KR20020044540A - 개폐 척 - Google Patents

Abstract

지지체에 고정하기 위한 제 1면과 그 반대측의 제 2면을 가지는 척 본체의 제 2면에 공작물을 고정하기 위한 한 쌍의 척부재와, 이들 척부재의 개폐를 안내하는 가이드레일을 설치하고, 그 가이드레일의 각각의 척부재와 중복되는 위치에, 상기 지지체에 고정하기 위한 복수의 고정구멍을 제 1면에 닿도록 형성함과 아울러, 각각의 척부재에 이들 고정구멍에 나사를 삽입하기 위한 작업구멍을 형성한다.

Description

개폐 척{OPENING AND CLOSING CHUCK}

본 발명은, 산업용 로봇 아암(robot arm)등에 장착하여 공작물의 파지(把持)에 사용하는 개폐(開閉) 척에 관한 것이다.

산업용 로봇의 아암 등에 장착하여 공작물의 파지에 사용하는 개폐 척으로서, 종래부터, 척 본체(chuck body)내부에 서로 평행하게 병설된 한 쌍의 실린더기구, 각 실린더기구의 각 피스톤에 의해 상반하는 방향으로 개폐구동되는 한 쌍의 척부재, 상기 한 쌍의 피스톤에 설치된 랙(rack)과 맞물려 이들 피스톤의 동작을동기(同期)시키는 피니언(pinion), 및 상기 척 본체의 상기 한 쌍의 척부재가 설치된 면에 장착되어 이들의 척부재를 안내하는 1개의 가이드레일을 구비하고, 상기 한 쌍의 척부재가 실린더기구의 구동방향과 평행하게 개폐하도록 구성된 것이 알려져있다.

이러한 종류의 개폐 척을 로봇 아암 등의 지지체에 장착할 때는, 척 본체에 대한 척부재의 설치면 측으로부터 상반하는 장착면 측을 향해 복수의 고정구멍을 형성하고, 이들 고정구멍을 통해 고정용 나사를 삽입하는 것이 일반적이다.

그러나, 안정적인 고정에 가장 유효한 척 본체의 중앙축선상에는, 통상, 피니언이 척 본체의 중앙에 설치되어 있는 이상, 그 이외의 장소는, 스트로크의 작은 척부재의 이동범위로 되어 있기 때문에, 임시로 피니언을 피한 위치에 고정구멍을 형성해도, 그 척부재가 방해가 되어 고정용 나사를 고정구멍에 삽입할 수 없다. 이 때문에, 상기 고정구멍은, 각각의 실린더기구의 실린더구멍에 걸리지 않도록, 또한 척부재의 이동범위가 아닌 위치에 형성할 필요가 있고, 결국 상기 고정구멍은, 실린더구멍이나 피니언, 척부재의 이동공간을 피하도록 척 본체의 단부에 형성되는 것이 많다.

그 결과, 상기 고정구멍을 형성하기 위한 공간을 확보하기 위해 척 본체를 그 부분만 크게하지 않으면 안되고, 개폐 척 전체로서도 크게 되어버리는 경우가 있기 때문에, 소형화가 바람직한 이러한 종류의 개폐 척에 있어서 큰 문제로 되어 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 상술과 같은, 척 본체 내부에 서로 평행하게 병설된 한 쌍의 실린더기구에 의해 한 쌍의 척부재가 각각의 실린더기구의 구동방향과 평행하게 개폐하는 개폐 척에 있어서, 고정용 나사를 장착하는 고정구멍을 형성하기 위한 공간 확보에 의한 척 본체의 대형화를 억제하고, 개폐 척 전체로서의 소형화를 도모하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 로봇 아암 등의 지지체에 고정하기 위한 제 1면과 그 반대측의 제 2면을 가지는 척 본체, 상기 척 본체 내부에 서로 평행하게 형성된 한 쌍의 실린더구멍, 이들 실린더구멍 내부를 자유롭게 슬라이딩할 수 있는 피스톤을 가지고, 이들 피스톤이 유체압력의 작용으로 서로 상반하는 방향으로 이동하도록 구성된 한 쌍의 실린더 기구, 상기 한 쌍의 피스톤에 설치된 랙과 맞물려 회전함으로써, 이들 피스톤의 동작을 동기시키는 피니언, 상기 척 본체 제 2면의 중앙부를 상기 피스톤의 이동방향을 따라 연장된 가이드레일, 상기 제 2면상의 맞은편 위치에 각각, 상기 가이드레일에 걸쳐있는 상태에서 그 가이드레일을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 설치되고, 상기 각각의 피스톤에 연동(連動)하여 서로 상반하는 방향으로 이동하는 한 쌍의 척부재, 상기 척 본체를 상기 지지체에 나사로 고정하기 위해, 상기 가이드레일의 각각의 척부재로 덮여진 위치에 각각, 그 가이드레일과 상기 척부재를 관통하여 상기 제 1면에 통하도록 형성된 고정구멍, 및 상기 고정구멍에 상기 척부재를 통하여 나사를 장착하도록 하기 위해, 각각의 척부재의 상기 가이드레일을 덮는 부분에 각각, 그 척부재의 특정 이동위치에서 상기 고정구멍과 일치하도록 형성된 작업구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 개폐척이 제공된다.

