KR102038059B1 - 온도측정 기능을 구비한 그립퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열로에서 가열된 소재를 그리핑에서 파지하여 핫스템핑 성형장치로 이송될 때, 그리핑 내부에 접촉형 열전대를 구비하여 소재의 온도를 접촉식이면서 실시간으로 측정할 수 있으므로 냉각온도의 제어가 정확하게 이루어져 품질을 향상시킬 뿐만 안라 안정감있게 사용할 수 있는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼에 관한 것이다.

Description

온도측정 기능을 구비한 그립퍼{Gripper with temperature measurement function}

본 발명은 핫 스템핑용 그립퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가열로에서 가열된 소재를 그리핑에서 파지하여 핫스템핑 성형장치로 이송될 때, 그리핑 내부에 접촉형 열전대를 구비하여 소재의 온도를 접촉식이면서 실시간으로 측정할 수 있는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼에 관한 것이다.

일반적으로 핫 스템핑은 950℃의 고온으로 가열된 철강소재를 금형에 넣고 프레스로 성형한 뒤 금형 내에서 급속 냉각시키는 공법을 말하는 것으로, 원소재를 인장강도 150kg/㎟ 이상의 초고강력강으로 만들 수 있고 복잡한 형태로 가공할 수 있으며, 우수한 치수정밀도를 갖는 장점이 있다.

즉, 핫 스템핑 공법에 의해 제조된 강판은 마르텐사이트 조직을 가짐에 따라 1500MPa 이상의 높은 인장강도를 가지게 되어 얇은 두께로 차체를 성형할 수 있으므로 차체의 경량화 뿐만 아니라 고온 조건에서 성형됨에 따라 높은 연신율을 가지게 되고 금형 내부에서 판재가 구속된 상태에서 성형과 동시에 냉각이 이루어짐에 따라 치수정밀도가 향상되므로 초고강도 요구 부품에 적용 및 자동차의 경량화에 크게 기여할 수 있다.

상기 핫 스템핑 공법의 선행기술로 대한민국 등록특허 제10-1403294호에 가압부를 구비하는 핫스템핑 성형장치와 이를 이용한 성형방법이 등록된 바 있다.

선 등록된 특허는 핫스템핑 성형장치의 하형에 가압부를 구비하여 핫스템핑 프레스 성형시, 하형의 로우패드를 상형 방향으로 지지 및 가압하여 소재와 상형 및 하형을 밀착접촉시켜 소재의 열간성형시 냉각효율이 증대되도록 하는 구성이다.

그러나 선 등록된 특허는 핫스템핑 성형장치로 이송되는 소재의 온도가 품질에 많은 영향을 미치나 소재의 온도를 측정할 수 없으므로 냉각온도의 제어가 정확하게 이루어지지 않아 품질이 떨어지는 문제점이 있었다

또한, 소재의 온도를 열화상 카메라로 촬영하여 측정할 수 있으나, 비접촉식으로 소재의 온도를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1403294호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가열로에서 가열된 소재를 그리핑에서 파지하여 핫스템핑 성형장치로 이송될 때, 그리핑 내부에 접촉형 열전대를 구비하여 소재의 온도를 접촉식으로 측정할 수 있는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 가열로로부터 핫스테핌 성형장치에서 성형될 때까지의 소재의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 제공함에 있다.

본 발명 온도측정 기능을 구비한 그립퍼는,

가열부에서 가열된 소재를 파지하는 그립퍼와;

상기 그립퍼에서 파지한 소재를 제어부의 제어에 따라 이송시키는 소재 이송부와;

상기 그립퍼에서 파지한 소재의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 측정부를 포함한다.

상기 그립퍼는 상기 소재 이송부에 설치되어 소재가 밀착되는 고정 그립부와, 상기 고정 그립부에 밀착된 소재를 회전가압하여 파지하는 회전 그립부를 포함한다.

상기 고정 그립부는 상기 소재 이송부의 가로 프레임 세로면에 설치되는 고정 프레임과, 상기 고정 프레임에 장착되어 밀착되는 소재를 지지하는 고정 그립퍼를 포함한다.

상기 회전 그립부는 상기 소재 이송부에 일측이 고정되어 실린더로드가 출몰되는 실린더와, 상기 실린더로드의 출몰에 따라 정·역방향으로 회전하는 작동봉과, 상기 작동봉에 고정 그립퍼와 대응되도록 장착되어 고정 그립퍼에 밀착된 소재를 가압하여 파지하는 회전 그립퍼를 포함한다.

상기 소재 이송부는 일정길이로 가로 방향으로 대향하게 형성되는 가로 프레임과, 상기 가로 프레임보다 짧은 길이로 가로 프레임의 양단부를 연결하는 세로 프레임과, 상기 가로 프레임과 세로 프레임 내부를 격자형으로 형성하여 연결하는 연결 프레임을 포함한다.

