KR101963631B1 - 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 클램핑 장치는, 서로 교차된 상태에서 힌지를 통해 연결되어 회동가능하며, 회동에 의해 대상물을 파지하는 한 쌍의 전방암과, 상기 전방암에 연결되어 회동에 의해 상기 전방암을 구동하는 한 쌍의 후방암을 구비하는 클램핑암; 상기 후방암의 사이에 설치되며, 내부공간 및 상기 내부공간과 연통된 한 쌍의 공급홀을 가지는 구동실린더; 상기 내부공간을 따라 이동가능한 공급관; 상기 공급관에 연결되어 상기 공급관과 함께 이동하며, 상기 공급관의 이동방향과 나란하게 배치되는 지지축; 그리고 상기 지지축 상에 설치되어 상기 지지축과 함께 이동하며, 상기 구동실린더에 접한 상태에서 양단이 상기 후방암의 내측면을 가압하는 가압위치 및 상기 구동실린더로부터 이격되는 해제위치로 전환가능한 구동부재를 포함하되, 상기 공급관은, 상기 구동부재가 상기 가압위치에 있을 때 각각의 상기 공급홀과 연통되고, 상기 구동부재가 상기 해제위치에 있을 때 각각의 상기 공급홀로부터 이격되어 상기 공급홀은 상기 내부공간과 연통된다.

Description

클램핑 장치{CLAMPING APPARATUS}

본 발명은 클램핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공급관을 통해 에어를 공급하여 대상물을 클램핑하는 장치에 관한 것이다.

패널 등과 같은 대상물은 로봇에 연결된 클램핑 장치를 통해 파지된 상태에서 운반되거나 가공되며, 종전 클램핑 장치는 에어실린더에 의해 작동하는 암을 통해 가압된 상태에서 대상물을 파지한다.

그러나, 에어실린더는 강한 힘으로 대상물을 파지하여 대상물의 변형이나 파손을 초래하며, 특히 대상물과 접촉하는 암은 대상물에 비해 표면이 거칠거나 단단하여 대상물에 스크래치 등의 손상을 초래하여 제품 불량의 원인이 된다.

한국공개특허공보 2006-0105314호(2006.10.11.)

본 발명의 목적은 대상물의 손상이나 파손을 최소화할 수 있는 클램핑 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대상물을 파지할 때 대상물에 가해지는 힘을 효과적으로 조절할 수 있는 클램핑 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 클램핑 장치는, 서로 교차된 상태에서 힌지를 통해 연결되어 회동가능하며, 회동에 의해 대상물을 파지하는 한 쌍의 전방암과, 상기 전방암에 연결되어 회동에 의해 상기 전방암을 구동하는 한 쌍의 후방암을 구비하는 클램핑암; 상기 후방암의 사이에 설치되며, 내부공간 및 상기 내부공간과 연통된 한 쌍의 공급홀을 가지는 구동실린더; 상기 내부공간을 따라 이동가능한 공급관; 상기 공급관에 연결되어 상기 공급관과 함께 이동하며, 상기 공급관의 이동방향과 나란하게 배치되는 지지축; 그리고 상기 지지축 상에 설치되어 상기 지지축과 함께 이동하며, 상기 구동실린더에 접한 상태에서 양단이 상기 후방암의 내측면을 가압하는 가압위치 및 상기 구동실린더로부터 이격되는 해제위치로 전환가능한 구동부재를 포함하되, 상기 공급관은, 상기 구동부재가 상기 가압위치에 있을 때 각각의 상기 공급홀과 연통되고, 상기 구동부재가 상기 해제위치에 있을 때 각각의 상기 공급홀로부터 이격되어 상기 공급홀은 상기 내부공간과 연통된다.

상기 구동부재가 상기 해제위치에 있을 때 상기 후방암은 상기 힌지를 향해 내측경사지도록 배치되며, 상기 구동부재는, 상기 지지축과 수직하도록 배치되는 구동판과, 상기 구동판의 양단에 설치되어 상기 구동부재가 상기 가압위치로 전환될 때 상기 후방암의 내측면과 구름접촉하는 구동롤을 구비할 수 있다.

상기 클램핑 장치는, 상기 구동판에 자력을 인가하여 상기 구동판을 이동시키는 구동자석을 더 포함할 수 있다.

