KR102020907B1

KR102020907B1 - 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치

Info

Publication number: KR102020907B1
Application number: KR1020160155574A
Authority: KR
Inventors: 이상문; 안진웅; 이부환; 홍대한
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2019-09-11
Also published as: KR20180057207A; CN108081301A; US20180141209A1

Abstract

본 발명은 전기 모터로 구동되는 전동 그리퍼로, 그리퍼를 복수의 모듈로 구성하여, 범용성 향상 및 유지보수의 용이성을 높인 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 착탈식 모듈형 그리펑 장치는 작업물을 그리핑하는 그리핑 유니트가 설치되는 하우징;과 상기 하우징에 별도의 부품으로 착탈되는 전장 모듈;을 포함하고, 상기 전장 모듈은 외부 장치와 제1 신호를 입출력하는 로봇 서버 인터페이스부, 상기 구동 모듈에 전원 또는 제2 신호를 입출력하는 구동 모듈 제어부, 상기 그리핑 유니트의 동작 상태를 감지하는 센서의 제3 신호를 입출력하는 센서 인터페이스부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 그리핑 유니트;와 그리핑 유니트가 설치되는 하우징;을 포함하고, 상기 그리핑 유니트는 작업물을 그립하는 악 모듈과, 상기 악 모듈에 구동력을 제공하는 구동 모듈을 포함하며, 상기 악 모율 및 상기 구동 모듈은 상기 하우징에 착탈 가능하게 마련될 수 있다.

Description

착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치{Detachable and attachable modular gripper for universal use}

본 발명은 전기 모터로 구동되는 전동 그리퍼로, 그리퍼를 복수의 모듈로 구성하여, 범용성 향상 및 유지보수의 용이성을 높인 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치에 관한 것이다.

그리퍼(gripper)는 일반적으로 산업용 로봇의 단부에 장착되는 앤드-이팩터(End-effector) 중 하나로 손가락 또는 손 전체로 작업물을 잡는 일을 하는 경우에 사용될 수 있다.

그리퍼는 유체의 압력을 이용하는 공압방식과 전기모터로 구동되는 전동 방식이 있다.

한국등록특허공보 제10-0188859호에는 보이스 코일 모터로 동작하는 그리퍼가 개시되고 있다.

한국등록특허공보 제10-0188859호

본 발명은 전기 모터로 구동되는 전동 그리퍼로, 그리퍼를 복수의 모듈로 구성하여, 범용성 향상 및 유지보수의 용이성을 높인 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 작업물을 그리핑하는 그리핑 유니트가 설치되는 하우징;과, 상기 하우징에 별도의 부품으로 착탈되는 전장 모듈;을 포함하고, 상기 전장 모듈은 외부 장치와 제1 신호를 입출력하는 로봇 서버 인터페이스부, 상기 구동 모듈에 전원 또는 제2 신호를 입출력하는 구동 모듈 제어부, 상기 그리핑 유니트의 동작 상태를 감지하는 센서의 제3 신호를 입출력하는 센서 인터페이스부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 그리핑 유니트;와, 그리핑 유니트가 설치되는 하우징;을 포함하고, 상기 그리핑 유니트는 작업물을 그립하는 악 모듈과, 상기 악 모듈에 구동력을 제공하는 구동 모듈을 포함하며, 상기 악 모듈 및 상기 구동 모듈 중 하나는 상기 하우징에 착탈 가능하게 마련될 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 기능 및 성능 등 제원이 고정되어 있는 기존 그리퍼와 달리, 그리퍼 장치의 하위 구성을 각 모듈로 정의하고 모듈별로 교체가 가능하도록 구성하여 그리퍼 기능 및 성능을 대상 작업 환경에 대한 적응성을 극대화한 것일 수 있다. 따라서, 환경에 따라 적절하게 변경할 수 있어 작업 협응 능력을 최대화할 수 있다. 즉, 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 복수의 모듈로 구성되어, 범용성 향상 및 유지보수의 용이성을 높일 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치에서 전장 모듈과 그리핑 유니트의 전기적 결합은 스프링 핀과 통전판이 접촉하여 전기가 통함으로써 구현될 수 있다. 스프링 핀의 탄성력에 의한 밀착접속은 장치의 흔들림, 충격, 공차 등에 의한 불량접촉을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치의 일실시예를 나타내는 분해도이다.
도 3은 본 발명의 전장 모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 전장 모듈과 그리핑 유니트의 착탈 관계를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 구동 모듈과 악 모듈의 착탈 관계를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 브릿지를 나타내는 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

이하, 도 1 내지 6은 참조하여, 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치를 설명한다.

