KR102535215B1 - 측면 파지가 가능한 그리퍼 - Google Patents

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KR102535215B1
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Abstract

측면 파지가 가능한 그리퍼는 물체의 측면을 파지하며, 파지유닛 및 지지유닛을 포함한다. 상기 파지유닛은 상기 물체의 측면에 접촉되는 파지면을 포함하고, 상기 지지유닛은 상기 파지유닛의 외면상에 고정된다. 이 경우, 상기 지지유닛은 상기 파지유닛보다 높은 강성을 가져, 상기 물체가 상기 파지유닛에 압축력을 제공함에 따라 상기 파지면은 상기 물체의 측면 및 상기 측면으로부터 연장되는 인접면에 밀착된다.

Description

측면 파지가 가능한 그리퍼{GRIPPER CAPABLE OF SIDE GRIPPING}
본 발명은 물체의 측면 파지가 가능한 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 길이 방향으로 상대적으로 길게 연장되는 플레이트나 연장바와 같은 물체에 대하여 상대적으로 간단한 구조를 통해 측면에 대한 효과적인 파지를 수행하는 측면 파지가 가능한 그리퍼에 관한 것이다.
진공 그리퍼는 외부로부터 인가되는 흡입력에 의해 파지 대상물체를 흡착하여 파지하는 장치로서, 상기 물체를 파지하여 소정 위치로 이동시키는 등의 작업을 다양하게 수행하기 위해 사용되고 있다.
이러한 진공 그리퍼의 경우, 상기 파지 대상물체에 대한 보다 효과적인 파지를 위해 상기 물체의 형상에 따라 변경되는 그립헤드를 포함한다. 이러한 물체의 형상에 따라 그립헤드의 형상이 변경되어 물체에 대한 파지를 수행하는 기술은 대한민국 등록특허 제10-2017984호 등을 통해 개시되고 있다.
다만, 이러한 그립헤드의 형상 변경을 통한 물체의 파지에서도, 물체에 대한 파지력이 효과적으로 유지되지 못하는 문제가 발생하고 있으며, 이에 미국 등록특허 제94574477호에서와 같이, 그립헤드의 내부에 비즈(beads) 등과 같은 미립자를 포함시킴으로써, 물체에 대한 파지력을 향상시키기 위한 연구도 지속되고 있다.
그러나, 현재까지 개발되는 상기와 같은 대부분의 진공 그리퍼의 경우, 파지하는 물체의 상부로부터 접근하여 물체의 상면에 흡착되어 파지를 수행하는 구조가 적용되고 있을 뿐이다.
다만, 특정 환경에서는, 길이 방향으로 상대적으로 길게 연장되는 플레이트나 연장바와 같은 물체에 대하여 측면에 대한 파지가 요구되는데, 현재까지 개발된 진공 그리퍼를 이용하는 경우 상기 물체의 측면에 대한 효과적인 파지가 어려운 한계가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2017984호 미국 등록특허 제94574477호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 길이 방향으로 상대적으로 길게 연장되는 플레이트나 연장바와 같은 물체에 대하여 상대적으로 간단한 구조를 통해 측면에 대한 효과적인 파지를 수행할 수 있는 측면 파지가 가능한 그리퍼를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 그리퍼는 물체의 측면을 파지하며, 파지유닛 및 지지유닛을 포함한다. 상기 파지유닛은 상기 물체의 측면에 접촉되는 파지면을 포함하고, 상기 지지유닛은 상기 파지유닛의 외면상에 고정된다. 이 경우, 상기 지지유닛은 상기 파지유닛보다 높은 강성을 가져, 상기 물체가 상기 파지유닛에 압축력을 제공함에 따라 상기 파지면은 상기 물체의 측면 및 상기 측면으로부터 연장되는 인접면에 밀착된다.
