KR102261249B1 - 유압 탄성 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼 장치는 하우징, 상기 하우징의 하부에 결합되는 구동부, 상기 하우징의 상부에 결합되는 그리퍼, 상기 구동부와 결합되어 상기 구동부에 의해 직선 이동하는 피스톤 및 상기 피스톤과 연결되는 동력전달축을 포함하되, 상기 동력전달축과 상기 그리퍼 사이에는 상기 동력전달축의 직선운동을 상기 직선운동과 수직한 방향의 직선운동으로 변환시키는 동력변환부가 구비되고, 상기 피스톤 및 상기 동력전달축 사이에는 탄성체가 구비되며, 상기 피스톤의 직선운동은 상기 탄성체를 통해 상기 동력전달축으로 전달되는 것을 특징으로 한다.

Description

유압 탄성 그리퍼{Hydraulic elastic gripper}

본 발명은 검사 또는 이동 대상물을 파지하기 위한 그리퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형 검사 대상물을 손상없이 일정한 파지력으로 파지할 수 있는 유압 탄성 그리퍼에 관한 것이다.

그리퍼(Gripper)는 자동화 공정에 의하여 제조 공정이 진행되는 제조 분야에서 취급되는 물건을 다른 공정 위치로 이동시키거나 특정한 공정을 수행하기 위하여 대상물을 파지하는 장치이다.

이러한 그리퍼 분야의 시장은 로봇 시장과 밀접한 관계를 갖고 움직이는 구조이며, 세계적으로 제조용 로봇은 연평균 10%대 이상의 증가세를 유지할 것으로 전망되고, 향후 세계 1위 제조용 로봇 판매 국가로 부상한 중국과 미국에 이어 한국도 로봇의 생산과 수요가 확대될 것으로 전망하고 있다.

특히, 공장 자동화에서 그리퍼의 활용은 매우 광범위하며, 그에 따라 개발되는 그리퍼의 수도 많아지고 있다. 또한, 조선, 항공, 전자, 반도체뿐만 아니라 최근에는 태양광 관련 산업에서도 그 쓰임새에 맞는 그리퍼의 사용률이 점차 늘고 있는 실정이다.

따라서, 이러한 로봇 시장의 밝은 전망은 그리퍼 시장에도 활발한 움직임을 가져다줄 것으로 사료된다.

이러한 그리퍼는 로봇 팔의 전단부에 구비되며, 포크 집게형, 포크 리프트형, 진공 흡입형 등 다양한 형태로 이루어져 유·공압실린더에 의해 물품을 그램핑 또는 언그램핑하여 사용되고 있다.

하지만, 유·공압실린더에 의해 작동되는 그리퍼는 유·공압실린더 자체단가가 과도하게 소요될 뿐만 아니라, 유압식, 공압식 실린더의 작동 구조상 정밀한 구동이 이루어지지 않아 정밀작업에 사용되기 어려우며, 정밀한 작업을 수행하기 위해서는 각종 센서가 필수적으로 구비되어야 하므로 대규모 자동화공정에서는 설비단가를 상승시키는 요인이 되고 있다.

또한, 파손 가능성이 매우 큰 소형 정밀부품을 파지하기 위한 그리퍼의 경우 파지력의 작은 증가 또는 부품의 작은 오차에 의해서도 부품의 손상 가능성이 매우 커 그리퍼의 정밀한 제어가 요구된다.

따라서 설비단가를 효율적으로 인하하여 가격경쟁력을 구비하면서도 정밀한 제어가 가능한 그리퍼의 개발이 필요하다.

