KR101411546B1 - 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이송로봇의 로봇아암에 설치되어 진공을 이용하여 물체(대상물)를 그립핑 함으로써 물체에 스크래치와 같은 파손 현상을 발생시키지 않고 이동시키도록 이루어진 진공흡착 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그립핑할 물체의 크기변화에도 안정적으로 그립핑을 할 수 있도록 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼는, 진공형 몸체의 하측면에 다수의 진공 패드가 설치되어 진공흡착방식으로 물체를 그립핑하는 진공흡착 그리퍼에 있어서, 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공이 구비된 복수의 진공형 슬라이더몸체와; 상기 탭공에 각각 탭결합되도록 상부에 탭부가 형성된 진공 패드와; 상기 복수의 진공형 슬라이더몸체의 상호간 거리를 조절하는 폭 조절수단을 포함하여 물체의 크기에 따라 복수의 진공형 슬라이더몸체의 상호간 거리를 조절하여 안정적으로 그립핑 하도록 이루어진 것이다.

Description

폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼{Vacuum gripper is equipped to width adjusting means}
본 발명은 이송로봇의 로봇아암에 설치되어 진공을 이용하여 물체(대상물)를 그립핑 함으로써 물체에 스크래치와 같은 파손 현상을 발생시키지 않고 이동시키도록 이루어진 진공흡착 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그립핑할 물체의 크기변화에도 안정적으로 그립핑을 할 수 있도록 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼에 관한 것이다.
산업발전으로 다양한 산업현장에서 자동화가 급격하게 이루어지고 있고, 이로 인해 산업현장에서 물체(대상물), 즉 제품(물품)을 이송하는 각각의 자동화 설비가 작업자(인력)를 대신하여 그 역할을 충실히 수행하고 있다. 그 중 제품을 그립핑(gripping)하여 다양한 제품군을 이송하는 시스템은 사람을 대신해 손쉬운 작업, 정확한 위치, 작업자의 안전 및 생산성 향상을 위해 광범위하게 사용되고 있다.
이러한, 이송 시스템은 제품을 그립핑하여 이송하기 위해 그리퍼(gripper)를 포함하며, 그 작동 원리에 따라 마그네틱을 이용한 자석형 그리퍼와, 공압을 이용한 집게형 그리퍼, 진공을 이용한 흡착형 그리퍼 등이 대표적으로 활용되고 있다. 이중 진공을 이용한 흡착형 그리퍼는 제품의 외부 환경에 따른 변형 및 스크래치(scratch) 요인으로부터 비교적 안정성이 우수하여 자동차 부품산업, 반도체 산업 및 일선 기업체에서 많이 적용되어 사용되고 있는 실정이다.
일반적으로 진공 흡착형 그리퍼는 진공호스를 통해 진공펌프(또는 진공 브로워(vaccum blower))와 연결되고 내부가 상하로 연통된 중앙 개구부를 갖는 진공형 몸체와, 상기 진공형 몸체의 하단에 연통하여 결합되어 대상물을 흡착하는 패드로 이루어진다.
그 흡착원리에 대하여 간략하게 설명하면, 먼저 패드가 대상물에 접촉된 상태에서 고속의 압축공기가 진공펌프를 통과할 때, 패드 내의 공기가 유인되어 몸체 및 호스를 경유하여 압축공기와 함께 진공펌프의 외부로 배출되는데, 이때 패드 내에는 부압이 발생하는 동시에 이 부압에 의하여 물체(대상물)이 패드에 그립핑된다. 이렇게 그립핑된 대상물은 자동화 설비 등에 의하여 정해진 장소, 예를 들면 해당 제품 생산라인으로 이송되게 된다.
최근 들어 이러한 진공 흡착형 그리퍼는 보통 3축 이상의 축으로 동작이 제어되는 산업용 로봇, 예를 들면 다관절 로봇 또는 병렬로봇(parallel robot)의 로봇아암 또는 로봇아암이 종단에 장착된 이펙터(end effector)에 장착되어 활용되고 있다. 진공 흡착형 그리퍼는 그립핑하고자 하는 대상물에 따라 이펙터와 연동하거나, 혹은 산업용 로봇의 드라이버 4축에 연동하여 수직/수평이동동작, 회전동작, 기울기 동작 등과 같은 3차원적인 동작이 요구됨에 따라 복합적인 동작영역에 대응하도록 설치된다.