상기 구성을 가지는 개폐 척은, 가이드레일상의 각각의 척부재로 덮인 위치에 고정구멍을 형성함과 아울러, 각 척부재에 작업구멍을 형성하고, 각각의 척부재를 통하여 상기 고정구멍에 나사를 삽입할 수 있도록 하기위해, 종래와 같이, 척부재의 이동범위를 피하여 척 본체의 단부에 고정구멍을 형성하기 위한 공간을 특별히 설치할 필요가 없고, 이로 인해, 그 공간정도만큼 척 본체를 작게할 수 있기 때문에, 척 전체로서의 소형화가 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 2개의 고정구멍과 한 쌍의 척부재의 작업구멍을 각각, 상기 피니언에 대해 대칭위치에 형성함으로써, 이들 고정구멍과 작업구멍의 구멍위치를, 상기 한 쌍의 척부재의 동기적(同期的)인 이동에 의해 동시에 일치시켜 얻도록 구성되어 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에 의하면, 상기 한 쌍의 척부재가 각각, 상기 가이드레일이 끼워맞춰지는 오목홈을 가지고 있어서, 한 쪽 척부재의 한 쪽 홈벽과 다른 쪽 척부재의 반대측 홈벽에, 상기 가이드레일을 따라 평행하게 연장된 아암이 각각 설치되고, 이들 각각의 아암에는, 상기 실린더구멍의 구멍벽에 형성된 긴 구멍으로부터 그 실린더구멍 내로 뻗어나와 상기 피스톤에 걸리는 핀이 설치되고, 이들 핀과 아암을 통해 한 쌍의 척부재가 각각, 대응하는 상기 피스톤에 연결되어 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시예에 의하면, 상기 한 쌍의 척부재에 대한 좌우의 홈벽과 상기 가이드레일 사이에 각각, 리니어베어링(linear bearing)을 구성하는 복수의 강구(鋼球)가 구름가능하도록 끼워져 설치되어 있다.

도 1은, 본 발명의 개폐 척의 일실시예를 나타낸 것으로서, 도 2에 대한 Ⅰ-Ⅰ선에서의 단면도이다.

도 2는, 도 1의 저면도이다.

도 3은, 도 1에 대한 Ⅲ-Ⅲ선에서의 단면도이다.

도 4는, 도 3에 대한 Ⅳ-Ⅳ선에서의 단면도이고, 또한 한쪽의 척부재를 단면으로 한 것이다.

도 5는, 도 4에 대한 Ⅴ-Ⅴ선에서의 단면도이다.

도 1∼도 5는 본 발명의 개폐 척의 일실시예를 나타낸 것이다. 이 개폐 척은, 실질적으로 직사각형인 척 본체(1), 그 척 본체(1)내부에 서로 평행하게 병설된 한 쌍의 유압구동 실린더기구(2A, 2B), 이들 한 쌍의 실린더기구(2A, 2B)에 의해 개폐구동되는 한 쌍의 척부재(3, 3), 및 이들 한 쌍의 척부재(3, 3)를 실린더기구(2A, 2B)의 구동방향과 평행한 방향으로 안내하는 가이드레일(4)을 구비하고 있다.

