KR950005123B1 - 산업용 로봇의 복합기구손 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

산업용 로봇의 복합기구손

제1도는 본 발명의 일실시예의 원리를 표시하기 위한 정면도.

제2도 내지 제5도는 본 발명의 일실시예를 표시하는 도로서, 제2도는 그 정면도, 제3도는 제2도의 요부의 확대정면도, 제4도는 제3도에 있어서 IV-IV선에 따른 측면도, 제5도는 제4도에 있어서 V-V선에 따른 평면도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레임 20 : 흡착기구

40 : 붙잡는 기구 50 : 협지프레임

60 : 랙피니온기구 70 : 협지판

본 발명은 로봇, 조종기(manipulator), 크레인 등의 산업용 로봇의 팔의 선단 손목부에 부착되고, 그리고 물품을 흡착 및 붙잡는 산업용 로봇의 복합기구손에 관한 것이다.

머테리얼 핸드링으로서, 로봇, 조종기 혹은 포오크 리프트 나아가서는 크레인 등의 실용으로 제공되고 있으나, 이들의 장치의 팔에는 머테리얼, 즉 물품을 잡기 위한 손이 일반으로 설비되고 있다. 그리고 손으로는 물품을 걸어 붙잡는 손가락이 있는 손과 물품을 지지하는 손가락이 없는 손으로 대별된다.

손가락이 있는 손은 붙잡는 형태에 의해 달아내려서 잡기, 끼우기, 붙잡기로 나뉘고 손가락이 없는 손과, 지지하는 형태에 의해 흡착·받이로 나뉘어지고 또한 흡착은진공식과 자기식(磁氣式)으로 나뉜다.

진공흡착손은 일반으로 진공원에 이어진 진공실로 구성되고 있다. 따라서, 물품은 진공실에 흡착되고 소정의 처리, 즉 짐쌓기, 짐내리기 또한 이동할 수 있다. 그리고, 하역이 끝난 물품은 진공실에 대기(大氣)를 도입하는 것만으로서 간단히 해방된다. 이와같이 흡착식 손에 의할때는 물품의 천정면만 이용하여서 흡착및 해방하므로서 그 작업이 간단히 되고, 또 구조자체도 단순하다고 하는 특징을 지닌다. 그리고 흡착력은 비교적 커서 상당한 중량의 물건도 안전하게 흡착되는 것이다.

그러나, 흡착력은 진공실에 대하여서 수직방향에는 크나 수평방향에 대하여서는 작다고 하는 결점이 있다. 즉, 물품에 대하여서는 수평방향의 힘이 작용하면, 흡착력은 수평방향에는 비교적 약하므로 물품은 흡착손에서 벗어나는 일이 있다. 또, 흡착력은 크다고는 하나 확실히 붙잡는 기계적인 기구가 구비되고 있으면 보다 안전하고 또 물품의 상표면을 흡착함과 동시에, 그 물품의 측면을 단단히 잡는 기술은 일본국 실용신안 공개공보 소 60-17983 호 공보에 기재되어 있다. 그렇지만, 이 공지기술에서는 물품의 측부를 단단히 잡는 팔이 회동하여서 물품의 측부를 단단히 잡고, 그 물품을 들어올린 다음, 또는 인접하는 물품이 넓은 공간을 지니고 나열되어 있는 경우에 한하여 사용된다.

더욱이, 일본국 실용신안 공개공보 소 48-17423 호 공보에는 단조 작업용 조종기에서의 협지집게가 개시되어 있다. 그렇지만, 이 공지기술에서는 포오크의 신축에 피스톤실린더장치를 이용하고 있으므로, 그 신축분에 대응하는 행정을 필요로 하고, 이 기술을 산업용 로봇의 복합기구손에 적용한 경우에 아주 큰 피스톤 실린더장치를 필요로 하고, 그 때문에 상기 공지예에서는 회동팔을 이용하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 물품을 비교적 좁은 간격에 인접해서 그 간격에 삽입할 수 있고, 또 충분히 뻗어서 물품의 측부를 단단히 잡을수 있는 산업용 로봇의 복합기구손을 제공하는 데에 있다.