상기 온도 측정부는 상기 그립퍼에 파지된 소재의 온도를 측정하는 온도 측정부재와, 상기 온도 측정부재에서 측정된 온도를 디스플레이하는 디스플레이부재를 포함한다.
또한 본 발명은 가열부에서 가열된 소재를 파지하는 그립퍼와; 상기 그립퍼에서 파지한 소재를 제어부의 제어에 따라 이송시키는 소재 이송부와; 상기 그립퍼에서 파지한 소재의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 측정부를 포함하며, 상기 그립퍼는 상기 소재 이송부에 설정간격마다 다수 설치되어 소재가 밀착되는 고정 그립부와; 상기 고정 그립부에 밀착된 소재를 회전가압하여 파지하는 회전 그립부를 포함하되, 상기 회전 그립부는, 상기 소재 이송부에 일측이 고정되어 실린더로드가 출몰되는 실린더와; 링크를 통해 상기 실린더로드와 연결되어 상기 실린더로드의 출몰에 따라 정·역방향으로 회전하는 작동봉과; 상기 작동봉에 고정 그립퍼와 대응되는 위치마다 장착되어 고정 그립퍼에 밀착된 소재를 가압하여 파지하는 회전 그립퍼를 포함한다.

본 발명에 의하면, 가열로에서 가열된 소재를 그리핑에서 파지하여 핫스템핑 성형장치로 이송될 때, 그리핑 내부에 접촉형 열전대를 구비하여 소재의 온도를 접촉식으로 측정할 수 있으므로 냉각온도의 제어가 정확하게 이루어져 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 가열로로부터 핫스테핌 성형장치에서 성형될 때까지의 소재의 온도를 실시간으로 측정할 수 있으므로 냉각온도를 정확하게 제어하여 안정감있게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 나타낸 저면 사시도
도 2는 본 발명이 적용된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 나타낸 확대 사시도
도 3은 본 발명이 적용된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 나타낸 단면도
도 4 내지 도 6은 본 발명이 적용된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼의 작동상태도

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명이 적용된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 나타낸 저면 사시도이고, 도 2는 본 발명이 적용된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼를 나타낸 확대 사시도이다.

본 발명 온도측정 기능을 구비한 그립퍼(100)는, 가열부(미도시)에서 가열된 소재(S)를 그립퍼(110)에서 파지한 상태에서 제어부의 제어에 따리 이송시킬 때, 소재의 온도를 측정하는 구성으로, 그립퍼(110), 소재 이송부(120), 온도 측정부(130)를 포함한다.

상기 그립퍼(110)은 가열부(미도시)에서 가열된 소재(S)를 파지하는 구성으로, 고정 그립부(111), 회전 그립부(112)를 포함한다.

상기 고정 그립부(111)는 상기 소재 이송부(120)에 설치되어 밀착되는 소재(S)를 지지하는 구성으로, 고정 프레임(111a), 고정 그립퍼(111b)를 포함한다.

상기 고정 프레임(111a)은 상기 소재 이송부(120)의 가로 프레임(121) 세로면에 설치되어 고정 그립퍼(111b)를 고정한다.

상기 고정 그립퍼(111b)는 상기 고정 프레임(111a)에 장착되어 밀착되는 소재(S)를 지지하는 구성으로, 열전달이 용이하지 않는 재질로 형성되어 소재(S)의 열이 소재 이송부(110)로 전달되는 것을 차단한다.

또한, 상기 고정 그립퍼(111b)의 단부를 수용하여 고정 프레임(111a)에 고정하는 연결고정부재(111c)를 더 포함한다.

상기 회전 그립부(112)는 상기 고정 그립부(111)에 밀착된 소재(S)를 가압하여 고정하는 구성으로, 실린더(112a), 작동봉(112b), 회전 그립퍼(112c)를 포함한다.

상기 실린더(112a)는 상기 소재 이송부(120) 일측에 고정되어 실린더로드(112a')가 출몰되면서 작동봉(112b)을 회전시킨다.

상기 작동봉(112b)은 상기 소재 이송부(120)의 가로 프레임(121)과 동일 방향으로 일정길이로 형성되어 실린더로드(112a')의 출몰에 따라 정·역방향으로 회전한다.

상기 회전 그립퍼(112c)는 상기 작동봉(112b)에 고정 그립퍼(111b)와 대응되도록 장착되어 작동봉(112b)과 동일 방향으로 회전하면서 고정 그립퍼(111b)에 밀착된 소재(S)를 가압하여 고정하는데, 이는 열전달이 용이하지 않는 재질로 형성되어 소재(S)의 열이 소재 이송부(110)로 전달되는 것을 차단한다.

또한, 상기 실린더로드(112a')와 작동봉(112b)을 연결하는 링크(112d)를 더 포함한다.