일 실시예에서, 상기 물체가 상기 파지유닛에 압축력을 제공하면, 상기 지지유닛은 압축 변형되지 않으며 상기 파지유닛만 압축 변형되고, 상기 파지유닛이 압축 변형됨에 따라 상기 파지유닛의 표면장력에 의해 상기 파지면은 면적이 유지되며 상기 물체의 측면 및 상기 인접면에 밀착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인접면은, 상기 물체의 측면으로부터 연장되는 상면 또는 상기 상면에 마주하는 하면을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지지유닛의 두께는 상기 파지유닛의 두께보다 얇을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파지유닛은 다각 블록 또는 실린더 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지지유닛은 상기 다각 블록의 외면을 따라 밀착되는 플레이트 형상 또는 상기 실린더의 외면을 따라 밀착되는 곡면형 형상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파지유닛은 유연한(flexible) 벨로우즈(bellows) 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지지유닛은 상기 벨로우즈 형상의 홈에 고정되는 고정부를 포함하여 상기 파지유닛의 외면상에 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파지유닛의 일부는 상기 지지유닛의 내부 공간에 위치하며, 상기 파지유닛은 상기 내부 공간에서 변형이 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 물체의 측면이 상기 인접면보다 넓은 면적으로 형성되는 경우, 상기 파지면의 면적은 상기 물체의 측면의 면적보다 넓게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 장방향으로 길게 연장되는 플레이트나 연장바와 같은 물체의 측면을 효과적으로 파지함은 물론, 상기 플레이트 형상에 대하여 상부 또는 하부로부터의 파지도 가능하여, 다양한 파지를 효과적으로 구현할 수 있다.
즉, 물체가 파지유닛에 압축력을 제공하는 경우에도, 파지유닛의 파지면은 그 면적을 유지하면서 물체의 측면 및 측면에 인접한 상면 또는 하면에 모두 밀착되도록 변형될 수 있고, 이를 통해 물체의 측면에 대한 효과적인 파지를 수행할 수 있다.
이 경우, 파지유닛의 외면에 고정되는 지지유닛이 파지유닛보다 높은 강성을 가지므로, 파지면의 변형을 유도하여 물체의 측면 및 인접면에 대한 밀착을 유도할 수 있다.
이와 달리, 파지유닛이 벨로우즈 구조를 가지는 경우 지지유닛은 벨로우즈의 특정 위치의 외면을 고정시키면서 벨로우즈의 압축변형을 가능하도록 유도하여, 물체의 측면 및 인접면에 대한 밀착을 유도할 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 종래기술에서의 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 1b는 도 1a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 2b는 도 2a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예와 관련하여 종래기술에서의 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 3b는 도 3a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 5a는 도 4a의 그리퍼의 상태에 대한 측면도이고, 도 5b는 도 4b의 그리퍼의 상태에 대한 측면도이다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 6b는 도 6a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 종래기술에서의 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 1b는 도 1a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래기술에 의한 상기 그리퍼(10)를 통해 일 방향으로 길게 연장되는 형태의 물체(20)에 대한 측면 파지를 수행하는 경우, 상기 그리퍼(10)가 유연성(flexible) 재질을 포함한다 하더라도, 상기 물체(20)의 측면(21)에 접촉하는 파지면(11)은 상기 물체(20)의 측면(21) 외에 상기 측면(21)에 인접한 인접면(22)과 밀착되는 것에는 한계가 있다.
즉, 상기 인접면(22)을 상기 물체(20)의 측면(21)으로부터 상부로 연장되는 상면, 또는 상기 물체(20)의 측면(21)으로부터 하부로 연장되는 하면이라고 할 수 있는데, 상기 파지면(11)은 상기 측면(21)에는 밀착될 수 있으나, 상기 상면 또는 하면(22)에는 밀착되지 못한다.
일반적으로, 상기 유연성을 가지는 그리퍼(10)의 중앙부를 향해 상기 물체(20)로부터 압축력이 제공되는 경우, 상기 그리퍼(10)의 중앙부, 즉 상기 파지면(11)의 중앙부는 압축에 의해 밀착되며 변형된다.
