KR100996440B1

KR100996440B1 - 핀-타입 그리퍼 장치

Info

Publication number: KR100996440B1
Application number: KR1020100088175A
Authority: KR
Inventors: 조호영
Original assignee: 한국뉴매틱(주)
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2010-11-24
Also published as: US20130187398A1; WO2012033285A3; CN103108818A; BR112013005411B1; BR112013005411A2; CN103108818B; US8714608B2; DE112011103023T5; WO2012033285A2

Abstract

본 발명은 유연 재료의 대상물을 홀딩, 이송하기에 적합한 핀-타입의 그리퍼 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 중앙 실린더 유닛과, 피스톤 로드의 단부 좌·우측에 경사지게 배치되어 스커트형으로 확장되는 한 쌍의 슬라이드 블록과, 피스톤 운동을 블록에 전달하는 링크를 포함하여 이루어진다. 대상물에 침투하는 핀은 상기 슬라이드 블록의 단부에 장착된다. 본 발명의 장치는 하나의 실린더 유닛을 이용하여 두 개의 슬라이드 부재를 동시에 제어하도록 되어 있다. 따라서 두 개의 실린더와 복잡한 설계를 필요로 하는 종래 장치에 비하여, 구조 및 제어가 간단하며 경제적인 장점이 있다.

Description

핀-타입 그리퍼 장치 {Pin-type of gripper device}

본 발명은 그리퍼 장치에 관한 것으로, 특히 핀을 이용하여 대상물을 잡는 소위 핀-타입의 그리퍼 장치에 관한 것이다.

그리퍼 장치란 물리적인 힘이나 압력을 가하여 대상물을 홀딩하는 장치를 말하는 것으로, 주로 이송 시스템에 적용된다. 특히 직물이나 다공성 소재, 고무 등의 유연 재료로 된 대상물에 대하여는 소위 "핀-타입"의 그리퍼 장치가 사용되는 것이 보통이다.

도 1을 참조하면, 종래의 핀-타입의 그리퍼 장치(1)는 하우징(2) 내에 서로 교차하는 방향으로 하향 경사지게 장착된 두 개의 실린더(3a,3b)를 포함한다. 각 실린더(3a,3b)의 피스톤 로드(4a,4b)의 단부에는 고정 블록(5a,5b)을 매개로 다수의 핀(6a,6b)이 설치되는데, 여기에서 양측 핀(6a,6b)은 대향의 경사각(θ)을 가지고 실제로 서로 교차한다.

이 구조에서, 상기 실린더(3a,3b)의 구동에 의하여 로드(4a,4b)가 인출되면 핀(6a,6b)이 하우징(2)의 저면으로부터 돌출되는데, 이때 양측 핀(6a,6b)이 좌·우측으로 확장되면서 대상물(P)의 표면을 경사지게 침투함으로써, 궁극적으로는 그리퍼 장치(1)를 이용한 대상물(P)의 홀딩 및 이송이 가능해지는 것이다.

이 방식의 그리퍼 장치가 유연 소재로 된 대상물의 이송에 유용하게 적용될 수 있음은 물론이다. 그러나 여기에는, 두 개의 실린더를 이용함에 따라:

첫째로, 장치의 구조가 복잡해지는 문제와 더불어 하우징을 포함한 장치의 규모가 불필요하게 커지는 문제;

둘째, 두 실린더의 동시 제어를 위한 특별하고 세부적인 설계들이 더 필요하게 되는 문제와 더불어 고장 및 오류의 우려가 많은 문제;

셋째, 결과적으로 장치의 제작 및 그의 운용에 많은 시간과 비용이 투입되어야 하는 문제;

등이 야기되는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 그리퍼 장치의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 종래 장치에 비하여 구조 및 제어가 간단하고, 제작 및 운용이 경제적인 그리퍼 장치를 제공하고자 하는 것이다. 실제로 본 발명자는, 하나의 실린더 요소로서 두 개의 슬라이드 부재를 동시에 제어하도록 할 수 있으며, 이로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 인식하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 핀-타입 그리퍼 장치는:

