KR20180121035A

KR20180121035A - 로봇용 수동 툴 체인저

Info

Publication number: KR20180121035A
Application number: KR1020170055191A
Authority: KR
Inventors: 안진웅; 이상문; 최정현; 이인태; 권오현
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: KR101917321B1

Abstract

본 발명 로봇용 수동 툴 체인저는, 저면에 가이드공(116a)이 형성된 부품고정홈(116), 상기 부품고정홈(116)에 내장되며, 양쪽으로 장공(112)이 형성되고, 샤프트(140)와 결합된 샤프트브라켓(111), 상기 샤프트브라켓(111)의 장공(112)을 관통하여 슬라이드 가능하도록 끼움 결합되며, 부품고정홈(116)의 저면에 고정된 제3고정핀(113c), 일측에 형성된 관통공은 상기 제3고정핀(113c)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 제2고정핀(113b)이 형성된 링크(114), 양 끝단부에 제1,2관통공(115a)(115b)이 형성되되; 상기 제1관통공(115a)에는 링크(114)에 형성된 제2고정핀(113b)이 회전가능하도록 끼움결합되며, 제2관통공(115b)에는 제1고정핀(113a)이 회전이 가능하도록 관통되어 부품고정홈(116)에 고정되고, 일측면에는 'ㄷ'자 형상의 홈(115c)이 구비된 후크브라켓(115)을 포함하는 기구부상판(110), 상기 'ㄷ'자 형상의 홈(115c)과 결합되는 절결부(121a)가 형성되고, 상기 가이드공(116a)에 착탈가능하도록 끼워지는 원주형상의 가이드핀(121), 내측 중앙에 전기신호 접촉핀이 형성된 PCB판(122)을 포함하는 기구부하판(120),으로 이루어진 것을 요지로 한다.

Description

로봇용 수동 툴 체인저 {Manual tool changer for robot}

본 발명은 툴 체인저에 관한 것으로, 구체적으로 2 종류 이상의 툴(tool)을 로봇의 작업용도 등에 따라 하나의 로봇핸드에 선택적으로 탈착 및 부착시켜 가면서 제조공정수의 효율화를 도모하고 공장설비의 설치 소요면적과 시설 투자비용을 최소화할 수 있게 하기 위한 툴 체인저에 관한 것으로, 로봇핸드에 툴이 부드럽고 정확한 탈착이 가능하게 하는 로봇용 수동 툴 체인저에 관한 것이다.

종래의 툴체인저는 도 1 및 도2와 같이 기본툴(100)의 저면에 설치된 2개의 원통가이드(101)와 대상툴(110)의 상면에 설치된 2개의 가이드봉(111)에 의해 X,Y축 기준점을 형성하게 되고, 기본툴(100)의 저면에 형성된 두개의 기준면(102)과 대상툴(110)의 상면에 형성된 2개의 기준면(112)에 의해 Z축에 대한 기준점이 형성되어 두개의 툴이 정확한 위치에서 결합이 이루어지도록 하며,

또한, 에어접속포트(113)와 전기접속포트(114)가 별도로 구비되어 기본툴로부터 대상툴로 전류 및 에어를 공급하도록 구성되어 있다. 그러나 이와 같은 방식은 그 구조가 복잡하고, Z축에 대한 기준점을 형성하는 기준면이 양끝단에 구비되어 툴의 장기간 사용에 의해 휨변형이 발생된 경우 정확한 기준점 형성이 어렵고 견고한 체결상태를 유지할 수 없게 되는 문제점이 발생되었다.

또한, 상기 두개의 툴은 에어실린더(120)에 의해 작동하는 C형 클램핑(130)방식으로 상호 체결되어 결합되도록 하고 있으나, 에어회로의 파단 또는 에어의 공급 차단시 분리추락의 위험이 있는 문제점이 발생되었다.

등록특허공보 제10-1044204호 (2011.07.01. 공고)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 툴체인저의 구조를 단순화하여 제작 및 세팅이 용이하게 하고, 전장모듈을 PCB도 대체하여, 설치상 제약조건을 제거하며, 작동매커니즘을 후크브라켓과 샤프트브라켓으로 단순화하여 유지, 보수가 용이한 로봇용 수동 툴 체인저를 제공하고자 함이다.