그러나, 상기 파지면(11)의 외측(12), 즉 상기 측면(21)과 직접 접촉하지 않는 부분의 경우, 상기 그리퍼(10)의 압축변형에 의해 내측으로 변형되지만, 상기 물체(20)의 상면 또는 하면(22)에 밀착되지는 못한다.
이는, 상기 그리퍼(10)가 상기 압축력에 의해 도시된 화살표 방향으로 전체적으로 수축하기 때문에, 상기 파지면(11)의 외측(12)의 위치도 도시된 화살표 방향으로 이동하는 현상이 발생하기 때문이다.
결국, 상기 파지면(11)의 외측(12)의 위치를, 초기 도 1a에서의 초기 위치로 고정시키거나 상대적으로 도 1b에서와 같은 화살표 방향으로의 압축 정도를 제한할 수 있다면, 상기 파지면(11)의 외측(12)은 상기 물체(20)의 인접면(22)에 밀착될 수 있다.
이에, 이하에서는 상기 파지면(11)의 외측(12)의 위치를 상대적으로 고정시킴으로써 상기 물체(20)의 인접면(22)에의 밀착을 유도한 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 2b는 도 2a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 측면도이다.
우선, 도 2a를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 그리퍼(100)는 상기 물체(20)를 파지하는 것으로, 파지유닛(110) 및 지지유닛(120)을 포함한다.
상기 파지유닛(110)은 상기 물체(20)의 측면(21)에 접촉하는 파지면(111)을 포함하며, 소정 크기의 유연성 구조체로 구성된다.
즉, 상기 파지유닛(110)은 유연성 재질을 포함하여, 상기 물체(20)로부터 인가되는 압축력에 의해 그 형상이 변형될 수 있다.
또한, 상기 파지유닛(110)은 도 2a에서는 단면을 도시한 것이므로, 전체적으로 사각블록, 삼각블록 등의 다각 블록 형상을 가지거나, 이와 달리 실린더 형상을 가질 수도 있다. 즉, 상기 파지유닛(110)은 소정 부피를 가지는 구조체이면 충분하고, 그 형상이 세부적으로 제한되지는 않는다.
상기 파지유닛(110)이 이러한 구조체 형상을 가지므로, 상기 파지면(111) 역시 소정 면적을 가지는 다각형 또는 원형 형상을 가질 수 있다.
상기 지지유닛(120)은 상기 파지유닛(110)의 외면상에 고정되는 것으로, 상기 파지유닛(110)의 외면에 전체적으로 고정될 수도 있으며, 복수개로 분리되어 상기 파지유닛(110)의 외면 일부에 고정될 수도 있다.
한편, 상기 지지유닛(120)이 상기 파지유닛(110)의 외면에 전체적으로 고정된다 하더라도, 상기 지지유닛(120)은 상기 파지유닛(110)의 측면(도 2a에서는 상부면 또는 하부면으로 도시됨)보다는 적은 면적으로 고정되며, 이에 따라 상기 파지유닛(110)의 측면의 전단부, 즉 상기 물체(20)를 향하는 전단측 상에는 상기 지지유닛(120)은 고정되지 않을 수 있다.
이 경우, 상기 지지유닛(120)이 상기 파지유닛(110)의 외면에 전체적으로 고정되는 경우, 상기 파지유닛(110)이 실린더 형상인 경우, 상기 지지유닛(120)은 중공인 실린더 형상일 수 있다. 이와 달리, 상기 파지유닛(110)이 다각 블록 형상인 경우, 상기 지지유닛(120) 역시 중공인 다각 블록 형상일 수 있다.
이와 달리, 상기 지지유닛(120)이 상기 파지유닛(110)의 외면에 복수개가 분리되어 고정된다면, 상기 분리되는 각각의 지지유닛들의 형상은 동일할 수 있으며, 각각의 지지유닛들은 곡면 형상을 가지는 플레이트일 수 있다.
