KR101677148B1 - 그리퍼장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그리퍼장치에 관한 것으로서, 작동자가 작동실린더에 의해 승강 가능하도록 설치되고, 상기 작동자의 외부에는 원통형을 다수개로 분할한 형태의 콜릿이 설치되어, 상기 콜릿이 작업대상물의 삽입부로 진입된 상태에서 상기 작동자의 하강에 따라 상기 콜릿이 벌어져 직경이 확대됨으로써 작업대상물을 그리핑하는 그리퍼장치에 있어서, 상기 콜릿의 내부 하측에는 상면이 하향 경사지면서 내측으로 돌출된 피압돌부가 형성되고, 상기 작동자에는 하강시 상기 피압돌부을 가압하여 콜릿을 벌려주는 경사진 형태의 경사가압부와, 하강의 완료시 상기 피압돌부와 밀착되어 벌려진 콜릿을 지지하는 수직한 형태의 수직지지부가 형성되는 특징으로 이루어진다.
이러한 본 발명에 따르면, 그리핑의 안정적인 지지상태가 유지되어 안전성을 향상시키고 에너지소모 또한 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

그리퍼장치 {Gripper}

본 발명은 그리퍼장치에 관한 것으로서, 특히 그리핑의 안전성을 향상시키고 에너지 소모를 절감할 수 있는 그리퍼장치에 관한 것이다.

일반적으로 그리퍼장치(Gripper)는 다양한 작업대상물을 이송하거나 승강시킬 목적으로 파지하는 장치로서 다양한 산업분야에 이용이 되고 있으며, 특히 자동차의 제조공정에서는 타이어휠의 장착을 위한 이송을 위해 그립퍼가 사용된다.

이러한 그리퍼와 관련하여 등록특허 제10-1133849호에는 자동차용 타이어 그리퍼가 개시되어 있는데, 개시된 종래의 그리퍼는 작동실린더에 의해 작동자가 승강되고, 상기 작동자에 의해 다수개로 분할된 원통형의 콜릿이 벌어지거나 원래대로 오므려지면서 직경을 확대 또는 축소시킴으로써 타이어를 그리핑할 수 있도록 구성되어 있다.

그런데, 상기 개시된 종래 그리퍼의 구성에 의하면, 하강된 작동자에 의해 콜릿이 벌어지면서 직경이 확대됨으로써 타이어를 그리핑한 상태일 때, 작동자와 콜릿 상호간에 대응하는 경사면이 밀착 지지되는 구성으로 이루어져 있어 안전성에 취약한 문제점이 있다.

이를 자세히 살펴보면, 하강된 작동자에 의해 콜릿이 벌어져 작업대상물인 타이어를 그리핑한 상태일 때, 벌려진 콜릿은 작동자의 경사면에 밀착되어 지지되는 구조이므로 벌려진 콜릿에 가해지는 힘, 즉 콜릿을 원상태로 복귀시키려는 힘은 당연히 작동자의 경사면에 작용하게 되며, 그에 따라 작동자는 콜릿에 의해 상승력을 제공받는 상태가 된다.

그러므로, 타이어를 그리핑하여 승강 또는 이송시키는 과정에서, 작동실린더의 정상적인 동작에 의해 작동자에 하강유지력이 계속 제공되는 경우에는 작동자의 하강상태가 그대로 유지되면서 콜릿을 지지함으로써 타이어를 안정적으로 그리핑한 상태가 지속될 수 있다.

그러나, 만약 작업자의 실수, 정전, 고장, 오작동 등 다양한 이유로 작동실린더가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 즉 공압이나 유압이 차단되어 작동자에 하강유지력이 제공되지 않게 되는 경우에는, 콜릿에 의해 제공되는 상승력에 의해 작동자가 상승 동작을 하면서 콜릿에 대한 지지상태가 해제되고, 그에 따라 콜릿이 원위치로 복귀가 되면서 그리핑되었던 타이어가 갑작스럽게 콜릿으로부터 낙하되는 문제점이 발생하게 되며, 이러한 불측의 낙하에 따라 제품의 손상이나 파손에 따른 손실과 함께 작업자가 부상을 당하는 등 작업안전성을 저해하게 된다.