그런데 기존의 산업현장에 사용되는 진공 흡착형 그리퍼는 동일한 크기의 물체(대상물, 제품)가 공급되는 산업현장에서만 사용이 이루어짐으로써, 이동시켜야할 물체의 크기가 종종 변화하는 경우의 산업현장에서는 사용이 불가능한 문제점이 있다.
즉, 도 9와 같이 종래에 사용되는 진공 흡착형 그리퍼는 하측면에 다수의 진공패드(3)가 부착된 진공형 몸체(2)를 포함하도록 이루어져 물체(1a, 1b)를 그립핑을 하도록 이루어져 있음으로, 도 9의 (a)와 (b)에서와 같이 이동시키기 위하여 그립핑하여야 할 물체(1a, 1b)의 크기가 변화하는 경우에는 다양한 문제점이 발생하게 된다. 예를 들면, 도 9의 (a)와 같이 물체(1a)를 이동시키기 위하여 사용되는 진공 흡착형 그리퍼를 이용하여 도 9의 (b)와 같이 크기가 변화된 물체(1b)를 이동시키기 위하여 그립핑을 하는 경우 안정적으로 그립핑을 하지 못하는 요인에 의하여 흔들림 현상이 발생하고, 이로 인한 추락과 같은 안전사고를 발생시키는 문제점이 있다.
즉, 종래에 사용되는 진공 흡착형 그리퍼는 물체의 크기에 대한 범용성이 부족한 단점이 있으며, 이로 인하여 한정적인 생산현장에서만 사용되는 문제점이 있다.
(KR) 등록특허공보 10-0465741 (등록일. 2004.12.30.) (KR) 등록특허공보 10-1140589 (등록일. 2012.04.20.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 본 발명은, 그립핑할 대상물인 물체(제품)의 크기가 상이한 산업현장에서 스크레치 없이 그립핑하여 이송할 수 있도록 이루어진 진공흡착 그리퍼를 제공하고자 한다.
즉, 그립핑할 대상물인 물체(제품)의 크기의 변화시 진공 패드의 간격을 조절할 수 있도록 이루어진 폭 조절수단을 구비하도록 하여 안정적으로 그립핑할 수 있는 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼를 제공하고자 한다.
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼는, 진공형 몸체의 하측면에 다수의 진공 패드가 설치되어 진공흡착방식으로 물체를 그립핑하는 진공흡착 그리퍼에 있어서, 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공이 구비된 복수의 진공형 슬라이더몸체와; 상기 탭공에 각각 탭결합되도록 상부에 탭부가 형성된 진공 패드와; 상기 복수의 진공형 슬라이더몸체의 상호간 거리를 조절하는 폭 조절수단을 포함하여 물체의 크기에 따라 복수의 진공형 슬라이더몸체의 상호간 거리를 조절하여 안정적으로 그립핑 하도록 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 폭 조절수단은, 서보모터와; 상기 서보모터에 의하여 정/역회전하며 서보모터를 중심으로 일측은 왼나사 타측은 오른나사로 이루어진 나사회전축과; 상기 나사회전축이 관통되도록 내주연에 나사부가 형성된 나사관통홀이 형성되고 진공형 슬라이더몸체의 상부면에 설치된 폭 조절용 브라켓으로 구성된다.
상기 진공형 슬라이더몸체와 이격되게 고정용 몸체가 구비되고, 상기 고정용 몸체의 하측에 서보모터가 고정설치되며, 상기 고정용 몸체와 진공형 슬라이더몸체 사이에 설치되되, 상기 진공형 슬라이더몸체가 폭 조절수단에 의하여 이동하는 일방향으로만 안내하는 가이드 수단이 구비되는 한편,
상기 고정용 몸체는 진공형 슬라이더몸체와 같이 압력용기형으로 이루어지며, 각 진공형 슬라이더몸체와 진공용 호스로 연결되어 진공 라인의 일부분을 이루어진다.
