KR20160125042A - 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물체를 잡아주는 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상물체를 잡기 위해서 방사상으로 배치되어 전후진하는 암들이 동기화되어서 동시에 동일한 거리를 전후진하도록 한 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼에 관한 것이다.
본 발명에 따른 암들의 전후진을 동기화시킨 그리퍼는 베이스를 포함하는 하우징; 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 회전원판; 상기 베이스의 가장자리에 방사상으로 배치되어 결합되는 다수의 실린더; 상기 베이스의 가장자리에 방사상으로 그리고 상기 실린더와 교대로 배치되고, 대상물체를 잡는 암이 장착되는 다수의 장착블럭; 상기 회전원판의 회전을 매개로 하여서, 상기 실린더의 피스톤의 전후진에 따라 상기 장착블럭들이 동기화되어 전후진하도록 하는 동기화수단;을 포함하여 이루어진다.

Description

암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼{Gripper synchronizing forward and backward of arms}

본 발명은 대상물체를 잡아주는 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상물체를 잡기 위해서 방사상으로 배치되어 전후진하는 암들이 동기화되어서 동시에 동일한 거리를 전후진하도록 한 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼에 관한 것이다.

주지하다시피 그리퍼(gripper)는 대상물체를 잡아주는 장치로서, 대상물체에대한 작업을 행하기 위해 대상물체를 특정 위치에 배치시키거나, 대상물체를 작업 장소로 운반하는 경우 등에 있어서 폭 넓게 사용된다.

그리퍼는 잡고자하는 대상물체의 종류, 대상물체에 행할 작업 종류 등에 따라 다양한 종류의 것이 사용되고 있다.

다양한 종류의 그리퍼 중에서 복수개의 암이 가상의 원점을 기준으로 방사상으로 배치되고,

복수개의 암들이 전후진하여 암들이 형성하는 가상의 원의 직경을 확장시키거나 축소시킴으로써 대상물체의 내면(직경 확장시) 또는 외면(직경 축소시)을 가압하여 잡아주는 직경조절 방식의 그리퍼가 있다.

암들이 형성하는 가상의 직경을 조절하는 직경조절 방식의 그리퍼에서, 종래기술은 암을 실린더의 피스톤에 결합시켜서 피스톤의 인출입에 따라 암을 전후진시키거나, 암을 모터의 구동에 따라 전후진하는 랙기어에 결합시켜서 암을 전후진시키고 있다.

이러한 종래기술에서는 각각의 암이 개별적으로 실린더나 모터의 구동에 따라 전후진하는 방식으로서, 다시 말해, 암들이 동기화되지 아니하고 각자 개별적으로 전후진을 하는 방식으로, 암들이 대상물체에 동시에 접촉되어 동일한 힘으로 가압하기 어렵고, 그에 따라 대상물체를 안정적으로 잡아주지 못하거나 암들이 대상물체를 가압하는 힘에 불균형이 발생되어 대상물체에 손상이 발생되는 문제가 있다.

국내특허등록 제0233000호 '이송장치의 그리퍼 구조'(1999.09.09 등록) 국내특허등록 제0236739호 '연속회전이 가능한 로봇 그리퍼'(1999.10.04 등록)

본원발명은 위와 같이 암들이 형성하는 가상의 직경을 조절하여 대상물체를 잡아주는 직경조절 방식의 그리퍼에서 종래기술의 암들이 각자 개별적으로 전후진하여서 대상물체를 동시에 동일한 힘으로 가압하여 잡아주지 못해 대상물체가 손상되고 대상물체를 강력하게 잡아주지 못하는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서,

암들의 전후진을 동기화시켜서 암들이 동시에 동일한 힘으로 대상물체를 가압하여 잡아주는 암들의 전후진을 동기화시킨 그리퍼를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 암들의 전후진을 동기화시킨 그리퍼는

베이스를 포함하는 하우징;

상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 회전원판;

상기 베이스의 가장자리에 방사상으로 배치되어 결합되는 다수의 실린더;

상기 베이스의 가장자리에 방사상으로 그리고 상기 실린더와 교대로 배치되고, 대상물체를 잡는 암이 장착되는 다수의 장착블럭;

상기 회전원판의 회전을 매개로 하여서, 상기 실린더의 피스톤의 전후진에 따라 상기 장착블럭들이 동기화되어 전후진하도록 하는 동기화수단;을 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 동기화수단은