상기 한 쌍의 실린더기구(2A, 2B)는, 상기 척 본체(1)의 내부에 평행하게 뚫려 형성된 한 쌍의 실린더구멍(5A, 5B), 이들 실린더구멍(5A, 5B)내에 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 끼워맞춰진 피스톤(6A, 6B), 및 각각의 실린더기구(2A, 2B)에 대해 압축공기 등의 압력유체의 공급 및 배출을 행하는 포트(18, 19)를 구비하고 있다. 이들 포트(18, 19)는, 상기 실린더구멍(5A, 5B)의 일단측을 막는 엔드부재(7A, 7B)에 설치되어 있다. 또한, 각각의 실린더구멍(5A, 5B)의 타단측은, 엔드부재(8A, 8B)에 의해 막혀있다.

상기 한 쌍의 실린더기구(2A, 2B)는, 상기 엔드부재(7A, 7B)의 각 포트(18, 19)를 통해 압력유체를 공급 및 배출함으로써, 각각의 피스톤(6A, 6B)이 맞은편 방향으로 왕복구동된다.

본 실시예의 경우, 도 3에 있어서, 좌측에 위치하는 포트(18)로부터 압력유체를 공급하면, 그 압력유체는, 좌측의 실린더기구(2A)에 대한 엔드부재(7A)측의제 1압력실(25A)내와, 그 제 1압력실(25A)로부터 유통로(20)를 통해 우측의 실린더기구(2B)에 대한 엔드부재(8B)측의 제 2압력실(26B)내부로 유입되고, 각각의 피스톤을, 도시한 위치와는 반대측의 위치를 향해 서로 상반하는 방향으로 이동된다. 이 때, 실린더기구(2B)에 대한 엔드부재(7B)측 제 1압력실(25B)내의 압력유체와, 그 압력실(25B)과 유통로(21)를 통해 연결된 실린더기구(2A)의 엔드부재(8A)측 제 2압력실(26A)내의 압력유체가, 우측에 위치하는 포트(19)로부터 배출된다.

반대로, 포트(19)로부터 압력유체를 공급하면, 이 압력유체는, 실린더기구(2B)의 상기 제 1압력실(25B)과 실린더기구(2A)의 상기 제 2압력실(26A)에 유입되고, 포트(18)로부터는, 실린더기구(2A)의 상기 제 1압력실(25A)과 실린더기구(2B)의 상기 제 2압력실(26B)로부터의 압력유체가 배출된다.

상기 각각의 피스톤(6A, 6B)에는, 후술하는 피니언(11)과 서로 맞물리는 랙(9A, 9B)이, 각각의 톱니부가 서로 대향하도록 설치되고, 한편, 상기 실린더구멍(5A, 5B)에는, 각각의 피스톤(6A, 6B)의 랙(9A, 9B)과 상기 피니언(11)을 서로 맞물리게 하기위한 랙용 개구(開口)(10A, 10B)가 형성되어 있다.

또한, 상기 각각의 피스톤(6A, 6B)의 양단부에는, 실린더구멍(5A, 5B)의 압력실내로부터 압력유체가 유출되지 않도록, 밀봉부재(16)가 각각 장착되어 있다.

또한, 상기 각각의 피스톤(6A, 6B)의 양단부근에는, 위치검출용 영구자석(27)이 각각 장착되고, 이에 대해 척 본체(1)에는, 그 외측의 양측면에 스위치용 장착홈(22)이 각각 1개씩 형성되고, 이들 장착홈(22, 22)에 장착된 자기검출스위치(도시안됨)에 의해, 상기 피스톤(6A, 6B)의 동작위치를 검출할 수 있게 되어 있다.