본 발명의 착탈식 모듈형 그리퍼는 로봇 암 등의 단부에 장착되어 로봇이 작업물을 고정 또는 이동시킬 수 있게 작업물을 잡거나 흡착 등을 할 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 기능 및 성능 등 제원이 고정되어 있는 기존 그리퍼와 달리, 그리퍼 장치의 하위 구성을 각 모듈로 정의하고 모듈별로 교체할 수 있도록 구성하여 그리퍼 기능 및 성능을 작업 환경에 따라 극대화한 것일 수 있다. 따라서, 환경에 따라 적절하게 변경할 수 있어 작업 협응 능력을 최대화할 수 있다. 즉, 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 복수의 모듈로 구성되어, 범용성 향상 및 유지보수의 용이성을 높일 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 작업물을 그립하기 위한 그리핑 유니트(200)와, 그리핑 유니트(200)의 제어 정보를 입출력하는 전장 모듈(100)을 포함할 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 그리핑 유니트(200)를 둘러싸는 하우징(320)과, 전장 모듈(100)을 둘러싸는 케이스(310)를 포함할 수 있다. 케이스(310) 또는 하우징(320)에는 방열 핀(Cooling Fin)이 내부 또는 외부에 마련될 수 있다.

방열 핀은 케이스(310) 또는 하우징(320)에 주름 잡힌 금속판으로 마련될 수 있다. 방열 핀은 열전도 높은 소재로 마련되고, 주름 형상으로 단면적이 극대화되게 마련되될 수 있다. 방 열핀은 내부 또는 외부 공기 접촉 면적을 넓혀 열 순환 효과를 높일 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 작업물을 그리핑하는 그리핑 유니트(200)가 설치되는 하우징(320)과, 하우징(320)에 별도의 부품으로 착탈되는 전장 모듈(100)을 포함할 수 있다.

전장 모듈(100)은 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD)가 마련되며, 전기적 신호를 처리할 수 있다. 전장 모듈(100)과 그리핑 유니트(200)의 결합 및 분리는 기계적인 결합 및 분리는 물론, 전기적인 결합 및 분리를 동시에 의미할 수 있다.

그리핑 유니트(200)는 작업물을 그립하는 악 모듈(210)과, 악 모듈(210)에 구동력을 제공하는 구동 모듈(230)을 포함할 수 있다.

전장 모듈(100)은 로봇 서버와 제1 신호를 입출력하는 로봇 서버 인터페이스부와, 구동 모듈(230)에 전원 또는 제2 신호를 입출력하는 구동 모듈(230) 제어부와, 상기 악 모듈(210)의 동작 상태를 감지하는 센서의 제3 신호를 입출력하는 센서 인터페이스부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전장 모듈(100)은 외부 장치와 통신으로 연결되고, 통신으로 제1 신호를 입출력할 수 있다. 전장 모듈(100)이 통신 연결되는 외부 장치는 로봇 전체를 제어하는 로봇 서버일 수 있다. 제1 신호는 외부 장치와 본 발명의 차탈식 모듈형 그리퍼 장치 간에 송수신 되는 모든 전기, 전자 또는 통신 신호를 의미할 수 있다. 전장 모듈(100)에 마련되는 로봇 서버 인터페이스부는 외부 장치와 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치 간에 송수신되는 모든 전기, 전자 또는 통신 신호인 제1 신호의 입출력을 관리할 수 있다.

외부 장치에서 그리퍼 제어 정보가 유선 또는 무선의 통신을 통해 제1 신호로 전장 모듈(100)에 전송될 수 있다. 제1 신호는 이더넷, 이더켓, RS485/422, RS232, CAN 중 적어도 하나의 통신 사양이고, 로봇 서버 인터페이스부에서 외부 장치의 종류에 따라 변경 가능할 수 있다. 어느 하나의 통신 사양에 의거하여 외부 장치에서 하달된 제1 신호를 변환하여 구동 모듈(230) 제어부에 입력할 디지털 IO 또는 아날로그 IO를 생성할 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치가 산업 현장에 적용되는 경우에서, 그리퍼 장치가 장착되는 로봇 암 등은 일정하지 않을 수 있다. 즉, 로봇 암을 제어하는 외부 장지는 제조 회사 및 모델별로 다양한 종류가 존재할 수 있다. 따라서, 외부 장치의 종류에 따라 그리퍼 장치에 전달되는 제1 신호의 통신 사양의 종류 또한 달라질 수 있다.