내부에 실린더 유닛과 작동부가 유기적으로 배치되며, 저면에는 슬라이드 블록의 핀이 출입하는 핀-홀이 형성된 하우징과;

상기 하우징의 중앙 상단부에 제공된 실린더, 상기 실린더 내부를 상·하 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤으로부터 실린더 하부로 연장된 로드를 포함하는 하나의 실린더 유닛과;

상기 로드의 단부 좌·우측에 경사지게 배치되어 스커트형으로 확장되며 각 단부에 핀이 장착된 한 쌍의 슬라이드 블록, 일단이 상기 로드에 연결되고 타단이 상기 블록에 연결되어, 상기 실린더로부터 로드를 경유한 운동을 블록에 전달하는 링크를 포함하는 작동부;

를 포함하여 이루어진다.

바람직하게 상기 피스톤은 외부에서 실린더 내로 공급되는 압축공기의 압력에 의하여 왕복 운동을 한다. 이를 위하여, 상기 하우징은 측면으로부터 실린더 내부로 연장되고 각각 피스톤의 상부 및 하부로 연통하는 두 개의 압축공기 공급홀을 포함한다.

바람직하게 상기 링크는 꼭지점이 회전축인 'V'형 부재이며, 상기 일단과 타단은 'V'형 부재에서 꼭지점을 제외한 양측 단부이다.

또한 본 발명의 그리퍼 장치는 상기 하우징의 저면에 높이조절 가능하게 고정되며 상기 로드의 단부에 근접하게 연장되어, 운동하는 피스톤 로드의 단부에 대응하여 접촉하게 됨으로써, 상기 로드의 하한을 설정하는 스토퍼를 더 포함한다.

본 발명의 그리퍼 장치는 하나의 실린더 유닛을 이용하여 핀이 장착된 두 개의 슬라이드 부재를 동시에 제어하도록 되어 있다. 따라서 두 개의 실린더와 복잡한 설계를 필요로 하는 종래 장치에 비하여, 구조 및 제어가 간단하며 경제적인 장점이 있다. 또한 장치의 작동에 있어서도, 고장이나 오류가 발생할 염려가 거의 없는 장점이 있다.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 그리퍼 장치는 로드의 운동 범위를 제한하는 방법으로 슬라이드 블록 및 핀의 노출 정도를 조절할 수 있다. 따라서 이송 시스템에서 대상물의 재질, 크기, 무게 등을 고려하여 적절하게 대응하여 이용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 핀-타입 그리퍼 장치의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 핀-타입 그리퍼 장치의 외형도.
도 3은 도 2의 장치 분해도.
도 4는 도 2의 장치의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 핀-타입 그리퍼 장치의 작용을 설명하기 위한 도면.

이상 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 2 이하의 도면에서, 본 발명의 핀-타입 그리퍼 장치는 부호 100으로 표시된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 핀-타입 그리퍼 장치(100)는 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 유기적으로 배치되는 실린더 유닛(20)과 작동부(30)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 장치(100)에서 구비되는 상기 실린더 유닛(20)의 수는 단지 하나이다.

상기 하우징(10)의 몸체(11)는 실린더 유닛(20)과 작동부(30)의 장착 및 운동을 위하여 최적으로 설계된 내부 공간을 갖는다. 상기 몸체(11)는 일측 커버(12)와 밑판(13)에 의하여 폐쇄되며, 상기 밑판(13)이 곧 하우징(10)의 저면이다. 상기 하우징(10)의 저면(13)에는 다수의 핀-홀(14)이 형성되어 있으며, 이 핀-홀(14)을 통하여 슬라이드 블록(31a,31b)의 핀(32)이 출입하게 된다.

도면으로 도시된 것에 구애됨이 없이, 상기 핀-홀(14)과 핀(32)은 일대일(一對一) 또는 일대다(一對多)의 대응 관계에서 필요에 따라 선택적으로 설계될 수 있을 것이다.

