KR101657423B1

KR101657423B1 - 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치

Info

Publication number: KR101657423B1
Application number: KR1020150152085A
Authority: KR
Inventors: 박태준
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-09-13

Abstract

본 발명은 본체; 상기 본체의 일측으로부터 연장되어 공작기계 툴의 외측면이 안착되는 안착부가 형성된 그립퍼(gripper); 상기 본체에 장착되고, 일측이 상기 그립퍼에 대하여 상대 회동 가능한 핑거; 상기 본체에 장착되고, 상기 핑거의 타측을 밀어내는 방향으로 반발력을 발생시키는 바이어싱(biasing) 수단; 및 상기 본체에 장착되어 상기 바이어싱 수단의 단부와 연결되며, 상기 바이어싱 수단이 상기 반발력을 발생시키는 방향을 따라 왕복 가능하게 배치되고, 상기 반발력을 증감시키는 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하여, 툴 로딩 장치에 툴을 거치하거나 분해하는 일련의 작업에 편의를 제공하고 일단 로딩된 툴의 확실한 파지 또한 가능하도록 한 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치에 관한 것이다.

Description

파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치{CLAMPING APPARATUS FOR TOOL LOADING OF MACHINE TOOL WHICH CAN ADJUST A CLAMPING FORCE}

본 발명은 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 툴 로딩 장치에 툴을 거치하거나 분해하는 일련의 작업에 편의를 제공하고 일단 로딩된 툴의 확실한 파지 또한 가능하도록 한 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적인 클램핑 장치에서는 단독의 유압, 에어, 전기 모터 등의 액추에이터에 의하여 물체를 파지하는 핑거가 개폐 동작을 행하게 된다.

이러한 클램핑 장치는 보통 물체가 안착되는 그립퍼(gripper)와, 전술한 그립퍼에 회동 가능하게 결합되어 접촉 또는 이격하며 안착된 물체를 고정하는 핑거(finger)와, 전술한 그립퍼에 장착되고 상기 핑거를 탄성 지지하여 그립퍼와 핑거 사이에 고정된 물체에 대한 파지력을 발생시키는 스프링을 포함하는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이러한 일반적인 클램핑 장치에서는 전술한 스프링의 탄성력에 의하여 파지력이 결정되므로, 파지력이 크면 작업자가 그립퍼와 핑거 사이에 고정된 공작기계 툴과 같은 물체를 넣고 빼는 것이 힘들며, 파지력이 작으면 거치가 확실히 이루어지지 못하여 제대로 된 작업이 불가능한 등의 문제가 있는 것이다.

상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 일본공개특허 특개평10-94989호의 "파지장치"(이하 '선행기술')와 같은 것을 들 수 있다.

선행기술은 도 6과 같이 물체를 파지하기 위한 핑거(1)와 핑거(2)가 전진측(도면 중 좌측)과 후퇴측(도면중 우측)에 설치되고, 핑거(1)에는 가이드 바(4)의 전진측 단부가 결합되며, 가이드 바(4)의 후퇴측 단부는 슬라이드 부시(11)를 통해, 핑거(2)의 측부를 관통한다.

여기서, 가이드 바(4)의 후퇴측 단부에 나사결합된 너트(10)와 핑거(2) 사이에 설치된 스프링(5)은 그 탄성력에 의해서, 핑거(1)와 핑거(2)의 간격이 좁아지도록 핑거(1, 2)를 탄성 지지하며, 스프링(5)의 스프링력에 의해서 핑거(1)와 핑거(2)가 물체를 파지하는 것이다.

이때, 핑거(2)의 중앙부에는 실린더(이하 미도시)의 부속품인 암(3)의 전진측 단부가 관통되어 피스톤(12)으로 지지되며, 이러한 암(3)의 전진측 단부에 핑거(1)가 결합된다.

따라서, 실린더가 구동하여 암(3)이 전진하면, 핑거(1)도 전진하며, 핑거(1)에 따라 핑거(2)도 일체로 전진하게 되고, 암(3)이 후퇴하는 경우도 핑거(1)와 핑거(2)는 일체로 후퇴한다.

그러나, 선행기술은 반드시 실린더에 의한 구동력 발생이 필수적으로 구비되어야만 공작기계 툴과 같은 물체의 파지가 가능하게 되므로, 실린더에 오작동이나 이상이 발생할 경우에는 설비 전체의 작업 공정 전반에 큰 차질이 빚어지는 치명적인 문제에 직면할 수 있는 것이다.

