, 일정한 전압을 공급하여 출력되는 전류를 받아 변형량을 측정하는 센서이다. 즉, 물체의 외주면에 접착된 스트레인게이지(410)가 외력에 의해 물체가 변형되는 경우 물체의 변형에 따라 인장 또는 압축 방식으로 변형하게 된다. 이때, 스트레인게이지(410)의 내부 저항이 스트레인게이지(410)의 표면적 변화에 따라 바뀌게 되어 출력되는 전류값이 변하게 되는 것을 이용한 방식이다.Here, the strain gauge 410 is a sensor for measuring deformation when an external force acts on a specific object, and is a sensor for measuring a deformation amount by receiving a current outputted by supplying a constant voltage. That is, when an object is deformed by an external force, the strain gage 410 attached to the outer circumferential surface of the object is deformed in a tensile or compressive manner in accordance with the deformation of the object. At this time, the internal resistance of the strain gage 410 is changed in accordance with the change of the surface area of the strain gage 410, and the output current value is changed.

먼저, 스트레인게이지(410)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 탄성편(313)의 양면 중 적어도 어느 하나의 일면에 부착되어 상기 탄성편(313) 각각의 탄성변형량을 감지하는 센서로써 변형량을 감지하는 변위센서, 감압센서 및 광학센서 등에 비해 탄성변형하는 물체에 직접적으로 접합되어 변형량을 감지함으로 빠른 반응성과 높은 민감성을 가지고 있다. 또한, 변형량을 감지하는 센서들 중 비교적 비용이 저렴하여 순응장치의 제작비용을 절감시킬 수 있게 된다.4 to 6, the strain gauge 410 is attached to one surface of at least one of both surfaces of the elastic piece 313 and senses the amount of elastic deformation of each of the elastic pieces 313 It has fast reactivity and high sensitivity because it is directly bonded to an elastically deformable object and detects deformation amount compared with a displacement sensor, a decompression sensor, and an optical sensor that detect a deformation amount. Also, among the sensors for detecting the deformation amount, the cost is relatively low, and the manufacturing cost of the adaptation device can be reduced.

다음으로, 마이크로콘트롤러(420)는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 스트레인게이지(410) 각각의 신호를 전송받아 상기 스트레인게이지(410) 각각의 탄성변형량으로부터 상기 고정좌표계(110)를 기준으로 상기 이동블럭(200)의 이동원점(211)에 작용하는 2개의 힘인 X축 방향에 대한 FX 및 Y축 방향에 대한 FY를 각각 측정하는 작업을 수행한다.12, the microcontroller 420 receives a signal from each of the strain gauges 410 and receives the signal of each of the strain gauges 410 from the elastic deformation amount of each of the strain gauges 410 based on the fixed coordinate system 110, the operation of measuring the two force F F Y for X and Y-axis directions on the X-axis direction acting on the moving origin 211 of the block 200 each performs.

이때, 마이크로콘트롤러(420)는 스트레인게이지(410)와 전선으로 연결되어 있고, 스트레인게이지(410)로부터 실시간으로 전송되는 탄성변형량에 대한 데이터를 저장하기 위한 메모리부(미도시)가 마이크로콘트롤러(420)에 구비된다.At this time, the microcontroller 420 is connected to the strain gauge 410 through a wire, and a memory unit (not shown) for storing data on the amount of elastic deformation transmitted from the strain gauge 410 in real time is connected to the microcontroller 420 .

회전제한부(500)는 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상기 고정프레임(100)과 이동블럭(200) 사이에 설치되어 상기 고정좌표계(110)를 기준으로 상기 이동블럭(200)의 이동원점(211)에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한한다. 즉, 이동좌표계(211)의 z축 방향 회전을 제한하게 됨으로 z축을 기준으로 회전하여 발생하는 Mz 모멘트가 생기지 않게 되고, 이는 감지측정부(400)의 마이크로콘트롤러(420)가 연산하는 과정을 단순화시켜 측정속도를 향상시킬 수 있게 된다.6 to 11, the rotation restricting unit 500 may be installed between the fixed frame 100 and the moving block 200 to move the moving block 200 relative to the fixed coordinate system 110 Thereby restricting the rotation in the z-axis direction acting on the origin 211. That is, since the rotation of the moving coordinate system 211 in the z-axis direction is restricted, the Mz moment generated by rotating about the z-axis is not generated. This simplifies the operation of the microcontroller 420 of the sensing and measuring unit 400 So that the measurement speed can be improved.