본 발명에 의하면 산업용 로봇의 팔의 선단손목부에 부착되는 물품을 흡착 및 붙잡는 산업용 로봇의 복합기구의 팔에 있어서, 산업용 로봇의 팔의 선단손목부에 결합되는 프레임의 대략 중앙부에 위치하여 물품의 상표면을 진공력에 의해 흡착하도록 구성된 흡착기구와, 이 흡착기구의 양측에 위치하여 물품의 양측면을 협지하는 협지기구로 되어 있으며, 이 협지기구는 상기 프레임에 수평방향으로 힌지핀을 축착해서, 피스톤 실린더로 축착되는 협지프레임을 구비하고, 이 협지프레임에는 한쪽에 랙이 설치되고, 또 물품의 측부를 단단히 잡는 판상의 협지판에는 다른쪽에 랙이 설치되었으며, 이들 랙과 맞물리는 피니온이 이들 랙 사이에 설치되었고, 이 피니온은 구동부재에 회전히 자유롭게 축설되었으며, 이 구동부재는 피스톤실린더유닛의 피스톤로드에 결합되어 있다.

본 발명은 이상과 같이 구성되고 있으므로 그 사용에 임해서는, 예컨대 우선 하역기구, 예컨대 로봇의 팔에 프레임을 부착한다. 그리고, 흡착기구에는 진공원을 또 협지프레임의 구동 혹은 랙피니온기구의 구동을 위해 전원, 혹은 유체압원을 접속한다. 그리고 하역손을 물품상으로 이동시켜 흡착시킨다. 그리고 협지판을 소정의 길이로 세트하여서 물품을 양측에서 협지한다.

이같이 하여서 물품의 잡는 조작이 종료하므로 그후는 팔을 구동하여서 물품을 소정의 순서에 따라서 처리한다. 처리가 끝나면, 진공실에는 대기를 도입하고, 또 잡는 기구의 협지프레임을 구동하여서 물품을 해방한다. 이같이 하여서, 덕트의 하역작업은 끝나고 동일하게 하여서 다음의 작업으로 이행한다.

또 본 발명에서는 판상의 협지판이 랙피니온 수단에 의해 신장수축하므로, 물품을 비교적 적은 간격으로 배치하여도 판상이기 때문에 그 간격에 삽입하기 쉽고, 더욱이 협지판은 랙피니온 수단에 의해 거의 수직방향으로 이동하므로, 그 삽입작업이 용이하다. 또 랙피니온 수단때문에 피스톤실린더장치의 피스톤 행정의 배의 길이를 이동하고, 전체적으로 콤팩트로 무효공간(dead space)이 적은 장치를 제공할 수 있다. 이와같이 협지장소에 협지판을 삽입하면 미리 흡착 기구를 물품의 중심에 가져올 수 있다.

본 발명에 의하면 이상과 같이 하역작업이 되나, 흡착기구의 양측에는 붙잡는 기구가 설비되고 물품의 양측이 하역중에 붙잡게 되므로서 물품에 수평방향의 힘이 우연히 작용하여도, 물품은 붙잡는 기구의 협지판에 의해서 횡방향으로 벗어나는 것이 방지되고, 물품이 낙하하는 것과 같이 일이 방지된다. 따라서, 안전하게 하역작업이 될수 있는 것이다. 또, 붙잡는 기구가 설치되어 있으므로 진공파괴 등의 사고가 생겨도 물품의 충격적인 낙하는 방지된다. 따라서, 흡착기구와 물품은 위치적으로 정합하는 것으로 된다. 즉 위치 조정작용도 나타난다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 흡착과 붙잡는 것을 동시에 행할수가 있으므로 예컨대 핀호울에 의한 흡착력이 부족한 경우는 붙잡는 기구에서 물품의 낙하를 방지할 수 있고, 또 물품간의 틈새가 작고, 붙잡는 기구를 삽입할 수 없는 경우는 일시적으로 흡착력으로 물품을 움직여서 붙잡는 기구를 사용할 수가 있다.