일실시예로, 전장 모듈(100)에 제1 신호는 이더넷, 이더켓, RS485/422, RS232, CAN 중 적어도 하나 이상을 포함하는 복수의 통신 사양이 응용될 수 있는 로봇 서버 인터페이스부가 마련될 수 있다. 이때, 로봇 서버 인터페이스부는 외부 장치와 통신이 연결이되면 외부 장치의 통신 사양을 인지하고, 인지한 통신 사양과 동일한 통신 사양을 선택하여 외부 장치와 제1 신호를 입출력할 수 있다.

다른실시예로, 전장 모듈(100)은 이더넷, 이더켓, RS485/422, RS232, CAN 중 하나의 각기 다른 통신 사양으로 설정된 로봇 서버 인터페이스부를 포함하는 복수의 타입으로 마련될 수 있다. 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 외부 장치와 통신 사양과 동일한 통신 방식인 전장 모듈(100)의 타입을 선택되어 그리핑 유니트(200)에 착탈될 수 있다.

즉, 전장 모듈(100)은 제1 전장 모듈(100) 및 제2 전장 모듈(100)을 포함하고, 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호의 신호 양식에 따라 제1 전장 모듈(100) 및 제2 전장 모듈(100) 중 하나가 선택적으로 그리핑 유니트(200)에 착탈될 수 있다.

본 발명의 전장 모듈(100)은 외부 장치에서 하달된 제1 신호를 변환하여 그리핑 유니트(200)와 입출력되는 제2 신호를 생성하는 디지털 IO 또는 아날로그 IO를 카드를 구비하는 구동 모듈(230) 제어부를 포함할 수 있다.

제2 신호는 구동 모듈(230)과 전장 모듈(100) 사이에 입출력되며, 구동 모듈(230)의 제어 지령과 관련되는 신호일 수 있다.

디지털 IO는 Bit 데이터에 할당하여 디지털 신호를 입출력할 수 있다.

아날로그 IO는 전류 또는 전압으로 아날로그 신호를 입출력할 수 있다.

구동 모듈(230)의 모터 또는 엔코더 등에서 출력되는 신호는 구동 모듈(230)의 타입에 따라 아날로그 및 디지털 신호 중 하나일 수 있다. 디지털 IO 또는 아날로그 IO 카드를 포함한 전장 모듈(100)의 타입이 구동 모듈(230)에 입출력되는 신호의 종류에 따라 그리핑 유니트(200)에 착탈될 수 있다. 또는 전장 모듈(100)은 디지털 IO 및 아날로그 IO 카드를 모두 포함하고, 입력되는 신호의 방식에 따라 해당 카드가 적용될 수 있다.

제3 신호는 그리핑 유니트(200)에 포함되는 센서에서 측정된 신호일 수 있다. 그리핑 유니트(200)는 카메라 센서, 포스 센서, 위치 센서, 촉감 센서, 속도 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

센서 측정 신호인 제3 신호는 측정값인 아날로그 신호로 바로 전장 모듈(100)에 입력될 수도 있고, 센서와 세트로 구비된 PCB에서 측정값을 디지털 신호로 변환하여 전장 모듈(100)에 입력될 수도 있다. 또한, 각 타입의 그리핑 유니트(200)가 포함하는 센서의 종류에 따라 카메라 센서, 포스 센서, 위치 센서, 촉감 센서, 속도 센서 측정값 중 제3 신호가 포함하는 센서 측정값의 종류는 달라질 수 있다. 즉, 그리핑 유니트(200)의 타입에 따라 출력되는 신호 종류 및 방식이 다를 수 있다. 예를 들어, 그리핑 유니트(200) 중 하나의 타입은 위치 센서, 촉감 센서 값을 아날로그 신호로 출력할 수 있고, 다른 하나의 타입은 카메라 센서, 포스 센서 값을 디지털 신호로 출력할 수 있다. 이와 같이 그리핑 유니트(200)의 타입에 따라 전장 모듈(100)에서 처리해야 할 센서 신호의 종류와 방식이 달라질 수 있다. 따라서, 전장 모듈(100)의 센서 인터페이스부는 AD/DA 컨버터를 구비하여, 제3 신호를 입력받아 신호 양식을 디지털 또는 아날로그 신호로 통일시키고, 측정값을 보낸 센서 종류를 인지하여 측정값의 종류에 맞게 처리할 수 있다.

즉, 전장 모듈(100)의 센서 인터페이스부는 AD/DA 컨버터를 구비하여 외부 장치에 디지털 신호를 입출력할 수 있다.