일본공개특허 특개평10-94989호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 툴 로딩 장치에 툴을 거치하거나 분해하는 일련의 작업에 편의를 제공하고 일단 로딩된 툴의 확실한 파지 또한 가능하도록 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본체; 상기 본체의 일측으로부터 연장되어 공작기계 툴의 외측면이 안착되는 안착부가 형성된 그립퍼(gripper); 상기 본체에 장착되고, 일측이 상기 그립퍼에 대하여 상대 회동 가능한 핑거; 상기 본체에 장착되고, 상기 핑거의 타측을 밀어내는 방향으로 반발력을 발생시키는 바이어싱(biasing) 수단; 및 상기 본체에 장착되어 상기 바이어싱 수단의 단부와 연결되며, 상기 바이어싱 수단이 상기 반발력을 발생시키는 방향을 따라 왕복 가능하게 배치되고, 상기 반발력을 증감시키는 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 안착부 주변에 구비되어 상기 공작기계 툴의 안착 여부를 실시간으로 감지하는 센서와, 상기 조절 수단과 연결되고, 상기 조절 수단의 왕복을 위한 구동력을 전달하는 액추에이터와, 상기 센서와 상기 액추에이터 및 상기 조절 수단과 연결되고, 상기 센서에 의하여 감지된 상기 공작기계 툴의 안착에 따라 상기 액추에이터에 상기 조절 수단의 전진 또는 후퇴 신호를 전달하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 본체는, 상기 핑거의 타측을 수용하며, 상기 핑거의 타측이 일정 각도로 회동하는 것을 허용하는 크기의 회동 공간과, 상기 회동 공간과 연통되며, 상기 본체의 외측으로부터 상기 바이어싱 수단 및 상기 조절 수단이 배치되는 양단 관통의 배치부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 핑거의 타측에 함몰 형성되어 상기 배치부의 일단과 대면하며 상기 바이어싱 수단의 일단부가 안착되는 안착홈을 더 포함하며, 상기 바이어싱 수단의 타단부는 상기 조절 수단의 일단부와 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 본체는, 상기 회동 공간의 일측 단부에 일정 폭으로 절개되어 상기 핑거의 회동을 허용하는 회동 절개 슬롯과, 상기 회동 절개 슬롯의 일측 가장자리로부터 상기 본체의 외측면을 형성하는 차단 격벽과, 상기 회동 절개 슬롯의 타측 가장자리로부터 상기 회동 절개 슬롯에 대하여 제1 각도로 경사진 제1 경사면부와, 상기 제1 경사면부로부터 연장되어 상기 회동 절개 슬롯에 대하여 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 경사진 제2 경사면부를 더 포함하며, 상기 차단 격벽과 상기 제1 경사면부 및 상기 제2 경사면부 사이의 내측 공간이 상기 회동 공간을 형성하고, 상기 바이어싱 수단이 관통 배치된 상기 배치부는, 상기 차단 격벽과 직교를 이루도록 관통 형성되며, 상기 배치부의 일단부는 상기 제2 경사면부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 핑거의 타측은, 상기 회동 절개 슬롯과 일정 거리 이격된 상기 회동 공간에 구비된 회동축에 대하여 회동 가능하며 상기 회동 절개 슬롯에 대하여 경사지게 형성된 제1 절곡편과, 상기 제1 절곡편의 단부로부터 연장되고, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태 또는 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 바이어싱 수단의 반발력에 의하여 상기 차단 격벽과 평행을 이루는 제2 절곡편과, 상기 제2 절곡편에 함몰 형성되어 상기 배치부의 일단부와 대면하며, 상기 바이어싱 수단의 일단부가 안착 고정되는 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 핑거의 일측은, 상기 회동 절개 슬롯의 외측으로 노출되어 상기 제1 절곡편으로부터 일정 길이로 연장되는 회동편과, 상기 회동편으로부터 상기 안착부측으로 연장되며, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태 또는 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 안착부의 일단부로부터 일정 높이로 연장되는 걸림편의 외측면에 접촉되는 접촉편과, 상기 회동편의 단부로부터 상기 안착부측을 향하여 하향 경사지게 절단되어, 상기 공작기계 툴의 외측면이 상기 안착부측으로 안내되도록 형성되는 안내 사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안착부의 타단부로부터 일정 높이로 상기 걸림편보다 더 높이 연장되는 지지편의 내측면으로부터 상기 회동편의 단부까지의 제1 거리는, 상기 공작기계 툴의 직경인 제2 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 바이어싱 수단은 탄성 변형을 허용하는 코일 스프링이며, 상기 코일 스프링의 일단부는 상기 핑거의 타측에 접촉되고 상기 코일 스프링의 타단부는 상기 조절 수단의 일단부와 접촉되고, 상기 핑거의 일측이 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태 또는 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 코일 스프링의 상기 반발력은 상기 핑거의 일측이 상기 그립퍼와 가까워지는 방향으로 작용하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부를 향하여 하강하는 제1 힘과, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태에서, 상기 조절 수단이 상기 바이어싱 수단을 압축시키는 제2 힘을 포함하며, 상기 제1 힘은 상기 공작기계 툴이 상기 핑거의 일측과 상기 그립퍼 사이에 접촉하는 순간 상기 반발력보다 크거나 같고, 상기 제2 힘은 상기 제1 힘보다 큰 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 조절 수단은, 상기 본체 내부에 상기 핑거의 타측을 수용하고 상기 핑거가 회동하는 것을 허용하기 위하여 형성된 회동 공간과 연통되는 배치부를 따라 왕복 가능하며, 상기 배치부에 관통 배치되어 상기 핑거의 타측을 밀어내는 방향으로 상기 반발력을 발생시키는 상기 바이어싱 수단의 타단부에 접촉되는 일단부를 구비한 이동 몸체와, 상기 본체의 외측에 형성되며, 상기 이동 몸체가 관통되어 왕복 가능하도록 상기 배치부와 연결되는 연통로를 형성한 가이드 블록과, 상기 이동 몸체의 외주면을 따라 연장되어 상기 이동 몸체와 일체로 형성되고, 상기 본체의 외부에 배치되는 왕복 플랜지와, 상기 연통로와 연통되고 상기 왕복 플랜지가 일정 범위로 왕복 가능한 크기로 형성되어 상기 가이드 블록의 내부에 배치되는 왕복 공간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동 몸체가 상기 핑거의 타측을 향하여 이동함에 따라 상기 반발력이 증대되고, 상기 이동 몸체가 상기 핑거의 타측으로부터 멀어짐에 따라 상기 반발력이 감소되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 본체에 구비된 그립퍼에 대하여 본체에서 회동 가능한 핑거가 바이어싱 수단에 의하여 지지되어지되, 본체에 왕복 가능하게 장착되어 바이어싱 수단과 연결된 조절 수단에 의하여 파지력을 적절히 조절할 수 있으므로, 작업자가 툴 로딩 장치에 툴을 거치하거나 분해하는 일련의 작업을 큰 힘들이지 않고도 원활하게 수행할 수 있으므로, 작업의 편의를 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 바이어싱 수단과 조절 수단의 협력에 의하여 파지력의 증감이 가능하게 되므로, 일단 그립퍼와 핑거에 의하여 안착부에 로딩된 툴의 확실한 파지력으로 견고한 안착 고정 상태를 유지할 수 있으므로, 툴의 흔들림이나 이탈 등을 방지하여 기계의 이상 동작 또한 방지할 수 있으므로, 생산 효율의 향상에 이바지할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치의 작동전, 후를 나타낸 단면 개념도로, 도 1(a)는 본 발명의 주요부인 그립퍼와 핑거 사이에 공작기계 툴이 고정되기 전의 상태를, 도 1(b)는 본 발명의 주요부인 그립퍼의 안착부에 공작기계 툴이 안착된 상태에서 그립퍼와 핑거에 의하여 공작기계 툴이 고정된 후 바이어싱 수단과 조절 수단에 의하여 파지력이 증대된 상태를 각각 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치를 이용하여 공작기계 툴을 안착하고 파지하여 파지력을 증대시키기까지의 과정을 순차적으로 나타낸 단면 개념도로, 도 3은 공작기계 툴이 안착부에 안착되는 과정을, 도 4는 안착부에 안착된 공작기계 툴을 그립퍼와 핑거가 바이어싱 수단의 반발력에 의하여 파지하고 있는 상태를, 도 5는 조절 수단이 바이어싱 수단을 가압하여 파지력을 더욱 증대시킨 상태를 각각 나타낸 도면
도 6은 종래 기술에 따른 클램핑 장치의 전체적인 구조를 나타낸 것으로, 도 6(a)는 평면 개념도를, 도 6(b)는 측면 개념도를 각각 나타낸 도면