대한민국공개특허 제10-2010-0053808호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 이동 또는 검사 대상물을 손상없이 원하는 힘으로 파지할 수 있는 유압 탄성 그리퍼를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유압 탄성 그리퍼는, 하우징, 상기 하우징의 하부에 결합되는 구동부, 상기 하우징의 상부에 결합되는 그리퍼, 상기 구동부와 결합되어 상기 구동부에 의해 직선 이동하는 피스톤 및 상기 피스톤과 연결되는 동력전달축을 포함하되, 상기 동력전달축과 상기 그리퍼 사이에는 상기 동력전달축의 직선운동을 상기 직선운동과 수직한 방향의 직선운동으로 변환시키는 동력변환부가 구비되고, 상기 피스톤 및 상기 동력전달축 사이에는 탄성체가 구비되며, 상기 피스톤의 직선운동은 상기 탄성체를 통해 상기 동력전달축으로 전달되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 피스톤은 일단이 상기 구동부에 삽입되고, 타단은 상기 구동부의 외부로 노출되되, 상기 타단에는 체결홀 및 상기 체결홀과 연결되어 상기 체결홀 보다 직경이 작은 가이드홀이 연속적으로 형성되어 있고, 상기 동력전달축은 상기 체결홀에 삽입되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 동력전달축은 상기 동력전달축의 외주면에서 돌출 형성된 걸림부 및 상기 동력전달축의 외주면에서 함몰 형성된 함몰부를 포함하고, 상기 동력전달축은 상기 피스톤의 체결홀에 삽입되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 탄성체는 상기 피스톤의 체결홀에 삽입되어 결합되되, 상기 탄성체의 일단이 상기 동력전달축의 걸림부에 지지되고, 상기 탄성체의 타단이 상기 피스톤의 가이드홀 상부에 지지되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 동력변환부는 캠플레이트, 상기 캠플레이트에 대칭적으로 경사지게 형성된 두 개의 캠홈 및 상기 각각의 캠홈에 삽입되는 캠베어링 및 일측이 상기 캠베어링에 삽입되는 캠축을 포함할 수 있다.

또한, 상기 캠플레이트에는 결합홈이 형성된 동력전달판이 고정결합되고, 상기 동력전달축의 함몰부는 상기 동력전달판의 결합홈에 삽입되어 결합되며, 상기 캠축의 일측은 캠플레이트에 결합되고, 상기 캠축의 타측은 그리퍼에 결합될 수 있다.

또한, 상기 그리퍼 장치는 두 개로 구성되되, 각각은 출력축에 수직한 수직부 및 상기 수직부에 수직하게 형성되는 수평부를 포함하고, 상기 각각의 캠축이 상기 그리퍼 각각의 수직부에 결합될 수 있다.

또한, 상기 하우징은 상기 피스톤의 상부에 고정 결합되는 하부하우징 및 상기 하부하우징의 상부에 고정 결합되는 상부하우징을 포함하되, 상기 하부하우징의 상부에는 상기 그리퍼의 수평부의 이동을 안내하는 가이드홀이 형성될 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유압 탄성 그리퍼는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 구동부의 운동을 탄성체를 이용하여 그리퍼에 전달함으로써 그리퍼의 파지압 변화량이 매우 작아 파지 대상물의 파손이 방지될 수 있다.

둘째, 탄성체의 탄성력을 매우 손쉽게 변경할 수 있고, 상기 탄성력을 변경함으로써 파지 대상물의 크기 및 종류 등이 변경되는 경우에도 그리퍼를 교체하지 않고 사용 가능하다.

셋째, 구동부의 구동량에 오차가 발생하더라도 구동량 변화에 따른 그리퍼의 파지압 변화량이 매우 작아 파지 대상물의 파손이 방지될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 유압 타나성 그리퍼의 주요 구성들을 나타내는 분해 사시도
도 3은 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼의 동력전달부를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼의 동력전달부가 동력을 전달하는 과정을 나타내는 정면도
도 5는 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼의 그리퍼 작동 과정을 나타내는 정면도

실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 도 1 내지 5를 이용하여 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼에 대해 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼를 나타내는 분해도이다.

상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼는 하우징(10), 상기 하우징(10)의 하부에 결합되는 구동부(100), 상기 하우징(10)의 내부에 구비되는 동력전달부(200), 상기 동력전달부(200)와 연결되는 동력변환부(300) 및 상기 동력변환부(300)와 연결되고 상기 하우징(10)의 상부에 결합되는 그리퍼(400)를 포함한다.