상기 클램핑 장치는, 상기 전방암의 선단에 각각 연결되어 상기 대상물을 파지가능한 클램핑 튜브; 그리고 상기 공급홀과 상기 클램핑 튜브를 각각 연결하여 상기 공급관을 통해 공급된 에어를 상기 클램핑 튜브에 공급하는 공급라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 공급관을 통해 클램핑 튜브에 에어를 공급하여 팽창한 클램핑 튜브를 통해 대상물을 파지할 수 있다. 따라서, 대상물이 암과 직접 접촉하지 않고 클램핑 튜브와 접촉하므로, 대상물이 파지 상태에서 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 클램핑 튜브에 공급되는 에어의 공급압력을 조절함으로써 대상물에 가해지는 힘을 손쉽게 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 클램핑 장치를 통해 대상물을 파지한 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 2를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 클램핑 장치는 제1 암(11,14)과 제2 암(12,13)을 구비하는 클램핑암을 포함한다. 제1 암(11,14)은 제1 전방암(14)과 제1 후방암(11)(또는 제1 전방암(14)과 제1 후방암(11)을 연결하는 제1 연결암)을 구비하며, 제2 암(12,13)은 제2 전방암(12)과 제2 후방암(13)(또는 제2 전방암(12)과 제2 후방암(13)을 연결하는 제2 연결암)을 구비한다. 제1 암(11,14)과 제2 암(12,13)은 상호 교차된 상태로 힌지(H)를 통해 연결되어(제1 연결암과 제2 연결암이 상호 교차된 상태로 연결되어) 서로에 대하여 회동가능하며, 일반적인 가위나 집게와 같은 원리로 작동하여 대상물을 파지할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 구동실린더는 제1 및 제2 후방암(11,13)의 사이에 배치된다. 구체적으로, 구동실린더는 전방판(35) 및 후방판(37), 그리고 측판(32,34)으로 이루어진 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 및 제2 후방암(11,13)은 힌지(H)를 향해 내측경사진 상태로 서로 대향되고 이격된 내측면을 가지며, 측판(32,34)은 제1 및 제2 후방암(11,13)의 내측면에 고정될 수 있다. 제1 후방암(11)에 인접한 제1 측판(32)은 제1 후방암(11)과 중첩되지 않는 위치에 형성된 제1 공급홀(32a)을 가지며, 제2 후방암(13)에 인접한 제2 측판(34)은 제2 후방암(13)과 중첩되지 않는 위치에 형성된 제2 공급홀(34a)을 가진다. 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)은 후술하는 공급관(42)이 전방판(35)을 향해 이동한 상태에서 공급관(42)과 연통하며, 공급관(42) 내의 에어가 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)을 통해 후술하는 클램핑 튜브(16,18)에 공급될 수 있다.

전방판(35) 및 후방판(37)은 측판(32,34)의 전단 및 후단을 각각 연결하여 내부공간을 형성한다. 후술하는 바와 같이, 제1 및 제2 후방암(11,13)이 힌지(H)를 중심으로 회동할 경우, 제1 및 제2 후방암(11,13) 사이의 간격이 증감하므로, 전방판(35) 및 후방판(37)은 신축가능한 재질(예를 들어, 벨로우즈)인 것이 바람직하다.

공급관(42)은 전방판(35) 및 후방판(37)과 나란하도록 구동실린더의 내부공간에 배치되며, 구동실린더의 내부공간을 따라 이동하여 전방판(35)을 향해 이동하거나 후방판(37)을 향해 이동할 수 있다. 공급관(42)은 지지축(또는 지지관)(44)과 대체로 수직하게 연결되며, 공급관(42)이 전방판(35)을 향해 이동한 상태(가압위치)에서 측판(32,34)의 내측면과 밀착되어 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)은 공급관(42)과 연통하고 에어는 지지축(44)을 통해 공급관(42) 및 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)로 공급될 수 있다. 반대로, 공급관(42)이 후방판(37)을 향해 이동한 상태(해제위치)에서 측판(32,34)의 내측면으로부터 이격되고 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)은 구동실린더의 내부공간과 연통하고 후술하는 클램핑 튜브(16,18)에 채워진 에어는 구동실린더의 내부공간으로 이동할 수 있다.

측판(32,34)은 제1 및 제2 후방암(11,13)의 내측면과 나란하게 배치되어 힌지(H)를 향해 하향경사지므로, 공급관(42)의 양단은 측판(32,34)과 같이 힌지(H)를 향해 하향경사질 수 있으며, 전방판(35)을 향해 이동한 상태에서 측판(32,34)의 내측면과 밀착될 수 있다. 이때, 에어가 측판(32,34)과 공급관(42) 사이의 틈새로 누설되지 않도록 별도의 실링부재(도시안함)가 공급관(42)의 양단에 설치될 수 있다.