또한, 종래의 그리퍼에 의하면, 상기와 같이 타이어에 대한 그리핑상태를 유지하기 위해서는 그리핑의 시작단계부터 이송과정 전체 과정에 걸쳐 작동실린더를 계속적으로 동작시켜야만 하므로 에너지가 불필요하게 과다 소모되는 문제점도 있게 된다.

등록특허 제10-1133849호 (공고일자: 2012년04월19일) : 자동차용 타이어 그리퍼

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 작업대상물을 그리핑한 상태에서 작동자에 대한 하강유지력이 제거되더라도 그리핑의 안정적인 지지상태가 그대로 유지되도록 구성함으로써 안전성을 향상시키고 에너지소모 또한 절감할 수 있는 그리퍼장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 작동자를 다단으로 구성하여 상이한 사이즈의 작업대상물에 호환성있게 사용될 수 있는 그리퍼장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

작동자가 작동실린더에 의해 승강 가능하도록 설치되고, 상기 작동자의 외부에는 원통형을 다수개로 분할한 형태의 콜릿이 설치되어, 상기 콜릿이 작업대상물의 삽입부로 진입된 상태에서 상기 작동자의 하강에 따라 상기 콜릿이 벌어져 직경이 확대됨으로써 작업대상물을 그리핑하는 그리퍼장치에 있어서, 상기 콜릿의 내부 하측에는 상면이 하향 경사지면서 내측으로 돌출된 피압돌부가 형성되고, 상기 작동자에는 하강시 상기 피압돌부를 가압하여 콜릿을 벌려주는 경사진 형태의 경사가압부와, 하강의 완료시 상기 피압돌부와 밀착되어 벌려진 콜릿을 지지하는 수직한 형태의 수직지지부가 형성되는 그리퍼장치가 개시된다.

여기서, 상기 수직지지부는 1차 하강완료시 피압돌부와 밀착되는 소경지지부와, 2차 하강완료시 피압돌부와 밀착되되, 상기 소경지지부보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 대경지지부를 포함하고, 상기 경사가압부는 상기 소경지지부의 하측에 형성되어 1차 하강시 피압돌부를 가압하는 하단가압부와, 상기 소경지지부와 대경지지부 사이에 형성되어 2차 하강시 피압돌부를 가압하는 상단가압부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 그리퍼장치에 의하면,

작업대상물을 그리핑한 상태에서 작동자에 대한 하강유지력이 제거되더라도 안정적인 그리핑 상태가 그대로 유지될 수 있으며, 그에 따라 작업대상물의 갑작스런 낙하에 따른 파손이나 작업자의 부상 등 위험성이 전혀 없어 작업안전성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 계속적으로 작동실린더가 동작될 필요없이 작업대상물을 그리핑할 때만 동작하면 되므로 그리핑 이송작업에 소모되는 에너지를 절감할 수도 있는 효과가 있다.

또한, 콜릿의 직경이 2단계로 확대되면서 각 단계마다 안정적인 지지가 이루어지므로 작업대상물의 사이즈에 따라 호환성있게 사용할 수 있어 활용성이 우수한 효과도 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명에 따른 그리퍼장치의 개략적인 외관을 예시한 도면이고,
도 2와 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리퍼장치의 작동전과 작동후의 구성을 각각 예시한 도면들이며,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 그리퍼장치의 작동전과 1차 및 2차 작동후의 구성을 각각 예시한 도면들이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 그리퍼장치에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소되거나 과장되어 표현될 수 있음을 유의하여야 한다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “설치되어”, “형성되어” “결합되어” 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 설치, 형성, 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리퍼장치를 예시한 도면들로서, 상기 도면들에 예시된 것처럼, 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리퍼장치는 기본적으로 작동실린더(10)와, 작동자(20)와, 콜릿(30)과, 본체프레임(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 작동실린더(10)는 공압 또는 유압으로 동작하면서 후술할 상기 작동자(20)를 승강시키는 기능을 수행한다.

상기 작동자(20)는 상기 작동실린더(10)의 하방에 승강 가능하게 설치되며, 작동실린더(10)에 의해 하강됨으로써 후술할 상기 콜릿(30)을 가압하여 벌려주는 기능을 수행한다.