상기 회전원판의 외측에서 내측으로 가상의 동심원에 대한 법선방향으로 형성되는 다수의 가이드홈과,

상기 실린더 피스톤의 단부에 결합되는 제1블럭과,

상기 제1블럭의 하부로 연결되고, 상기 회전원판의 가이드홈에 배치되어서, 상기 피스톤의 전후진에 따라 상기 회전원판을 회전시키는 제1롤러(52)와,

상기 장착블럭의 하부에 결합되는 전후진로드와,

상기 전후진로드의 전후진을 가이드하는 가이드블럭과,

상기 전후진로드의 단부에서 하부로 연결되고, 상기 회전원판의 가이드홈에 배치되어서, 상기 회전원판의 회전에 상기 전후진로드들이 동기화되어서 전후진하도록 하는 제2롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼는 대상물체를 잡아주는 암이 장착되는 장착블럭이 서로 동기화되어서 동시에 동일한 거리를 이동하여서 대상물체를 가압하여 잡아주기 때문에, 가압력의 불균형에 따른 대상물체의 손상이나 대상물체를 놓쳐 파손되는 등의 사고 없이 대상물체를 안정적으로 잡아주고, 그리퍼의 전체적인 구성과 구조가 간단하여 저렴하고 생산성이 뛰어난 제품으로서 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명에 따른 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼의 사시도.
도 2 는 도1에서 하우징의 커버를 제거한 사시도로서, 장착블럭의 후진된 상태.
도 3 은 도1에서 하우징의 커버를 제거한 사시도로서, 장착블럭의 전진된 상태.
도 4 는 작동 여부를 알려주는 컨트롤박스의 발광부재의 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명을 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼는 하우징(10), 회전원판(20), 실린더(30), 장착블럭(40), 동기화수단, 컨트롤러(60)를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(10)은 상기 회전원판(20), 실린더(30) 등이 장착되는 베이스(11)와, 상기 베이스(11)를 덮어 상기 회전원판(20), 실린더(30) 등을 내장하여 보호하는 커버(13)를 포함하여 이루어진다.

상기 베이스(11)의 하부에는 고압의 에어를 실린더(30)로 주입하여 피스톤(31)이 실린더(30)에서 인출(또는 인입)될 수 있도록 하는 공압을 제공하고, 주입된 에어가 배출시켜 피스톤(31)이 인입(또는 인출)하여 원위치로 복귀되도록 하는 에어포트(15)가 구비되고,

상기 커버(13)의 중심에는 상기 회전원판(20)의 회전축 역할을 하도록 회전원판의 중심에 형성된 축홀(27)로 삽입되는 축돌기(17)가 하부로 돌출되어 형성되고, 방사상으로는 관통된 장착블럭(40)의 전후진을 안내하는 안내홀(19)이 형성된다.

상기 회전원판(20)은 상기 베이스(11)의 중앙에 회전 가능하게 결합되고, 가장자리에는 중심을 향하지 않고 일측으로 치우친 가이드홈(21)들이 일정 간격으로 형성된다.

상기 가이드홈(21)들은 가상의 동심원에 대한 법선방향으로 형성된다. 즉, 가이드홈(21)들은 상기 회전원판(20)의 회전 중심과 동일한 중심을 갖는 가상의 원(즉, 가상의 동심원)에 대한 법선방향으로 형성된다.

가이드홈(21)들이 회전원판과 중심을 공유하는 가상의 동심원에 대한 법선방향으로 형성되어서, 가이드홈(21)을 따라 전후진하는 실린더(30)의 피스톤(31)들과 장착블럭(40)의 전후진로드(54)들의 전후진 운동이 회전원판(20)의 회전운동으로, 그리고 그 반대로 회전운동이 전후진 운동으로 방해 없이 전달된다.

상기 실린더(30)와 장착블럭(40)은 상기 베이스(11)의 가장자리에 교대로 그리고 방사상으로 배치된다.

상기 장착블럭(40)은 상부가 상기 커버(13)의 안내홀(19)을 관통하여 상부로 노출되고, 노출된 상부에는 대상물체를 잡아주는 암이 장착된다.

상기 동기화수단은 상기 장착블럭(40)들이 서로 동기화 되어 동시에 동일한 거리를 이동하도록 하여서, 각 장착블럭(40)에 장착되어서 대상물체를 잡아주는 암들이 역시 동기화되어 동시에 동일한 거리를 전진하거나 후진을 하게 된다. 다시 말해 암들을 연결하는 가상의 원의 중심은 변하지 않으면서, 가상의 원의 직경만이 길어지거나 짧아지도록 한다.