또는 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼는, 진공형 몸체의 하측면에 다수의 진공 패드가 설치되어 진공흡착방식으로 물체를 그립핑하는 진공흡착 그리퍼에 있어서, 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공이 구비된 진공형 고정몸체와; 상기 진공형 고정몸체의 양측에 위치하며, 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공이 구비된 복수의 진공형 슬라이더몸체와; 상기 탭공에 각각 탭결합되도록 상부에 탭부가 형성된 진공 패드와; 상기 진공형 고정몸체와 진공형 슬라이더몸체의 상호간 거리를 조절하는 폭 조절수단을 포함하여, 물체의 크기에 따라 진공형 슬라이더몸체를 이동시켜 안정적으로 그립핑 하도록 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼는, 물체(대상물)에 스크래치를 발생시키지 않도록 그립핑하기 위하여 사용되는 진공 패드가 하측면에 다수개가 설치된 복수의 진공형 슬라이더몸체의 상호간의 거리(폭)가 폭 조절수단에 의하여 물체의 크기에 따라 조절될 수 있음으로써 물체의 크기의 변화시에도 안정적으로 그립핑하여 이송할 수 있음으로써 범용적으로 사용될 수 있는 장점이 있다.
즉, 이송할 물체의 크기가 변화되어 사용되지 못하거나, 다수개의 진공흡착 그러퍼를 사용하여야 하는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 사시 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 측면 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 평면 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 정면 개략도.
도 5는 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 작동상태 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 단면 개략도.
도 7은 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 사용상태 개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 측면 개략도.
도 9는 종래에 사용중에 있는 진공흡착 그리퍼의 측면 개략도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 이송로봇의 로봇아암에 설치되어 진공을 이용하여 물체(대상물)를 그립핑 함으로써 물체에 스크래치와 같은 파손 현상을 발생시키지 않고 이동시키도록 이루어지되, 이송할 물체의 크기 변화시에도 안정적으로 그립핑할 수 있도록 하여 범용적으로 이용될 수 있도록 한 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼이다.
이러한 본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면,
본 발명인 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼의 구성은 크게, 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공(11)이 구비된 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)와, 상기 탭공(11)에 각각 탭결합되도록 상부에 탭부(22)가 형성되어 진공을 이용하여 물체를 흡착하는 진공 패드(20)와, 상기 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간 거리를 조절하기 위한 폭 조절수단(30)과, 미도시된 이송로봇의 로봇아암이 종단에 장착된 이펙터(end effector) 등에 설치되는 고정용 몸체(40)와, 상기 고정용 몸체(40)와 진공형 슬라이더몸체(10) 사이에 설치되어 폭 조절수단(30)으로 이동하는 진공형 슬라이더몸체(10)를 일방향으로 안내하도록 하는 가이드 수단(50)으로 구성된다.
상기 진공형 슬라이더몸체(10)는 도 6과 같이 내부공간(10a)를 가지며, 압력용기와 같이 밀폐구조로 이루어진 직육면체의 형태로 이루어지는 한편, 하측면에는 다수의 진공 패드(20)가 설치되도록 나사부가 형성된 다수의 탭공(11)이 형성되며, 하측면 이외의 일측면에는 진공을 위하여 진공용 호스(10')가 설치되는 진공용 홀(12)이 형성된다.
이러한 진공형 슬라이더몸체(10)는 도 1 내지 도 3과 같이 복수개가 설치되되, 폭 조절수단(30)에 의하여 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간의 거리(W)가 조절되며, 가이드 수단(50)에 의하여 일방향(즉, 폭 조절수단(30)에 의하여 이동하는 방향)으로만 이동하도록 안내된다.
즉, 진공형 슬라이더몸체(10)의 상부면에는 내주연에 나사부가 형성된 나사관통홀이 구비된 폭 조절용 브라켓(33)과 가이드용 브라켓(52)이 설치되고, 상기 폭 조절용 브라켓(33)에 설치되는 폭 조절수단(30)의 나사회전축(32) 회전방향에 따라 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간의 거리(W)가 조절되는 한편, 상기 가이드용 브라켓(52)에 설치되는 가이드 수단(50)의 가이드대(봉)(51)를 따라 이동하여 일방향으로 안내를 하게 된다.