상기 척 본체(1)는, 실질적으로 직사각형인 단면형상을 가지고 있고, 로봇 아암 등의 지지체에 고정하기 위한 제 1면(1a)과, 그 반대측의 제 2면(1b)을 가지고 있다. 그 척 본체(1)의 내부중앙위치에는, 상기 한 쌍의 실린더기구(2A, 2B) 사이에, 피스톤(6A, 6B)의 각각의 랙(9A, 9B)와 맞물리는 상기 피니언(11)이 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되어 있다. 이 피니언(11)은, 상기 실린더구멍(5A, 5B)의 랙용 개구(10A, 10B)를 통해, 각각의 피스톤(6A, 6B)의 랙(9A, 9B)과 서로 맞물려 회전함으로써, 이들 피스톤(6A, 6B)의 동작을 동기시키기 위한 것이다.

상기 척 본체(1)의 제 2면에는, 그 척 본체의 중앙축선을 따라 오목홈(12)이 형성되어 있다. 그리고, 이 오목홈(12)으로부터의 척 본체(1)의 내부를 향해, 상기 피니언(11)을 수용하기 위한 오목부(13)가 형성되고, 그 오목부(13)내부에 수용된 피니언(11)의 축(11a)의 일단부가, 그 오목부(13)내 저부에 있어서 척 본체(1)에 자유롭게 회전할 수 있도록 축지지되어 있다.

상기 오목홈(12) 내부의 폭방향 중앙위치에는, 직사각형 단면을 가지는 가이드레일(4)이, 상기 실린더기구(2A, 2B)에 대한 피스톤(6A, 6B)의 이동방향과 평행하게 장착되어 있고, 이들 가이드레일(4)상의 맞은편 위치에 상기 한 쌍의 척부재(3, 3)가 그 가이드레일(4)에 걸쳐있는 상태에서 이 가이드레일(4)를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 설치되어 있다.

상기 가이드레일(4)은, 상기 오목부(13)의 하면(下面)을 덮도록 설치되어 있어서, 이 오목부(13)의 위치에 축지지구멍(4a)를 가지고, 이 축지지구멍(4a)에 상기 피니언(11)의 축(11a)의 하단부가 자유롭게 회전할 수 있도록 축지지되어 있다. 이로인해 상기 피니언(11)은, 그 축(11a)의 양단이 척 본체(1)와 가이드레일(4)에 의해 축지지된다(도 4 참조). 그러나, 상기 피니언(11)은 그 양단을 척 본체에 축지지시킬 수도 있다.

상기 척부재(3, 3)는 각각, 상면중앙부에 상기 가이드레일(4)이 끼워맞춰지는 오목홈(15)을 가지고, 그 오목홈(15)의 좌우 홈벽(15a, 15a)과 상기 가이드레일(4)의 양외측면 사이에 각각, 척부재(3, 3)의 이동을 원활하게 하기 위한 리니어베어링(14)이 설치되어 있다. 이 리니어베어링(14)은, 복수의 강구(14a)로 이루어져 있고, 이들 강구(14a)가, 상기 홈벽(15a, 15a)과 가이드레일(4)의 외측면과의 대향면으로부터 각각의 홈벽(15a, 15a) 내부에 걸쳐 대략 타원형을 그리도록 형성된 루프(loop)구멍(14b, 14b)내부에서, 자유롭게 구를 수 있도록 수용되고, 척부재(3)가 이동하면 각각의 강구(14a)가, 상기 루프구멍(14b) 내부를 회전하면서 순환하도록 되어 있다.

또한, 이 리니어베어링(14)은, 이러한 순환식인 것에 한정되지 않고, 홈에 복수의 강구나 원주형상의 구름자를 장착한 직선식인 것 등, 임의의 구성인 것을 이용할 수 있다.