상기 실린더 유닛(20)은 하우징(10)의 중앙 상단부에 제공된 실린더(21), 상기 실린더(21) 내부를 상·하 왕복 운동하는 피스톤(22), 상기 피스톤(22)에 고정되고 실린더(21) 하부로 연장된 로드(23)를 포함한다. 다만, 상기 로드(23)는 피스톤(22)에 일체로 형성된 것일 수도 있다. 부호 24는 피스톤(22)의 외경에 끼워져, 실린더(21) 내 피스톤(22)의 상부와 하부 간의 불필요한 소통을 방지하는 링이다.

도면에서와 같이, 본 실시예의 상기 실린더(21)는 하우징(10)의 상단부를 원통형으로 가공하여 형성된 것이다. 다만, 다른 실시예에서는 별도로 구비된 실린더가 하우징(10)에 장착될 수도 있을 것이다.

또한 상기 피스톤 로드(23)의 단부에는 뭉치(25)가 결합되어 있는데, 이 뭉치(25)는 단지 링크(33) 부재의 연결 편의를 위하여 부가된 것이다. 그러나 상기 로드(23)와 뭉치(25)는 일체로 구성되며 더욱이, 본 고안이 그 유무에 한정되는 것도 아니므로, 본 고안에서는 상기 뭉치(25)를 로드(23)로부터 독립된 별도의 구성으로 보지 않는다.

상기 작동부(30)는 피스톤 로드(23)의 중심선(X-X)을 기준으로 좌·우 대칭으로 동일한 각(θ)을 가지고 경사지게 배치되는 한 쌍의 경사 슬라이드(slant-slide) 블록(31a-31b)과, 상기 피스톤(22)의 운동을 슬라이드 블록(31a-31b)에 전달하는 링크(33)로 구성된다. 그리고 각 슬라이드 블록(31a,31b)의 단부에는 침투 핀(32)이 장착된다.

구체적으로, 상기 한 쌍의 슬라이드 블록(31a-31b)은 피스톤 로드(23)의 단부에 근접하여 좌·우측에 대칭적으로 그리고 동일한 각도(θ)로 경사지게 배치되며, 피스톤(22)의 운동으로 인하여 슬라이드 이동하면서 스커트(skirt) 형으로 확장된다. 이러한 형태의 슬라이드를 원활하게 유도하기 위하여, 바람직하게 상기 하우징(10)의 몸체(11) 내부에는 블록(31a-31b)의 위치 및 슬라이드 경사각(θ)을 미리 설정해 주는 가이드(17)가 형성된다.

상기 침투 핀(32)은 슬라이드 블록(31a,31b)의 단부에 길이 방향으로 장착되어, 상기 블록(31a,31b)이 확장될 때 대상물의 표면을 일정한 각도로 경사지게 침투할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 링크(33)는 일단(35)이 상기 로드(23)에 연결되고 타단(36)이 상기 블록(31a-31b)에 연결되어, 피스톤(22)의 운동을 블록(31a-31b)에 전달한다. 보다 구체적으로, 상기 링크(33)는 꼭지점(34)이 회전축인 'V'형 부재이며, 상기 일단(35)과 타단(36)은 'V'형 부재에서 꼭지점(34)을 제외한 양측 단부이다.

바람직하게, 상기 링크(33)의 일단(35)과 로드(23) 및 타단(36)과 블록(31a-31b) 간의 연결 방식은 소위 '볼 조인트' 방식이다.

본 실시예에서 상기 그리퍼 장치(100)는 핀(32)의 노출 정도를 조절할 수 있는 스토퍼(40)를 더 포함한다. 상기 스토퍼(40)는 하우징(10)의 저면 중앙에 높이조절 가능하게 고정되며 상기 중심선(X-X) 상에서 로드(23)의 단부에 근접하게 연장되어, 운동하는 피스톤 로드(23)의 단부에 대응하여 접촉하게 된다. 그러므로 상기 스토퍼(40)는 로드(23)의 운동 범위 특히 하한(下限)을 제한하며, 그 높이를 조절함으로써 결과적으로는 침투 핀(32)의 노출 정도를 조절할 수 있게 된다.

상기 스토퍼(40)는 간편한 장착 및 조절을 위하여 스크류 방식이 적용된 것으로 하지만, 반드시 그 방식에 한정되지는 않는다.