또한, 전장 모듈(100)은 DAQ(data acquisition) 카드를 포함하고, 수집된 제3 신호의 센서 데이타를 저장할 수 있다.

전장 모듈(100)은 그리핑 유니트(200)와 전기적 접촉을 하고, 전기적 접촉은 케이스(310)의 측면의 일부 영역에 마련된 제1 전기 접촉부와 하우징(320)의 측면의 일부 영역에 마련된 제2 전기 접촉부가 대면하게 접촉함으로써 구현될 수 있다.

제1 전기 접촉부 및 제2 전기 접촉부는 플레이트 형상일 수 있다.

제1 전기 접촉부 또는 제2 전기 접촉부 중 하나에는 플레이트 평면에 수직한 방향으로 길이변화가 가능한 복수의 스프링 핀(161)을 마련될 수 있고, 다른 하나에는 각 스프링 핀(161)에 대면하는 위치에 복수의 통전판이 마련될 수 있다.

통전판은 스프링 핀(161)이 접촉하는 통전 가능한 금속판으로 스프링 핀(161)과 1:1로 매칭되어 접촉될 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치에서 전장 모듈(100)과 그리핑 유니트(200)의 전기적 결합은 스프링 핀(161)과 통전판이 접촉하여 전기가 통함으로써 구현될 수 있다.

스프링 핀(161)은 통전 가능한 금속 재질로, 길이 방향으로 탄성력을 받아 팽창할 수 있다. 스프링 핀(161)은 길이 방향으로 길어지는 탄성력을 받음으로써, 스프링 핀(161)의 단부와 통전판의 접촉을 더 원활히 할 수 있다. 스프링 핀(161)의 탄성력에 의한 밀착접속은 장치의 흔들림, 충격, 공차 등에 의한 불량접촉을 방지할 수 있다.

전장 모듈(100)은 복수의 타입으로 마련될 수 있으며, 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호의 신호 양식 및 처리 데이터의 종류에 따라 각 타입이 달라질 수 있다.

신호 양식은 통신 종류인 이더넷, 이더켓, RS485/422, RS232, CAN에 따라 달라질 수 있으며, 또는 아날로그 및 디지털에 따라 달라질 수 있다.

처리 데이터는 모터 지령, 센서 측정값 등에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 그리핑 유니트(200)는 작업물을 그립하는 악 모듈(210)과, 악 모듈(210)에 구동력을 제공하는 구동 모듈(230)을 포함할 수 있다.

구동 모듈(230)은 전기로 회전력의 기계 동력을 제공하는 모터부(233)와, 모터부(233)의 회전력을 악 모듈(210)의 구동력으로 전달하는 동력 전달부(231)를 포함할 수 있다.

모터부(233)는 회전 동력을 발생시키는 모터와, 모터에 제어 명령을 하달하는 모터 제어수단과, 모터의 회전량 또는 회전속도를 측정하는 엔코더를 포함할 수 있다. 모터부(233)는 모터, 모터 제어수단, 엔코더를 하나의 팩으로 구성되어 모듈화될 수 있다. 모터부(233)는 원통 모양으로 형성될 수 있으며, 길이 방향으로 모터, 모터 제어수단, 엔코더 순서 또는 모터, 엔코더, 모터 제어수단 순서로 결합될 수 있다. 모터부(233)는 하우징(320) 내부에 마련된 제1 브라켓(273)에 삽입되어 착탈될 수 있다. 제1 브라켓(273)은 하우징(320) 내부에 밀착고정 되고, 모터부(233)의 단면 형상의 삽입 홀을 포함하고 있으며, 모터부(233)는 삽입 홀에 삽입되어 하우징(320)에 착탈될 수 있다.

동력 전달부(231)는 모터부(233)의 동력을 악 모듈(210)에 전달할 수 있다. 동력 전달부(231)는 모터의 회전력을 악 모듈(210)의 구동 방식에 해당하는 운동으로 변환하여 악 모듈(210)에 전달 할 수 있다. 동력 전달부(231)는 악 모듈(210)의 구동 방식에 따라 랙과 피이언(rack and pinion), 웜기어(worm gear), 타이밍 벨트(timing belt)와 타이밍 기어 중 하나의 기어를 포함할 수 있다. 동력 전달부(231)는 메인축을 포함하고, 모터부(233)의 동력을 메인축으로 입력받으며, 메인축은 랙과 피이언(rack and pinion), 웜기어(worm gear), 타이밍 벨트(timing belt)와 타이밍 기어 중 마련된 기어에 동력을 전달할 수 있다.

