KR20020087080A

KR20020087080A - 평행 그립퍼

Info

Publication number: KR20020087080A
Application number: KR1020027012092A
Authority: KR
Inventors: 미힐러게르하트; 윈클러랄프
Original assignee: 슈운크 게엠베하 운트 콤파니 카게 파브릭 푸어 스판-운트 그레이프베르크체우게
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-11-21
Also published as: US20030030294A1; CN1261284C; EP1263554B1; EP1263554A1; JP2003526528A; AU2001256181A1; JP4553542B2; ATE311962T1; DE50108308D1; DK1263554T3; CN1416382A; US6830273B2; ES2252220T3; WO2001068328A1; KR100569031B1

Abstract

본 발명은 하우징(4)과 2개의 조절가능한 그립퍼 베이스 죠(10)(12)를 포함하는 평행 그립퍼에 관한 것으로, 상기 그립퍼 베이스 죠(10)(12)는 죠 가이드 리세스(8)로 교체가능한 방법으로 하우징(8)내에 안내된다. 상기 베이스 죠(10)(12)는 웨지 후크 기어(20)에 의해 접근하는 방향이나 멀어지는 방향으로 이동 가능하다. 상기 웨지 후크 기어(20)는 상기 하우징에 안내된 피스톤에 의해 조절된다. 본 발명의 목적은 큰 장악력이나 과도한 모멘트를 전달하고 수용하기 위한 소형 평행 그립퍼를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 피스톤(30)은 타원형이거나 혹은 모서리부분이 라운드된 사각형이고, 상기 베이스 죠(10)(12)는 양측에 각각 적어도 2개의 가이드 리브(16)구비하는 형상으로 구성된다. 상기 리브는 단면이 사각형 웨지형상 또는 사다리꼴 형상이고 운동방향(6)으로 신장된다. 상기 죠 가이드 리세스(8)는 상호 보완적인 형상인 가이딩 그루브(18)이 설치되어 있다. 상기 하우징 벽 두께(상기 안내 그루브의 바닥과 상기 하우징의 외부사이로 측정됨)와 하우징의 폭(베이스 죠(base jaw)의 운동방향에 수직으로 측정됨)의 비가 적어도 0.2이다.상기 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)의 상기 각력(角力)전달 폭(angular power transmission width)와 상기 베이스 죠(base jaw)의 바깥 폭와의 비는 적어도 0.4이다.

Description

평행 그립퍼{PARALLEL GRIPPER}

본 발명은 하우징과 2개의 조절가능한 베이스 죠(base jaw)를 포함하는 평행 그립퍼(parallel gripper)에 관한 것이다. 상기 베이스 죠(base jaw)는 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)를 통해 상기 하우징으로 안내되고, 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)을 이용하여 앞방향으로 움직이거나, 각각으로부터 떨어지는 방향으로 움직일 수 있다. 상기 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)은 상기 하우징에서 안내되는 피스톤을 이용하여 조절가능하다.

다음과 같은 평행 그립퍼는 잘 알려져 있다. 즉, 단면형상이나 슬라이딩 방향에서 볼때 T형상인 신장부분상의 2개의 베이스 죠(base jaw)는 그립퍼 핑거(gripper finger)로서 설치가능하다. 작업물(workpiece)에 향하는 상기 T형상의 크로스 바(cross bar)는 상기 하우징에서 동일한 형상인 죠 가이드 개구부(jaw gide opening)로 안내된다. 롤러를 사용하는 몇가지 실시예도 있다. 높은 체결력의 확보와 수반하는 회전력의 보상을 위하여 베이스 죠(base jaw)의 바깥치수를 나타내는 상기 죠 가이드(jaw guide)는 상당히 큰 폭(width)를 가져야 한다. 즉, 상기 T형상의 횡단 바(transverse bar)의 방향으로의 폭는 실제 죠(jaw)의 베이스 바디(base body)의 폭에 비해서 대단히 크게 선택되어져야 한다. 그러나 그 결과는 각력(角力)전달 폭(angular power transmission width)로 표시되고, 필연적으로 상기 죠(jaw)의 베이스 바디(base body)의 폭보다 작게되는 상기 웨지 후크 연결(wedge hook connection)의 폭 또한 매우 작다. 이것은 결과적으로 높은 체결력의 전달에 영향을 미친다. 더우기 모든 노력이 평행 그립퍼(parallel gripper)의 경우에서 요구되는 설치공간을 줄이기 위하여 상기 하우징의 폭를 가능한한 줄이도록 기울여진다. 그러나, 상기 하우징의 벽 두께가 얇아지는 경우, 달성되어야 할 정밀도의 관점, 특히 체결력이 도입되고 전달되는 경우 바람직하지 않은 비틀림이나 왜곡이 하우징에서 일어난다.