또한, 상기 작동봉(112b)을 수용하면서 소재 이송부(120)에 장착되어 작동봉(112b)의 회전을 안내하는 복수의 회전안내부재(112e)를 더 포함한다.

상기 소재 이송부(120)는 상기 그립퍼(110)에서 파지한 소재를 제어부의 제어에 따라 이송시키는 구성으로, 가로 프레임(121), 세로 프레임(122), 연결 프레임(123)을 포함한다.

상기 가로 프레임(121)은 상기 소재(S)를 수용할 수 있도록 일정길이로 형성된다.

상기 세로 프레임(122)은 상기 가로 프레임(121)보다 짧은 길이로 형성되어 상기 가로 프레임(121)의 양단부를 연결한다.

상기 연결 프레임(123)은 상기 가로 프레임(121)과 세로 프레임(122) 내부를 격자형으로 연결한다.

또한, 상기 가로 프레임(121)과 세로 프레임(122) 및 상기 가로·세로 프레임(121)(122)과 연결 프레임(123) 또는 연결 프레임(123)의 교차되는 부분에 보강 프레임(124)를 설치하여 보강한다.

상기 온도 측정부(130)는 상기 그립퍼(110)에서 파지한 소재(S)의 온도를 측정하는 구성으로, 온도 측정부재(131), 디스플레이부재(132)를 포함한다.

상기 온도 측정부재(131)는 상기 소재(S)의 온도를 측정하는 구성으로, 고정 그립퍼(111b) 외측의 소재 이송부(120)에 설치될 수 있으나, 파손을 방지하도록 고정 그립퍼(111b) 내부에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 디스플레이부재(132)은 상기 온도 측정부재(131)에서 측정한 소재(S)의 온도를 실시간으로 디스플레이하는 모니터이다.

또한, 상기 온도 측정부재(131)와 디스플레이부재(132)를 연결하는 배선(133)은 내열성 소재로 감싸 가로 프레임(121) 내부에 설치된다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명 온도측정 기능을 구비한 그립퍼(100)의 제작 및 작동과정을 설명한다.

먼저, 도 3과 같이, 설계 도면에 따라 일정길이의 가로 프레임(121)을 대향하게 위치시킨 상태에서 상기 가로 프레임(121)의 양단부에 가로 프레임(121)보다 짧은 길이의 세로 프레임(122)을 위치시켜 고정한다.

그리고 상기 가로 프레임(121)과 세로 프레임(122) 내부에 격자형의 연결 프레임(123)을 위치시켜 고정하고, 상기 가로 프레임(121)과 세로 프레임(122) 및 가로·세로 프레임(121)(122)과 연결 프레임(123) 또는 연결 프레임(123)의 교차되는 부분에 보강 프레임(124)을 보강하여 소재 이송부(120)를 형성한다.

또한, 상기 가로 프레임(121)에 고정 그립부(111)의 고정 프레임(111a)을 복수로 고정하고, 상기 고정 프레임(111a)에 온도 측정부재(131)가 내장된 고정 그립퍼(111b)를 고정 프레임(111a)에 고정한다.

이때, 상기 고정 그립퍼(111b) 단부를 연결고정부재(111c)가 수용하고, 상기 연결고정부재(111c)를 고정 프레임(111a)에 연결하여 소재(S)의 열 전달을 방지할 수 있는 것이다.

상기 고정 프레임(111a)에 내장된 온도 측정부재(131)는 가로 프레임(121) 내부에 배열된 배선(133)의 일측이 연결되고, 상기 배선(133)의 타측은 온도 측정부재(131)에서 측정된 소재(S)의 온도를 디스플레이하는 디스플레이부재(132)에 연결된다.

여기서, 상기 디스플레이부재(132)는 소재 이송부(120) 일측에 설치되어 소재(S)의 온도를 표시하거나 소재 이송부(120)의 작동을 제어하는 컴퓨터의 모니터에서 표시할 수도 있다.

상기 고정 프레임(111a)과 대응되도록 회전 그립부(112)의 회전 그립퍼(112c)를 작동봉(112b)에 고정시키는데, 상기 작동봉(112b)에는 복수의 회전안내부재(112e)가 결합되며, 상기 회전안내부재(112c)는 복수의 회전 그립퍼(112c) 사이사이에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 회전 그립퍼(112c)가 고정된 작동봉(112b)을 가로 프레임(121)에 밀착시키는데, 상기 작동봉(112b)에 결합된 회전안내부재(112e)가 가로 프레임(121)에 밀착된 후, 상기 회전안내부재(112e)를 가로 프레임(121)에 용접으로 고정하면 된다.

이때, 상기 작동봉(112b)에 고정된 회전 그립퍼(112c)와 고정 프레임(111a)에 고정된 고정 그립퍼(111b)는 대응되게 위치하는 것이 바람직하나, 서로 일정간격 이격되게 위치하여도 작동할 수 있다.

