JP2015504012A - ホールディングポイントを持つグリッパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホールディングポイントを持つグリッパ装置を具現するとともに多様な形態の物品に効果的に対応することにより、単一装置で多様なサイズや形態の物品を安定的に把持することができるグリッパ装置を提供する。【解決手段】 本発明は多数のホールディングポイントを持つグリッパ装置に関するものである。本発明の前記グリッパ装置は、平行に配置される回転軸を含むフレームと、前記回転軸上のホールディングポイントにブラケットで固定される把持手段と、前記回転軸及び把持手段を回転させる駆動手段とを含む。この装置は、物品の種類によって違うホールディングポイントに効果的に対応し、物品を安定的に把持することができる効果がある。【選択図】 １

Description

本発明は物品のリフト（ｌｉｆｔ）及び移送のためのグリッパ装置に関するもので、回転式把持手段によるホールディングポイントを持つグリッパ装置に関するものである。

一般の産業現場では、材料を段階別に移送させながら加工を行う場合が多い。例えば、自動車生産現場において、ボンネットや車体上板は数回のプレス工程によって一つが出来上がる。この物品は比較的重量でありながら表面積が広い。したがって、工程間の安全な把持のために多数のホールディングポイントを持つグリッパ装置が使われ、このグリッパ装置がロボット（ｒｏｂｏｔｉｃ）装置に連結されて物品の昇降及び移送を行うものである。

通常の真空移送システムにおいて、前記各ホールディングポイントに提供される把持手段として、いわゆる真空パッド（ｖａｃｕｕｍ ｐａｄｓ）が使われ、特に大韓民国特許第８８３８８２号及び同第９３２７７５号に開示された装置が適用されることができる。一方、前記グリッパ装置の例として、アメリカ特許公開第２００８／０１１１３８８号の“ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＬＥＶＥＬ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ”、大韓民国特許公開第２０１１−１２６８１９号の“パネル移送用吸着装置”などがある。

ところが、前述した例において、前記物品は車両の種類によってその形態、形状、重量、質量中心などが違い、当たり前にホールディングポイントも変わる。したがって、単一のホールディングポイント及びそれを持つグリッパ装置によっては種々の物品に適切に対応することができない。それで、現場ではそれぞれ異なるように決まったホールディングポイントを持つグリッパ装置を待機させておき、必要によって入れ替えて使っている。

しかし、この場合、いくつかのグリッパ装置を備えることによる経済的な負担がかなり大きい。また、グリッパ装置の入れ替えはそれによる時間的損失及び生産性低下の問題を伴う。このような事情にかかわらず、いまだ何の対策も用意されていないのが実情である。

一方、固定式の把持手段は、例えば狭い間隔の間にグリッパ装置を移動させるとき、周辺の設置物に接触するようになる。したがって、このグリッパ装置は比較的広い空間を必要とするが、これは限定された規模の作業場内では相当な負担となるしかない。

本発明は前述した従来のグリッパ装置の問題点を解決しようと提案されたものである。本発明の目的は、ホールディングポイントを持つグリッパ装置を具現するとともに多様な形態の物品に効果的に対応することにより、単一装置で多様なサイズや形態の物品を安定的に把持することができるグリッパ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、装置をスリムにすることにより、比較的狭い空間でも移動が自在なグリッパ装置を提供することである。

本発明のホールディングポイントを持つグリッパ装置は、
一端がロボット装置に連結されるポール（ｐｏｌｅ）；
前記ポールに組み立てられて直角方向に伸び、互いに平行に離隔して配置される多数の支持バーと、前記支持バーの間に設置され、前記ポールに平行に配置される回転軸とを含むフレーム；
前記回転軸上のホールディングポイントにブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）で固定される把持手段；及び
前記回転軸を個別的に回転させて前記把持手段を回転させる駆動手段；
を含む。

好ましくは、前記グリッパ装置は、前記回転軸上のホールディングポイントではなくてフレーム１２上の他のホールディングポイントに提供される非回転把持手段をさらに含む。また、前記把持手段は、真空グリッパ、マグネットまたは機械的グリッパ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｇｒｉｐｐｅｒ）が選択的に適用される。そして、前記駆動手段はロータリーアクチュエーター（ａｃｔｕａｔｏｒ）、モーターまたはシリンダーが選択的に適用される。