본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼는 상기 하우징(10)의 상부에 위치한 두 개의 그리퍼(400)가 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동하면서, 상기 그리퍼(400) 사이에 위치하는 대상물을 파지하게 되는 구조이다.

상기 그리퍼(400)의 작동 원리에 대해 살펴보면, 먼저 상기 구동부(100)의 실린더(110)에 유압이 인가되면, 상기 유압에 의한 직선 이동력이 상기 동력전달부(200)로 전달되고, 상기 동력전달부(200)의 직선 이동이 상기 동력변환부(300)로 전달된다. 이후, 상기 동력변환부(300)는 상기 동력전달부(200)의 직선 운동을 상기 직선운동과 수직한 방향의 그리퍼(400) 직선 운동으로 변환시켜 상기 그리퍼(400)가 대상물을 파지하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하우징(10)은 구동부(100)가 결합되는 하부하우징(12) 및 상기 하부하우징(12)의 상부에 결합되고 그리퍼(400)가 결합되는 상부하우징(11)을 포함한다.

상기 구동부(100)는 제어부(미도시)의 신호에 따라 실린더(110) 내부에 유압을 인가하도록 구성된다.

한편, 상기 구동부(100)의 실린더(110)에는 피스톤(210)이 결합된다. 상기 피스톤(210)은 상기 실린더(110) 내부에 장착되어 상기 실린더(110)의 유압 입력에 따라 상승 또는 하강하도록 구성된다.

상기 피스톤(210)에는 복수의 오링이 창착될 수 있고, 상기 실린더(110)에는 두 개의 유압 입력부가 마련되어, 상기 피스톤(210)의 상승 및 하강을 제어하도록 구성될 수 있다.

이하 상기 피스톤(210)을 포함하는 동력전달부(200)의 구성을 살펴본다.

피스톤(210)은 실린더(110)와 결합되어 실린더 내부의 유압에 의해 상하로 이동되도록 구성될 수 있다. 상기 유압은 오일에 의한 유압만으로 한정되는 것은 아니며 공압을 이용하는 것도 가능하다.

상기 피스톤(210)의 상부에는 탄성체(220)가 결합된다. 바람직하게 상기 탄성체(220)는 코일스프링일 수 있다.

한편, 상기 탄성체(220)의 상부에는 동력전달축(230)이 결합된다. 상기 동력전달축(230)의 일측은 상기 탄성체(220)에 지지되고, 타측은 동력전달판(240)에 지지되도록 구성된다. 따라서 유압에 의해 피스톤(210)이 상승하게 되면, 상기 피스톤(210)에 결합된 탄성체(220)가 상기 피스톤(210)과 함께 상승하여 상기 동력전달축(230)을 밀어올리게 되고, 이후 상기 동력전달축(230)은 상기 동력전달축(230)과 결합된 동력전달판(240)을 상승시키게 된다. 즉, 상기 피스톤(210)의 직선운동이 상기 탄성체(220)를 통해 상기 동력전달판(240)에 전달되도록 구성되어, 상기 동력전달판(240)은 상기 탄성체(220)의 탄성력에 의해 직선 운동을 하도록 구성된다.

이하 동력변환부(300)의 구성에 대해 살펴본다.

동력변환부(300)는 피스톤(210)의 축방향을 따른 직선운동을 상기 그리퍼(400)의 직선운동으로 변환시키되, 상기 그리퍼(400)의 직선운동 방향은 상기 피스톤(210)의 직선운동 방향과 수직하게 이루어진다.

상기 동력변환부(300)는 캠플레이트(310), 상기 캠플레이트(310)에 결합되는 캠축(320) 및 상기 캠축(320)과 결합되는 그리퍼(400)로 구성된다.

상기 캠플레이트(310)는 상기 동력전달판(240)과 고정되어 결합되는데, 볼트 등의 기계적 체결이 이용될 수 있고, 바람직하게는 상기 캠플레이트(310)와 동력전달판(240)이 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 캠플레이트(310)에는 하부에서 상부를 향해 경사진 형태의 두 개의 캠홈(311, 312)이 대칭적으로 형성될 수 있다.