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

참고로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치의 작동전, 후를 나타낸 단면 개념도로, 도 1(a)는 본 발명의 주요부인 그립퍼(200)와 핑거(300) 사이에 공작기계 툴(400)이 고정되기 전의 상태를, 도 1(b)는 본 발명의 주요부인 그립퍼(200)의 안착부(201)에 공작기계 툴(400)이 안착된 상태에서 그립퍼(200)와 핑거(300)에 의하여 공작기계 툴(400)이 고정된 후 바이어싱(biasing) 수단(500)과 조절 수단(600)에 의하여 파지력이 증대된 상태를 각각 나타낸 도면이다.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.

또한, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치를 이용하여 공작기계 툴(400)을 안착하고 파지하여 파지력을 증대시키기까지의 과정을 순차적으로 나타낸 단면 개념도로, 도 3은 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착되는 과정을, 도 4는 안착부(201)에 안착된 공작기계 툴(400)을 그립퍼(200)와 핑거(300)가 바이어싱 수단(500)의 반발력에 의하여 파지하고 있는 상태를, 도 5는 조절 수단(600)이 바이어싱 수단(500)을 가압하여 파지력을 더욱 증대시킨 상태를 각각 나타낸 도면이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 본체(100)와 그립퍼(200)와 핑거(300)와 바이어싱 수단(500) 및 조절 수단(600)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

본체(100)는 툴 로딩 장치(이하 미도시)에 장착되어 후술할 각 구성부들, 즉 그립퍼(200, gripper), 핑거(300), 바이어싱 수단(500), 조절 수단(600)이 장착되고 작동하는 공간을 제공하기 위한 것이다.