따라서, 물품의 위치나 설치의 상태에 관계없이 취급이 된다. 특히 흡착기구에는 진공원이 필요하므로, 이젝터식 진공펌프에 사용한 경우에 그것을 이용한 공기압으로 작동하는 실린더를 적용하면 좋다. 취급되는 물품은 플라스틱필름으로 포장된 포장체인 것도 있으므로 흡착기구는 진공실을 덮은 다공판과 이 다공판의 외표면에 설치되는 연속기포를 가진 스폰지 등으로 구성하는 것이 바람직하다. 플라스틱 필름 등의 포장재료가 공기흡입공을 폐색하는 것을 방지하기 때문이다.

본 발명의 실시에 있어서는 협지프레임의 구동 및 랙피니온기구의 피니온의 구동은 유체압 실린더로 실시하는 것이 바람직하다. 특히, 흡착기구에는 진공원을 필요로 하므로 돌출식 진공펌프를 사용한 경우에 그것을 이용하여서 공기압으로 작동하는 실린더를 적용하면 퍽 편리하다. 취급되는 물품은 플라스틱필름으로 포장된 포장체인 것도 있으므로 흡착기구는 진공실을 덮은 다공판과 이 다공판의 외표면에 설비되는 연속기포를 지닌 스폰지로 구성하는 것이 바람직하다. 플라스틱필름 등의 포장재료가 공기흡인구멍을 폐쇄하는 것이 방지되기 때문이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의해서 설명한다. 우선, 실시예의 개략을 제1도에 의해서 설명하면, 본 실시예에 관한 하역손은 예컨대 로봇의 팔에 결합되는 프레임(1)과 이 프레임에 거의 중앙에 위치하는 흡착기구(20)와 이 흡착기구의 양측에 설비된 붙잡는 기구(40)로 되어 있다. 프레임(1)은 도시되지 않는 하역기계, 예컨대 로봇의 팔에 접속되는 것으로서 수평방향으로 뻗은 수평틀(2)과 이 수평틀의 양측을 지지하고 있는 측판(3)과 수평틀(2)과 간격을 두고 수평방향으로 뻗어 그 양측이 예컨대 볼트(4)에서 측판(3)에 결합되고 있는 제2의 수평틀(5)로 구성되고 있다. 그리고, 제2의 수평틀(5)에는 2개의 부시(6)가 소정의 간격을 두고 부착되고 있어, 이 부시(6)에는 볼트(7)가 접동이 자유롭게 삽통되고 그 선단은 흡착판(21)을 볼트(8)로 고정하였다.

또한, 볼트(7)를 나사박기전에 코일스프링(9)이 장착된다. 코일스프링은 부시(6)의 플랜지부(10)와 브래킷(11)과의 사이에 장착되어서 프레임(1)과 흡착판(21)을 무충격적으로 결합하고 있다. 또, 수평판(2)의 거의 중앙위치에는 플랜지(12)가 고착되고, 프레임(1)은 이 플랜지에 의해서 하역기계의 팔에 접속되도록 되어 있다.

흡착기구(20)를 이루는 흡착판(21)은, 그 평면형은 구형상을 이루고, 그 하면, 즉 물품(M)에 대향하는 면에는 요부(22)가 형성되고 진공실(23)의 일부를 이루고 있다. 흡착패드(24)는 요부의 주위에 설비되고 있어, 그 선단의 내측은 테이퍼상으로 형성되고, 흡착패드(24)가 물품천정면에 넓게 흡착하고 기밀성을 높이도록 되어 있다.

요부의 주연부에는 계단부(25)가 설비되고 있다. 이와같이 하여서, 요부(22)와 다공판체(26)로 진공실(23)이 형성되어 있다. 다공판체는 복수개의 구멍(27),(27)…을 지니고 도시의 실시예에서는 펀칭금속이 적용되고 있다.

그리고, 이 다공판체의 외표면에 연속기포를 지닌 스폰지체(28)가 설비되어 있다. 흡착판(21)은 거의 중앙부에는 진공원에 접속되는 콘넥터(29)가 나사박이 되어 있다. 붙잡는 기구(40)는 협지프레임(50)과 랙피니온기구(60)와 협지판(70)으로 되고, 그리고 흡착기구의 양측에 설비되어 있다. 협지프레임(50)은 측판(3)에 수평방향의 힌지핀(41)으로 추착되어 있다.

그리고, 이 프레임에 랙피니온기구 및 협지판(70)이 설비되어 있다. 따라서, 협지프레임(50)의 요동과 동시에 랙피니온기구(60)로 협지판(70)도 요동하고, 그 결과 물품을 협지하는 것이 가능하게 된다.