본 발명 로봇용 수동 툴 체인저는, 저면에 가이드공이 형성된 부품고정홈, 부품고정홈에 내장되며, 양쪽으로 장공이 형성되고, 샤프트와 결합된 샤프트브라켓, 샤프트브라켓의 장공을 관통하여 슬라이드 가능하도록 끼움 결합되며, 부품고정홈의 저면에 고정된 제3고정핀, 일측에 형성된 관통공은 상기 제3고정핀에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 제2고정핀이 형성된 링크, 양 끝단부에 제1, 2관통공이 형성되되; 제1관통공에는 링크에 형성된 제2고정핀이 회전가능하도록 끼움결합되며, 제2관통공에는 제1고정핀이 회전이 가능하도록 관통되어 부품고정홈에 고정되고, 일측면에는 'ㄷ'자 형상의 홈이 구비된 후크브라켓을 포함하는 기구부상판, 'ㄷ'자 형상의 홈과 결합되는 절결부가 형성되고, 상기 가이드공에 착탈가능하도록 끼워지는 원주형상의 가이드핀, 내측 중앙에 전기신호 접촉핀이 형성된 PCB판을 포함하는 기구부하판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 작업자의 파지가 용이하도록 상기 샤프트의 일측끝단에 핸들이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 샤프트의 외주연을 감싸면서, 기구부상판의 외주면과 핸들 사이에 고정된 스프링이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 로봇용 툴 체인저의 구조를 단순화하여 제작 및 세팅이 용이하게 하고, 전장모듈을 PCB로 대체하여, 설치상 제약조건을 제거하며, 작동매커니즘을 후크브라켓과 샤프트브라켓으로 단순화하여 유지, 보수가 용이한 효과가 있다.

또한, 구조가 단순하므로, 툴 교환시 발생될 수 있는 기기의 오작동을 최소화 할 수 있으며, 작업도중 대상 툴이 분리 추락되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1대의 로봇으로 다양한 대상물을 핸들링 가능하므로, 설치공간의 효율성을 극대화할 수 있고, 소품종 다량생산시 로봇 사용률을 극대화할 수 있는 효과가 있다

또한, 산업로봇분야의 각종 툴에 적용될 수 있고, 위험한 환경에서 사람을 대신해 포탄을 제거하거나, 산소공급, 지혈, 주사가젯 등의 구난, 구호 작업을 하는 로봇 등에도 적용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래 툴 체인저의 개략 사시도.
도 2는 종래 툴 체인저의 작동상태도
도 3a는 본 발명 수동 툴 체인저의 상측 사시도이고, 도 3b는 수동 툴 체인저의 하측 사시도
도 4는 본 발명 툴 체인저의 분해사시도
도 5는 본 발명 기구부상판의 분해사시도
도 6은 본 발명 기구부상판의 결합사시도
도 7은 본 발명 툴 체인저의 작동상태도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.

또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3a는 본 발명 수동 툴 체인저의 상측 사시도이고, 두 3b는 수동 툴 체인저의 하측 사시도이다.

도시된 바와 같이 수동 툴 체인저(100)는 기구부상판(110), 기구부하판(120), 핸들(130), 샤프트(140), 스프링(150)으로 대별된다.

도 4는 본 발명 툴 체인저의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명 기구부상판의 분해사시도이며, 도6은 본 발명 기구부상판의 결합사시도이고, 도7은 본 발명 툴 체인저의 작동상태도이다.

도시된 바와 같이 상기 기구부상판(110)은 일정한 두께를 가지는 원판형상을 하고 있으며, 일측면에는 부품고정홈(116)의 함몰되어 있어, 후술하는 기구부하판(120)을 착탈하는 부품이 삽입, 고정된다. 이러한 구성을 채택하는 것으로 인하여 기구부상판(110)의 외평면 밖으로 부품이 노출되지 않는 것이므로, 외부와의 저촉이 어느 정도 차단되어 부품을 보호하는 기능을 가진다.

상기 부품고정홈(116)에는 가이드공(116a)이 형성되어 있어, 후술하는 기구부하판(120)의 가이드핀(121)이 체결된다.