그립퍼(200)는 본체(100)의 일측으로부터 연장되어 공작기계 툴(400)의 외측면이 안착되는 안착부(201)가 형성된 것으로, 공작기계 툴(400)이 안착되는 공간과 면적을 제공하기 위한 것이다.

핑거(300)는 본체(100)에 장착되고, 일측이 그립퍼(200)에 대하여 상대 회동 가능한 것으로, 그립퍼(200)에 안착된 공작기계 툴(400)의 외측면을 파지하여 고정시키기 위한 것이다.

바이어싱 수단(500)은 본체(100)에 장착되고, 핑거(300)의 타측을 밀어내는 방향으로 반발력을 발생시키는 것으로, 그립퍼(200)에 안착된 공작기계 툴(400)의 외측면을 파지하여 고정하는 핑거(300)의 파지력을 유지시키기 의한 것이다.

조절 수단(600)은 본체(100)에 장착되어 바이어싱 수단(500)의 단부와 연결되며, 바이어싱 수단(500)이 반발력을 발생시키는 방향을 따라 왕복 가능하게 배치되고, 반발력을 증감시키는 것이다.

즉, 조절 수단(600)은 반발력을 적절히 증대시키거나 감소시켜 전술한 바이어싱 수단(500)에 의한 파지력에 더 큰 힘을 제공함으로써, 공작기계 툴(400)이 그립퍼(200)와 핑거(300) 사이에서 흔들리고 요동하거나 이탈되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이러한 핑거(300)의 일측은 그립퍼(200)에 안착된 공작기계 툴(400)의 외측면을 파지하기 위하여 본체(100)로부터 노출되며, 핑거(300)의 타측은 바이어싱 수단(500)과 연결되어 파지력을 발생시키고 회동하는 등의 동작이 가능하도록 본체(100)에 내장된다.

따라서, 본 발명은 본체(100)에 구비된 그립퍼(200)에 대하여 본체(100)에서 회동 가능한 핑거(300)가 바이어싱 수단(500)에 의하여 지지되어지되, 본체(100)에 왕복 가능하게 장착되어 바이어싱 수단(500)과 연결된 조절 수단(600)에 의하여 파지력을 적절히 조절할 수 있으므로, 작업자가 툴 로딩 장치에 툴을 거치하거나 분해하는 일련의 작업을 큰 힘들이지 않고도 원활하게 수행할 수 있으므로, 작업의 편의를 향상시킬 수 있을 것이다.

또한, 본 발명은 바이어싱 수단(500)과 조절 수단(600)의 협력에 의하여 파지력의 증감이 가능하게 되므로, 일단 그립퍼(200)와 핑거(300)에 의하여 안착부에 로딩된 툴의 확실한 파지력으로 견고한 안착 고정 상태를 유지할 수 있으므로, 툴의 흔들림이나 이탈 등을 방지하여 기계의 이상 동작 또한 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

본 발명은 안착부(201) 주변에 구비되어 공작기계 툴(400)의 안착 여부를 실시간으로 감지하는 센서(이하 미도시)와, 조절 수단(600)과 연결되고, 조절 수단(600)의 왕복을 위한 구동력을 전달하는 액추에이터(이하 미도시)를 더 구비할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 센서와 액추에이터 및 조절 수단(600)과 연결된 컨트롤러(이하 미도시)를 더 구비함으로써, 센서에 의하여 감지된 공작기계 툴(400)의 안착에 따라 액추에이터에 조절 수단(600)의 전진 또는 후퇴 신호를 전달하는 일련의 제어를 구현할 수 있을 것이다.

한편, 본체(100)는, 핑거(300)의 타측을 수용하며, 핑거(300)의 타측이 일정 각도로 회동하는 것을 허용하는 크기의 회동 공간(101)과, 회동 공간(101)과 연통되며, 본체(100)의 외측으로부터 바이어싱 수단(500) 및 조절 수단(600)이 배치되는 양단 관통의 배치부(102)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명은 핑거(300)의 타측에 함몰 형성되어 배치부(102)의 일단과 대면하며 바이어싱 수단(500)의 일단부가 안착되는 안착홈(301)을 더 구비할 수 있다.

이때, 후술할 바이어싱 수단(500)의 타단부는 조절 수단(600)의 일단부와 연결되는 것을 파악할 수 있다.

한편, 본체(100)는, 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면, 회동 공간(101)의 일측 단부에 일정 폭으로 절개되어 핑거(300)의 회동을 허용하는 회동 절개 슬롯(103)을 더 포함하는 것을 알 수 있다.