상기 캠홈(311, 312)에는 각각 캠축(320)의 일단이 삽입된다. 바람직하게는 상기 캠축(320)과 상기 캠홈(311, 312) 사이에 베어링(330)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 캠축(320)의 타단에는 그리퍼(400)가 결합된다.

상기 그리퍼(400)에는 상기 캠축(320)의 타단이 삽입되는 홀이 형성되어 상기 홀을 통해 상기 캠축(320)과 결합될 수 있다.

상기 그리퍼(400)는 상기 캠축(320)과 결합되는 수직부(410) 및 상기 수직부(410)에 수직하게 형성되는 수평부(420)로 구성되어 상기 수평부(420) 사이에서 대상물이 파지되도록 구성될 수 있다.

상부하우징(11)은 하부하우징(12)에 고정되어 결합되고, 또한, 상기 상부하우징(11)에는 상기 그리퍼(400)의 수평부(420)가 대상물의 파지 방향으로 이동하도록 가이드홀 등이 형성될 수 있다.

이하 도 2 내지 도 4를 이용하여 동력전달부(200)의 구성을 구체적으로 살펴본다.

구동부(100)에는 실린더(110)가 형성되고, 상기 실린더(110)의 상부 및 하부에는 각각 유압이 주입되는 상부주입구(111) 및 하부주입구(112)가 실린더(110) 내부와 연통되도록 구동부(100)의 외주면에 관통 형성되어 있다.

상기 상부주입구(111) 및 하부주입구(112)에는 에어펌프 또는 유압펌프 등의 유압 공급장치가 각각 결합될 수 있다. 한편 상기 실린더(110)에는 피스톤(210)이 삽입되어 결합되되, 상기 실린더(110)에 삽입되는 상기 피스톤(210)의 일측 단부에는 상기 실린더(110) 내주벽과 밀착시키기 위한 오링 등의 밀폐부재가 구비될 수 있다.

또한, 상기 구동부(100)의 실린더(110)의 개방부가 형성된 상부에는 하부하우징(12)의 고정 결합된다. 상기 하부하우징(12)에는 피스톤(210)이 승강할 수 있는 관통구가 형성된다.

또한, 상기 하부하우징(12)과 실린더(110) 사이에는, 피스톤(210)은 이동 가능하되, 유압이 누설되지 않도록 밀폐되어 구성되고, 상기 피스톤(210)의 일측 단부는 상기 상부주입구(111) 및 하부주입구(112)의 사이에 위치하도록 구성된다.

바람직하게 상기 하부하우징(12)의 관통구 외주면이 하부로 돌출 형성되어, 실린더(110)의 내주면과 밀폐되도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기 상부주입구(111)에 유압이 인가되면 상기 피스톤(210)은 상기 실린더(110) 내부를 향해 하강하고, 상기 하부주입구(112)에 유압이 인가되면 상기 피스톤(210)은 상기 실린더(110)외부를 향해 상승하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 피스톤(210)의 상부에는 체결홀(211)이 형성되고, 상기 체결홀(211)과 연속하여 가이드홀(213)이 형성되되, 상기 가이드홀(213)의 직경은 상기 체결홀(211)의 직경보다 작되 상기 동력전달부(230)의 직경보다는 크게 형성된다.

상기 체결홀(211)과 가이드홀(213)의 이어지는 연결부에는 돌출단부(212)가 형성된다.

상기 피스톤(210)의 상기 체결홀(211)에는 탄성체(220)가 삽입된다. 상기 삽입된 탄성체(220)의 일단부는 상기 돌출단부(212)에 걸려 지지되도록 구성된다. 이때, 상기 탄성체(220)는 바람직하게 코일스프링일 수 있다.