지지축(44)은 후방판(37)을 관통하며, 별도의 에어탱크(도시안함)에 연결되어 외부로부터 에어가 공급될 수 있다. 또한, 지지축(44)은 별도의 이동유닛(도시안함)에 의해 후방판(37)과 수직한 방향을 따라 이동하며, 공급관(42)은 지지축(44)과 함께 이동할 수 있다.

구동부재는 지지축(44) 상에 설치되어 지지축(44)과 함께 이동하며, 구동부재는 구동판(46)과 구동롤(48)을 구비한다. 구동판(46)은 후방판(37)과 나란하게 배치되어 지지축(44)에 의해 관통되며, 지지축(44)과 함께 이동하여 후방판(37)과 접하거나 후방판(37)으로부터 이격될 수 있다. 실링부재(예를 들어, 오링)(50)는 구동판(46)의 하부에 위치하여 지지축(44)의 둘레에 설치될 수 있으며, 구동판(46)이 후방판(37)에 접한 상태에서 후방판(37)에 밀착되어 후방판(37)과 지지축(44) 사이의 틈새로 에어가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 후방판(37)은 지지축(44)이 관통하는 위치에 추가로 설치된 별도의 실링부재(예를 들어, 오링과 같은 형상인)(도시안함)를 구비할 수 있으며, 실링부재(50)는 후방판(37)에 설치된 별도의 실링부재에 밀착되어 후방판(37)과 지지축(44) 사이의 틈새로 에어가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

구동자석(20)은 전자석일 수 있으며, 외부로부터 인가된 전원에 의해 구동판(46)에 자력을 제공하고 구동판(46)은 구동자석(20)의 자력에 의해 후방판(37)으로부터 이격되거나 자중에 의해 후방판(37)과 접할 수 있다.

구동롤(48)은 구동판(46)의 양단에 설치되어 제1 및 제2 후방암(11,13)의 내측면과 대응되도록 배치되며, 구동판(46)이 후방판(37)에 접한 상태에서 제1 및 제2 후방암(11,13)의 내측면과 구름접촉하여 제1 및 제2 후방암(11,13)을 가압한다. 제1 및 제2 후방암(11,13)이 구동롤(48)에 의해 가압되면 제1 및 제2 후방암(11,13)은 힌지(H)를 중심으로 외측으로 회동하며 제1 및 제2 전방암(14,12)은 내측으로 회동하여 대상물을 파지할 수 있는 상태가 된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 제1 및 제2 클램핑 튜브(18,16)는 제1 및 제2 전방암(14,12)의 선단에 고정되며, 제1 및 제2 공급라인(15,17)을 통해 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)에 연결된다. 제1 및 제2 공급라인(15,17)은 유연한 재질인 공급튜브일 수 있으며, 제1 및 제2 전방암(14,12)에 고정되어 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)을 통해 에어가 공급되면 팽창하여 대상물을 파지할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 클램핑 장치를 통해 대상물을 파지한 상태를 나타내는 도면이다. 이하 도 2를 참고하여 클램핑 장치를 통한 대상물의 파지방식을 설명한다.

먼저, 클램핑 장치가 대상물을 파지할 수 있도록 대상물의 상부로 이동하며, 대상물은 제1 및 제2 전방암(14,12) 사이에 위치한다. 이때, 구동자석(20)을 통해 구동판(46)에 인가된 자력을 제거하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 구동판(46)은 자중에 의해 이동하면서 구동롤(48)이 제1 및 제2 후방암(11,13)의 내측면과 구름접촉하여 제1 및 제2 후방암(11,13)을 가압하고 구동판(46)은 후방판(37)에 접한다. 제1 및 제2 후방암(11,13)이 구동롤(48)에 의해 가압되면 제1 및 제2 후방암(11,13)은 힌지(H)를 중심으로 외측으로 회동하며 제1 및 제2 전방암(14,12)은 내측으로 회동하여 서로에 대해 근접한 상태가 된다. 제1 및 제2 전방암(14,12)의 근접 정도는 대상물의 크기 등을 감안하여 결정될 수 있다.

한편, 본 실시예와 달리, 구동판(46)이 자석일 수 있으며, 구동자석(20)을 통해 인력 또는 척력을 인가하여 구동판(46)을 후방판(37)으로부터 이격시키거나 후방판(37)에 근접시킬 수 있다.

한편, 공급관(42)은 전방판(35)을 향해 이동한 상태에서 측판(32,34)의 내측면과 밀착되어 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)은 공급관(42)과 연통한다. 이후, 지지축(44)을 통해 공급관(42) 및 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)로 에어를 공급하면 클램핑 튜브(16,18)는 팽창하여 대상물을 파지할 수 있으며, 에어의 공급압력은 대상물의 하중 등을 감안하여 적절히 조절될 수 있다. 이때, 클램핑 튜브(16,18)는 그 성질상 연질인 재질이므로, 대상물의 손상을 최소화하거나 방지할 수 있다.