동기화 수단을 통해 대상물체를 잡아주는 암들, 즉, 각 암이 장착되는 장착블럭(40)들이 동기화 되어 전지 또는 후진을 함으로써, 대상물체를 잡아주는(가압하는) 힘이 어느 한 측으로 치우지지 않고 전체적으로 균등하게 분산된 힘으로 잡아줌으로써, 암이 대상물체를 보다 안정적으로 잡아주도록 한다.

상기 동기화수단은

상기 회전원판(20)의 형성되는 가이드홈(21)들과

상기 실린더(30)에서 인출입하여 전후진하는 피스톤(31)의 단부에 결합되는 제1블럭(51)과,

상기 제1블럭(51)의 하부로 연결되고, 상기 회전원판(20)의 가이드홈(21)에 배치되는 제1롤러(52)와,

상기 장착블럭(40)의 하부에 결합되는 전후진로드(54)와,

상기 전후진로드(54)의 전후진을 가이드하는 가이드블럭(55)과,

상기 전후진로드(54)의 단부에서 하부로 연결되고, 상기 회전원판(20)의 가이드홈(21)에 배치되는 제2롤러(56)를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 그리퍼에서 암이 장착되는 장착블럭(40)들이 동기화되어서 동시에 그리고 동일한 거리를 전진(또는 후진)하는 과정을 설명하면 아래와 같다.

먼저, 하우징(10)의 하부로 구비되는 두 에어포트(15)에 에어가 주입 및 배출(한 에어포트(15)에 에어가 주입되면 다른 에어포트(15)에서는 에어가 배출된다.)되면 주입되는 에어가 세 실린더(30)로 공급되고, 에어의 공급에 따른 압력(즉, 공압)에 의해 세 실린더(30)의 피스톤(31)이 인출(또는 인입)되어 전진을 하게 된다.

전진하는 피스톤(31)은 그 하부에 결합된 제1롤러(52)가 회전원판(20)의 가이드홈(21)을 따라 이동을 하게되어 회전원판(20)을 회전을 시키게 된다.

회전원판(20)이 회전을 하면, 또 다른 가이드홈(21)에 배치된 제2롤러(56)가 연동하여 가이드홈(21)을 따라 전진을 하게 되고, 제2롤러(56)가 가이드홈(21)을 따라 이동하면 제2롤러(56)와 전후진로드(54)를 통해 연결된 장착블럭(40)이 전진을 하게 된다.

이때, 세 피스톤(31)은 자체적으로 동시에 동일한 거리를 전진하지 못하는 것이 일반적이다. 그렇지만 본 발명은 피스톤(31)의 단부에 구비되는 제1롤러(52)가 회전원판(20)의 가이드홈(21)에 배치되어 있어서, 세 제1롤러(52) 중에 어느 한 롤로만이 독자적으로 가이드홈(21)을 따라 이동할 수 없다. 즉, 회전원판(20)이 회전하는 만큼만 실린더(30)의 피스톤(31)이 전진을 할 수 있다. 다시 말해, 피스톤(31)의 전진거리는 회전원판(20)의 회전량에 비례하고, 이는 세 피스톤(31)이 동일하다. 그래서 세 피스톤(31)은 동시에 동일 거리를 전진한다.

그리고 세 피스톤(31)이 회전원판(20)에 의해 동시에 동일 거리를 이동하는 방식은 세 장착블럭(40)에도 그대로 적용된다.

다시 말해, 제2롤러(56)가 회전원판(20)에 형성된 가이드홈(21)에 수용되어서, 회전원판(20)의 회전에 따라 전후진로드(54)를 전후진시키게 되는데, 세 전후진로드(54)가 같은 회전원판(20)의 회전운동에 따라 전후진운동을 하게 되고, 이 가이드홈(21)은 회전원판(20)과 중심을 공유하는 가상의 동심원에 대한 법선방향으로 형성되어서, 회전원판(20)이 회전하는 경우에 세 전후진로드(54)가 동기화되어 동시에 동일한 거리를 전후진하게 되고, 어느 한 전후진로드(54)만이 다른 전후진로드와 달리 이동할 수 없다.

상기 컨트롤박스(60)는 상기 실린더(30)에 고압의 에어를 주입하거나 고압의 에어를 배출하는 것을 제어하여, 장착블럭(40)들에 각각 장착되는 암들이 대상물체를 잡거나, 잡고 있던 것을 놓도록 한다.

