KR20040046404A - 소재 낙하방지용 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 로봇의 그립퍼에 장착되는 소재 낙하 방지용 클램핑 장치에 관한 것으로, 그립퍼에 구비되어 클램핑에 소요되는 힘을 발현하는 실린더에 있어서 실린더에 공기 또는 공압을 공급하는 호스의 마모, 훼손 또는 사용자의 공급중단 등의 원인에 의해 공기 또는 공압공급이 중단되었을 경우 소재가 자중에 의해 그립퍼로부터 이탈되는 것을 방지하도록 자중방향에 대해 언클램핑되는 방향이 직각이 되도록 하는 구조를 취하는 것을 특징으로 한다. 이를 구현하기 위해 상기 클램핑 장치는 그립퍼에 장착되는 브라켓의 높이방향을 따라 측부에 클램퍼가 장착되는 제 1링커 및 제 3링커가 편결합되고, 상기 제 1링커 및 제 3링커 사이에 제 2링커가 장착되어 소재의 자중에 의해 발생되는 회전모멘트에 대해 반발력을 작용함으로써, 클램퍼가 벌어져 소재가 낙하하는 것을 방지한다.

Description

소재 낙하방지용 클램핑 장치{Clamping Device For Preventing Workpiece Drop}

본 발명은 산업용 로봇의 팔에 장착된 그립퍼의 양측에 장착되어 자동차 부품, 선박용 부품 등과 같은 각종 기계 제작용 소재를 공압에 의해 클램핑하여 이동시키는 클램핑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동원인 공압 공급이 중단될 경우 소재의 자중에 의해 클램핑 장치가 벌여져 소재가 낙하하는 것을 방지하도록 소재를 클램핑하고 있는 클램프의 이동방향, 즉 언클램핑 방향이 자중방향에 대해 직각으로 형성되도록 하는 구조의 소재 낙하 방지용 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 도 1에 도시된 산업용 로봇(100)에는 도 2 및 도 3에서와 같은 그립퍼(1000)가 장착되고, 상기 그립퍼(1000)의 양측에는 각각 클램핑 장치(300)가 장착된다. 이러한 상기 종래 클램핑 장치(300)는 그립퍼(1000)의 하부 중앙에 위치되는 소재(workpiece)(200)를 양측에서 클램프(clamp)하여 이동하기 위한 것이다.

이 때 상기 클램핑 장치(300)에는 별도의 실린더(400)가 장착되며 상기 실린더(400)는 공압호스로부터 유입되는 공기압에 의해 상기 클램핑 장치(300)의 구동력을 제공한다.

만일 상기 그립퍼(1000)의 중앙에 위치되는 소재가 종래 클램핑 장치(300)에 의해 도 3에서와 같이 클램핑된 경우 상기 소재(200)의 자중 방향(아래를 가리키는 화살표식)은 응당 지면을 향하게 된다. 그리고 클램핑 장치(300)에서 소재를 클램핑하는 클램퍼(310)가 클램핑하고자 하는 방향(위를 가리키는 화살표식)은 자중방향과 반대되는 방향이다.

이 때 상기 실린더(400)로의 공압 공급이 공압호스의 마모, 훼손 등과 같은 불량 원인으로 중단되면 클램핑하는데 소요되는 힘이 사라지므로 상기 소재(200)의 자중에 의해 상기 클램핑 장치(300)가 벌어지게 된다.

이는 종래 클램핑 장치(300)의 작동 즉 클램핑 및 언클램핑(unclamping)의 작동방향에 있어 상기와 같이 그립퍼(1000)를 기준으로 수직한 방향의 외력이 있을 경우 실린더(400)에서 붙잡아주는 힘이 사라지면서 클램퍼(310)와 브라켓(700)을 연결하는 링커(500)가 뒤로 밀리고 이에 따라 링커(500)에 연결된 클램퍼(310) 또한 뒤로 밀리게 된다.

이에 따라 실린더(400) 또한 뒤로 밀리면서 실린더(400)에 장착되어 상기 브라켓(700)에 연결된 피스톤(410)은 실린더(400) 내측으로 진입되고 결국 클램퍼(310)는 소재(200)의 자중과 같은 지면에 대해 수직한 외력에 의해 언클램핑되는 구조상의 문제점이 있다.