동력 전달부(231)의 기어는 하우징(320) 내부에 마련된 제2 브라켓(271)에 착탈될 수 있다. 제2 브라켓(271)은 하우징(320) 내부에 밀착고정되어 동력 전달부(231)를 하우징(320) 내부에서 고정할 수 있다.

구동 모듈(230)은 모터부(233)의 회전축과 동력 전달부(231)의 메인축이 연결되는 크로스부(250)가 마련될 수 있다. 크로스부(250)는 회전축으로부터 입수한 회전력을 메인축에 전달할 수 있다. 크로스부(250)는 회전축의 축방향과 메인축의 축방향이 평행할 경우 스퍼 기어(Spur gear), 내치 기어(Internal gear), 스프라인 및 내치(Spline & boss) 등의 기어일 수 있다. 크로스부(250)는 회전축의 축방향과 메인축의 축방향이 수직할 경우 베벨기어(bevel gear)일 수 있다.

모터부(233)를 구동 모듈(230)에서 분리하거나 동력 전달부(231)를 구동 모듈(230)에서 분리하면 모터부(233)의 회전축과 동력 전달부(231)의 메인축의 연결 상태는 크로부를 통해 해제될 수 있다.

구동 모듈(230)은 복수의 타입으로 마련될 수 있으며, 모터의 스팩 및 기어의 종류에 따라 타입이 달라질 수 있다.

악 모듈(210)은 역학적 구동으로 작업물을 파지할 수 있다. 악 모듈(210)은 그립 대상이 되는 작업물과 직접 접촉하는 악(jaw) 수단을 포함할 수 있다. 악 모듈(210)은 구동 모듈(230)과 결합하여, 구동 모듈(230)에서 전달된 구동력으로 작업물과 접촉할 수 있다. 악 수단은 구동 모듈(230)의 구동력에 의해서 선형 또는 회전 운동을 할 수 있다. 악 모듈(210)은 복수의 악 수단이 마련되고, 악 수단의 간의 상대 거리가 구동 모듈(230)에 의해 조율됨으로써, 작업물을 파지할 수 있다. 즉, 악 수단 사이에 작업물이 존재할 경우에 악 수단이 서로 근접하게 되면서 작업물을 파지할 수 있다.

악 모듈(210)은 악 모듈(210)에 마련된 부착 수단으로 작업물을 악 모듈(210)에 고정할 수 있다. 부착 수단은 작업물에 접촉시 작업물에 접착 또는 흡착되어 악 모듈(210)과 작업물을 부착 고정할 수 있다. 일실시예로, 부착 수단은 접착제가 도포되어 작업물에 부착될 수 있다. 다른실시예로, 부착 수단은 흡입 장치가 마련되고, 흡입 장치로 음압을 발생시켜 악 모듈(210)과 작업물을 서로 부착 고정할 수 있다. 즉, 부착 수단은 화학적 접착제 또는 음압을 형성하는 흡입 장치일 수 있다.

악 모듈(210)에는 포스 센서, 촉감 센서, 카메라 센서 등이 포함될 수 있다. 악 모듈(210)은 센서에서 측정된 값을 아날로그 신호로 바로 전장 모듈(100)에 전달할 수 있다. 또는, 악 모듈(210)은 전장 모듈(100)과 별도로 자체적으로 마련된 PCB에서 센서의 측정 신호를 디지털 신호로 전달할 수 있다.

악 모듈(210)은 서로 독립된 한 쌍의 부품으로 마련되며, 구동 모듈(230)에 연결되는 브릿지(220) 부재에 착탈될 수 있다.

하우징(320) 내부에 마련된 구동 모듈(230)에 브릿지(220) 부재의 일측 연결되고, 브릿지(220) 부재의 타측은 악 모듈(210)에 착탈되며, 브릿지(220) 부재의 일측 및 타측의 중간 부분은 하우징(320)에 마련된 슬롯(323)에 이동 가능하게 삽입될 수 있다.

구체적인 일실시예로 구동 모듈(230)에는 하우징(320) 내부에 수납된 모터부(233)로부터 구동력을 전달받는 메인축과, 메인축에 대면되는 종동축과, 메인축 및 종동축을 연결하는 타이밍 벨트를 구비될 수 있다. 타이밍 벨트의 직선 이동은 브릿지(220) 부재에 전달되며, 브릿지(220) 부재의 일측은 상기 타이밍 벨트에 연결되고, 브릿지(220) 부재의 타측은 악 모듈(210)에 착탈될 수 있다. 브릿지(220) 부재의 일측 및 타측의 중간 부분은 하우징(320)에 마련된 슬롯(323)에 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 슬롯(323)은 하우징(320)에서 장업물과 대면하는 면(321)에 형성될 수 있다.