이러한 문제점의 관점에서, 본 발명의 목적은 원핸드(one hand)상에서 높은 체결력이 전달 및 흡수 가능하고, 사용되는 전체 설치면적이 가능한한 적으면서도 본 평행 그립퍼(parallel gripper)의 사용시 높은 정밀도가 보장되도록 상술한 형태의 평행 그립퍼(parallel gripper)를 개량하는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 목적은 다음과 같은 형태의 평행 그립퍼에 의해 달성된다. 즉, 피스톤은 타원형 혹은 모서리 부분은 라운드된 대략 사각형 형상이다. 각 베이스 죠(base jaw)는 양 측면에 적어도 2개의 가이드 리브(guide rib)를 가지는데 상기 가이드 리브(guide rib)는 사각형으로서 웨지 형상 혹은 운동 방향으로 신장된 사다리꼴이다. 상기 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)는 상호 보완적인 형상인 안내 그루브(guide groove)를 가지고 있고 상기 하우징 벽 두께(상기 안내 그루브의 바닥과 상기 하우징의 외부사이로 측정됨)와 하우징의 폭(베이스 죠(base jaw)의 운동방향에 수직으로 측정됨)의 비가 적어도 0.2이다. 상기 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)의 상기 각력(角力)전달 폭(angular powertransmission width)와 상기 베이스 죠(base jaw)의 바깥 폭와의 비는 적어도 0.4이다.

상술한 특징의 결합을 통해, 보통 사각형인 평행 그립퍼 하우징의 최적의 사용이 일반적인 평행 그립퍼에서 타원형 또는 본질적으로 사각형 피스톤의 사용에 의해 달성된다. 가능한한 제일 큰 작용력은 제일 큰 가용 피스톤 표면을 사용하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 상기 피스톤은 바람직하게는 유압력이나 공기압으로 작동되는 것이다.

양측에 적어도 2개의 웨지 형상 혹은 사다리꼴 형상의 가이드 리브를 구비하는 상기 베이스 죠(base jaw)의 결과로, 이 가이드 리브(guide rib)과 상기 가이드 그루브(groove)의 결합에 의해 달성되는 가이드 폭(guide width)는 가이드 리브의 갯수에 따라 증가될 수 있다. 따라서, 부피가 큰 형상인 넓은 T-가이드 그루브(T-guide groove)에 비해서 상기 베이스 죠(base jaw)에 대한 매우 작은 외부 폭(external width)을 실현할 수 있다. 다르게 표현해서, 상기 베이스 죠의 외부 폭(가이드 리브로부터 가이드 리브까지 측정됨)는 상기 베이스 죠의 바디의 폭보다 미소하게 크다. 다르게 표현해서, 상기 베이스 죠(base jaw)의 상기 바디의 폭은 상기 베이스 죠(base jaw)의 외부 폭과 비교해서 대단히 크다. 이것은 상기 웨지 후크 연결(wedge hook connection)의 상기 각력(角力)전달 트랙션 폭(angular power transmission traction width)이 상기 그립퍼 베이스 죠(gripper base jaw)의 전체 외부 폭에 비해서 매우 크게 선택될 수 있음을 의미한다. 따라서, 상기 타원형이나 사각형 피스톤으로부터 큰 힘이 상기 그립퍼 베이스 죠(gripper basejaw)로 전달될 수 있다. 상기 웨지 후크의 폭과 상기 베이스 죠(base jaw)의 외부 폭의 비는 적어도 0.4 바람직하게는 0.5 ∼ 0.7, 특히 0.5 ∼ 0.6이다.

상기 하우징의 벽 두께와 전체 하우징 폭의 비가 적어도 0.2, 바람직하게는 0.23∼0.3 특히 0.23∼0.27인 결과에 의하여 장악력(gripping force)이 전달되고 도입되는 경우 왜곡없이 높은 회전력을 견딜 수 있는 안정적인 그립퍼 하우징(gripper housing)의 설계가 달성된다.