상기 콜릿(30)은 상기 작동자(20)의 외부에 설치되며, 작업대상물의 삽입부로 진입된 상태에서 상기 작동자(20)에 의해 벌려져 직경이 확대됨으로써 작업대상물을 그리핑하는 기능을 수행한다.

상기 콜릿(30)은 원통형을 다수 개로 분할한 형태로 형성되는데, 본 실시예에서는 원통형을 십자(+) 형태로 분할하여 4개로 분할된 것이 예시되었으며, 이러한 콜릿(30)은 분할되어 벌어짐이 가능하면서 원상태로 오므려지는 경우에는 원통형을 이루게 된다.

상기 장치프레임(40)은 상기한 작동실린더(10), 작동자(20), 콜릿(30)이 설치되어 지지되는 프레임이다.

상술한 작동실린더(10), 작동자(20), 콜릿(30), 장치프레임(40) 자체는 전술한 종래기술에 개시된 것이므로 관련된 세부적인 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 특징적인 구성과 관련된 부분에 집중하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 상기 콜릿(30)에는 피압돌부(31)가 형성될 수 있는데, 상기 피압돌부(31)는 상기 작동자(20)의 하강시 콜릿(30)이 벌어져 직경이 확대될 수 있도록 상기 작동자(20)에 의해 가압을 받는 부분이다.

이러한 피압돌부(31)는 도 2에 예시된 것처럼, 콜릿(30)의 내부 하측에서 내측방향으로 돌출되게 형성이 되며, 그 상면은 내측을 향해 하향 경사지는 형태로 형성된다.

또한, 콜릿(30)의 상하방향 중간부분에는 탄성링(32)이 콜릿(30)을 감싸는 형태로 설치될 수 있는데, 이러한 탄성링(32)은 콜릿(30)이 벌어질 때는 탄성적으로 신장되었다가 콜릿(30)이 원상태로 복귀될 때는 콜릿(30)에 탄성적인 복원력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 콜릿(30)은 작업대상물, 예컨대 타이어 휠 등을 그리핑할 때 접촉에 의한 스크래치 등 손상이 발생하는 것을 최소화할 수 있도록 금속재질이 아닌 합성수지 재질로 이루어짐이 바람직하며, 일 예로서 가공성과 내구성이 우수하면서 가격도 저렴한 아세탈(POM, Polyoxymethylene)계열의 합성수지가 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 작동자(20)에는 경사가압부(21)와 수직지지부(22)가 형성될 수 있다.

상기 경사가압부(21)는 도 2에 예시된 것처럼 작동자(20)의 하부에 경사지게 형성이 되며, 작동자(20)가 작동실린더(10)에 의해 하강되면 상기 콜릿(30)의 직경이 확대되도록 피압돌부(31)를 가압하여 콜릿(30)을 벌려주는 부분이다.

그리고 상기 수직지지부(22)는 상기 경사가압부(21)의 상측에 수직한 형태로 형성이 되며, 작동자(20)의 하강이 완료되면 상기 피압돌부(31)와 밀착됨으로써 벌려진 상태의 콜릿(30)을 지지하는 부분이다.

즉, 본 발명에 따른 작동자(20)와 콜릿(30)의 구성관계에서는, 하강하는 작동자(20)의 경사가압부(21)에 의해 콜릿(30)의 피압돌부(31)가 가압됨으로써 콜릿(30)이 벌어져 직경의 확대가 이루어지게 되고, 작동자(20)의 하강이 완료되면, 도 3에 예시된 것처럼 콜릿(30)의 피압돌부(31)가 작동자(20)의 수직지지부(22)에 밀착됨으로써 직경이 확대된 상태의 콜릿(30)이 수직지지부(22)에 의해 지지가 되도록 구성한 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시예 따른 그리퍼장치의 작동을 간단하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 그리핑 대상인 작업대상물, 예컨대 타이어 휠의 허브홀에 상기 콜릿(30)을 진입시킨 상태에서 작동실린더(10)를 동작시킨다.

그러면, 작동실린더(10)에 의해 작동자(20)가 하강되기 시작하고, 이러한 작동자(20)의 하강에 따라 작동자(20)의 경사가압부(21)가 콜릿(30)의 피압돌부(31)를 가압하게 되며, 그에 따라 콜릿(30)이 벌어지면서 직경의 확대가 이루어지게 된다.