상기 부품고정홈(116)에 구비되는 부품은 샤프트브라켓(111), 제1,2,3고정핀(113a)(113b)(113c), 링크(114), 후크브라켓(115)으로 구별된다.

샤프트브라켓(111)은 일단면이 원호형상을 하고 있으며, 중앙을 기준으로 양쪽으로 장공(112)이 형성되어 있고, 일측에 형성되어 있는 원호형단면은 후술하는 후크브라켓(115)의 외면과 접촉하여, 후크브라켓(115)을 회전시키는 기능을 하며, 타측은 샤프트(140)와 결합되어 있다.

제3고정핀(113c)은 상기 샤프트브라켓(111)의 장공(112)에 슬라이드 가능하도록 끼움 결합되어 있으며, 장공(112)을 관통하여 부품고정홈(116)의 저면에 고정되어 있다.

링크(114)는 일측에 관통공이 형성되어 있고, 타측에는 제2고정핀(113b)이 결합,고정되어 있다.

상기 링크(114)의 관통공에는 상기 제3고정핀(113c)에 회전 가능하게 결합되어 있고, 타측에 형성된 제2고정핀(113b)은 후술하는 후크브라켓(115)에 형성된 제1관통공(115a)에 회전이 가능하도록 끼움결합되어 있다.

후크브라켓(115)은 상,하의 양끝단부에 제1,2관통공(115a)(115b)이 형성되어 있고, 일면에는 'ㄷ'자 형상의 홈(115c)이 구비되어 있다.

상기 제1관통공(115a)에는 위에서 설명한 것처럼 링크(114)에 형성된 제2고정핀(113b)이 회전가능하도록 끼움결합되어 있으며, 제2관통공(115b)에는 제1고정핀(113a)이 회전이 가능하도록 관통되어 끼움결합되면서, 부품고정홈(116)에 고정되어 있다.

그리고, 'ㄷ'자 형상의 홈(115c)은 후술하는 기구부하판(120)의 가이드핀(121)을 체결하는 기능을 한다.

상기 기구부하판(120)은 원판형상을 하고 있으며, 내부에는 양측으로 원주형상의 가이드핀(121)이 돌출되어 있고, 상기 가이드핀(121)의 일면에는 절결부(121a)가 형성되어 있으며, 상기 가이드핀(121)은 기구부상판(110)의 부품고정홈(116)에 형성된 가이드공(116a)에 착탈가능하도록 끼워진다.

상기 기구부하판(120)의 내측 중앙에는 전기신호 접촉핀이 형성된 PCB판(122)이 구비되어 있다.

샤프트(140)는 진퇴가 가능하도록 기구부상판(110)의 원주면을 관통하여 샤프트브라켓(111)에 결합되어 있어, 샤프트(140)를 밀거나 당기는 것과 연동하여 샤프트브라켓(111)이 이동한다.

상기 샤프트(140)의 끝단은 리드스크류로 가공되어 샤프트브라켓(111)에 나사체결되어, 샤프트(140)의 회전에 의하여, 샤프트브라켓(111)이 이동될 수 있음은 물론이다.

핸들(130)은 샤프트(140)의 일측끝단에 형성되어 있으며, 작업자의 파지가 용이하도록 한다.

스프링(150)은 샤프트(140)의 외주연을 감싸면서, 기구부상판(110)의 외주면과 핸들(130) 사이에 고정되어 있어, 샤프트(140)를 탄성지지한다.

상기 스프링(150)은 필요에 따라서 압축스프링 또는 인장스프링으로 설치될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성의 작동관계를 살펴보면,

기구부하판(120)에 구비된 가이드핀(121)을 기구부상판(110)의 가이드공(116a)에 삽입하여 기구부하판(120)과 기구부상판(110)을 결합하면, 작업자는 핸들(130)을 밀게된다. 그러면 핸들(130)과 연동하는 샤프트(140)가 샤프트브라켓(111)을 밀게되고, 샤프트브라켓(111)은 장공(112)에 체결된 제3고정핀(113c)에 의하여 가이드되면서 이동된다.

가이드브라켓(111)이 이동되면, 가이드브라켓(111)은 링크(114)를 회전시키게 되는데, 링크(144)는 제3고정핀(113c)에 회전가능하도록 체결되어 있으므로, 링크(144)는 가이드핀(121)을 향하여 회전하게된다.