그리고, 본체(100)는, 회동 절개 슬롯(103)의 일측 가장자리로부터 본체(100)의 외측면을 형성하는 차단 격벽(104)을 더 포함한다.

그리고, 본체(100)는, 회동 절개 슬롯(103)의 타측 가장자리로부터 회동 절개 슬롯(103)에 대하여 제1 각도(θ1)로 경사진 제1 경사면부(110)를 더 포함한다.

그리고, 본체(100)는, 제1 경사면부(110)로부터 연장되어 회동 절개 슬롯(103)에 대하여 제1 각도(θ1)보다 큰 제2 각도(θ2)로 경사진 제2 경사면부(120)를 더 포함한다.

이러한 차단 격벽(104)과 제1 경사면부(110) 및 제2 경사면부(120) 사이의 내측 공간이 회동 공간(101)을 형성하는 것이다.

따라서, 후술할 바이어싱 수단(500)이 관통 배치된 배치부(102)는, 차단 격벽(104)과 직교를 이루도록 관통 형성되며, 배치부(102)의 일단부는 제2 경사면부(120)에 형성되는 것을 알 수 있다.

한편, 핑거(300)의 타측은, 회동 절개 슬롯(103)과 일정 거리 이격된 회동 공간(101)에 구비된 회동축(105)에 대하여 회동 가능하며 회동 절개 슬롯(103)에 대하여 경사지게 형성된 제1 절곡편(310)을 포함하는 것을 알 수 있다.

그리고, 제2 절곡편(320)은 제1 절곡편(310)의 단부로부터 연장되고, 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착된 상태 또는 안착부(201)가 비워진 상태에서, 바이어싱 수단(500)의 반발력에 의하여 차단 격벽(104)과 평행을 이루게 된다.

따라서, 전술한 안착홈(301)은 제2 절곡편(320)에 함몰 형성되어 배치부(102)의 일단부와 대면하며, 바이어싱 수단(500)의 일단부가 안착 고정되는 것이다.

한편, 핑거(300)의 일측은, 회동 절개 슬롯(103)의 외측으로 노출되어 제1 절곡편(310)으로부터 일정 길이로 연장되는 회동편(330)을 포함한다.

그리고, 핑거(300)의 일측은, 회동편(330)으로부터 안착부(201)측으로 연장되며, 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착된 상태 또는 안착부(201)가 비워진 상태에서, 안착부(201)의 일단부로부터 일정 높이로 연장되는 걸림편(210)의 외측면에 접촉되는 접촉편(340)을 포함한다.

접촉편(340)은 회동편(330)과 걸림편(210) 상호간의 회동 동작에 따른 충격 면적을 줄여서 마모를 방지하고 내구 연한을 높이기 위한 것이다.

그리고, 핑거(300)의 일측은, 회동편(330)의 단부로부터 안착부(201)측을 향하여 하향 경사지게 절단되어, 공작기계 툴(400)의 외측면이 안착부(201)측으로 안내되도록 형성되는 안내 사면(350)을 포함한다.

안내 사면(350)은 최초에 공작기계 툴(400)을 안착부(201)에 안착시키기 위하여 내리누르는 힘(도 3의 하측으로 향하는 투명한 화살표 참조)을 가할 때 회동편(330)이 원활하게 회동(도 3의 상부 좌측 및 하부 좌측에 각각 표시된 원호 형상 화살표 참조)할 수 있도록 하기 위하여 마련된 것이다.

또한, 핑거(300)의 일측이 본체(100)에 대하여 원활히 회동 가능하려면, 회동 절개 슬롯(103)의 폭(w2)이 핑거(300)의 일측, 즉 회동편(330)의 폭(w1)보다 넓어야 함은 물론이다.

다시 도 1을 참조하여 살펴보면, 안착부(201)의 타단부로부터 일정 높이로 걸림편(210)보다 더 높이 연장되는 지지편(220)의 내측면으로부터 회동편(330)의 단부까지의 제1 거리(d1)는, 공작기계 툴(400)의 직경인 제2 거리(d2)보다 작은 것이 바람직하다.

여기서, 제2 거리(d2)가 제1 거리(d1)보다 크게 형성되도록 한 것은, 바이어싱 수단(500)의 탄성변형(반발력)에 따른 변위(x, 이하 도 2 참조)가 발생될 수 있도록 함으로써, 조절 수단(600)의 왕복에 의한 추가적인 가압력(도 4의 우측 하부 실선 화살표 참조)이 작용하기 전에, 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착된 채로 핑거(300)에 의하여 1차적으로 안착 고정될 수 있도록 하기 위한 기술적 수단인 것이다.

한편, 바이어싱 수단(500)은 탄성 변형을 허용하는 코일 스프링이며, 코일 스프링의 일단부는 핑거(300)의 타측에 접촉되고 코일 스프링의 타단부는 조절 수단(600)의 일단부와 접촉된다.