한편, 상기 탄성체(220)의 상부에는 동력전달축(230)이 결합된다. 상기 동력전달축(230)의 일측이 상기 탄성체(220)에 지지되고, 타측이 상기 동력전달판(240)에 지지되도록 구성된다. 따라서 유압에 의해 피스톤(210)이 상승하게 되면, 상기 피스톤(210)에 결합된 탄성체(220)가 상기 피스톤(210)과 함께 상승하여 상기 동력전달축(230)을 밀어올리게 되고, 이후 상기 동력전달축(230)은 상기 동력전달축(230)과 결합된 동력전달판(240)을 상승시키게 된다. 즉, 상기 피스톤(210)의 직선운동이 상기 탄성체(220)를 통해 상기 동력전달판(240)에 전달되도록 구성되어, 상기 동력전달판(240)은 상기 탄성체(220)의 탄성력에 의해 직선 운동을 하도록 구성된다.

구체적인 구성에 대해 살펴보면, 상기 동력전달축(230)은 봉 형태로 길게 형성되되, 봉의 중간부에 반경방향 외측을 향해 돌출 형성된 걸림부(231)가 형성된다. 또한, 상부에는 반경반향 내측을 향해 함몰 형성된 함몰부(234)가 형성되고, 상기 함몰부(234)의 상부 및 하부에는 각각 상부지지부(233) 및 하부지지부(232)가 형성되되, 상기 상부지지부(233) 및 하부지지부(232)는 상기 함몰부(234)와 비교하여 직경이 더 크게 구성된다.

상기 탄성체(220)는 일단부가 상기 피스톤(210)의 체결홀(211)에 삽입되되, 상기 체결홀(211) 내부에 형성된 돌출단부(212)에 걸려 지지되고, 타단부는 상기 탄성체(220)의 내부에 삽입되어 결합되는 동력전달축(230)의 외주면에 형성된 걸림부(231)에 걸려 지지된다.

또한, 상기 동력전달축(230)이 상기 피스톤(210)의 체결홀(211)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 동력전달축(230)의 상부로부터 링 형태의 체결너트(238)가 상기 동력전달축(230)을 관통하여 상기 피스톤(210)의 외주면에 결합될 수 있다.

다만, 체결너트(238)의 관통공 지름은 상기 걸림부(231)의 지름보다 작고 상기 동력전달축(230)의 지름보다는 크게 구성되어, 상기 피스톤(210)의 외주면에 결합됨으로써 상기 체결너트(238)는 상기 피스톤(210)과 함께 상기 동력전달축(230)에 대해 승강 이동할 수 있다.

또한, 상기 동력전달축(230)의 상부에는 동력전달판(240)이 결합되는데, 상기 동력전달판(240)은 직사각형 형상으로 구성되되 중심부에 일측으로 개방된 형태의 결합홈(241)이 형성된다.

한편, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 동력전달축(230)에 형성된 함몰부(234)가 상기 동력전달판(240)의 결합홈(241)에 삽입되어 체결되되, 상기 상부지지부(233) 및 하부지지부(232)가 상기 동력전달판(240)의 상부 및 하부면에 각각 지지되어 구성된다.

이와 같은 구성에 의해 상기 동력전달축(230)이 상하로 직선 이동하게 되면, 상기 동력전달판(240) 또한 상기 동력전달축(230)과 함께 상하로 이동하게 된다.

이하 도 4를 이용하여, 상기 피스톤(210)의 이동이 상기 동력전달판(240)의 이동으로 전달되는 과정을 구체적으로 살펴본다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(210)과 상기 동력전달축(230)은 탄성체(220)를 사이에 두고 결합되어 있다. 상기 탄성체(220)는 일단이 피스톤(210) 내주면의 돌출단부(212)에 지지되고 타단이 상기 동력전달축(230)의 걸림부(231)에 지지되어 있다. 상기 동력전달축(230)은 상기 피스톤(210)의 내부에서 상기 동력전달축(230)의 중심축 방향으로 직선이동 가능한 상태로 상기 피스톤(210)과 결합되어 있다.

유압 탄성 그리퍼의 초기 상태에서 상기 동력전달축(230)의 일측은 피스톤(210) 내부에 삽입된 상태에서 걸림부(231)에 의해 탄성체(220)에 지지되어 있고, 타측은 동력전달판(240)에 고정되어 있다. 이때, 상기 동력전달축(230)의 일측은 가이드홀(213)의 바닥면과 이격된 상태이다. 이때 상기 동력전달축(230)과 상기 피스톤(210)은 탄성체(220)에 의해 서로 이격되는 방향의 탄성력이 인가되어 있는 상태일 수 있다.