나아가, 상기 지지유닛(120)은 그 두께가 상기 파지유닛(110)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 즉, 도 2a의 단면도에서 확인되는 바와 같이, 상기 파지유닛(110)의 총 두께(D1)는 상기 지지유닛(120)의 총 두께(2*D2)(즉, 상면 및 하면에 형성되는 경우 이들의 총합)보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지유닛(120)은 상기 파지유닛(110)보다 높은 강성(stiffness)을 가진다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 파지유닛(110)은 유연성 재질을 포함하는 것으로, 상기 지지유닛(120)이 상기 파지유닛(110)보다 높은 강성을 가지는 구조체로 형성됨에 따라, 상기 파지유닛(110)으로 인가되는 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 상기 파지유닛(110)은 용이하게 압축되지만 상기 지지유닛(120)은 상대적으로 압축이 발생하지 않게 된다.
즉, 도 2b를 참조하면, 상기 파지면(111) 상에 파지의 대상이 되는 물체(20)의 측면(21)이 접촉한 상태에서, 상기 파지유닛(110)이 상기 물체(20)를 향하여 이동되거나 또는 상기 물체(20)가 상기 파지유닛(110)을 향하여 이동되면, 상기 물체(20)에 의해 상기 파지유닛(110)에 압축력이 제공된다.
이 경우, 상기 파지유닛(110)은 상대적으로 낮은 강성의 유연성 재질을 포함하므로, 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 상기 측면(21)과 접촉되는 부분은 변형되며 내측으로 압축된다.
한편, 상기 파지유닛(110)의 외면상에 고정되는 상기 지지유닛(120)은 상대적으로 높은 강성을 가지며 이에 따라 상기 압축력에 의해 압축되지 않으며 전체적으로 그 형상을 유지하게 된다.
결국, 상기 파지면(111)에는 상기 압축력의 증가에 따른 인장력이 발생하지만, 상기 파지유닛(110)의 높은 표면장력으로 인해 상기 파지면(111)의 면적이 증가하는 인장변형이 발생하지 않고, 상기 파지유닛(110)을 도 2b에 도시된 화살표 방향, 즉 상기 물체(20)의 인접면(22)을 향하는 방향으로의 힘이 발생하게 된다.
그리하여, 상기 파지면(111)의 외측(112)은 상기 인접면(22)에 밀착하게 되며, 이에 따라 상기 파지유닛(110)은 상기 물체(20)의 측면(21) 및 인접면(22, 즉 도 2b에서의 상면 및 하면)에 대한 효과적인 파지를 수행하게 된다.
이상과 같이, 상기 파지유닛(110)의 파지면(111)의 외측(112)이 상기 인접면(22)에 밀착될 수 있는 것은, 상기 파지유닛(110)의 외면에 고정되는 상기 지지유닛(120)의 높은 강성으로 인해, 상기 지지유닛(120)에 접촉한 부분의 파지유닛이 압축 변형되지 않고 상대적으로 상기 물체(20)를 향하는 방향으로 변형되기 때문이다.
한편, 도시하지는 않았으나, 한 쌍의 상기 그리퍼들이 상기 장방향으로 연장되는 물체(20)의 양쪽 측면에 각각 위치하여, 상기 물체(20)의 양쪽 측면에 대하여 동일한 구동 메커니즘으로 효과적인 파지를 수행할 수 있음은 자명하다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예와 관련하여 종래기술에서의 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 3b는 도 3a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래기술에 의한 상기 그리퍼(30)를 통해 일 방향으로 길게 연장되는 형태의 물체(20)에 대한 측면 파지를 수행하는 경우, 상기 그리퍼(30)가 유연성 재질의 소위, 벨로우즈(bellows) 구조(또는 자바라 구조)를 가지는 경우라 하더라도, 효과적인 파지를 수행하는 것에는 한계가 있다.