핑거(300)의 일측이 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착된 상태 또는 안착부(201)가 비워진 상태에서, 코일 스프링의 반발력은 핑거(300)의 일측이 그립퍼(200)와 가까워지는 방향으로 작용하게 된다.

한편, 안착부(201)가 비워진 상태 및 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착된 상태에 따라 각각 제1 힘 및 제2 힘이 발생하게 된다.

제1 힘(도 3의 투명한 화살표 참조)은 안착부(201)가 비워진 상태에서, 공작기계 툴(400)이 안착부(201)를 향하여 하강할 때 발생하는 힘이다.

제2 힘(도 4의 우측 하부 실선 화살표 참조)은 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착된 상태에서, 조절 수단(600)이 바이어싱 수단(500)을 압축시킬 때 발생하는 힘이다.

여기서, 제1 힘은 공작기계 툴(400)이 핑거(300)의 일측과 그립퍼(200) 사이에 접촉하는 순간 반발력보다 크거나 같고, 제2 힘은 제1 힘보다 큰 것임은 물론이다.

한편, 조절 수단(600)은, 도 1 및 도 2를 다시 참조하여 구체적으로 살펴보면, 크게 이동 몸체(610)와 가이드 블록(620)과 왕복 플랜지(630)와 왕복 공간(640)을 포함하는 것을 알 수 있다.

이동 몸체(610)는 본체(100) 내부에 핑거(300)의 타측을 수용하고 핑거(300)가 회동하는 것을 허용하기 위하여 형성된 회동 공간(101)과 연통되는 배치부(102)를 따라 왕복 가능하며, 배치부(102)에 관통 배치되어 핑거(300)의 타측을 밀어내는 방향으로 반발력을 발생시키는 바이어싱 수단(500)의 타단부에 접촉되는 일단부를 구비한 것이다.

가이드 블록(620)은 본체(100)의 외측에 형성되며, 이동 몸체(610)가 관통되어 왕복 가능하도록 배치부(102)와 연결되는 연통로(621)를 형성한 것이다.

왕복 플랜지(630)는 이동 몸체(610)의 외주면을 따라 연장되어 이동 몸체(610)와 일체로 형성되고, 본체(100)의 외부에 배치되는 것이다.

왕복 공간(640)은 연통로(621)와 연통되고 왕복 플랜지(630)가 일정 범위로 왕복 가능한 크기로 형성되어 가이드 블록(620)의 내부에 배치되는 것이다.

또한, 조절 수단(600)은, 이동 몸체(610)의 일단부 외주면에 단차지게 형성되어 바이어싱 수단(500)의 타단부가 걸림 고정되도록는 걸림 단차부(612)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 액추에이터는 이동 몸체(610)의 타단부와 연결되어 이동 몸체(610)를 배치부(102)를 따라 왕복시키는 구동력을 발생시키게 되며, 이동 몸체(610)의 왕복 거리(S, 이하 도 2의 우측 하부 참조)는 왕복 공간(640)이 형성된 길이와 대응되는 것을 알 수 있다.

따라서, 이동 몸체(610)가 도 4에서 도 5와 같이 핑거(300)의 타측을 향하여 이동함에 따라 반발력이 증대(도 4의 투명한 화살표 및 도 5의 투명한 두개의 화살표 참조)됨을 알 수 있다.

또한, 이동 몸체(610)가 핑거(300)의 타측으로부터 멀어짐에 따라 반발력이 감소되는 것은 자명하다.

참고로, 도 4 및 도 5에서 표시한 투명한 화살표는 단순히 동일한 크기의 힘이 두 배가 되었다는 의미가 아니라, 그만큼 파지력이 증대되었다는 의미로 해석하면 될 것이다.

상기와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치를 이용하여 공작기계 툴을 안착하고 파지하여 파지력을 증대시키기까지의 과정을 도 3 내지 도 5를 참조하여 순차적으로 살펴보고자 한다.

참고로, 도 3 내지 도 5에 표시되지 않은 도면 부호는 도 1 및 도 2를 참조한다.

작업자는 도 3과 같이 공작기계 툴(400)을 안착부(201)에 안착시키되 안착시키는 것은 작업자가 수동으로 하거나 별도의 로딩 툴(이하 미도시)을 조작함에 의하여 공작기계 툴(400)을 안착부(201)측으로 하강시킨다.

여기서, 공작기계 툴(400)의 외측면이 안내 사면(350)에 접촉되면서 회동편(330)은 원호 형상의 화살표 방향으로 후퇴하며, 제2 절곡편(320)은 제2 경사면부(120)측으로 전진한다.

이때, 회동편(330)의 후퇴 및 제2 절곡편(320)의 전진은 회동축(105)을 기준으로 한 회동 동작에 의하여 동시에 이루어진다.