하부주입구(112)에 유압이 인가되면 피스톤(210)이 상승한다. 초기 상태에서 그리퍼(400)에는 대상물이 파지 되지 않은 상태이므로, 작은 힘으로도 상기 동력전달판(240)이 상승할 수 있다. 따라서 상기 피스톤(210)의 돌출단부(212)에 지지된 탄성체(220)의 상승에 따라 상기 피스톤(210)도 함께 상승하게 되고, 상기 피스톤(210)의 상승으로 상기 동력전달판(240)도 함께 상승하게 된다. 또한, 상기 동력전달판(240)에 고정된 캠플레이트(310)도 함께 상승하면서 그리퍼(400)가 이동하게 된다.

이후, 유압이 추가로 인가되면 도 4(b)와 같이, 피스톤(210)이 더욱 상승하게 되고, 그리퍼(400)에 대상물이 파지되기 시작한다. 이때는 동력전달판(240)을 밀어올리는 힘이 증가하므로, 상기 피스톤(210)과 상기 동력전달축(230) 사이의 탄성체(220)에 탄성력이 증가하게 된다. 즉, 상기 동력전달축(230)을 상승시키기 위해 더 큰 탄성력이 요구된다.

이때에는 상기 피스톤(210)이 상승량 보다 상기 동력전달축(230)의 상승량이 작다. 그리퍼(400)가 대상물을 파지한 후 유압이 추가로 인가되면, 그리퍼(400)와 연결된 동력전달판(240)은 더 이상 상승하지 못하게 되므로, 상기 동력전달판(240)과 결합된 동력전달축(230) 역시 더 이상 상승하지 않는다.

다만, 피스톤(210)은 유압에 의해 더욱 상승하게 되므로, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(210)과 상기 동력전달축(230) 사이의 탄성체(220)는 더욱 압축되어 탄성력이 증가하게 되고, 상기 동력전달축(230)의 일단와 상기 피스톤(210)의 내주면의 바닥면 사이의 거리가 감소하게 된다.

상기 증가된 탄성력은 그리퍼(400)의 파지력으로 나타난다. 따라서 상기 그리퍼(400)의 파지력은 급격하게 증가하지 않게 된다.

이후 유압이 더 인가되어 피스톤(210)이 더욱 상승하게 되면, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 상기 동력전달축(230)의 일단이 상기 피스톤(210)의 가이드홀(213) 단부면에 접하게 된다. 이와 같이, 상기 피스톤(210)과 동력전달축(230)이 서로 접한 상태에서는 상기 피스톤(210) 또한 더 이상 상승하지 못하게 되고, 추가적인 유압은 피스톤(210)을 거쳐 상기 동력전달축(230)에 직접 전달되므로, 그리퍼(400)의 파지력이 급격하게 증가하게 된다.

따라서 바람직하게는 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼의 작동범위는 상기 동력전달축(230)의 일단부가 상기 피스톤(210)의 가이드홀(213) 단부에 접하기 직전까지의 작동범위에서 정해져야 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 유압 탄성 그리퍼는 구동부(100)의 유압에 의한 피스톤(210)의 직선운동이 상기 탄성체(220)의 탄성력을 통해 동력전달축(230)을 거쳐 그리퍼(400)에 전달된다. 따라서 상기 그리퍼(400) 사이에서 파지되는 대상물의 크기에 오차가 있거나, 상기 피스톤(210)의 이동량에 일부 오차가 있는 경우에도 상기 그리퍼(400)에 의해 상기 파지 대상물에 인가되는 하중의 크기 변화가 매우 작아 상기 파지 대상물이 손상되는 등의 문제가 발생하지 않는다.

또한, 파지 대상물의 크기 및 종류 등이 변경되는 경우에도 그리퍼를 교체하지 않고 상기 탄성체(220)를 변경하여 탄성력을 조절함으로써 그리퍼의 파지력을 제어할 수 있다.