好ましくは、前記把持手段は真空グリッパであり、
前記真空グリッパは、
下部にボールジョイントを備え、内部に排出通路が形成された管状胴体；
上側をカバーする‘Ｌ’形リング部材を含み、前記ボールジョイントに回動可能に結合され、前記通路と連通する真空コップ；及び
一端が前記胴体に支持されて前記リング部材を弾力的に付勢する弾性部材；
を含む。

本発明によるグリッパ装置は、好ましくは多数のホールディングポイント及びそのポイントにそれぞれ位置する把持手段を持つ。特に、前記回転軸上に固定された把持手段はその軸とともに９０°または１８０°回転することができ、これにより特定の物品に適用すべき把持手段を任意に決定することができるようになる。したがって、本発明のグリッパ装置は、物品の種類によって異なるホールディングポイントに効果的に対応し、物品を安定的に把持することができる効果がある。

すなわち、本発明において前述した効果は把持手段を回転させることで達成される。これにより把持手段がグリッパ装置から突出しない。したがって、狭い空間でもグリッパ装置の移動が可能となる効果がある。

一方、好適な実施例において、前記把持手段は真空グリッパであり、前記真空グリッパは真空コップの回動及び上下移動可能に設計される。したがって、物品の表面が平らでない場合にも適切に対応することにより、安定的な把持がなされる効果がある。

本発明によるグリッパ装置の構成を示した斜視図である。 図１に適用された把持手段を示した断面図である。 図２の作用図である。

以上に開示するか開示しない本発明の特徴及び効果は、添付図面を参照して以下に説明する実施例の開示によってより明らかになるであろう。図１は本発明によるグリッパ装置の構成を示した図、図２は図１に適用された把持手段を示した図である。

図１を参照すれば、本発明によるホールディングポイントを持つグリッパ装置は符号１０で表示される。前記グリッパ装置１０は、ポール１１、前記ポール１１に結合されるフレーム１２、及び前記フレーム１２上の多数のホールディングポイントにそれぞれ固定される把持手段１３、１３ａを含んでなる。他の実施例において前記ホールディングポイントは一つであることもできるが、この実施例においては多数のものにする。

前記ポール１１は長く伸びており、その外周面を用いて前記フレーム１２が結合される。また、その一端が移送ロボット装置に連結され、これにより本発明のグリッパ装置１０とその装置１０によって把持された物品が一定場所に移送可能になるものである。

前記フレーム１２は多数の支持バー１４と二つ以上の回転軸１５、１６、１７、１８とからなる。まず、前記支持バー１４はポール１１の外周面に装着されるクランプ１５を介して、前記ポール１１に組立及び結合されて直角方向に伸び、多数備えられて互いに平行に離隔して配置される。それぞれの支持バー１４は板状に形成される。前記フレーム１２の軽量化のために、好ましくは一つ以上の切欠孔１９を持つ。

つぎに、前記回転軸１５、１６、１７、１８は支持バー１４の間に設置され、二つ以上備えられて前記ポール１１に平行に離隔して配置される。図面のように、それぞれの回転軸１５、１６、１７、１８の長さが一定である必要はない。また、符号１５及び１６のように二つ以上の支持バー１４を貫いて設置されることもでき、符号１７及び１８のように両支持バー１４にかけて設置されることもできる。

前記把持手段１３、１３ａは多数備えられ、前記回転軸１５、１６、１７、１８上のホールディングポイント及び前記フレーム１２上の他のホールディングポイントにブラケット２０、２１で固定される。前記回転軸１５、１６、１７、１８には一つまたはそれ以上の把持手段１３が提供できる。この際、前記回転軸１５、１６、１７、１８上のホールディングポイントに固定された把持手段１３は軸回転とともに回転しなければならないが、必ずそれ以外の把持手段１３ａまで回転する構成である必要はない。