또한, 상기 작동봉(112b) 단부를 소재 이송부(120)에 일측이 고정된 실린더(112a)의 실린더로드(112a')에 고정시켜 실린더로드(112a')의 출몰에 따라 작동봉(112b)이 회전할 수 있도록 하면서 온도측정 기능을 구비한 그립퍼(100)의 제작이 완료된다.

여기서, 상기 작동봉(112b)과 실린더로드(112a')는 링크(112d)로 연결하여 실린더로드(112a')의 출몰에 따라 작동봉(112b)이 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 제작된 온도측정 기능을 구비한 그립퍼(100)의 작동과정을 설명하면, 판상의 소재(S)를 가열로(미도시)에서 가열한다.

상기 가열로(미도시)에서 소재(S)가 일정온도 즉, 950℃ 이상으로 가열되면, 상기 소재(S)를 가공하는 금형부로 이동시킬 수 있도록 제어부(미도시)의 제어에 따라 소재 이송부(120)가 이송하여 소재(S)의 상면에 도 4와 같이, 고정 그립부(111)의 고정 그립퍼(111b)가 안착된다.

이때, 상기 고정 그립퍼(111b)에 내장된 온도 측정부(130)의 온도 측정부재(131)는 소재(S)의 상면에 안착됨과 동시에 소재(S)의 온도를 온도 측정부재(131)에서 측정하고, 측정된 온도는 디스플레이부재(132)를 통해 표시되며, 디스플레이부재(132)에서 표시되는 소재(S)의 온도를 확인할 수 있다.

또한, 상기 고정 그립퍼(111b)가 소재(S)의 상면에 안착되면, 도 5와 같이, 제어부의 제어에 따라 그립퍼(110)의 회전 그립부(112)를 작동시킨다. 상기 회전 그립부(112)는 실린더(112a)에 내장된 실린더로드(112a')가 돌출되면서 링크(112d)를 이동시키면서 링크(112d)에 연결된 작동봉(112b)을 회전시킴과 동시에 작동봉(112b)에 고정된 회전 그립퍼(112c)가 회전하면서 소재(S)의 하면에 안착되면서 고정·회전 그립퍼(111b)(112c)가 소재(S)를 파지하게 된다.

상기 고정·회전 그립퍼(111b)(112c)가 파지한 소재(S)를 제어부의 제어에 따라 소재 이송부(120)에 의해 금형부로 이송시키는데, 상기 금형부로 소재 이송부(120)에 이송되는 소재(S)의 온도는 온도 측정부재(131)에서 실시간으로 측정하고, 측정된 온도를 디스플레이부재(132)에서 확인할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 온도측정 기능을 구비한 그립퍼
110: 그립퍼 111: 고정 그립부
112: 회전 그립부 120: 소재 이송부
121: 가로 프레임 122: 세로 프레임
123: 연결 프레임 124: 보강 프레임
130: 온도 측정부 131: 온도 측정부재
132: 디스플레이부재

Claims (6)

1. 가열부에서 가열된 소재를 파지하는 그립퍼와;
   상기 그립퍼에서 파지한 소재를 제어부의 제어에 따라 이송시키는 소재 이송부와;
   상기 그립퍼에서 파지한 소재의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 측정부를 포함하며,
   상기 그립퍼는 상기 소재 이송부에 설정간격마다 다수 설치되어 소재가 밀착되는 고정 그립부와; 상기 고정 그립부에 밀착된 소재를 회전가압하여 파지하는 회전 그립부를 포함하되,
   상기 회전 그립부는, 상기 소재 이송부에 일측이 고정되어 실린더로드가 출몰되는 실린더와; 링크를 통해 상기 실린더로드와 연결되어 상기 실린더로드의 출몰에 따라 정·역방향으로 회전하는 작동봉과; 상기 작동봉에 고정 그립퍼와 대응되는 위치마다 장착되어 고정 그립퍼에 밀착된 소재를 가압하여 파지하는 회전 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 고정 그립부는,
   상기 소재 이송부의 가로 프레임 세로면에 설치되는 고정 프레임과;
   상기 고정 프레임에 장착되어 밀착되는 소재를 지지하는 고정 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 소재 이송부는,
   일정길이로 가로 방향으로 대향하게 형성되는 가로 프레임과;
   상기 가로 프레임보다 짧은 길이로 가로 프레임의 양단부를 연결하는 세로 프레임과;
   상기 가로 프레임과 세로 프레임 내부를 격자형으로 형성하여 연결하는 연결 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 온도 측정부는,
   상기 그립퍼에 파지된 소재의 온도를 측정하는 온도 측정부재와;
   상기 온도 측정부재에서 측정된 온도를 디스플레이하는 디스플레이부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정 기능을 구비한 그립퍼.

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