구동 모듈(230)은 기어 장치들을 포함하고 있기 때문에 외부로 노출될 경우, 먼지와 같은 이물질이 기어 사이로 삽입되어 기어의 수명을 감소시킬 수 있다. 따라서 구동 모듈(230)을 하우징(320)으로 둘러쌓음으로써, 외부 먼지 등으로부터 보호할 필요가 있다. 이 경우에 악 모듈(210)을 하우징(320) 내부의 구동 모듈(230)과 직접 착탈하게 되면, 하우징(320)이 거치적거리면서 결합 및 분리의 방해가 될 수 있다. 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 악 모듈(210)과 구동 모듈(230) 간의 결합의 브릿지(220) 부재를 연결 부품으로 사용하고, 브릿지(220) 부재의 중간 부분이 하우징(320)에 마련된 슬롯(323)에 걸치게 함으로써, 악 모듈(210)의 착탈을 용이하게 하고 구동 모듈(230)을 외부 먼지 등으로부터 완벽하게 보호할 수 있다.

악 모듈(210)은 복수의 타입으로 마련될 수 있으며, 악 수단의 형상, 크기, 작업물 고정방법에 따라 타입이 달라질 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치의 작업물의 그립은 다음과 같이 작동할 수 있다.

작업 초기에 그립 대상이 되는 작업물의 크기, 질감, 형상, 강도(strength), 질량 중 적어도 하나 이상의 작업물 정보가 입력될 수 있다. 작업물 정보과 함께 작업물에 대한 파지시간, 파지횟수, 파지세기 중 적어도 하나 이상의 작업 정보가 입력될 수 있다. 파지시간은 그립이 시작되는 시간 및 그립이 종료되는 시간을 의미할 수 있다. 파지횟수는 작업물에 대한 그립의 반복 횟수를 의미할 수 있다. 파지세기는 작업물을 얼마나 세게 고정하는지를 의미할 수 있다. 작업물 정보 및 작업 정보는 외부 장치에서 입력되어 제1 신호로 전장 모듈(100)에 입력될 수 있다.

작업물 정보 및 작업 정보가 입력되면 그리핑 유니트(200)에 구비되는 카메라 센서로 작업물의 위치를 감지하고, 로봇 암에 의해서 본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 작업물에 접근할 수 있다. 카메라 센서는 악 모듈(210) 또는 하우징(320)에 구비될 수 있다.

카메라 센서의 측정값에 따라 그리퍼 장치가 작업물에 접근되면, 구동 모듈(230)은 전장 모듈(100)로 받은 제2 신호의 지령에 따라 악 모듈(210)에 구동력을 제공할 수 있다.

구동 모듈(230)의 구동력은 작업물에 손상이 가지 않게 악 모듈(210)에 제공되기 위해서 악 모듈(210) 또는 구동 모듈(230)에 구비된 포스 센서, 위치 센서, 속도 센서와, 모터부(233)의 엔코더의 측정값을 피드백하여 구동될 수 있다. 센서의 측정값을 피드백하여 제공된 구동력으로 악 모듈(210)이 작업물을 파지함으로써, 작업물에 손상이 가지 않는 적정한 파지력으로 작업물은 파지될 수 있다.

예를 들어서, 포스 센서로부터 작업물에 가해지는 압력을 감지하고, 위치 센서로 작업물과 악 모듈(210)간의 변위를 감지하여 작업물을 그립할 수 있다.

본 발명의 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치는 복수 타입의 전장 모듈(100), 구동 모듈(230) 및 악 모듈(210)을 구비하고, 각 타입은 그립되는 작업물의 크기, 질량, 강도, 형상에 따라 그룹화될 수 있다.

일실시예로 작업물은 크기, 질량, 강도, 형상의 종류에 따라 고유 코드를 부여받을 수 있다. 전장 모듈(100), 구동 모듈(230) 및 악 모듈(210)의 타입은 작업물의 고유 코드에 해당하는 타입이 선택되어 조립될 수 있다.

크기는 일련번호 n(n은 고유 문자열), 질량은 일련번호 m(m은 고유 문자열), 강도는 일련번호 l(l은 고유 문자열), 형상은 일련번호 r(r은 고유 문자열)로 받고 "작업물-nmlr"의 코드를 각 작업물은 부여받을 수 있다.