또한, 디버링 작업을 수행하기 위해 작업공구(T)를 회전시켜 발생하는 진동의 경우 이동블럭(20)의 상방으로 돌출된 작업공구(T)의 상단이 고정좌표계(110)의 고정원점(111)을 기준으로 계속하여 이동하게 만드는 원인이 된다. 따라서, 상기 진동에 의해 가공물의 외주면에 작업공구(T)가 접촉하게 되는 경우 작업로봇(R)의 위치제어와 무관하게 가공물의 외주면과 지속적으로 부딪히게 되어 작업공구(T) 또는 가공물이 손상되게 된다. 하지만, 회전제한부(500)를 설치함으로써 상기 서술한 문제점을 방지할 수 있게 된다.The upper end of the working tool T protruding upward from the moving block 20 in the case of the vibration generated by rotating the working tool T to perform the deburring operation is fixed to the fixed origin 111 of the fixed coordinate system 110, Quot; and " continue " Therefore, when the work tool T comes into contact with the outer circumferential surface of the workpiece due to the vibration, the workpiece T or the workpiece is damaged by the continuous contact with the outer circumferential surface of the workpiece regardless of the position control of the work robot R do. However, the above-described problem can be prevented by providing the rotation restricting part 500. [

더욱이, 이동블럭(200)의 상부에 설치된 작업공구(T)가 가공물의 외주면에 접촉하게 되면 접촉력에 의해 순응장치 또는 가공물이 손상될 수 있으므로 순응장치가 접촉력을 완충하는 유연성을 가지고 있어야 된다. 따라서, 이동좌표계(210)의 이동원점(211)에 외력이 작용하는 경우 미소 변위를 형성하여 완충시키도록 회전제한부(500)는 상기 고정프레임(100)의 X축 및 Y축 방향 각각을 회전중심축으로 하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 이동블럭(200)의 이동원점(211)에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한하는 유니버셜조인트일 수 도 있다.Further, when the work tool T installed on the upper portion of the moving block 200 comes into contact with the outer circumferential surface of the workpiece, the compliant device or the workpiece may be damaged by the contact force. Therefore, the compliant device must have flexibility to buffer the contact force. Therefore, when an external force acts on the movement origin 211 of the moving coordinate system 210, the rotation restricting unit 500 rotates the X and Y axis directions of the fixed frame 100, respectively, And may be a universal joint which is rotatably installed as a central axis and restricts the rotation in the z-axis direction acting on the movement origin 211 of the movable block 200.

여기서, 유니버셜조인트란 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 서로 다른 두개의 축을 결합하여 한쪽 축에서 다른 방향의 축으로 회전력을 전달하는 구조로 이루어진 조인트로써 내부에 '╋'자 형상의 회전축이 삽입되어 상기 회전축을 중심으로 소정의 각도로 각각의 축이 굴절된 상태에서 회전력을 전달하는 부재를 지칭한다.Here, as shown in FIGS. 7 to 9, a universal joint is a joint having a structure in which two axes which are different from each other are coupled to transmit rotational force from one axis to another axis, and a ' And transmits a rotational force in a state in which each axis is deflected at a predetermined angle about the rotational axis.

즉, 회전제한부(500)의 중심이 도 10에 도시된 바와 같이 고정프레임(100)과 이동블럭(200) 사이에 고정좌표계(110)의 Z축 및 이동좌표계(210)의 z축 각각과 동축선상에 위치하도록 고정 결합됨으로 이동좌표계(210)의 z축을 회전중심으로 형성되는 Mz 모멘트가 발생하지 않게 된다.10, between the Z axis of the fixed coordinate system 110 and the z axis of the moving coordinate system 210 between the fixed frame 100 and the movable block 200, The Mz moment formed by the rotation center of the z-axis of the moving coordinate system 210 does not occur.