상기 진공 패드(20)는 진공형 슬라이더몸체(10)의 하측에 형성된 다수의 탭공(11)에 각각 설치되어 물체를 진공 흡착하는 구성으로, 도 6과 같이 하측에 형성된 흡착패드(21)와, 상기 흡착패드(21)의 상측으로 진공을 위한 관통홀(23)이 형성된 탭부(22)로 이루어진다. 또한, 진공 패드(20)에는 진공을 이용한 흡착시 흡착패드(21)에 물체가 접촉하지 않을 경우 관통홀(23)을 차단할 수 있는 차단 패드가 설치되어 있다. 상기 차단 패드는 진공을 위하여 흡입되는 공기에 의하여 작동하여 관통홀(23)을 차단하게 되는 것으로, 이로 인하여 흡착되는 물체가 진공형 슬라이더몸체(10)의 하측에 설치된 다수의 진공 패드(20)와 모두 접촉하지 않아도 되며, 슬라이더몸체(10) 보다 작은 물체의 흡착이 가능하다.
상기 폭 조절수단(30)은 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간의 거리를 조절하여 흡착될 물체(1)의 크기의 변화에 따라 안정적으로 그립핑할 수 있도록 하는 구성으로, 제어부(미도시)로부터 신호를 받아 작동하는 서보모터(31)와, 상기 서보모터(31)에 의하여 회전하며, 일측은 왼나사 타측은 오른나사가 형성된 나사회전축(32)과, 상기 나사회전축(32)이 관통설치되는 내주연에 나사부가 형성된 나사관통홀이 구비된 폭 조절용 브라켓(33)으로 이루어진다.
이와 같이 이루어진 상기 폭 조절수단(30)은, 이송할 물체의 크기가 제어부에 입력되면, 제어부는 서보모터(31)를 작동시켜 나사회전축(32)을 회전시키고, 상기 나사회전축(32)의 정/역회전인 회전방향에 따라 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간의 거리(W) 즉, 폭이 좁아지거나 넓어지도록 조절한다. 이렇게 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간의 거리(W)가 조절됨으로써, 도 7과 같이 작은 크기의 물체(1a)의 경우와 큰 크기의 물체(1b)와 같이 크기 가 상이한 경우에도 안정적으로 그립핑할 수 있게 된다.
상기 고정용 몸체(40)는 보통 로봇 또는 병렬로봇(parallel robot)의 로봇아암 또는 로봇아암이 종단에 장착된 이펙터(end effector)에 설치될 수 있도록 브라켓(미도시)이 구비되며, 진공형 슬라이더몸체(10)와 동일/유사하게 내부공간(40a)를 가지며, 압력용기와 같이 밀폐구조로 이루어진 직육면체의 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 일측에는 흡입구(41)와, 타측에는 배출구(42)가 형성되며, 상기 흡입구(41)는 진공형 슬라이더몸체(10)와 진공용 호스(10')로 연통하도록 연결되며, 배출구(42)는 미도시된 진공펌프와 진공용 호스(40')로 연결된다.
상기 내부공간(40a)은 완충작용을 하는 완충챔버 역할을 하여 불안전한 진공상태를 안정적으로 유도할 수도 있다.
이러한 상기 고정용 몸체(40)의 하측에는 보통 폭 조절수단(30)의 서보모터(31)와, 가이드 수단(50)의 가이드대(51)가 고정설치된다.