협지폭을 넓히는 방향의 요동에는 예컨대 도시않은 코일스프링이 이용되고, 물품을 협지하는 방향에의 운동은 피스톤실린더유닛에서 실시되고 있다. 그때문에 협지프레임(50)의 상방위치에는 측판(3)과의 사이에 코일스프링(42)이 장설되고, 측판(3)에는 실린더(43)가 설치되고, 그 피스톤이 협지프레임을 누르도록 되어 있다.

랙피니온기구(60)을 협지프레임(50)에 고착된 랙(61)과 협지판(70)에 동일하게 고착된 랙(71)과 이들의 랙(61),(71)에 동시에 물려 맞추도록 배치된 피니온(63)과 이 피니온(63)을 구동하는 피스톤실린더유닛(64)으로 되어 있다.

또한, 협지판(70)은 협지프레임(50)에 대하여서 상하방향으로 이동가능하게 설비되어 있다.

따라서, 피스톤실린더유닛(64)을 구동하면 그 피스톤의 이동량, 즉 피니온(63)의 상하방향의 이동량의 배의 거리를 랙(71), 즉 협지판(70)은 이동하는 것으로 된다. 또한, 협지판(70)에는 패드(72)가 설비되고 있어서, 물품과의 접촉을 좋게 하도록 되어 있다.

상기, 실시예의 작용은 다음과 같다.

로봇의 팔을 조작하여서 흡착기구(20)를 물품(M)의 거의 직상에 가져온다. 이때, 협지프레임(50)은 코일스프링(42)에 의해 화살표(A)방향에 회동하고 협지판(70)은 열린 상태로 되어 있다.

물품의 크기가, 길이방향의 길이와 폭방향의 길이가 1:2의 비율로 되거나 또는 이에 가까운 비율로 된 경우에는 겹쳐 쌓여진 물품간에 틈새가 없는 일이 있기 때문에 양측으로 부터의 협지는 불가능한 때가 있다. 이 경우에 우선 흡착에 의해 물품을 소정의 높이까지 잡아올리고 그 후 랙유니온 기구에 의해 협지판을 가동시켜 물품을 보다 강고히 지지, 붙잡는다.

피스톤, 실린더유닛(64)을 구동하여서 협지판(70)을 적당한 위치로 세트하고, 그리고 피스톤실린더(43)을 구동한다. 그러면, 협지판(70)은 화살표(B)방향으로 회동하여서 물품(M)을 양측에서 붙잡는다. 물품(M)을 양측에서 붙잡으면 물품은 손의 거의 중앙위치에 위치하도록 되므로, 그것에서 흡착기구(20)를 작용시켜서 물품(M)을 흡착한다.

이같이 하여서 물품의 흡착 단단히 잡는 조작이 끝나므로 소정의 하역작업을 행한다. 물품을 해방할때는 진공실에 대기를 도입하고, 피스톤실린더유닛(43)의 피스톤을 후퇴시킨다. 다음에 본 발명의 실시예를 제2도 내지 제6도에 의해서 설명한다. 또한 상기 실시예의 원리와 같은 부재는 같은 부호를 붙여서 중복설명을 생략한다.

또, 붙잡는 기구(40)는 양측 공히 같은 구조이므로 한편의 기구만에 대하여서 설명한다. 측판(3)에는 제4도, 제5도에 표시하는 바와 같이 일정의 간격을 두고 L자상의 브래킷(51),(51)은 볼트(52),(52)로 고정하였다. 그리고, 이 브래킷에 협지판(50)이 수평방향의 힌지핀(41),(41)으로 추착되고 있다. 협지프레임(50)에는 L자형 브래킷(53)에 의해서 피스톤 실린더유닛(64)이 부착되고 있음과 동시에 동일한 L자형의 철물(54),(54)에 의해서 2개의 샤프트(55),(55)가 제4도에 명료하게 표시하는 바와 같이 상하방향으로 설비되고 이들의 샤프트에 의해서 협지판(70)이 상하방향으로 안내되도록 되어 있다. 랙피니온기구(60)는 제4도에 표시되고 있는 바와 같이 협지프레임(50)의 거의 중앙부에 위치하고 한편의 랙(61)은 제3도에 표시하는 바와 같이 협지프레임(50)의 내측에 고착되고, 타편의 랙(71)은 협지판(70)의 내측에서 랙(61)에 대향하는 위치에 설비되어 있다. 그리고, 피니온(63)은 이들의 랙의 사이에 설비되어 있다. 피니온(63)을 회동이 자유롭게 축지하고 있는 랙핀(65)은 스프링(68)에서 상방의 부세되어 있다.