이에 따라 공압 중단시 소재는 클램핑 장치(300)에서 이탈하여 자유 낙하하게 되고 그에 따른 안전사고 및 작업중단 등의 문제점을 야기하게 되는데, 공압 공급의 중단요인은 앞에서 언급된 공압호스의 불량 이외에, 사용자의 부주의에 중단원인도 있다.

따라서 공압공급이 중단되더라도 수직하중에 의한 클램퍼(310)의 벌어짐을 방지할 수 있는 구조의 클램핑 장치(300)의 개발이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 구동력인 공압의 공급중단시 소재의 자중에 의해 클램퍼가 벌어져 언클램핑되지 않도록 함으로써, 작업중단 및 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 소재 낙하방지용 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은, 소재의 자중방향에 대해 직각되는 방향으로 힘을 가해야만 언클램핑되는 동작구현이 가능한 구조의 소재 낙하방지용 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적들은, 산업용 로봇의 그립퍼에 체결되고 측부에 높이방향을 따라 아래로 갈수록 제 1관통구, 제 2관통구 및 제 3관통구가 순차적으로 형성되어 상기 제 1관통구에 실린더가 링크 연결되는 브라켓;

상기 제 2관통구에 제 4핀으로 연결되도록 서로 일정간격을 갖는 각 상단부위가 관통 형성되고 폭에 비해 상대적으로 길이가 긴 형태를 취하며 하부 중앙에는 양단이 관통된 연결링커가 높이방향에 대해 수직하게 일체로 고정되어 상기 연결링커의 타단 관통부위에 상기 실린더의 피스톤이 링크 연결되는 제 3링커;

상기 제 3관통구에 제 1핀으로 연결되도록 서로 소정간격을 갖는 각 상단부위가 관통 형성되고 폭에 비해 상대적으로 길이가 긴 형태를 취하며 각 하부 사이로 높이방향에 대해 수평하게 클램퍼의 중앙부위가 일체로 고정되는 제 1링커; 및

상기 제 3링커에 대해 상기 제 1링커가 연동될 수 있도록 소정간격을 갖는 각 상단 및 하단 부위가 관통되어 있으며, 상기 각 상단 관통부위 사이로 상기 연결링커의 일단 관통부위가 끼워져 제 3핀으로 연결되고, 상기 각 하단 관통부위 사이로 상기 클램퍼의 타단 관통부위가 끼워져 제 2핀으로 연결되는 제 2링커;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소재 낙하 방지용 클램핑장치에 의하여 달성된다.

여기서 상기 브라켓은 타측부가 높이방향을 따라 아래로 갈수록 하향 경사지고 둥글게 만곡되었다가 수직 하향 절곡된 뒤, 다시 수평 만곡되고 수직 절곡된 뒤,일측부위를 향해 안측으로 경사져 있는 형상을 취하고,

상기 각 관통구가 상기 각 만곡 부위 및 하향 경사부위에 각각 형성되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 실린더는 공압에 의해 상기 피스톤을 작동시키는 구조인 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래 클램핑 장치가 산업용 로봇에 장착된 모습의 구성도,

도 2는 종래 클램핑 장치가 산업용 로봇의 그립퍼에 장착된 구성도,

도 3은 도 2의 A부분에 관한 확대 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 소재 낙하 방지용 클램핑 장치의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 소재 낙하 방지용 클램핑 장치의 분해사시도,

도 6은 본 발명에 따른 클램핑장치가 산업용로봇의 그립퍼에 장착된 구성도,

도 7은 도 6의 B부분에 관한 확대 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 클램핑 장치의 언클램핑된 모습의 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

100: 산업용 로봇 200: 소재

300: 클램핑 장치 310: 클램퍼

400: 실린더 410: 피스톤

500: 링커 700: 브라켓

1000: 그립퍼 2000: 클램핑 장치

2100: 브라켓 2100a: 제 1관통구

2100b: 제 2관통구 2100c: 제 3관통구

2200: 클램퍼 2300: 제 1링커

2300a: 제 1핀 2400: 제 2링커

2400a: 제 2핀 2400b: 제 3핀

2500: 제 3링커 2500a; 제 4핀

2500b: 연결링커

다음으로는 본 발명에 따른 소재 낙하 방지용 클램핑 장치에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 소재 낙하 방지용 클램핑 장치의 사시도이고, 도 5는 상기 클램핑 장치의 분해사시도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 클램핑 장치(2000)는 산업용 로봇(100)의 그립퍼(1000)에 브라켓(2100)이 체결로 밀착 고정됨으로써 장착되어 각종 산업용 부품 등과 같은 소재(200)를 클램핑하여 이동시키기 위한 장치이며, 구동력은 상기 브라켓(2100)에 장착되는 공압 실린더(400)의 피스톤(410)으로부터 제공받아 작동된다.