또한, 공작기계 툴(400)을 안착부(201)측으로 하강시킴에 따라 발생되는 제1 힘(도 3의 하부를 향하는 투명한 화살표)은, 변위(x)를 발생시키며 바이어싱 수단(500)의 반발력을 이기면서 공작기계 툴(400)이 안착부(201)에 안착되도록 하기 위한 힘으로 작용하게 되는 것이다.

계속하여, 공작기계 툴(400)이 도 4와 같이 안착부(201)에 안착되면, 회동편(330)은 원위치로 복귀하여 파지력(도 4의 우측을 향하는 투명한 화살표)을 발생시키면서 1차적으로 공작기계 툴(400)을 그립퍼(200)와 핑거(300) 사이에 안착 고정시키게 된다.

이후, 조절 수단(600)의 이동 몸체(610)는 바이어싱 수단(500)을 압축시키는 방향(도 4의 우측 하부의 실선 화살표)으로 이동하면서 전술한 제2 힘을 발생시킨다.

다음으로, 이동 몸체(610)가 도 5와 같이 최대한 이동하여, 즉 왕복 플랜지(630)가 더이상 이동할 수 없을 만큼 왕복 공간(640)의 끝까지 이동한 상태에서 바이어싱 수단(500)에 의한 파지력과 조절 수단(600)에 의한 가압력이 합쳐져 최종적인 파지력은 도 5의 좌측 상부에 표시된 투명한 화살표들만큼 커지게 됨으로써, 공작기계 툴(400)의 견고한 안착 고정 상태 유지가 가능하게 되는 것이다.

공작기계 툴(400)의 안착 고정은 이상과 같으며, 안착부(201)로부터 공작기계 툴(400)을 분해하는 것은 전술한 과정의 역순으로 생각하면 이해가 될 것이다.

작업자는 탄성 계수가 서로 다른 바이어싱 수단(500)들 중에서 적절히 선택하여 배치부(102)에 장착함으로써, 공작기계 툴(400)의 안착 고정 및 분해에 편의를 도모할 수도 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명은 툴 로딩 장치에 툴을 거치하거나 분해하는 일련의 작업에 편의를 제공하고 일단 로딩된 툴의 확실한 파지 또한 가능하도록 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...본체 101...회동 공간
102...배치부 103...회동 절개 슬롯
104...차단 격벽 105...회동축
110...제1 경사면부 120...제2 경사면부
200...그립퍼 201...안착부
210...걸림편 220...지지편
300...핑거 301...안착홈
310...제1 절곡편 320...제2 절곡편
330...회동편 340...접촉편
350...안내 사면 400...공작기계 툴
500...바이어싱 수단 600...조절 수단
610...이동 몸체 612...걸림 단차부
620...가이드 블록 621...연통로
630...왕복 플랜지 640...왕복 공간
d1...제1 거리 d2...제2 거리
θ1...제1 각도 θ2...제2 각도
x...변위 S...왕복 거리
w1...회동편(330)의 폭 w2...회동 절개 슬롯(103)의 폭