반대로, 구동판(46)은 구동자석(20)으로 자력이 인가되면 구동판(46)은 후방판(37)으로부터 이격되며, 제1 및 제2 후방암(11,13)은 별도의 탄성부재(도시안함) 로 인해 힌지(H)를 중심으로 내측으로 회동하며 제1 및 제2 전방암(14,12)은 외측으로 회동하여 서로에 대해 더 이격된 상태가 된다. 또한, 공급관(42)이 후방판(37)을 향해 이동한 상태에서 측판(32,34)의 내측면으로부터 이격되고 제1 및 제2 공급홀(32a,34a)은 구동실린더의 내부공간과 연통하고 후술하는 클램핑 튜브(16,18)에 채워진 에어는 구동실린더의 내부공간으로 이동하여 클램핑 튜브(16,18)는 수축되고 대상물의 파지 상태는 해제될 수 있다. 이때, 스토퍼(47)는 제1 및 제2 후방암(11,13)의 내측면에 설치되어 구동판(46)의 과도한 이동을 제한할 수 있다.

한편, 대상물의 파지시 제1 및 제2 전방암(14,12)의 근접 정도는 대상물의 크기 등을 감안하여 결정될 수 있으며, 이를 위해 후방판(37)의 위치(또는 구동실린더 내부공간의 크기)는 구동판(46)의 스트로크(이동거리)를 감안하여 조정될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 클램핑 튜브(16,18)가 팽창된 상태에서, 제1 및 제2 전방암(14,12)을 더욱 근접시켜 대상물을 더욱 확고하게 파지할 수 있다.

상술한 바에 의하면 공급관을 통해 클램핑 튜브에 에어를 공급하여 팽창한 클램핑 튜브를 통해 대상물을 파지할 수 있다. 따라서, 대상물이 암과 직접 접촉하지 않고 클램핑 튜브와 접촉하므로, 대상물이 파지 상태에서 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 클램핑 튜브에 공급되는 에어의 공급압력을 조절함으로써 대상물에 가해지는 힘을 손쉽게 조절할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (3)

1. 서로 교차된 상태에서 힌지를 통해 연결되어 회동가능하며, 회동에 의해 대상물을 파지하는 한 쌍의 전방암과, 상기 전방암에 연결되어 회동에 의해 상기 전방암을 구동하는 한 쌍의 후방암을 구비하는 클램핑암;
   상기 한 쌍의 후방암 사이에 설치되며, 내부공간 및 상기 내부공간과 연통된 한 쌍의 공급홀을 가지는 구동실린더;
   상기 내부공간을 따라 이동가능한 공급관;
   상기 공급관에 연결되어 상기 공급관과 함께 이동하며, 상기 공급관의 이동방향과 나란하게 배치되는 지지축;
   상기 지지축 상에 설치되어 상기 지지축과 함께 이동하며, 상기 구동실린더에 접한 상태에서 양단이 상기 후방암의 내측면을 가압하는 가압위치 및 상기 구동실린더로부터 이격되는 해제위치로 전환가능한 구동부재
   상기 전방암의 선단에 각각 연결되어 팽창된 상태에서 상기 대상물을 파지가능한 클램핑 튜브; 및
   상기 공급홀과 상기 클램핑 튜브를 각각 연결하며, 상기 공급관을 통해 공급된 에어를 상기 클램핑 튜브에 공급하여 상기 클램핑 튜브를 팽창시키는 공급라인을 포함하되,
   상기 공급관은,
   상기 구동부재가 상기 가압위치에 있을 때 각각의 상기 공급홀과 연통되고,
   상기 구동부재가 상기 해제위치에 있을 때 각각의 상기 공급홀로부터 이격되어 상기 공급홀은 상기 내부공간과 연통되는, 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동부재가 상기 해제위치에 있을 때 상기 후방암은 상기 힌지를 향해 내측경사지도록 배치되며,
   상기 구동부재는, 상기 지지축과 수직하도록 배치되는 구동판과, 상기 구동판의 양단에 설치되어 상기 구동부재가 상기 가압위치로 전환될 때 상기 후방암의 내측면과 구름접촉하는 구동롤을 구비하는, 클램핑 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 클램핑 장치는,
   상기 구동판에 자력을 인가하여 상기 구동판을 이동시키는 구동자석을 더 포함하는, 클램핑 장치.

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