すなわち、前記回転軸１５、１６、１７、１８上のホールディングポイントではないフレーム１２上の他のホールディングポイントに提供される把持手段１３ａは、設計によってはこの実施例のような非回転の構成が適用できる。一方、この実施例において、前記把持手段１３、１３ａはいわゆる吸着コップまたは吸着パッドと言う真空グリッパが用いられたが、対象物品によってマグネットまたは機械的グリッパ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｇｒｉｐｐｅｒ）が選択的に用いられることもできる。

本発明においては、それぞれの回転軸１５、１６、１７、１８の一端に、その軸を回転させる駆動手段２２が別に備えられる。前記駆動手段２２は各回転軸１５、１６、１７、１８に個別的に備えられ、具体的にはロータリーアクチュエーター（ａｃｔｕａｔｏｒ）、モーターまたはシリンダーその他の公知の回転軸駆動装置が選択的に適用できる。この構造において、前記把持手段１３は駆動手段２２によって回転する各回転軸１５、１６、１７、１８と一緒に回転する。

図面において、回転軸１５に固定された把持手段１３は支持バー１４に対して垂直下方の姿勢を取っているが、回転軸１６、１７、１８に固定された把持手段１３は支持バー１４に平行な姿勢を取っている。これは各回転軸１５、１６、１７、１８が個別的に回転することによって可能であり、これにより全ての把持手段１３の中で特定の物品に適用すべきものを任意に決定することができるようになる。

他の実施例において、ホールディングポイントが全て一つであれば、一つの把持手段１３のみが物品に対して適用または非適用の状態に決定されるはずであろう。

ここでは、回転軸１５上のホールディングポイントに固定された把持手段１３と、フレーム１２または支持バー１４上の他のホールディングポイントに固定された把持手段１３ａとが物品の把持に適用されるものに設定されている。ただ物品の種類によって異なるホールディングポイントに効果的に対応するために、駆動手段２２及び回転軸１５、１６、１７、１８の個別作動によるホールディングポイントの多様な設定及び変更が可能であろう。

このような設定が終われば、ロボットシステムによって前記ポール１１が下降し、前記決定された把持手段１３、１３ａが物品の表面に接触し、本発明のグリッパ装置１０が該当の物品を把持するようになるものである。ところで、物品によっては表面に段差や屈曲がある場合があるので、前記把持手段１３、１３ａはこのような場合に適切に対応して安定的な把持及び移送を保障しなければならない。

図２は前記把持手段１３、１３ａの本体３０を示す。前記本体３０は、ブラケット２０、２１を含む中空型ハウジング３１と、一端がグリップ部に連結され、前記ハウジング３１を通過して軸方向移動可能に装着されるパイプ３３と、両端が前記ハウジング３１とグリップ部に支持される弾性スプリング４１とを含む。前記グリップ部は物品に直接接触する真空グリッパ、マグネットまたは機械的グリッパ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｇｒｉｐｐｅｒ）である。

この構造において、前記グリップ部はパイプ３３と一緒に上下に移動し、スプリング３９によって支持される。したがって、グリップ部が接触する物品の表面に多少の高低差があっても柔軟に対応し、物品を安全に把持することができる。ただ、前記パイプ３３が高さ調整後に固定される必要があるので、好ましくは前記ハウジング３１の内部には前記パイプ３３に対するロック手段が設置される。

具体的に、前記ハウジング３１は、中央貫通孔３２の内壁一側に外向に拡張した傾斜面３４と、圧縮空気をハウジング３１の内部に提供するための空気流入口３５とを含む。そして、ロック手段３６が前記ハウジング３１とパイプ３３の間に、パイプ３３と同軸上に配置される。前記ロック手段３６は、圧縮空気の圧力によって移動するチャック３７と、前記チャック３７を弾支して元の位置に復帰させる弾性体４０とを含む。

前記チャック３７は、パイプ３３の表面を取り囲んでラウンド状に配置され、口径が縮小及び拡張して前記パイプ３３の表面に接触または離脱する顎部（ｊａｗ）３８を含む。前記顎部３８の縮小及び拡張は、チャック３７のスライド移動中に顎部３８の傾いた外側面がハウジング３１の傾斜面３４と接触するとか分離することによって発生する。符号３９は前記チャック３７の他端部に結合される環状フランジ状のエアプッシュ部３９である。