상기 한 쌍의 척부재(3, 3)는, 다음에 설명하는 기구에 의해 상기 피스톤(6A, 6B)에 연결되어 있다. 즉, 한쪽 척부재(3)의 좌우 어느쪽이 한쪽 홈벽(15a)과 다른쪽 척부재(3)의 반대측 홈벽(15a)에 상기 가이드레일(4)와 평행하고 서로 상대방 척부재(3) 방향으로 연장된 아암(3a)이 각각 설치되어 있다. 그리고, 이들 각각의 아암(3a, 3a)에는, 상기 실린더구멍(5A, 5B)의 구멍벽에 형성된 긴 구멍(23)으로부터 그 실린더구멍(5A, 5B)내로 뻗어나와, 상기 피스톤(6A, 6B)에 고정홈(17)에 끼워맞춰지고, 걸리는 핀(30)이 설치되고, 이들 핀(30)과 아암(3a)을 통해 한 쌍의 척부재(3, 3)가, 대응하는 상기 피스톤(6A, 6B)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 피스톤(6A, 6B)이 유압의 작용으로 상반하는 방향에 동기적으로 이동하면, 거기에 연동하여 한 쌍의 척부재(3, 3)도 서로 접근 및 이탈하는 방향으로 이동하고, 각각의 척부재(3, 3)에 장착되어진 부속품간에 공작물을 고정하거나, 고정된 공작물을 풀어놓는다.

상기 아암(3a, 3a)은, 얇은 판상(板狀)을 하고 있고, 한 쌍의 척부재(3, 3)이 공작물을 고정하기 위해 서로 근접하는 위치로 이동한 경우에는, 각각의 아암(3a, 3a)이 상대방의 척부재(3, 3)와 척 본체(1)의 하면(下面) 사이의 간극사이 내부로 삽입되고, 이들이 간섭되지 않도록 되어 있다.

상기 척 본체(1)에는, 그것을 로봇 아암 등의 지지체에 나사로 고정하기 위한 고정구멍(28, 28)이, 그 척 본체(1)의 축선방향으로 복수, 바람직하게는 2개 형성되어 있다. 이들 고정구멍(28, 28)은, 상기 척 본체(1)의 중앙부에 장착된 상기 가이드레일(4)상의, 각각의 적부재(3, 3)으로 덮여진 위치에 각각 1개씩, 그 가이드레일(4)과 상기 척 본체(1)를 관통하여 상기 제 1면(1a)에 통하도록 형성되어 있다.

여기에 대해 상기 각각의 척부재(3, 3)에는, 상기 가이드레일(4)을 덮는 부분에, 상기 고정구멍(28, 28)에 고정용 나사를 삽입하여 지지체에 나사고정하기 위한 작업구멍(29)이, 그 척부재(3, 3)의 특정 이동위치에서 상기 고정구멍(28, 28)과 일치하도록 형성되어 있다. 이 작업구멍(29)은, 고정용 나사의 나사머리가 통과할 수 있는 크기로 되어 있다.

상기 2개의 고정구멍(28, 28)과 척부재(3, 3)의 작업구멍(29, 29)은, 각각, 상기 피니언(11)에 대해 대칭위치에 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이로인해, 상기 한 쌍의 척부재(3, 3)를 동기적으로 이동시켜, 이들 고정구멍(28, 28)과 작업구멍(29, 29)의 구멍위치를 동시에 일치시킬 수 있다.

또한, 상기 고정구멍(28)은, 상기 피니언(11)이나 유통로(20, 21)를 피하는 위치에 형성되어 있어서, 척 본체(1)내에 위치하는 구멍부분(28b)이 가이드레일(4)내에 위치하는 구멍부분(28a)에 비해 약간 작은 직경으로 형성되어 있고, 이로인해, 고정용 나사의 나사머리가, 상기 가이드레일(4)측의 축지지구멍(4a)내부에 있어서, 척 본체(1)측의 구멍부분(28b)의 구멍 가장자리에 걸린 상태로 장착되도록 구성되어 있다.

상기 구성을 가지는 개폐척은, 가이드레일(4)상의 각각의 척부재(3, 3)와 중복되는 위치에 고정구멍(28, 28)과 구멍위치를 일치시킬 수 있도록 작업구멍(29, 29)을 형성하고, 각각의 척부재(3, 3)을 통해 상기 고정구멍(28, 28)에 나사를 삽입할 수 있도록 되어 있기 때문에, 종래와 같이, 척부재의 이동범위를 피해 척 본체의 단부에 고정구멍을 형성하기 위한 공간을 특별히 만들 필요가 없고, 이로인해, 그 공간 만큼 척 본체를 작게 할 수 있기 때문에, 척 전체로서의 소형화가 가능하다.