또는, 상기 탄성체(220)를 변경하지 않고, 상기 피스톤(210)의 내부에 상기 돌출단부(212)의 상부면과 대응되는 형상의 링을 추가로 장착하는 것에 의해 탄성력을 변경함으로써 그리퍼의 파지력을 변경할 수 있다.

한편, 앞서 도 4(d) 살펴본 바와 같이, 상기 피스톤(210)이 상기 동력전달축(230)에 접하여 피스톤(210)의 이동을 그리퍼(400)에 전달하는 경우 상기 그리퍼(400)에 매우 급격하게 큰 파지력이 전달되어 파지 대상물이 파괴되거나 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 그러므로 상기 피스톤(210)이 상기 동력전달축(230)에 접하여 구동부(100)에 부하가 증가하는 경우 제어부를 통해 구동부(100)에 인가되는 유압을 차단하도록 구성할 수 있다.

또는, 상기 피스톤(210) 및/또는 상기 동력전달축(230)에 변위센서, 압력센서 등의 감지수단을 부가하여, 상기 동력전달축(230)의 단부가 피스톤(210)의 가이드홀(213) 바닥면에 소정거리 내로 접근하거나 접촉하는 경우 제어부가 상기 구동부(100)에 인가하는 유압을 차단하도록 구성할 수도 있다.

이하 도 5를 이용하여 그리퍼(400)의 이동과정을 살펴본다.

상기 동력전달판(240)에는 동력변환부(300)가 결합된다. 구체적으로 상기 동력전달판(240)에는 두 개의 캠홈(311, 312)이 형성된 캠플레이트(310)가 고정 결합된다.

상기 캠플레이트(310)와 상기 동력전달판(240)는 볼트로 체결되거나, 돌기-홈을 이용하여 결합되거나, 또는 일체로 구성될 수 있다.

상기 캠플레이트(310)는 상기 동력전달판(240)에 고정되어, 상기 동력전달판(240)과 함께 이동하도록 구성된다.

상기 캠홈(311, 312)에는 두 개의 캠축(320)의 일단이 삽입되어 결합되고, 상기 두 개의 캠축(320)의 타단은 그리퍼(400)의 수직부(410)에 결합된다. 상기 그리퍼(400)는 파지하고자 하는 대상물의 크기 및 형상 등을 고려하여 그 형상 및 크기 등을 달리할 수 있다.

한편, 상기 그리퍼(400)의 수평부(420) 하부에는 돌출부가 형성되고, 상부하우징(11)의 상부에는 상기 그리퍼(500)의 이동 방향을 따라 홈이 형성되어, 상기 돌출부가 상부하우징(11)의 홈에 삽입되어 이동 가능하게 결합될 수 있다.

상기 그리퍼(400)의 이동 과정을 구체적으로 살펴보면, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 캠축(320)의 일단이 캠플레이트(310)의 캠홈(311, 312)에 삽입되고, 상기 캠축(320)의 타단은 그리퍼(500)의 체결홀에 삽입되어 결합된다.

이때, 상기 캠홈(311, 312)과 상기 캠축(320) 사이에는 베어링(330)이 구비되어 이동을 원활하게 할 수 있다.

이후, 상기 피스톤(210)의 이동이 탄성체(220)를 통해 상기 동력전달판(240)로 전달되면, 상기 동력전달판(240)과 결합된 캠플레이트(310)가 상기 동력전달판(240)과 함께 상승한다.

도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 캠플레이트(310)가 상승하게 되면, 상기 캠홈(311, 312)의 위치가 변경되고, 상기 캠홈(311, 312)을 따라 상기 캠축(320)이 이동하게 된다. 상기 캠축(320)에는 상기 그리퍼(400)가 고정되어 있으므로, 상기 캠축(320)과 함께 상기 그리퍼(500)가 대상물을 파지하는 방향으로 이동하게 된다.

이후 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 피스톤(210)이 더 상승하는 경우에, 상기 캠플레이트(310)의 이동량은 매우 작거나 이동하지 않게 되고, 탄성체(220)에 의해 이동력이 전달되므로, 그리퍼(400)의 파지력 변화량 은 매우 작게 된다.