前記プッシュ部３９はハウジング３１の流入口３５を通じて圧縮空気の圧力を受けてチャック３７全体をパイプ３３に対してスライド移動させるために備えられる。そして、前記ロック手段３６がハウジング３１とパイプ３３の間に同軸上に配置されたとき、エアプッシュ部３９は前記ハウジング３１の圧縮空気流入口３５に対応する位置にあるようになる。

したがって、前記流入口３５に供給される圧縮空気の圧力がプッシュ部３９に伝達され、これにより前記チャック３７が上向に移動すれば、前記顎部３８がハウジング３１の傾斜面３４から離脱して前記パイプ３３のロックを解除し（矢印参照）、パイプ３３の移動を自在にする。一方、圧縮空気の供給が中断され、弾性体４０によってチャック３７が下降しながら元の位置に復帰するとき、前記顎部３８がハウジング３１の傾斜面３４にすべり接触しながら縮小し、これにより前記パイプ１３がロックされるものである。

他の実施例において、前記プッシュ部３９を中心として流入口３５及び弾性体２０の位置を互いに換えておけば、前記実施例とは反対に、圧縮空気の供給時にロックされ、供給中断時に解除される構成も可能である。

図３を参照すれば、好ましくは前記グリップ部は物品に直接接触する真空グリッパ５０である。前記真空グリッパ５０は、下部にボールジョイント５２を備えた管状胴体５１と、上側をカバーする‘Ｌ’形リング部材５４を含み、前記ボールジョイント５２に回動可能に結合される真空コップ５３と、一端が胴体５１の外周に支持され、前記リング部材５４を弾力的に付勢する弾性部材５５とを含む。当たり前に、前記胴体５１の内部の空気排出通路５６は真空コップ５３の内部空間Ｓと連通する関係にある。

この構造において、前記真空コップ５３はボールジョイント５２を中心として一定角度の範囲（θ１〜θ２）内で回動し、スプリングによって具現された弾性部材５５によって支持される。したがって、真空コップ５３が直接接触する物品の表面に多少の屈曲または傾斜があっても柔軟に対応して正確に接触させることができる。この際、前記リング部材５４は上下に遊動可能であり、これにより胴体５１と真空コップ５３の分離及び組立が可能となるように設計される。

一方、前記真空グリッパ５０が胴体５１にブラケット２０、２１を含んで単一把持手段１３、１３ａとして本発明のグリッパ装置１０に適用できる。真空移送システムにおいて、真空ポンプの吸入ポートが前記胴体５１の通路５６に接続すれば良い。

ただ、この実施例において、前記把持手段１３、１３ａは図３の真空グリッパ５０と図２の本体３０が結合されてなる。すなわち、本体３０のパイプ３３の一端が前記グリップ部としての真空グリッパ５０の胴体５１に結合される。この際、前記パイプ３３−胴体５１の通路５６−真空コップ５３の内部空間Ｓは互いに連通する関係にある。この結合構造によって前記真空コップ５３の回動及び高低差の調節がいずれも可能になるものである。この場合、前記真空ポンプの吸入ポートがパイプ３３に接続される。

１０ グリッパ装置
１１ ポール
１２ フレーム
１３、１３ａ 把持手段
１４ 支持バー
１５、１６、１７、１８ 回転軸
２０、２１ ブラケット
２２ 駆動手段
３０ 把持手段本体
３１ ハウジング
３２ 貫通孔
３３ パイプ
３４ 傾斜面
３５ 流入口
３６ ロック手段
３７ チャック
３８ 顎部
３９ プッシュ部
４０ 弾性体
４１ スプリング
５０ 真空グリッパ
５１ 胴体
５２ ボールジョイント
５３ 真空コップ
５４ リング部材
５５ 弾性部材
５６ 通路
Ｓ 内部空間

Claims (12)