또한, 상기 고정구멍(28)은, 척 본체(1)의 중심축선을 따른 위치에 형성되어 있기 때문에, 작은 고정 개소(箇所)로 안정적이고 균형적인 고정을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 구동 핀(30, 30)과 각각의 척부재(3, 3)의 아암(3a, 3a)에 의해 실린더기구(2A, 2B)의 구동력을 각각의 척부재(3, 3)에 전하도록 되어 있지만, 반드시 이러한 구성에 한정되지는 않고, 임의의 수단을 이용하여 실린더기구의 구동력을 척부재에 전할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명에 따른 개폐 척에 의하면, 가이드레일상의 각각의 척부재로 덮인 위치에 고정구멍을 형성함과 아울러, 각 척부재에 작업구멍을 형성하고, 각각의 척부재를 통하여 상기 고정구멍에 나사를 삽입할 수 있도록 하기위해, 종래와 같이, 척부재의 이동범위를 피하여 척 본체의 단부에 고정구멍을 형성하기 위한 공간을 특별히 만들 필요가 없고, 이로 인해, 그 공간정도만큼 척 본체를 작게할 수 있기 때문에, 척 전체로서의 소형화가 가능하다.

Claims (4)

1. 로봇 아암 등의 지지체에 고정하기 위한 제 1면과, 그 반대측의 제 2면을 가지는 척 본체,

   상기 척 본체내에 서로 평행하게 형성된 한 쌍의 실린더 구멍과, 이들 실린더 구멍내부를 자유롭게 슬라이딩할 수 있는 피스톤을 가지고, 이들 피스톤이 유압의 작용으로 서로 상반하는 방향으로 이동하도록 구성된 한 쌍의 실린더기구,

   상기 한 쌍의 피스톤에 설치된 랙과 맞물려 회전함으로써, 이들 피스톤의 동작을 동기시키는 피니언,

   상기 척 본체에 대한 제 2면의 중앙부를 상기 피스톤의 이동방향을 따라 연장하는 가이드레일,

   상기 제 2면상의 맞은편 위치에 각각, 상기 가이드레일에 걸쳐진 상태로 그 가이드레일을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 설치되고, 상기 각각의 피스톤에 연동하여 서로 상반하는 방향으로 이동하는 한 쌍의 척부재,

   상기 척 본체를 상기 지지체에 나사로 고정하기 위해, 상기 가이드레일의 각각의 척부재로 덮인 위치에 각각, 그 가이드레일과 상기 척 본체를 관통하여 상기 제 1면에 통하도록 형성된 고정구멍, 및

   상기 고정구멍에 상기 척부재를 통하여 나사가 장착되어지도록 하기 위해, 각각의 척부재의 상기 가이드레일을 덮는 부분에 각각, 그 척부재의 특정 이동위치에서 상기 고정구멍과 일치하도록 형성된 작업구멍을 가지는 것을 특징으로 하는개폐 척.
2. 제 1항에 있어서, 상기 2개의 고정구멍과 한 쌍의 척부재의 작업구멍을 각각, 상기 피니언에 대해 대칭위치에 형성함으로써, 이들 고정구멍과 작업구멍의 구멍위치를, 상기 한 쌍의 척부재의 동기적인 이동에 의해 동시에 일치시킬 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 개폐 척.
3. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 척부재가 각각, 상기 가이드레일이 끼워맞춰지는 오목홈을 가지고 있어서, 한쪽 척부재의 한쪽 홈벽과 다른쪽 척부재의 반대측 홈벽에, 상기 가이드레일을 따라 평행하게 연장된 아암이 각각 설치되고, 이들 각각의 아암에는, 상기 실린더구멍의 구멍벽에 형성된 긴 구멍으로부터 그 실린더구멍내로 뻗어나와 상기 피스톤에 걸리는 핀이 설치되고, 이들 핀과 아암을 통해 한 쌍의 척부재가 각각, 대응하는 상기 피스톤에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 개폐 척.
4. 제 3항에 있어서, 상기 한 쌍의 척부재에 대한 좌우의 홈벽과 상기 가이드레일 사이에 각각, 리니어베어링을 구성하는 복수의 강구가 구름가능하도록 끼워져 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 개폐 척.