상기 작동부(30)는 실린더 유닛(20)을 구성하는 피스톤(22)의 운동에 기초하여 동작하며, 본 실시예에서 상기 피스톤(22)은 외부에서 실린더(21) 내로 공급되는 압축공기의 압력에 의하여 왕복 운동을 한다. 이를 위하여 상기 하우징(10)은 몸체(11)의 측면으로부터 실린더(21) 내부로 연장되고 각각 피스톤(22)의 상부 및 하부로 연통하는 두 개의 압축공기 공급홀(15,16)을 포함한다.

특히 도 3을 참조하면, 상기 핀(32)은 슬라이드 블록(31a,31b)의 측면 장착홀(37)에 끼워지는 볼트(38)의 조임에 의하여 가압 고정되며, 반대로 상기 볼트(38) 해제에 의하여 분리 및 교체 가능하게 구성된다. 한편, 상기 하우징(10)의 일측 커버(12)에는 상기 볼트(38)에 대응하는 위치에 볼트(38) 조작이 가능한 형태의 작업홀(19)이 형성되어 있으며, 이 작업홀(19)을 통하여 볼트(38)의 조임/해제를 위한 공구(예컨대 렌치:wrench) 작업이 편리하고 신속하게 이루어질 수 있다.

도 5를 참조하면, 압축공기 공급라인의 연결 및 압축공기의 원활한 공급을 위하여 각 공급홀(15,16)에는 컨넥터(18)가 장착된다. 그리고 압축공기는 별도의 공급시스템에 의하여, 제1공급홀(15)과 제2공급홀(16)에 교대적으로 공급되도록 제어될 것이다. 한편 대상물(P)의 이송 작업을 위하여, 본 발명 그리퍼 장치(100)는 대상물(P)의 표면과 저면(13)이 접촉하는 상태로 배치된다.

이 상태에서 압축공기는 먼저 제1공급홀(15)을 통하여 공급된다. 여기에 공급된 압축공기는 실린더(21)로 투입되고 피스톤(22)의 상부를 가압한다. 그러면 피스톤(22) 및 로드(23)가 '하향' 운동(화살표 ①)하는데, 상기 로드(23)의 단부가 아래에 근접한 스토퍼(40)에 접촉할 때까지 하향한다.

이 운동에 의하여 일단(35)이 로드(23)에 연결된 'V'형 링크(33)는 꼭지점(34)을 축으로 하는 회전력을 얻게 된다. 당연하게, 링크(33)의 회전 방향은 피스톤 로드(23)의 운동 방향과 마찬가지로 하향(화살표 ②)이다. 이에 상기 링크(33)가 회전하면, 링크(33)의 타단(36)이 연결되어 있는 한 쌍의 슬라이드 블록(31a,31b)이 가이드(17)를 따라 경사지게 하향(下向)으로 이동하면서 스커트형으로 확장(화살표 ③)된다.

상기 슬라이드 블록(31a,31b)이 확장됨과 동시에, 상기 블록(31a,31b)의 단부에 고정된 핀(32)이 하우징(10) 저면(13)의 핀-홀(14)을 통과하여 노출되면서 대상물(P)의 표면에 경사지게 침투된다. 도시된 바와 같이, 양측의 블록(31a,31b)의 핀(32)이 서로 반대 방향으로 침투하고 있으므로, 본 발명의 그리퍼 장치(100)를 이용하여 대상물(P)의 홀딩(holding), 리프팅(lifting), 이송(transporting)이 가능해지는 것이다.

대상물(P)의 종류, 재질, 크기 등에 따라 침투 핀(32)의 노출 정도를 조절할 필요가 있는데, 이때에는 스토퍼(40)를 좌·우로 회전시켜 높이를 조절함으로써 원하는 노출량을 설정할 수가 있다. 즉 스토퍼(40)의 높이를 조절하면 로드(23)의 운동 하한이 변화하면서, 상기 로드(23)에 링크(33)로 연결된 블록(31a,31b)의 이동 거리가 변화하고, 이에 핀(32)의 노출 정도가 조절되는 것이다.