이는 앞선 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 물체(20)가 상기 그리퍼(30)를 향해 압축력을 제공하는 경우, 상기 그리퍼(30)는 벨로우즈 구조를 가지는 경우라도, 전체적으로 압축되기 때문에, 끝단에 위치하는 파지면(31)은 상기 물체(20)의 인접면(22)에 밀착되는 것에는 한계가 있다.
즉, 상기 파지면(31)은 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 상기 측면(21) 상에는 밀착상태를 유지하지만, 전체적으로 압축되는 상기 그리퍼(30)의 변형으로 인해 동시에 압축 변형이 발생하게 되고, 이에 상기 파지면(31)은 상기 측면(21)으로부터 연장되는 인접면(22), 즉 도면상에서의 상면 또는 하면과 밀착되지 못한다.
결국, 상기 파지면(31)의 외측의 위치를, 초기 도 3a에서의 초기 위치로 고정시키거나 상대적으로 도 3b에서의 압축 상태로의 변형에서 압축 정도를 제한할 수 있다면, 상기 파지면(31)의 외측은 상기 물체(20)의 인접면(22)에 밀착될 수 있다.
이에, 이하에서는 상기 파지면(31)의 외측의 위치를 상대적으로 고정시킴으로써 상기 물체(20)의 인접면(22)에의 밀착을 유도한 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 사시도이다. 도 5a는 도 4a의 그리퍼의 상태에 대한 측면도이고, 도 5b는 도 4b의 그리퍼의 상태에 대한 측면도이다.
우선, 도 4a 및 도 5a를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 그리퍼(200)는 상기 물체(20)를 파지하는 것으로, 파지유닛(210) 및 지지유닛(22)을 포함한다.
상기 파지유닛(210)은 상기 물체(20)의 측면(21)에 접촉하는 파지면(211)을 포함하며, 소정 크기의 유연성 구조체로 구성된다.
특히, 상기 파지유닛(210)은 유연성 재질을 포함하는 소위, 벨로우즈(bellows) 구조로 형성되는 것으로, 상기 물체(20)로부터 인가되는 압축력에 의해 그 형상이 압축 변형될 수 있다.
이 경우, 상기 파지유닛(210)은 벨로우즈 구조를 가지는 것으로, 돌출부와 함입부가 연속적으로 반복되며, 팽창되면서 길이가 증가하고 압축되면서 길이가 감소하는 구조를 가진다. 또한, 상기 파지유닛(210)의 내부에는 공기가 개재되어 소정의 압축력을 가질 수 있으며, 상기 물체(20)로부터 제공되는 압축력에 의해 상기 파지유닛(210) 내부의 공기는 별도의 배관(215)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기 파지유닛(210)의 경우, 전체적으로 실린더 형상을 가질 수 있으나, 이와 달리, 사각블록, 삼각블록 등의 다각 블록 형상을 가지는 벨로우즈 구조일 수도 있다. 즉, 상기 파지유닛(210)은 전체적으로 벨로우즈 구조를 가지면 충분하며, 그 형상이 세부적으로 제한되지는 않는다.
상기 파지유닛(210)의 일 측 가장 끝단은 파지면(211)을 형성하며, 상기 물체(20)의 측면(21)에 대한 파지를 수행하게 된다.
이 경우, 상기 파지면(211)은 원형 형상일 수 있으며, 그 외 삼각형, 사각형 등의 다각형이나 타원 등의 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 지지유닛(220)은 상기 파지유닛(210)의 외면상에 고정되는 것으로, 상기 파지유닛(210)의 외면 중 일부를 커버하도록 고정될 수 있다. 이 경우, 상기 지지유닛(220)은 내부에 내부공간(201)이 형성되며 일 측 방향으로는 개구부가 형성되는 중공 구조체일 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이, 상기 지지유닛(220)은, 상기 파지유닛(210)이 실린더 형상인 경우, 상기 파지유닛(210)의 직경보다 큰 직경을 가지면서 내부에 내부공간(201)이 형성되는 실린더 형상일 수 있다. 이와 달리, 상기 파지유닛(210)이 다각 블록 형상인 경우, 상기 파지유닛(210)은 내부공간(201)에 상기 파지유닛(210)의 일부를 수납할 수 있는 상대적으로 큰 다각 블록 형상일 수 있다.