또한, 회전제한부(500)는 도 11에 도시된 바와 같이 이동블럭(200)의 이동원점(211)에 외력이 작용하는 경우 외력이 작용하는 방향으로 굴절되어 이동블럭(200)을 이동시키게 된다. 이는 충격량을 완충시키는 댐퍼와 동일한 효과를 가지게 됨으로써 순응장치에 전달되는 충격량을 줄여 손상을 방지할 수 있게 된다.11, when the external force acts on the movement origin 211 of the movable block 200 as shown in FIG. 11, the rotation restricting part 500 is deflected in a direction in which an external force acts to move the movable block 200 . This has the same effect as a damper that buffers an impact amount, thereby reducing the amount of impact transmitted to the adaptation device, thereby preventing damage.

따라서, 도 13에 도시된 바와 같이 이동좌표계(210)의 이동원점(211)에 외력이 작용하는 경우 각각의 순응장치모듈(310, 320, 330, 340)은 고정프레임(100) 및 이동블럭(200)의 외주면에 방사상으로 결합된 스프링과 동일한 효과를 가지게 되어 외력에 의해 충분한 탄성변형을 할 수 있게 된다. 계속하여 회전제한부(500)는 고정프레임(100) 및 이동블럭(200)에 결합되어 각각의 순응장치모듈(310, 320, 330, 340)에 전달되는 충격량을 완화시키는 댐퍼와 동일한 효과를 나타냄으로써 작업공구(T)와 가공물이 접촉하여 발생하는 접촉력에 의해 작업공구(T) 또는 가공물이 손상되는 현상을 방지할 수 있게 된다.13, when an external force acts on the movement origin 211 of the moving coordinate system 210, each of the adaptation device modules 310, 320, 330, and 340 includes the fixed frame 100 and the moving block 200, and the elastic deformation can be sufficiently performed by an external force. The rotation restricting unit 500 has the same effect as the damper that is coupled to the fixed frame 100 and the moving block 200 to alleviate the amount of impact transmitted to the respective adapter modules 310, 320, 330, and 340 It is possible to prevent the work tool T or the workpiece from being damaged by the contact force generated by the contact between the work tool T and the workpiece.

더욱이 도 14에 도시된 바와 같이 작업로봇(R)에 설치하여 사용하는 경우 작업공구(T)에 작용하는 힘에 대한 정보를 통해 보다 정밀하고 정확한 작업로봇(R)의 위치제어를 가능하게 함으로써 작업공구(T)가 가공물의 외주면에 접촉하여 발생하는 접촉력을 용이하게 조절할 수 있게 됨으로 보다 정확한 힘 제어를 할 수 있게 된다.14, it is possible to more precisely and precisely control the position of the work robot R through information about the force acting on the work tool T when the work robot R is installed and used, The contact force generated when the tool T comes into contact with the outer circumferential surface of the workpiece can be easily adjusted, so that more accurate force control can be performed.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

T : 작업공구
R : 작업로봇
100 : 고정프레임
110 : 고정좌표계 111 : 고정원점
200 : 이동블럭
210 : 이동좌표계 211 : 이동원점
300 : 순응장치부
310 : 제1 순응장치모듈 320 : 제2 순응장치모듈
330 : 제3 순응장치모듈 340 : 제4 순응장치모듈
311 : 제1 회전지지블럭 312 : 제2 회전지지블럭
313 : 탄성편
400 : 감지측정부
410 : 스트레인게이지 420 : 마이크로콘트롤러
500 : 회전제한부T: Working tools
R: Work robot
100: Fixed frame
110: fixed coordinate system 111: fixed origin
200: moving block
210: Moving coordinate system 211: Moving origin
300:
310: first adaptation module 320: second adaptation module
330: third adaptation module 340: fourth adaptation module
311: first rotation supporting block 312: second rotation supporting block
313: elastic piece
400:
410: strain gauge 420: microcontroller
500:

Claims (6)