따라서, 협지판(70)에 충격적인 하중이 가해졌을때 랙핀이 긴구멍(67)속을 이동하여서 협지판의 파손을 방지한다. 구동부재(66)는 피스톤실린더유닛(64)의 피스톤로드(69)에 결합되어 있다.

측판(3)의 상방위치에는 피스톤실린더유닛(43)이 2개 설비되어 있어, 그 피스톤봉의 선단에는 헤드핀(44)이 부착되고 있다. 그리고, 헤드핀의 대향하는 위치의 협지프레임(50)에는 헤드받이(45)가 나사붙임되어 있다. 따라서, 헤드받이(45)의 위치를 조절하는 것에 의해서 피스톤봉의 스트로크, 즉 협지판(70)의 협지폭이 조절될 수 있는 것으로 된다. 또, 피스톤실린더 유닛(43)의 하방하는 측판(3)과 협지프레임(50)과의 사이에 2개의 코일스프링(42),(42)이 장설되어 있다.

본 실시예의 작용은 제1도에 대하여서 설명한 것과 거의 동일하므로 설명은 생략한다.

이상의 실시예에서는 1개의 하역용 손의 실시예이었으나, 상기와 같은 손을 복수개 병설하여서 실시할 수도 있다. 그리고, 실시예가 제6도에 표시되고 있다.

즉, 도시의 실시예에서는 1개의 플랜지(12)에 대하여서 4개의 프레임 때문에 4개의 흡착기구와 그것에 부착하는 붙잡는 기구가 각기 독립하여서 부착되고 있다.

따라서, 4개의 물품을 동시에 하역될수 있고, 또 팰레타이징(palletizing)의 때에 개별로 위치를 바꾸어 배열하는 것도 가능으로 되는 것으로 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 물품의 상부 표면을 흡착하는 흡착기구의 양측에는 물품의 양측을 잡는 기구가 설치되어 있으므로 흡착기구의 약점이 커버된다. 즉, 물품에 횡방의 힘이 작용하여도 물품이 흡착기구에서 벗어나는 겉 같은 일은 없다. 또, 단단히 잡는 기구의 협지판은 랙피니온기구에서 구동되므로 피니온의 구동공정은 단거리로 끝나고 따라서 장치 전체를 콤팩트로 구성할수가 있다. 또, 협지판은 상하방향으로 이동 가능하므로 상방에 후퇴시키고 흡착기구만에 의한 하역이 되는 이점도 있다.

본 발명은 이상과 같은 실시예로서 반듯이 국한되는 것이 아니며, 청구의 범위의 범주와 본 발명의 취지내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (1)

1. 산업용 로봇의 팔이 선단 손목부에 접속되는 프레임(1)의 중앙부에 위치하여, 물품(M)의 상부면을 진공력에 의해서 흡착하도록 구성된 흡착기구(20)와, 이 흡착기구(20)의 양측에 위치되어 물품(M)의 양측면을 협지하는 붙잡는 기구(40)로 구성되는 혼합기구손에 있어서, 붙잡는 기구(40)에 포함되는 협지프레임(50)은 힌지핀(41)으로 상기 프레임(1)에 부착되고, 협지폭 및 협지력을 변경시킬 수 있게 설비되어 있는 협지프레임(50)과, 이 협지프레임(50)의 상하방향으로 이동 가능하게 설비되어서 물품(M)을 붙잡는 협지판(70)으로 되었으며, 이 협지판(70)은 피스톤실린더유닛(64)의 피스톤로드(69)의 이동거리의 2배 만큼 랙피니온기구(60)에 의해 상하방향으로 이동되는 것을 특징으로 하며, 산업용 로봇의 복합기구손.

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