스위스 특허 제800201호는 몇가지의 중앙 척(centric chucks)을 위한 죠 가이드(jaw guide)를 구비한 웨지 형상(wedge-shaped)의 가이드 리브(guide rib)의 사용을 개시한다.

평행 그립퍼상에서 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)의 사용은 널리 알려져 있다.

상기 제안은 그립핑 기구(gripping device)에서 타원형의 액츄에이팅 피스톤(actuating piston)의 사용을 위해 이미 제시되어있다.

본 발명은, 전체적으로 소형이고, 매우 안정적이고, 높은 장악력(gripping force)와 회전 모멘트(rotational moment)의 전달과 흡수를 위해 적당한 평행 그립퍼이다.

상기 평행 그립퍼의 바람직한 실시예로서, 상기 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)은 상기 피스톤을 사용하여 조절가능한 웨지 후크(wedge hook)를 구비하고 있다. 상기 웨지 후크(wedge hook)는 상기 2개의 베이스 죠(base jaw)의 양측에 기울어져서 러닝 리세스(running recess)에 결합된다.

상기 피스톤과 상기 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)의 결합은 다른 방법에 의해 형성될 수 있다. 만일, 상기 웨지 후크(wedge hook)가 로드 섹션(rod section)으로 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)의 바닥상의 개구부를 통해 하우징 바디(housing body) 자체에 의해 형성되는 것이 바람직한 실린더로 신장되어 피스톤 드라이브(piston drive)로 연결되는 것이 특별한 장점이 있다는 것이 판명되었다.

또한, 만일 상기 가이드 리브(guide rib)가 대응하는 각 베이스 죠(base jaw)의 전체 길이까지 신장하는 경우, 최대의 가이드 폭(guide width)을 달성하는 것뿐만 아니라 회전 모멘트(rotational moment)의 흡수를 위한 최대의 가이드 길이(guide length)를 달성하는 장점이 있다는 것이 판명되었다.

더우기, 상기 베이스 죠(base jaw)의 상기 바디의 측면을 넘어 돌출한 가이드 리브(guide rib)의 양으로서 측정되는 상기 가이드 리브(guide rib)의 높이와 상기 베이스 죠(base jaw)의 바디의 폭(베이스 폭)의 비는 0.15 와 0.25사이, 바람직하게는 0.19와 0.24 사이인 것이 제안되었다. 이 범위에 있어서, 서로 평행하고, 바람직하게는 상기 베이스 죠(base jaw)의 전체길이만큼인 3개의 평행하게 위치한 가이드 리브(guide rib)를 제공하는 것이 바람직하다.

상기 가이드 리브(guide rib)의 플랭크(flank) 각도는 상기 가이드 리브(guide rib)의 상기 베이스 죠(base jaw)의 바디의 측면에 대한 수직방향으로 12°와 20°가 좋고 바람직하게는 14°와 17°사이가 좋다.

본 발명의 추가적인 특징이나 설명 그리고 장점등은 청구범위와 첨부된 도면그리고 본 발명의 바람직한 실시예의 설명에서 제시된다.

도 1은 본 발명인 평행 그립퍼의 주요 요소의 사시도이다.

도 2는 도 1로부터 치수를 도시하기 위한 평행 그립퍼의 대략적인 단면도이다.

도 1은 번호 (2)로 나타내어지는 평행 그립퍼의 전체를 도시한다. 상기 평행 그립퍼(2)는 그립퍼 하우징(gripper housing)(4)을 포함한다. 상기 그립퍼 하우징(4)는 베이스 죠(base jaw)(10)(12)를 위해 길이방향(6)으로 신장하는 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)(8)을 구비하고 있다. 상기 베이스 죠(base jaw)(10)(12)는 하우징의 바깥쪽에 도시되고 길이방향(6)으로 상기 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)(8)로 삽입되고 그 안에서 미끄러짐이 가능하다. 상기 베이스 죠(base jaw)(10)(12)상에 장착 홀(mounting hole)(14)이 그립퍼 핑거 요소(gripper finger element)가 탈부착이 가능하게 장착하기 위해 제공된다. 상기 그립퍼 핑거 요소(gripper finger element)는 제일 광의의 의미로서 더 이상 상세하게 설명하지는 않기로 한다.