1. 一端がロボット装置に連結されるポール１１と；
   前記ポールに組み立てられて直角方向に伸び、互いに平行に離隔して配置される多数の支持バー１４と、前記支持バーの間に設置され、前記ポールに平行に配置される回転軸１５、１６、１７、１８とを含むフレーム１２と；
   前記回転軸１５、１６、１７、１８上のホールディングポイントにブラケット２０で固定される把持手段１３と；
   前記回転軸１５、１６、１７、１８を個別的に回転させ、前記把持手段１３を回転させる駆動手段２２と；を含むことを特徴とする、ホールディングポイントを持つグリッパ装置。
2. 前記グリッパ装置は、前記回転軸上のホールディングポイントではなくてフレーム１２上の他のホールディングポイントに提供される非回転把持手段１３ａをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
3. 前記把持手段１３は、真空グリッパ、マグネットまたは機械的グリッパが選択的に適用されることを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
4. 前記駆動手段２２は、ロータリーアクチュエーター、モーターまたはシリンダーが選択的に適用されることを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
5. 前記フレーム１２は、軽量化のための一つ以上の切欠孔１９を持つことを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
6. 前記回転軸に固定されて一緒に回転する把持手段１３は、前記支持バー１４に対して垂直下方の姿勢または支持バー１４に平行な姿勢を取ることを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
7. 前記把持手段１３は、中空型ハウジング３１と、一端がグリップ部に連結され、前記ハウジング３１を通過して上下に軸方向移動可能に装着されるパイプ３３と、両端が前記ハウジング３１とグリップ部に支持される弾性スプリング４１とを含み；
   前記グリップ部は、真空グリッパ、マグネットまたは機械的グリッパの中で選択された一つであることを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
8. 前記把持手段１３は、内部に長手方向に形成された中央貫通孔３２と、前記貫通孔の内壁一側に外向に拡張した傾斜面３４と、圧縮空気を内部に提供するための流入口３５とを含むハウジング３１と；前記貫通孔を通過して軸方向に移動可能に装着されるパイプ３３と；前記ハウジングとパイプの間に同軸上に配置されるパイプロック手段３６とを含み、
   前記ロック手段は、前記パイプの表面を取り囲んで配置され、側面に前記ハウジングの傾斜面３４に対応する傾斜が形成され、移動中に前記ハウジングの傾斜面３４にすべり接触しながら口径が縮小して前記パイプ３３の表面を接触加圧してロックする顎部３８と；前記顎部の軸方向移動のために前記ハウジングの圧縮空気流入口３５に対応して備えられるエアプッシュ部３９が結合されてなるチャック３７と；前記チャックの位置を弾力的に復帰させる弾性体４０と；を含むことを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
9. 前記把持手段１３は真空グリッパ５０であり、
   前記真空グリッパ５０は、
   下部にボールジョイント５２を備え、内部に排出通路５６が形成された管状胴体５１と；
   上側をカバーするリング部材５４を含み、前記ボールジョイントに回動可能に結合され、前記通路５６と連通する真空コップ５３と；
   一端が前記胴体５１に支持されて前記リング部材５４を弾力的に付勢する弾性部材５５と；を含むことを特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
10. 前記リング部材５４は‘Ｌ’形部材であることを特徴とする、請求項９に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
11. 前記リング部材５４は、上下に遊動可能であることにより、胴体５１と真空コップ５３の分離及び組立が可能となるように設計されることを特徴とする、請求項９に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。
12. 前記把持手段１３は、中空型ハウジング３１と、一端がグリップ部に連結され、前記ハウジング３１を通過して上下に軸方向移動可能に装着されるパイプ３３と、両端が前記ハウジング３１とグリップ部に支持される弾性スプリング４１を含み、
    前記グリップ部は真空グリッパ５０であって、下部にボールジョイント５２を備え、内部に排出通路５６が形成された管状胴体５１と、上側をカバーするリング部材５４を含み、前記ボールジョイントに回動可能に結合され、前記通路５６と連通する真空コップ５３と、一端が前記胴体５１に支持されて前記リング部材５４を弾力的に付勢する弾性部材５５とを含むこと；を特徴とする、請求項１に記載のホールディングポイントを持つグリッパ装置。

Images