이상과 같이, 상기 지지유닛(220)이 일 측이 개구되며 내부에 내부공간(201)이 형성되므로, 상기 파지유닛(210)의 일부는 상기 지지유닛(220)의 내부로 인입되어 위치하고, 상기 파지면(211) 측의 일부는 상기 지지유닛(220)의 외부로 돌출되어 위치한다.
상기 지지유닛(220)은 일 측 끝단에 상기 파지유닛(210)의 외면을 향하는 방향으로 돌출되는 고정부(221)를 포함한다.
상기 고정부(221)는 상기 파지유닛(210)의 외면을 향하여 끝단이 뾰족하게 돌출되는 것으로, 상기 파지유닛(210)이 자바라 구조를 가지는 경우 오목하게 함입되는 부분에 위치하게 된다.
이 경우, 상기 고정부(221)가 위치하는 부분은, 상기 파지유닛(210)의 중앙측의 오목한 부분일 수 있으나, 그 위치가 제한되지는 않는다.
이상과 같이, 상기 고정부(221)가 상기 파지유닛(210)의 외면 중 특정 위치의 오목한 부분에 위치하면서 상기 파지유닛(210)을 고정하게 된다. 또한, 상기 지지유닛(220)은 상대적으로 강한 강성을 가지는 구조체인 것으로, 프레임 형태의 구조이다.
따라서, 본 실시예에서의 상기 지지유닛(220)은 실질적으로 상대적으로 약한 강성을 가지는 내측의 상기 파지유닛(210)과 달리, 상기 파지유닛(210)의 외측에 고정된 상태로 높은 강성으로 그 형태가 가변되지 않고 유지된다.
그리하여, 상기 파지유닛(210)으로 인가되는 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 상기 파지유닛(210)은 용이하게 압축되지만 상기 지지유닛(220)은 압축되지 않고 그 형태와 구조가 유지된다.
즉, 도 4b 및 도 5b를 참조하면, 상기 파지면(211) 상에 파지의 대상이 되는 물체(20)의 측면(21)이 접촉한 상태에서, 상기 파지유닛(210)이 상기 물체(20)를 향하여 이동되거나 또는 상기 물체(20)가 상기 파지유닛(210)을 향하여 이동되면, 상기 물체(20)에 의해 상기 파지유닛(210)에 압축력이 제공된다.
이 경우, 상기 파지유닛(210)은 상대적으로 낮은 강성의 유연성 재질을 가지는 벨로우즈 형태이므로, 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 전체적으로 압축 변형된다.
특히, 상기 파지유닛(210)이 수납되는 상기 지지유닛(220)의 내부에는 내부공간(201)이 위치하며, 상기 파지유닛(210)은 상기 내부공간(201)에서는 자유롭게 압축될 수 있다. 이에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 파지유닛(210)이 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 전체적으로 압축 변형되는 경우, 상기 파지유닛(210)의 돌출부들의 외측면의 직경은 상기 파지면(211)을 향하는 방향으로 갈수록 감소하게 된다.
즉, 도 5b에서와 같이, 상기 파지유닛(210)의 돌출부들의 외측면을 따라 연장되는 직선(c)은 경사진 사선으로 연장된다.
이상과 같이, 상기 파지유닛(210)이 압축되는 과정에서, 중앙부가 외측면보다 상대적으로 더 많이 압축되며, 이에 따라 상기 파지면(211)은 상기 물체(20)의 측면(21)에 밀착되는 것 외에 상기 인접면(22)을 향하여도 밀착되도록 변형될 수 있다.
특히, 상기 파지유닛(210)의 외측면 상에는 그 위치가 가변되지 않는 상기 고정부(221)가 고정되고 있으므로, 상기 파지유닛(210)의 외측면은 상대적으로 높은 강성을 유지하여 상기 물체(20)에 의한 압축력에 의해 압축되는 정도가 제한된다.