베이스 죠(base jaw)(10)(12)의 각각은 그 양측면에 길이방향으로 신장되고 따라서 길이방향으로 조절가능한 가이드 리브(guide rib)(16)를 구비한다. 상기 가이드 리브(guide rib)(16)는 웨지 형상(wedge shaped) 혹은 사다리꼴 형상으로서 끝이 평평하다. 각 베이스 죠(base jaw)(10)(12)상에 3개의 가이드 리브(guide rib)(16)가 설치되고, 상기 베이스 죠(base jaw)의 바디(15)의 양측면으로 돌출하고, 서로서로 평행하게 정렬되고, 상기 베이스 죠(base jaw)의 전체길이 L만큼 신장된다.

그립퍼 바디(gripper body)(4)에서 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)(8)는 상호 보완적인 웨지 형상(wedge-shaped) 혹은 사다리꼴 형상이 가이드 그루브(guide groove)(18)을 구비한다. 상기 가이드 리브(guide rib)(16)은 길이방향(6)으로 상기 가이드 그루브(guide groove)(18)에 결합되고 슬라이딩한다. 상기 가이드 그루브(guide groove)(18)에 결합된 가이드 리브(guide rib)(16)은 백래쉬(backlash)가 없어 힘이나 회전 모멘트를 흡수할때 어떤 위치적 부정확성을 일으키기 않고, 상기 힘과 모멘트를 그립퍼 바디(gripper body)(4) 혹은 그립퍼 핑거(gripper finger)로 회전없이 전달할 수 있다.

참고번호(20)으로 나타내어지는 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)은 그립퍼 베이스 죠(base jaw)(10)(12)의 위치를 조절하기 위해 제공된다. 상기 웨지 후크 메카니즘(wedge hook mechanism)은 웨지 후크(wedge hook)(22)를 포함한다. 상기 웨지 후크(wedge hook)의 상부는 상기 베이스 죠(base jaw)(10)(12)의 러닝 리세스(running recess)(24)로 비스듬하게 삽입될 수 있다. 상기 웨지 후크(wedge hook)(22)는 더우기 하부에 로드 섹션(rod section)(28)을 포함한다. 상기 로드 섹션(rod section)(28)은 상기 죠 가이드 개구부(jaw guide opening)(8)의 바닥에 있는 개구부(도시되지않음)를 통과하여 상기 그립퍼 하우징(gripper housing)(4)의 밑에 있는 실린더에 결합한다. 피스톤(30)은 운동가능하게 상기 실린더로 안내된다. 상기 실린더는 베이스 플레이트(base plate)(32)로 둘러싸여진다. 웨지 클램프(wedge clamp)(22)의 상기 로드 섹션(rod section)(28)은피스톤(30)에 연결된다. 피스톤(30)이 설치된 상기 실린더는 유압력이나 공기압력으로 구동되는 기구로 형성된다. 상기 피스톤(30)의 상방향 운동과 그에 의한 웨지 후크(wedge hook)(22)의 운동에 의하여 상기 슬라이드 섹션(slide section)(26)은 대응되는 경사진 리세스(recess)(24)와 결합하고, 따라서 베이스 죠(base jaw)(10)(12)는 서로 격리되게 운동한다. 상기 웨지 후크(wedge hook)(22)의 아랫방향 운동에의해 상기 베이스 죠(base jaw)(10)(12)는 서로 마주보는 방향으로 운동한다.

복수의 가이드 리브(guide rib)(16)에 의해, 각 측면에 힘과 모멘트의 흡수와 전달을 위해 큰 가이드 폭이 제공된다. 도 2는 가이드 리브(guide rib)(16)의 가이드 폭(F)를 도시한다. 즉, 상기 베이스 죠(base jaw)(10)(12)의 바디(15)의 폭상의 상기 가이드 리브(guide rib)(16)의 높이는 상기 베이스 죠(base jaw)(10)(12)의 측면(34)를 넘어 신장되는 부분이다. 각각에 제공되는 3개의 가이드 리브(guide rib)(16)을 통해, 전체 사용가능한 각 측면의 가이드 폭은 F의 3배이다. 즉, 베이스 죠(base jaw)의 전체 외부 폭(B)는 베이스 죠(base jaw)의 베이스 바디(base body)(15)의 베이스 폭(base width)(C)보다 각 측면에서 F만큼 크다. 이것은 외부 폭(B)과 베이스 폭(base width)(C)는 상대적으로 크게 선택할 수 있고 따라서 웨지 후크(wedge hook)(22)의 폭(D) 혹은 웨지 후크(wedge hook)(22)의 슬라이드 섹션(slide section)의 폭은 상기 베이스 죠(base jaw)의 폭(B)에 비해서 매우 크게 선택될 수 있다.