그리고 계속적으로 작동자(20)가 하강하여 직경이 확대된 콜릿(30)의 외면이 허브홀의 내면에 끼임으로써 타이어 휠을 그리핑한 상태가 되면, 작동자(20)의 하강은 완료되면서 콜릿(30)의 피압돌부(31)는 작동자(20)의 수직지지부(22)와 밀착되어 지지된 상태가 된다.

이렇게 타이어 휠을 그리핑한 상태가 되면 호이스트와 같은 이송장치에 의해 그리핑장치를 이송하게 되는데, 이 때 본 발명의 그리핑장치에서는 상기와 같이 타이어 휠을 그리핑한 상태일 때 도 3에 예시된 것처럼, 콜릿(30)의 피압돌부(31)가 작동자(20)의 수직지지부(22)에 밀착되어 지지된 상태, 즉 콜릿(30)이 수직지지부(22)에 지지된 상태가 되기 때문에, 작동자(20)에 대한 하강유지력이 제거되더라도 그대로 그리핑상태를 유지할 수 있게 된다.

즉, 그리핑한 상태일 때 콜릿(30)이 복귀하려는 힘은 콜릿(30)을 지지한 수직지지부(22)에 가해지게 되는 바, 경사면에 가해지는 종래의 장치와 달리, 도 3에 예시된 것처럼, 본 발명의 작동자(20)에는 오로지 수평방향으로만 힘(F)이 가해질 뿐, 상승력은 전혀 제공되지 않게 되므로 작동실린더(10)의 공압(또는 유압)이 제거되어도 종래와 같이 작동자(20)가 상승되지 않고 하강된 상태를 그대로 유지하면서 콜릿(30)을 지지하는 기능을 동일하게 수행할 수 있게 된다.

따라서, 그리핑한 상태일 때 작업자의 실수, 정전 등 다양한 이유로 작동실린더(10)가 정상적으로 동작하지 않는 경우에도 종래와 같이 그리핑된 작업대상물이 갑작스럽게 낙하될 염려가 전혀 없는 안전성이 확보됨을 알 수 있다.

또한, 그리핑한 이후에는 작동자(20)에 하강유지력이 제거되어도 안정적인 그리핑 상태가 유지되므로, 종래와 같이 그리핑하는 전체 시간동안 작동실린더(10)를 계속적으로 동작시킬 필요없이, 그리핑이 이루어진 이후에는 작동실린더(10)의 동작을 정지시키고 목표지점으로 이송이 완료된 후에 작동자(20)가 상승되도록 다시 작동실린더(10)를 동작시키는 방식으로 작업이 가능하며, 이를 통해 이송작업에 소모되는 에너지를 절감할 수 있음도 알 수 있다.

한편, 도 4 내지 도 6에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 그리퍼장치가 예시되어 있는 바, 상기 도면들에 예시된 것처럼 제2 실시예에 따른 그리퍼장치는 전술한 제1 실시예와 구성이 동일하되, 작동자(20)가 이단으로 형성되어 콜릿(30)의 직경확대가 순차적으로 이루어지게 구성된 차이점이 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 작동자(20)의 경사가압부(21) 및 수직지지부(22)가 각각 이단으로 형성된다.

먼저, 상기 수직지지부(22)는 도 4에 예시된 것처럼, 상호간에 직경차이를 가지면서 하측과 상측에 형성되는 소경지지부(22a)와 대경지지부(22b)로 구성된다.

상기 소경지지부(22a)는 대경지지부(22b)의 하측에 형성되며, 작동자(20)가 1차로 하강이 완료되었을 때 피압돌부(31)와 밀착되어 지지하는 부분이다.

그리고 상기 대경지지부(22b)는 소경지지부(22a)의 상측에서 소경지지부(22a)에 비하여 상대적으로 큰 직경을 갖도록 형성되며, 작동자(20)가 추가로 2차 하강이 완료되었을 때 피압돌부(31)와 밀착되어 지지하는 부분이다.

다음으로, 상기 경사가압부(21)는 하측과 상측에 형성되는 하단가압부(21a)와 상단가압부(21b)로 구성된다.