따라서, 도 2b를 참조하여 설명한 상태와 유사한 상태로 상기 파지유닛(210)이 변형되며, 상기 파지유닛(210)의 파지면(211)이 상기 물체(20)의 측면(21)은 물론 상기 인접면(22) 상에도 동시에 밀착되게 된다.
결국, 상기 파지면(211)에는 상기 압축력의 증가에 따른 인장력이 발생하지만, 상기 파지유닛(210)의 높은 표면장력으로 인해 상기 파지면(211)의 면적이 증가하는 인장변형이 발생하지 않고, 상기 파지유닛(210)은 도 5b에 도시된 바와 같이, 외면이 내측으로 휘어지며 상기 물체(20)의 인접면(22)을 향하는 방향으로의 힘이 발생하게 된다.
그리하여, 상기 파지면(211)의 외측은 상기 인접면(22)에 밀착하게 되며, 이에 따라 상기 파지유닛(210)은 상기 물체(20)의 측면(21) 및 인접면(22, 즉 도 5b에서의 상면 및 하면)에 대한 효과적인 파지를 수행하게 된다.
이상과 같이, 상기 파지유닛(210)의 파지면(211)의 외측이 상기 인접면(22)에 밀착될 수 있는 것은, 상기 파지유닛(210)의 외면의 특정 위치에 고정되는 상기 지지유닛(220)의 높은 강성으로 인해, 상기 지지유닛(220)에 접촉한 부분의 파지유닛(210)이 압축 변형되지 않고 상대적으로 상기 물체(20)를 향하는 방향으로 변형되기 때문이다.
또한, 상기 지지유닛(220)이 상기 내부공간(201) 상에서 압축력에 따라 중앙부분이 압축되며 변형될 수 있기 때문에, 상기 물체(20)를 향하는 방향으로의 변형이 보다 효과적으로 구현될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 한 쌍의 상기 그리퍼들이 상기 장방향으로 연장되는 물체(20)의 양쪽 측면에 각각 위치하여, 상기 물체(20)의 양쪽 측면에 대하여 동일한 구동 메커니즘으로 효과적인 파지를 수행할 수 있음은 자명하다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 측면도이고, 도 6b는 도 6a의 그리퍼를 이용하여 물체의 측면을 파지하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예에 의한 그리퍼(300)의 경우, 물체(40)의 측면(42)보다 상면(41)의 면적이 더 넓은 경우에도 상기 물체(40)에 대한 상면(41)의 파지를 수행할 수 있는 것으로, 도 2a에서의 그리퍼(100)와 동일하게 파지유닛(310) 및 지지유닛(320)을 포함한다.
다만, 상기 파지유닛(310)은 상기 물체(40)의 상면(41)보다 넓은 면적을 가지는 파지면(311)을 포함한다. 이 경우, 상기 지지유닛(320)이 상기 파지유닛(310)의 외면상에 고정되며, 상기 파지유닛(310)의 강성보다 높은 강성을 가지고, 상대적으로 작은 두께로 형성되는 것은 앞서 설명한 바와 같다.
한편, 본 실시예에서의 상기 물체(40)는, 측면(41)이 상면 또는 하면(42)보다 넓게 형성되는 것으로 간주할 수도 있다. 이렇게 간주되면, 상기 파지유닛(310)은 결국 상대적으로 넓은 면적을 가지는 측면(41)에 대한 파지를 수행하는 것으로 설명될 수 있다.
따라서, 상기 파지면(311)이 상대적으로 넓게 형성되는 것을 제외하고는, 도 2a를 참조하여 설명한 상기 그리퍼(100)와 동일하다고 할 수 있다.