외부 폭(B)와 하우징 폭(A)에 있어서, 벽 두께(E)는 매우 크게 선택될 수 있어서 높은 정밀도를 확보할 수 있다. 따라서, 타원형 피스톤(30)에 의해 강한 힘이 전달되고 웨지 후크(wedge hook)(22)의 각력(角力) 전달 폭(angular power transmission width)(D)의 경우에도 상기 그립퍼 하우징은 변형되지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 3가지 사이즈의 치수가 다음 표에 나타난다.

Size	Housingwidth A	Jaw widthB	Rail widthC	Wedge hookwidth D	Wall thickness E	Guide widthF
Size 1	36	17.5	12	9.5	9.25	2.75
Size 2	50	25.5	18	14	12.75	3.75
Size 3	72	37	26	21	17.5	5.5

Claims

하우징(4)과 상기 하우징(4)내의 죠 가이드 개구부(8)에 안내되는 2개의 조절가능한 그립퍼 베이스 죠(10)(12)를 포함하는 평행 그립퍼로서, 상기 베이스 죠는 웨지 후크 메카니즘에 의해 서로 접근하는 방향으로 움직이거나 멀어지게 움직일수 있고, 상기 웨지 후크 메카니즘(22)은 상기 하우징(4)에 장착된 피스톤(30)에 의해 조절가능한 평행 그립퍼에 있어서,

상기 피스톤(30)은 타원형이거나 혹은 가장자리 부분이 라운드된 사각형이고;,

각 베이스 죠(10)(12)는 양측에 적어도 2개의 가이드 리브(16)를 구비하고, 상기 가이드 리브는 사각형 웨지 형상 혹은 사다리꼴 단면을 가지고 있으며 슬라이딩 방향으로 신장되고, 상기 죠 가이드 개구부(8)는 상호 보완적인 형상인 가이드 그루브(18)를 구비하고;,

상기 하우징의 벽 두께(가이드 그루브(18) 바닥과 상기 하우징(4)의 외부사이에서 측정됨)(E)와 하우징 폭(상기 베이스 죠의 슬라이딩 방향(6)에 수직하게 측정됨)(A)의 비가 적어도 0.2이고;,

상기 웨지 후크 메카니즘의 각력 전달 폭(D)(20)과 상기 베이스 죠(10)(12)의 외부 폭의 비(B)가 적어도 0.4인 것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.
제1항에 있어서, 상기 웨지 후크 메카니즘(20)은 피스톤(30)에 의해 조절되는 웨지 후크(22)를 구비하고, 상기 웨지 후크는 리세스 러닝(24)으로 기울어져서 상기 2개의 베이스 죠(10)(12)와 결합하는 것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨지 후크 메카니즘(20)의 웨지 후크(22)는 하우징의 죠 가이드 개구부(8)의 바닥의 개구부를 통해 신장되고 피스톤(30)과 연결되는 것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.
제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드 리브(16)는 상기 베이스 죠(10)(12)의 전체 길이(L)만큼 신장되는 것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.
제1항 내지 제4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드 리브(16)의 높이(F)와 베이스 죠의 베이스 바디 폭(베이스 폭)(C)의 비가 0.15와 0.25사이이고 바람직하게는 0.19와 0.24사이인 것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.
제1항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드 리브(16)의 플랭크의 각도는 상기 베이스 죠의 베이스 바디의 측면에 가이드 리브(16)의 수직방향으로 12°와 20°사이인 것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.
제1항 내지 제6항에 있어서, 상기 죠의 운동 가능한 방향으로의 피스톤의 직경과 운동가능한 방향에 수직인 방향으로의 피스톤의 직경의 비가 1.2와 1.6사이인것을 특징으로 하는 평행 그립퍼.