X-Y-Z의 3축으로 된 고정좌표계의 고정원점이 정의되는 고정프레임과,
상기 고정프레임의 고정좌표계를 기준으로 이동 가능하도록 상기 고정프레임의 상방으로 이격되어 설치되고, x-y-z의 3축으로 된 이동좌표계의 이동원점이 정의되는 이동블럭과,
상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 설치되고, 상기 고정프레임에 대하여 상기 이동블럭을 탄성 지지하는 순응장치부와,
상기 이동블럭의 이동원점에 외력이 작용하여 상기 고정프레임의 고정원점을 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점이 위치 이동하는 경우 상기 순응장치부로부터 탄성변형량을 감지하여 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 x축 및 y축 각각의 방향에 대한 2개의 힘을 측정하는 감지측정부와,
상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 설치되어 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한하는 회전제한부를 포함하고,
상기 회전제한부는,
상기 고정프레임의 X축 및 Y축 방향 각각을 회전중심축으로 하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 z축 방향의 회전을 제한하는 유니버셜조인트이고,
상기 순응장치부는,
상기 고정프레임과 이동블럭 사이에 각각이 90도 각도의 간격으로 방사상으로 설치된 4개의 제1 순응장치모듈, 제2 순응장치모듈, 제3 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈을 포함하고,
상기 제1 순응장치모듈, 제2 순응장치모듈, 제3 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈 각각은, 상기 고정프레임의 외주면에 고정 결합되는 제1 회전지지블럭과, 상기 이동블럭의 외주면에 고정 결합되는 제2 회전지지블럭과, 하단이 상기 제1 회전지지블럭과 회전 가능하게 결합되고, 상단이 상기 제2 회전지지블럭과 회전 가능하게 결합되는 탄성편을 포함하고,
상기 감지측정부는,
상기 탄성편의 양면 중 적어도 어느 하나의 일면에 부착되어 상기 탄성편 각각의 탄성변형량을 감지하는 복수의 스트레인게이지와,
상기 스트레인게이지 각각의 신호를 전송받아 상기 스트레인게이지 각각의 탄성변형량으로부터 상기 고정좌표계를 기준으로 상기 이동블럭의 이동원점에 작용하는 2개의 힘인 X축 방향에 대한 FX 및 Y축 방향에 대한 FY를 각각 측정하는 마이크로콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치.
A fixed frame in which a fixed origin of a fixed coordinate system of three axes of XYZ is defined,
A moving block spaced above the fixed frame so as to be movable with reference to the fixed frame of the fixed frame and defining a moving source point of a moving coordinate system of three axes xyz;
An adaptation device installed between the fixed frame and the movable block and elastically supporting the movable block with respect to the fixed frame;
When an external force acts on the moving origin of the moving block and the moving source point of the moving block moves based on the fixed origin of the fixed frame, the amount of elastic deformation is sensed from the adapting unit, A detection measuring unit for measuring two forces in directions of the x-axis and the y-axis respectively acting on the movement origin,
And a rotation restricting portion provided between the fixed frame and the movable block and restricting rotation in the z-axis direction acting on the movement origin of the movable block based on the fixed coordinate system,
The rotation restricting portion includes:
A universal joint installed rotatably about the X axis and Y axis directions of the fixed frame as rotation center axes and restricting rotation in the z axis direction acting on the movement origin of the movable block,
The adaptation device comprises:
A first adaptation module, a second adaptation module, a third adaptation module and a fourth adaptation module radially installed at intervals of 90 degrees between the fixed frame and the movable block,
Each of the first adaptation device module, the second adaptation device module, the third adaptation device module and the fourth adaptation device module includes a first rotation supporting block fixedly coupled to an outer circumferential surface of the fixed frame, And a resilient piece whose lower end is rotatably engaged with the first rotation support block and whose upper end is rotatably engaged with the second rotation support block,
Wherein the sensing unit comprises:
A plurality of strain gauges attached to at least one surface of at least one of both surfaces of the elastic piece to sense an amount of elastic deformation of each of the elastic pieces,
And F Y for the X- axis direction and F Y for the Y-axis direction, which are two forces acting on the movement origin of the moving block from the elastic deformation amounts of the respective strain gauges based on the fixed coordinate system, And a microcontroller for measuring the two-axis force, respectively.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 순응장치모듈 및 제3 순응장치모듈 각각은 상기 고정좌표계의 X축선 상에 서로 마주보도록 설치되고,
상기 제2 순응장치모듈 및 제4 순응장치모듈 각각은 상기 고정좌표계의 Y축선 상에 서로 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 2축 힘 측정 기능을 갖는 순응장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the first adaptation device module and the third adaptation device module is installed to face each other on the X axis of the fixed coordinate system,
Wherein the second adaptation device module and the fourth adaptation device module are installed to face each other on the Y axis of the fixed coordinate system.
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