결론적으로 피스톤(210)의 이동량 변화량이 크더라도 파지력의 변화량은 매우 작아, 그리퍼(400)의 파지력 제어가 매우 용이할 뿐만 아니라, 대상물의 오차 또는 구동부의 제어 오차 등에 의해서도 파지력의 변화량이 매우 작아 대상물의 파손이 방지될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 하우징
100: 구동부
11: 하부하우징
110: 출력축
111: 상부주입구
112: 하부주입구
12: 상부하우징
200: 동력전달부
210: 피스톤
211: 체결홀
212: 돌출단부
213: 가이드홀
220: 탄성체
230: 동력전달축
231: 걸림부
232: 하부지지부
233: 상부지지부
234: 함몰부
238: 체결너트
240: 동력전달판
241: 결합홈
300: 동력변환부
310: 캠플레이트
311, 312: 캠홈
320: 캠축
330: 베어링
400: 그리퍼
410: 수직부
420: 수평부

Claims (8)

1. 하우징;
   상기 하우징의 하부에 결합되는 구동부;
   상기 하우징의 상부에 결합되는 그리퍼;
   상기 구동부와 결합되어 상기 구동부에 의해 직선 이동하는 피스톤; 및
   상기 피스톤과 연결되는 동력전달축;을 포함하되,
   상기 동력전달축과 상기 그리퍼 사이에는 상기 동력전달축의 직선운동을 상기 직선운동과 수직한 방향의 직선운동으로 변환시키는 동력변환부;가 구비되고,
   상기 피스톤 및 상기 동력전달축 사이에는 탄성체가 구비되며,
   상기 피스톤의 직선운동은 상기 탄성체를 통해 상기 동력전달축으로 전달되고,
   상기 피스톤은,
   일단이 상기 구동부에 삽입되고,
   타단은 상기 구동부의 외부로 노출되되,
   상기 타단에는 체결홀 및 상기 체결홀과 연결되어 상기 체결홀 보다 직경이 작은 가이드홀이 연속적으로 형성되어 있고,
   상기 동력전달축은 상기 체결홀에 삽입되어 결합되며,
   상기 동력전달축은,
   상기 동력전달축의 외주면에서 돌출 형성된 걸림부; 및
   상기 동력전달축의 외주면에서 함몰 형성된 함몰부;를 포함하고,
   상기 동력전달축은 상기 피스톤의 체결홀에 삽입되어 결합되고,
   상기 탄성체는,
   상기 피스톤의 체결홀에 삽입되어 결합되되,
   상기 탄성체의 일단이 상기 동력전달축의 걸림부에 지지되고,
   상기 탄성체의 타단이 상기 피스톤의 가이드홀 상부에 지지되며,
   상기 동력변환부는,
   캠플레이트;
   상기 캠플레이트에 대칭적으로 경사지게 형성된 두 개의 캠홈; 및
   상기 각각의 캠홈에 삽입되는 캠베어링 및 일측이 상기 캠베어링에 삽입되는 캠축;을 포함하는 유압 탄성 그리퍼 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 캠플레이트에는 결합홈이 형성된 동력전달판이 고정결합되고,
   상기 동력전달축의 함몰부는 상기 동력전달판의 결합홈에 삽입되어 결합되며,
   상기 캠축의 일측은 캠플레이트에 결합되고,
   상기 캠축의 타측은 그리퍼에 결합되는 유압 탄성 그리퍼 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 그리퍼 장치는 두 개로 구성되되,
   각각은 출력축에 수직한 수직부; 및
   상기 수직부에 수직하게 형성되는 수평부;를 포함하고,
   상기 각각의 캠축이 상기 그리퍼 각각의 수직부에 결합되는 유압 탄성 그리퍼 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 피스톤의 상부에 고정 결합되는 하부하우징; 및
   상기 하부하우징의 상부에 고정 결합되는 상부하우징;을 포함하되,
   상기 하부하우징의 상부에는 상기 그리퍼의 수평부의 이동을 안내하는 가이드홀이 형성된 유압 탄성 그리퍼 장치.

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