상기 컨트롤박스(60)에는 사용자의 조작을 위한 화면(61)과 버튼(63), 그리고 작동 상태를 알려주는, 즉, 장착블럭(40)에 장착된 암들이 전진 중지 후진 중인지, 또는 전진되어 대상물체를 잡고 있는 중인지 등을 알려주는 엘이디(65)가 구비된다.

상기 엘이디(65)는 그리퍼의 작동 상태를 빛의 색상과 점멸로 사용자에게 알려주는데,

본 발명은 사용 상태를 알려주는 엘이디(65)를 사용자가 멀리서도 인지할 수있도록 엘이디(65)에 집광부재(651)를 구비하였다.

도4에서 보는 바와 같이 상기 엘이디(65)는 PCB(66)에 실장되고, 상기 엘이디(65)의 휘도 및 광도를 향상시키기 위하여 집광부재(651)로 덮힌다.

상기 집광부재(651)는 투명 재질로 이루어진 반구 형상으로, 엘이디(65)를 덮고, 상기 집광부재(651)의 중앙에는 상기 엘이디(65)의 빛을 모으기 위한 굴곡홈(651B)이 구비되어 있으며, 상기 엘이디(65)가 상기 굴곡홈(651B) 내부에 위치함에 따라 엘이디(65)의 빛이 집광부재(651)를 통해 발산하는 경우 굴곡홈(651B)의 내면에 굴절됨에 따라 휘도를 향상시켜 발산시킬 수 있다.

또한 이러한 집광부재(651)를 이용하는 경우, 환형의 Yellow Ring 이 발생될 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 상기 집광부재(651)의 하단 및 외면 하단에는 외측돌기부(651A)가 구비되어, 엘이디(65)의 빛을 난반사 함에 따라 Yellow Ring 이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 굴곡홈(651B)에도 상기 외측돌기부(651A)를 더 구비하는 것도 바람직하다.

아울러 상기 집광부재(651)의 하부에는 결합돌기(651C)가 더 구비될 수 있는데, 상기 결합돌기(651C)는 기둥부(651Ca)와 상기 기둥부보다 직경이 큰 헤드부(651Cb)로 이루어져, PCB(66)에 끼움결합될 수 있도록 한다.

그리고 집광부재(651)는 PCB(66)과 공랭 특성 향상을 위하여 이격되어 공랭부(651D)를 형성하여 PCB(66)에서 발생되는 열을 식혀 과부화 되는 것을 방지할 수 있으며, 이는 결합돌기(651C)를 통하여 구현될 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 하우징
11 : 베이스 13 : 커버
20 : 회전원판
21 : 가이드홈 23 : 축홀
30 : 실린더 31 : 피스톤
40 : 장착블럭
51 : 제1블럭 52 : 제1롤러
54 : 전후진로드 56 : 제2롤러

Claims (2)

1. 베이스를 포함하는 하우징;
   상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 회전원판;
   상기 베이스의 가장자리에 방사상으로 배치되어 결합되는 다수의 실린더;
   상기 베이스의 가장자리에 방사상으로 그리고 상기 실린더와 교대로 배치되고, 대상물체를 잡는 암이 장착되는 다수의 장착블럭;
   상기 회전원판의 회전을 매개로 하여서, 상기 실린더의 피스톤의 전후진에 따라 상기 장착블럭들이 동기화되어 전후진하도록 하는 동기화수단;을 포함하여 이루어지는 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 동기화수단은
   상기 회전원판의 외측에서 내측으로 가상의 동심원에 대한 법선방향으로 형성되는 다수의 가이드홈과,
   상기 실린더 피스톤의 단부에 결합되는 제1블럭과,
   상기 제1블럭의 하부로 연결되고, 상기 회전원판의 가이드홈에 배치되어서, 상기 피스톤의 전후진에 따라 상기 회전원판을 회전시키는 제1롤러(52)와,
   상기 장착블럭의 하부에 결합되는 전후진로드와,
   상기 전후진로드의 전후진을 가이드하는 가이드블럭과,
   상기 전후진로드의 단부에서 하부로 연결되고, 상기 회전원판의 가이드홈에 배치되어서, 상기 회전원판의 회전에 상기 전후진로드들이 동기화되어서 전후진하도록 하는 제2롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 암들의 전후진을 동시화시킨 그리퍼.

Images