대상물(P)의 이송이 끝나면, 압축공기는 제2공급홀(16)을 통하여 공급된다. 여기에 공급된 압축공기는 실린더(21)로 투입되고 피스톤(22)의 하부를 가압한다. 그러면 피스톤(22) 및 로드(23)가 '상향' 운동(화살표 ①의 반대)하는데, 이 운동에 의하여 일단(35)이 로드(23)에 연결된 'V'형 링크(33)는 꼭지점(34)을 축으로 하는 회전력을 얻게 된다.

당연하게, 링크(33)의 회전 방향은 피스톤 로드(23)의 운동 방향과 마찬가지로 상향(화살표 ②의 반대)이다. 이에 상기 링크(33)가 회전하면, 링크(33)의 타단(36)이 연결되어 있는 한 쌍의 슬라이드 블록(31a,31b)이 가이드(17)를 따라 상향(下向)으로 이동(화살표 ③의 반대)하면서 확장 범위가 축소된다.

이와 같이 상기 슬라이드 블록(31a,31b)이 축소되면, 이송을 위하여 노출되었던 상기 핀(32)은 하우징(10) 내부로 들어가 은폐된다. 이 과정에서 대상물(P)은 하우징(10)의 저면(13)에 대접함으로써 이송된 위치에서 유동하지 않으며, 결국 상기 핀(32)과 대상물(P)이 완전히 분리된다. 이 상태로 되면, 본 발명의 그리퍼 장치(100)는 다음의 이송 작업을 위하여 준비될 것이다.

100. 핀-타입 그리퍼 장치
10. 하우징 13. 저면
14. 핀-홀 17. 가이드
20. 실린더 유닛
21. 실린더 22. 피스톤
23. 로드 30. 작동부
31a,31b. 슬라이드 블록
32. 핀 33. 링크
40. 스토퍼

Claims

내부에 실린더 유닛과 작동부가 유기적으로 배치되며, 저면에는 슬라이드 블록의 핀이 출입하는 핀-홀이 형성된 하우징과;
상기 하우징의 중앙 상단부에 제공된 실린더, 상기 실린더 내부를 상·하 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤으로부터 실린더 하부로 연장된 로드를 포함하는 하나의 실린더 유닛과;
상기 로드의 단부 좌·우측에 경사지게 배치되어 스커트형으로 확장되며 각 단부에 핀이 장착된 한 쌍의 슬라이드 블록, 일단이 상기 로드에 연결되고 타단이 상기 블록에 연결되어 상기 실린더로부터 로드를 경유한 운동을 블록에 전달하는 링크를 포함하는 작동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀-타입 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 측면으로부터 실린더 내부로 연장되고 각각 피스톤의 상부 및 하부로 연통하는 두 개의 압축공기 공급홀을 포함하며;
상기 피스톤은 외부에서 상기 공급홀을 통하여 실린더 내로 공급되는 압축공기의 압력에 의하여 상측 또는 하측으로 왕복 운동을 하는 것;
을 특징으로 하는 핀-타입 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 링크는 꼭지점이 회전축인 'V'형 부재이며, 상기 일단과 타단은 'V'형 부재에서 꼭지점을 제외한 양측 단부인 것을 특징으로 하는 핀-타입 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 내부에, 상기 블록의 위치 및 슬라이드 경사각을 설정해 주는 가이드가 형성된 것을 특징으로 하는 핀-타입 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 그리퍼 장치는: 상기 하우징의 저면에 높이조절 가능하게 고정되며 상기 로드의 단부에 근접하게 연장되어, 운동하는 피스톤 로드의 단부에 대응하여 접촉하게 됨으로써, 상기 로드의 하한을 설정하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핀-타입 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 핀은 슬라이드 블록의 측면 장착홀에 끼워지는 볼트의 조임에 의하여 가압 고정되고, 상기 볼트 해제에 의하여 분리 및 교체 가능하게 구성되며;
상기 하우징은 상기 볼트에 대응하는 위치에 볼트 조작이 가능한 형태의 작업홀이 형성된 것;
을 특징으로 하는 핀-타입 그리퍼 장치.