상기 하단가압부(21a)는 상기 소경지지부(22a)의 하측에 형성되며, 작동자(20)가 1차 하강할 때 피압돌부(31)를 가압하는 부분이고, 상기 상단가압부(21b)는 상기 소경지지부(22a)와 대경지지부(22b) 사이에 형성되며, 작동자(20)가 추가로 2차 하강할 때 피압돌부(31)를 가압하는 부분이다.

이러한 구성에 따라, 도 5에 예시된 것처럼, 작동자(20)가 1차 하강되면 하단가압부(21a)가 피압돌부(31)를 가압하여 콜릿(30)의 직경을 확대하게 되고, 1차 하강이 완료되면 소경지지부(22a)가 피압돌부(31)에 밀착되어 지지함으로써 콜릿(30)의 1차 확대상태를 유지시키게 된다.

그리고, 도 6에 예시된 것처럼, 추가로 작동자(20)가 2차 하강되면 상단가압부(21b)가 피압돌부(31)를 가압하여 콜릿(30)의 직경을 더욱 확대하게 되며, 2차 하강이 완료되면 대경지지부(22b)가 다시 피압돌부(31)에 밀착되어 지지함으로써 콜릿(30)의 2차 확대상태를 유지시키게 된다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 그리퍼장치의 경우에는, 작동자(20)가 이단으로 구성되어 콜릿(30)의 직경이 1차, 2차 순차적으로 확대됨과 함께, 각각 피압돌부(31)가 소경지지부(22a) 또는 대경지지부(22b)에 선택적으로 밀착되면서 안정적으로 지지가 되는 것이며, 따라서 사이즈가 상이한 작업대상물에 대하여 호환성을 가지고 사용이 가능함을 알 수 있다.

예컨대, 사이즈가 작은 타이어 휠의 경우에는 허브홀에 콜릿(30)을 진입시킨 상태에서 작동자(20)를 1차 하강시켜 콜릿(30)의 직경을 1차 확대시킴으로써 타이어 휠을 그리핑하도록 작동되며, 사이즈가 큰 타이어 휠의 경우에는 허브홀에 콜릿(30)을 진입시킨 상태에서 작동자(20)를 1차 및 2차 하강시켜 콜릿(30)의 직경을 2차 확대시켜 타이어 휠을 그리핑하도록 작동되는 것이다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 작동실린더 20: 작동자
21: 경사가압부 21a: 하단가압부
21b: 상단가압부 22: 수직지지부
22a: 소경지지부 22b: 대경지지부
30: 콜릿 31: 피압돌부

Claims (2)

1. 삭제
2. 작동자(20)가 작동실린더(10)에 의해 승강 가능하도록 설치되고, 상기 작동자(20)의 외부에는 원통형을 다수개로 분할한 형태의 콜릿(30)이 설치되어, 상기 콜릿(30)이 작업대상물의 삽입부로 진입된 상태에서 상기 작동자(20)의 하강에 따라 상기 콜릿(30)이 벌어져 직경이 확대됨으로써 작업대상물을 그리핑하는 그리퍼장치에 있어서,
   상기 콜릿(30)의 내부 하측에는 상면이 하향 경사지면서 내측으로 돌출된 피압돌부(31)가 형성되고, 상기 작동자(20)에는 하강시 상기 피압돌부(31)를 가압하여 콜릿(30)을 벌려주는 경사진 형태의 경사가압부(21)와, 하강의 완료시 상기 피압돌부(31)와 밀착되어 벌려진 콜릿(30)을 지지하는 수직한 형태의 수직지지부(22)가 형성되되,
   상기 수직지지부(22)는 1차 하강완료시 피압돌부(31)와 밀착되는 소경지지부(22a)와, 2차 하강완료시 피압돌부(31)와 밀착되되, 상기 소경지지부(22a)보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 대경지지부(22b)를 포함하고,
   상기 경사가압부(21)는 상기 소경지지부(22a)의 하측에 형성되어 1차 하강시 피압돌부(31)를 가압하는 하단가압부(21a)와, 상기 소경지지부(22a)와 대경지지부(22b) 사이에 형성되어 2차 하강시 피압돌부(31)를 가압하는 상단가압부(21b)를 포함하는 그리퍼장치.

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