Claims

본체;
상기 본체의 일측으로부터 연장되어 공작기계 툴의 외측면이 안착되는 안착부가 형성된 그립퍼(gripper);
상기 본체에 장착되고, 일측이 상기 그립퍼에 대하여 상대 회동 가능한 핑거;
상기 본체에 장착되고, 상기 핑거의 타측을 밀어내는 방향으로 반발력을 발생시키는 바이어싱(biasing) 수단; 및
상기 본체에 장착되어 상기 바이어싱 수단의 단부와 연결되며, 상기 바이어싱 수단이 상기 반발력을 발생시키는 방향을 따라 왕복 가능하게 배치되고, 상기 반발력을 증감시키는 조절 수단을 포함하고,
상기 본체는,
상기 핑거의 타측을 수용하며, 상기 핑거의 타측이 일정 각도로 회동하는 것을 허용하는 크기의 회동 공간,
상기 회동 공간과 연통되며, 상기 본체의 외측으로부터 상기 바이어싱 수단 및 상기 조절 수단이 배치되는 양단 관통의 배치부,
상기 회동 공간의 일측 단부에 일정 폭으로 절개되어 상기 핑거의 회동을 허용하는 회동 절개 슬롯,
상기 회동 절개 슬롯의 일측 가장자리로부터 상기 본체의 외측면을 형성하는 차단 격벽,
상기 회동 절개 슬롯의 타측 가장자리로부터 상기 회동 절개 슬롯에 대하여 제1 각도로 경사진 제1 경사면부,
상기 제1 경사면부로부터 연장되어 상기 회동 절개 슬롯에 대하여 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 경사진 제2 경사면부를 포함하며,
상기 차단 격벽과 상기 제1 경사면부 및 상기 제2 경사면부 사이의 내측 공간이 상기 회동 공간을 형성하고,
상기 바이어싱 수단이 관통 배치된 상기 배치부는, 상기 차단 격벽과 직교를 이루도록 관통 형성되며, 상기 배치부의 일단부는 상기 제2 경사면부에 형성되는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 안착부 주변에 구비되어 상기 공작기계 툴의 안착 여부를 실시간으로 감지하는 센서와,
상기 조절 수단과 연결되고, 상기 조절 수단의 왕복을 위한 구동력을 전달하는 액추에이터와,
상기 센서와 상기 액추에이터 및 상기 조절 수단과 연결되고, 상기 센서에 의하여 감지된 상기 공작기계 툴의 안착에 따라 상기 액추에이터에 상기 조절 수단의 전진 또는 후퇴 신호를 전달하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 핑거의 타측에 함몰 형성되어 상기 배치부의 일단과 대면하며 상기 바이어싱 수단의 일단부가 안착되는 안착홈을 더 포함하며,
상기 바이어싱 수단의 타단부는 상기 조절 수단의 일단부와 연결되는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 핑거의 타측은,
상기 회동 절개 슬롯과 일정 거리 이격된 상기 회동 공간에 구비된 회동축에 대하여 회동 가능하며 상기 회동 절개 슬롯에 대하여 경사지게 형성된 제1 절곡편과,
상기 제1 절곡편의 단부로부터 연장되고, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태 또는 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 바이어싱 수단의 반발력에 의하여 상기 차단 격벽과 평행을 이루는 제2 절곡편과,
상기 제2 절곡편에 함몰 형성되어 상기 배치부의 일단부와 대면하며, 상기 바이어싱 수단의 일단부가 안착 고정되는 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 핑거의 일측은,
상기 회동 절개 슬롯의 외측으로 노출되어 상기 제1 절곡편으로부터 일정 길이로 연장되는 회동편과,
상기 회동편으로부터 상기 안착부측으로 연장되며, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태 또는 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 안착부의 일단부로부터 일정 높이로 연장되는 걸림편의 외측면에 접촉되는 접촉편과,
상기 회동편의 단부로부터 상기 안착부측을 향하여 하향 경사지게 절단되어, 상기 공작기계 툴의 외측면이 상기 안착부측으로 안내되도록 형성되는 안내 사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 안착부의 타단부로부터 일정 높이로 상기 걸림편보다 더 높이 연장되는 지지편의 내측면으로부터 상기 회동편의 단부까지의 제1 거리는, 상기 공작기계 툴의 직경인 제2 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 바이어싱 수단은 탄성 변형을 허용하는 코일 스프링이며, 상기 코일 스프링의 일단부는 상기 핑거의 타측에 접촉되고 상기 코일 스프링의 타단부는 상기 조절 수단의 일단부와 접촉되고, 상기 핑거의 일측이 상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태 또는 상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 코일 스프링의 상기 반발력은 상기 핑거의 일측이 상기 그립퍼와 가까워지는 방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 안착부가 비워진 상태에서, 상기 공작기계 툴이 상기 안착부를 향하여 하강하는 제1 힘과,
상기 공작기계 툴이 상기 안착부에 안착된 상태에서, 상기 조절 수단이 상기 바이어싱 수단을 압축시키는 제2 힘을 포함하며,
상기 제1 힘은 상기 공작기계 툴이 상기 핑거의 일측과 상기 그립퍼 사이에 접촉하는 순간 상기 반발력보다 크거나 같고,
상기 제2 힘은 상기 제1 힘보다 큰 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조절 수단은,
상기 본체 내부에 상기 핑거의 타측을 수용하고 상기 핑거가 회동하는 것을 허용하기 위하여 형성된 회동 공간과 연통되는 배치부를 따라 왕복 가능하며, 상기 배치부에 관통 배치되어 상기 핑거의 타측을 밀어내는 방향으로 상기 반발력을 발생시키는 상기 바이어싱 수단의 타단부에 접촉되는 일단부를 구비한 이동 몸체와,
상기 본체의 외측에 형성되며, 상기 이동 몸체가 관통되어 왕복 가능하도록 상기 배치부와 연결되는 연통로를 형성한 가이드 블록과,
상기 이동 몸체의 외주면을 따라 연장되어 상기 이동 몸체와 일체로 형성되고, 상기 본체의 외부에 배치되는 왕복 플랜지와,
상기 연통로와 연통되고 상기 왕복 플랜지가 일정 범위로 왕복 가능한 크기로 형성되어 상기 가이드 블록의 내부에 배치되는 왕복 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 이동 몸체가 상기 핑거의 타측을 향하여 이동함에 따라 상기 반발력이 증대되고, 상기 이동 몸체가 상기 핑거의 타측으로부터 멀어짐에 따라 상기 반발력이 감소되는 것을 특징으로 하는 파지력의 조절이 가능한 공작기계의 툴 로딩용 클램핑 장치.