상기 링크(114)가 회전되면, 일측은 링크(114)에 고정된 제2고정핀(113b)에 회전,가능하게 결합되어 있고, 타측은 제1고정핀(113a)에 회전가능하게 결합되어 있는 후크브라켓(115)이 제1고정핀(113a)를 지점으로 하여 회전되면서, 하판(120)의 가이드핀(121)의 일면에 형성되어 있는 절결부(121a)에 후크브라켓(115)의 일면에 형성된 'ㄷ'자홈(115c)이 끼워져서, 가구부상,하판(110)(120)이 견고하게 결합된다.

가구부상,하판(110)(120)을 분리할 때는 상기의 과정이 역순으로 진행되어, 손쉽게 분리할 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 툴체인저의 구조를 단순화하여 제작 및 세팅이 용이하게 하고, 전장모듈을 PCB로 대체하여, 설치상 제약조건을 제거하며, 작동매커니즘을 후크브라켓과 샤프트브라켓으로 단순화하여 유지, 보수가 용이한 효과가 있으며, 구조가 단순하므로, 툴 교환시 발생될 수 있는 기기의 오작동을 최소화 할 수 있고, 작업도중 대상 툴이 분리 추락되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1대의 로봇으로 다양한 대상물을 핸들링 가능하므로, 설치공간의 효율성을 극대화할 수 있고, 소품종 다량생산시 로봇 사용률을 극대화할 수 있는 효과가 있으며, 산업로봇분야의 각종 툴에 적용될 수 있고, 위험한 환경에서 사람을 대신해 포탄을 제거하거나, 산소공급, 지혈, 주사가젯 등의 구난, 구호 작업을 하는 로봇 등에도 적용이 가능한 효과가 있다.

100: 툴 체인저 110: 기구부상판
120: 기구부하판 130: 핸들
140: 샤프트 150: 스프링
111: 샤프트브라켓 112: 장공
113a: 제1고정핀 113b: 제2고정핀
113c: 제3고정핀 114: 링크
115: 후크브라켓 115a: 제1관통공
115b: 제2관통공 115c: 'ㄷ'자 홈
116: 부품고정홈 116a: 가이드공
121: 가이드핀 121a: 절결부
122: PCB

Claims

저면에 가이드공(116a)이 형성된 부품고정홈(116),
상기 부품고정홈(116)에 내장되며, 양쪽으로 장공(112)이 형성되고, 샤프트(140)와 결합된 샤프트브라켓(111),
상기 샤프트브라켓(111)의 장공(112)을 관통하여 슬라이드 가능하도록 끼움 결합되며, 부품고정홈(116)의 저면에 고정된 제3고정핀(113c),
일측에 형성된 관통공은 상기 제3고정핀(113c)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 제2고정핀(113b)이 형성된 링크(114),
양 끝단부에 제1,2관통공(115a)(115b)이 형성되되;
상기 제1관통공(115a)에는 링크(114)에 형성된 제2고정핀(113b)이 회전가능하도록 끼움결합되며, 제2관통공(115b)에는 제1고정핀(113a)이 회전이 가능하도록 관통되어 부품고정홈(116)에 고정되고, 일측면에는 'ㄷ'자 형상의 홈(115c)이 구비된 후크브라켓(115)을 포함하는 기구부상판(110),
상기 'ㄷ'자 형상의 홈(115c)과 결합되는 절결부(121a)가 형성되고, 상기 가이드공(116a)에 착탈가능하도록 끼워지는 원주형상의 가이드핀(121),
내측 중앙에 전기신호 접촉핀이 형성된 PCB판(122)을 포함하는 기구부하판(120),
으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇용 수동 툴 체인저
청구항 제1항에 있어서,
작업자의 파지가 용이하도록 상기 샤프트(140)의 일측끝단에 핸들(130)이 구비된 것을 특징으로 하는 로봇용 수동 툴 체인저
청구항 제2항에 있어서,
상기 샤프트(140)의 외주연을 감싸면서, 기구부상판(110)의 외주면과 핸들(130) 사이에 고정된 스프링(150)이 구비된 것을 특징으로 하는 로봇용 수동 툴 체인저