상기 가이드 수단(50)은 진공형 슬라이더몸체(10)를 일방향으로 안내하는 한편, 상기 진공형 슬라이더몸체(10)가 로봇 또는 병렬로봇(parallel robot)의 로봇아암 또는 로봇아암에 설치되는 고정용 몸체(40)에 안정되게 설치되도록 하여 물체(1)의 그립핑시 작용하는 하중을 견디(지지)도록 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼는 흡착될 물체의 크기가 제어부에 입력되면, 제어부는 폭 조절수단(30)의 서보모터(31)를 작동시켜 물체(1)의 크기에 알맞게 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간의 거리(W)를 조절하여 안정적으로 물체(1)를 그립핑 할 수 있도록 하며, 도 5와 도 6과 같이 물체(1)를 흡착하도록 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 하측면에 설치된 진공 패드(20)가 물체(1)에 접촉하면, 진공펌프(미도시)가 작동하여 공기를 흡입하게 되면, 고정용 몸체(40)의 내부공간(40a)과 진공형 슬라이더몸체(10)의 내부공간(10a)은 진공상태가 되며, 상기 내부공간(10a)과 연통하는 진공 패드(20) 내는 부압이 발생하며, 이 부압에 의하여 물체(1)를 그립핑 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로, 도 8과 같이 본 발명의 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼는 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공이 구비된 진공형 고정몸체(60)와, 상기 진공형 고정몸체(60)의 양측에 위치하며, 하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공이 구비된 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)와, 상기 탭공에 각각 탭결합되도록 상부에 탭부(22)가 형성된 진공 패드(20)와, 상기 진공형 고정몸체(60)와 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간 거리를 조절하는 폭 조절수단(30)과, 상기 폭 조절수단(30)으로 이동하는 진공형 슬라이더몸체(10)를 일방향으로 안내하도록 하는 가이드 수단(50)으로 구성된다.
즉, 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 사이에 진공형 고정몸체(60)가 설치되고, 상기 진공형 슬라이더몸체(10)와 진공형 고정몸체(60)의 각 하측면에 물체(1)를 흡착하는 진공 패드(20)가 설치된다.
상기 진공형 고정몸체(60)에는 로봇 또는 병렬로봇(parallel robot)의 로봇아암 또는 로봇아암이 종단에 장착된 이펙터(end effector)에 설치될 수 있도록 브라켓(미도시)이 구비되고, 폭 조절수단(30)의 서보모터(31)가 설치되는 한편, 가이드 수단(50)의 가이드대(51)가 설치된다.
10 : 진공형 슬라이더몸체
20 : 진공 패드
30 : 폭 조절수단
40 : 고정용 몸체
50 : 가이드 수단
60 : 진공형 고정몸체

Claims (4)

  1. 진공형 몸체의 하측면에 다수의 진공 패드가 설치되어 진공흡착방식으로 물체를 그립핑하는 진공흡착 그리퍼에 있어서,
    하측면에 진공라인과 연통하는 다수의 탭공(11)이 구비된 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)와;
    상기 탭공에 각각 탭결합되도록 상부에 탭부(22)가 형성된 진공 패드(20)와;
    상기 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간 거리를 조절하는 폭 조절수단(30)과;
    상기 진공형 슬라이더몸체(10)와 이격되게 구비되는 고정용 몸체(40)와;
    상기 고정용 몸체(40)의 하측에 서보모터(31)가 고정설치되며,
    상기 고정용 몸체(40)와 진공형 슬라이더몸체(10) 사이에 설치되되, 상기 진공형 슬라이더몸체(10)가 폭 조절수단(30)에 의하여 이동하도록 안내하는 가이드 수단(50)이 구비되는 한편,
    상기 고정용 몸체(40)는 진공형 슬라이더몸체(10)와 같이 압력용기형으로 이루어지며, 각 진공형 슬라이더몸체(10)와 진공용 호스(10')로 연결되어 진공 라인의 일부분으로 이루어져,
    물체의 크기에 따라 복수의 진공형 슬라이더몸체(10)의 상호간 거리를 조절하여 안정적으로 그립핑 하도록 이루어짐을 특징으로 하는 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폭 조절수단(30)은,
    서보모터(31)와;
    상기 서보모터(31)에 의하여 정/역회전하며 서보모터(31)를 중심으로 일측은 왼나사 타측은 오른나사로 이루어진 나사회전축(32)과;
    상기 나사회전축(32)이 관통되도록 내주연에 나사부가 형성된 나사관통홀이 형성되고 진공형 슬라이더몸체(10)의 상부면에 설치된 폭 조절용 브라켓(33)으로 구성됨을 특징으로 폭 조절수단이 구비된 진공흡착 그리퍼.
  3. 삭제
  4. 삭제
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