예를 들어, 크기에 대한 문자열 부여는 1~10cm는 "a", 10~100cm는 "b", 100~1000cm는 "C"라고 하고, 질량에 대한 문자열 부여는 0.1~1kg은 "a", 1~10kg은 "b", 10~100kg은 "c"라고 하며, 강도는 1~10mpa는 "a", 10~100mpa는 "b", 100~1000mpa는 "C"라고 하고, 형상은 구형을 "a", 원통형을 "b", 직육면체를 "c"라고 할 때, 15cm 크기, 7kg 질량, 6mpa 강도인 원통형인 작업물은 "작업물-bbab"의 코드를 부여받을 수 있다. 사용자는 "작업물-bbab"에 해당하는 타입의 전장 모듈(100), 구동 모듈(230), 악 모듈(210)을 사용할 수 있다.

전장 모듈(100), 구동 모듈(230) 및 악 모듈(210)은 선택 정보에 따라 복수로 마련되며, 선택 정보에 따라 선택된 특정한 상기 전장 모듈(100), 구동 모듈(230) 및 악 모듈(210)이 조립될 수 있다. 선택 정보는 작업물의 크기, 질량, 강도, 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

선택 정보에 따라 작업물별로 서로 구별되는 고유 코드가 부여될 때, 전장 모듈(100), 구동 모듈(230) 및 악 모듈(210)은 고유 코드에 대응되는 것이 선택되어 상호 조립될 수 있다.

각 모듈의 타입은 장치의 제원으로 결정될 수 있다. 즉, 전장 모듈(100)은 복수의 타입으로 마련될 수 있으며, 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호의 신호 양식 및 처리 데이터의 종류에 따라 각 타입이 달라질 수 있다. 구동 모듈(230)은 복수의 타입으로 마련될 수 있으며, 모터의 스팩 및 기어의 종류에 따라 타입이 달라질 수 있다. 악 모듈(210)은 복수의 타입으로 마련될 수 있으며, 작업물의 형상 및 크기, 작업물 고정방법에 따라 타입이 달라질 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...전장 모듈 101...PCB
160...제1 접촉부 161...스프링 핀
200...그리핑 유니트 210...악 모듈
220...브릿지 230...구동 모듈
231...동력 전달부 233...모터부
250...크로스부 260...제2 접촉부
271...제2 브라켓 273...제1 브라켓
310...케이스 320...하우징
323...슬롯