이에, 도 6에서의 상기 파지유닛(310)을 통한 상기 물체(40)의 측면(41)의 파지에 있어서도, 상기 파지유닛(310)은 중앙부분이 압축되면서 외측은 상기 지지유닛(320)에 의해 그 형상이나 위치가 상대적으로 고정되므로, 상기 파지면(311)의 외측(312)이 상기 물체(40)의 인접면, 즉 상면 또는 하면(42)상에 효과적으로 밀착될 수 있다.
이상과 같이, 상기 물체(20)의 파지에서, 상대적으로 넓은 면적을 가지는 면을 향하여도 효과적인 파지를 수행할 수 있으며, 이를 통해, 보다 다양한 형태의 물체에 대한 효과적인 파지가 가능할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 장방향으로 길게 연장되는 플레이트나 연장바와 같은 물체의 측면을 효과적으로 파지함은 물론, 상기 플레이트 형상에 대하여 상부 또는 하부로부터의 파지도 가능하여, 다양한 파지를 효과적으로 구현할 수 있다.
즉, 물체가 파지유닛에 압축력을 제공하는 경우에도, 파지유닛의 파지면은 그 면적을 유지하면서 물체의 측면 및 측면에 인접한 상면 또는 하면에 모두 밀착되도록 변형될 수 있고, 이를 통해 물체의 측면에 대한 효과적인 파지를 수행할 수 있다.
이 경우, 파지유닛의 외면에 고정되는 지지유닛이 파지유닛보다 높은 강성을 가지므로, 파지면의 변형을 유도하여 물체의 측면 및 인접면에 대한 밀착을 유도할 수 있다.
이와 달리, 파지유닛이 벨로우즈 구조를 가지는 경우 지지유닛은 벨로우즈의 특정 위치의 외면을 고정시키면서 벨로우즈의 압축변형을 가능하도록 유도하여, 물체의 측면 및 인접면에 대한 밀착을 유도할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 30 : 종래기술에 의한 그리퍼
20, 40 : 물체 21, 41 : 측면
22, 42 : 인접면 100, 200, 300 : 그리퍼
110, 210, 310 : 파지유닛 111, 211 : 파지면
120, 220, 320 : 지지유닛 221 : 고정부

Claims (10)

  1. 외부로부터 인가되는 흡입력에 의해 물체의 측면을 파지하는 그리퍼에서,
    상기 물체의 측면에 접촉되는 파지면을 포함하는 파지유닛; 및
    상기 파지유닛의 외면상에 고정되는 지지유닛을 포함하고,
    상기 지지유닛은 상기 파지유닛보다 높은 강성을 가져, 상기 물체가 상기 파지유닛에 압축력을 제공함에 따라 상기 파지면은 상기 물체의 측면 및 상기 측면으로부터 연장되는 인접면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물체가 상기 파지유닛에 압축력을 제공하면, 상기 지지유닛은 압축 변형되지 않으며 상기 파지유닛만 압축 변형되고,
    상기 파지유닛이 압축 변형됨에 따라 상기 파지유닛의 표면장력에 의해 상기 파지면은 면적이 유지되며 상기 물체의 측면 및 상기 인접면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 인접면은,
    상기 물체의 측면으로부터 연장되는 상면 또는 상기 상면에 마주하는 하면을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지유닛의 두께는 상기 파지유닛의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파지유닛은 다각 블록 또는 실린더 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 다각 블록의 외면을 따라 밀착되는 플레이트 형상 또는 상기 실린더의 외면을 따라 밀착되는 곡면형 형상인 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파지유닛은 유연한(flexible) 벨로우즈(bellows) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 벨로우즈 형상의 홈에 고정되는 고정부를 포함하여 상기 파지유닛의 외면상에 고정되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 파지유닛의 일부는 상기 지지유닛의 내부 공간에 위치하며,
    상기 파지유닛은 상기 내부 공간에서 변형이 가능한 것을 특징으로 하는 그리퍼,
  10. 제1항에 있어서,
    상기 물체의 측면이 상기 인접면보다 넓은 면적으로 형성되는 경우,
    상기 파지면의 면적은 상기 물체의 측면의 면적보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
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