Claims

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그리핑 유니트;
그리핑 유니트가 설치되는 하우징;
상기 하우징에 별도의 부품으로 착탈되는 전장 모듈;
을 포함하고,
상기 그리핑 유니트는 작업물을 그립하는 악 모듈과, 상기 악 모듈에 구동력을 제공하는 구동 모듈을 포함하며,
상기 악 모듈 및 상기 구동 모듈 중 하나는 상기 하우징에 착탈 가능하게 마련되고,
상기 구동 모듈은 모터부와, 상기 모터부의 회전력을 상기 악 모듈의 구동력으로 전달하는 동력 전달부를 포함하고,
상기 모터부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제1 브라켓에 착탈되며,
상기 동력 전달부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제2 브라켓에 착탈되고,
상기 제1 브라켓 및 상기 제2 브라켓은 상호 연결되며 상기 하우징에 착탈되며,
상기 전장 모듈은 외부 장치와 제1 신호를 입출력하는 로봇 서버 인터페이스부, 상기 구동 모듈에 전원 또는 제2 신호를 입출력하는 구동 모듈 제어부, 상기 그리핑 유니트의 동작 상태를 감지하는 센서의 제3 신호를 입출력하는 센서 인터페이스부 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 전장 모듈을 둘러싸는 케이스의 일부 영역에 마련된 제1 전기 접촉부와 상기 하우징의 일부 영역에 마련된 제2 전기 접촉부가 대면하게 접촉하고,
상기 제1 전기 접촉부와 상기 제2 전기 접촉부가 접촉되면,
상기 제1 신호, 상기 전원, 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호 중 적어도 하나가 상기 전장 모듈과 상기 그리핑 유니트 사이에 전달되며,
상기 제1 전기 접촉부 및 상기 제2 전기 접촉부는 플레이트 형상이고,
상기 제1 전기 접촉부 및 상기 제2 전기 접촉부 중 어느 하나에는, 상기 제1 전기 접촉부 또는 상기 제2 전기 접촉부에 수직한 방향으로 길이변화가 가능한 복수의 스프링 핀이 마련되며,
상기 제1 전기 접촉부 및 상기 제2 전기 접촉부 중 나머지 하나에는 상기 각 스프링 핀에 대면하는 위치에 복수의 통전판이 마련되고,
상기 각각의 통전판은 서로 절연되며,
상기 통전판은 상기 스프링 핀이 접촉하는 통전 가능한 금속판이고, 상기 스프링 핀과 1:1로 접촉되는 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치.
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그리핑 유니트;
그리핑 유니트가 설치되는 하우징;
상기 하우징에 별도의 부품으로 착탈되는 전장 모듈;
상기 전장 모듈을 둘러싸는 케이스;
를 포함하고,
상기 그리핑 유니트는 작업물을 그립하는 악 모듈과, 상기 악 모듈에 구동력을 제공하는 구동 모듈을 포함하며,
상기 악 모듈 및 상기 구동 모듈 중 하나는 상기 하우징에 착탈 가능하게 마련되고,
상기 구동 모듈은 모터부와, 상기 모터부의 회전력을 상기 악 모듈의 구동력으로 전달하는 동력 전달부를 포함하며,
상기 모터부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제1 브라켓에 착탈되고,
상기 동력 전달부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제2 브라켓에 착탈되며,
상기 제1 브라켓 및 상기 제2 브라켓은 상호 연결되며 상기 하우징에 착탈되고,
상기 케이스 또는 상기 하우징에는 방열 핀이 내부 또는 외부에 마련되며,
상기 방열 핀은 케이스 또는 하우징에 주름 잡힌 금속판으로 마련되는 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치.
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그리핑 유니트;
그리핑 유니트가 설치되는 하우징;
을 포함하고,
상기 그리핑 유니트는 작업물을 그립하는 악 모듈과, 상기 악 모듈에 구동력을 제공하는 구동 모듈을 포함하며,
상기 악 모듈 및 상기 구동 모듈 중 하나는 상기 하우징에 착탈 가능하게 마련되고,
상기 구동 모듈은 모터부와, 상기 모터부의 회전력을 상기 악 모듈의 구동력으로 전달하는 동력 전달부를 포함하고,
상기 모터부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제1 브라켓에 착탈되며,
상기 동력 전달부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제2 브라켓에 착탈되고,
상기 제1 브라켓 및 상기 제2 브라켓은 상호 연결되며 상기 하우징에 착탈되며,
상기 모터부의 회전축과 상기 동력 전달부의 메인축을 연결하는 크로스부가 마련되고,
상기 크로스부는 상기 회전축으로부터 입수한 회전력을 상기 메인축에 전달하며,
상기 모터부를 상기 구동 모듈에서 분리하거나 상기 동력 전달부를 상기 구동 모듈에서 분리하면, 상기 모터부의 상기 회전축과 상기 동력 전달부의 상기 메인축의 연결 상태는 상기 크로스부에 의해 해제되는 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치.
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그리핑 유니트;
그리핑 유니트가 설치되는 하우징;
상기 하우징에 별도의 부품으로 착탈되며, 상기 그리핑 유니트에 전기 신호를 송수신하는 전장 모듈;
을 포함하고,
상기 그리핑 유니트는 작업물을 그립하는 악 모듈과, 상기 악 모듈에 구동력을 제공하는 구동 모듈을 포함하며,
상기 악 모듈 및 상기 구동 모듈 중 하나는 상기 하우징에 착탈 가능하게 마련되고,
상기 구동 모듈은 모터부와, 상기 모터부의 회전력을 상기 악 모듈의 구동력으로 전달하는 동력 전달부를 포함하며,
상기 모터부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제1 브라켓에 착탈되고,
상기 동력 전달부는 상기 하우징 내부에 밀착되는 제2 브라켓에 착탈되며,
상기 제1 브라켓 및 상기 제2 브라켓은 상호 연결되며 상기 하우징에 착탈되고,
상기 전장 모듈, 상기 구동 모듈 및 상기 악 모듈은 선택 정보에 따라 복수로 마련되며,
상기 선택 정보에 따라 선택된 특정한 상기 전장 모듈, 상기 구동 모듈 및 상기 악 모듈이 상호 조립되고,
상기 선택 정보는 상기 작업물의 크기, 질량, 강도, 형상 중 적어도 하나를 포함하는 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치.
제13항에 있어서,
상기 선택 정보에 따라 작업물별로 서로 구별되는 고유 코드가 부여될 때,
상기 전장 모듈, 상기 구동 모듈 및 상기 악 모듈은 상기 고유 코드에 대응되는 것이 선택되어 상호 조립되는 착탈식 모듈형 범용 그리퍼 장치.
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