상기 그립퍼(1000)에 고정되는 브라켓(2100)과는 달리 상기 브라켓(2100)의 타측부에는 하부에서부터 상부까지 클램퍼(2200) 및 제 1링커(2300), 제 3링커(2500) 및 실린더(도6,7,8에 도시됨)(400)가 각 핀(2300a,2400a,2400b,2500a)으로 연결되어 클램핑되는 동작여하에 따라 상기 브라켓(2100)을 중심으로 작동하게 된다.

상기 브라켓(2100)은 상부가 판재 형태로 평편하여 그립퍼(1000)에 밀착되고, 그립퍼(1000)에 장착시 외곽으로 위치하게 되는 타측부는 높이방향을 따라 아래로 갈수록 하향 경사지고 둥글게 만곡되었다가 수직 하향 절곡된 뒤, 다시 수평 만곡되고 다시 수직 절곡되는 형상을 취하며, 마지막으로 일측부위를 향해 안측으로 경사져 있다.

이 때 상기 브라켓(2100)의 상기 각 만곡 및 하향 경사부위 별로 소정 내경의 제 1관통구(2100a), 제 2관통구(2100b) 및 제 3관통구(2100c)가 높이방향을 따라 아래로 가면서 순차적으로 형성되어 있다.

이 때 상기 제 1관통구(2100a)에는 실린더(400)가 연결되어 있고, 제 2관통구(2100b)에는 제 3링커(2500)가 제 4핀(2500a)으로 연결되어 있다. 그리고 상기 제 3관통구(2100c)에는 제 1링커(2300)가 제 1핀(2300a)으로 연결되어 있다.

여기서 제 1링커(2300)는 한쌍의 직사각 판재가 높이방향을 따라 소정간격을 두고 병렬 고정된 형태로서 폭이 비해 상대적으로 길이가 길며, 상부 각 끝단의 관통부위를 통해 형성된 관통부위에 상기 제 3관통구(2100c) 부위가 끼워지면서 상통하고 제 1핀(2300a)이 끼워지면서 연결된다.

또한 상기 제 1링커(2300)의 하부 각 끝단 사이에는 높이방향에 대해 수직으로 클램퍼(2200)가 고정되어 있다. 이 때 상기 클램퍼(2200)의 타측 끝단에는 관통된 부위가 형성되며 일측 상부는 소재(200)를 압박하여 클램핑하게 된다.

이에 따라 상기 제 3관통구(2100c)의 핀연결 부위를 중심으로 상기 제 1링커(2300) 및 클램퍼(2200)가 회전될 수 있다.

그리고 상기 제 3링커(2500)는 한쌍의 직사각판재 형태로 이루어져 폭에 비해 상대적으로 길이가 길며, 하부 각 끝단에는 높이방향에 대해 수직으로 단일 판재 형태의 연결링커(2500b)가 일체로 고정되어 있다.

이 때 상기 제 3링커(2500)에서 상부 끝단의 각 관통 부위 사이에 상기 제 2관통구(2100b)가 상통하도록 연결되고 제 4핀(2500a)이 이에 끼워진다. 또한 상기 연결링커(2500b)의 양단에는 서로 다른 내경으로 관통된 부위가 형성되며 타단에형성된 관통 부위에 상기 실린더(400)의 피스톤(410) 하부가 링크 연결된다.

이에 따라 상기 제 3링커(2500)는 상기 실린더(400)가 상기 제 1관통구(2100a)를 중심으로 타측으로 회전하면 공압에 의해 피스톤(410)을 잡아당길 경우 제 2관통구(2100b)를 중심으로 브라켓(2100)의 타측으로 회전될 수 있다.

아울러 상기 제 1링커(2300)와 제 3링커(2500)의 사이에는 제 2링커(2400)가 위치한다. 상기 제 2링커(2400)는 소정간격을 두고 위치하는 한쌍의 직사각 판재 형태로 역시 폭에 비해 상대적으고 긴 길이를 가지며 중앙부위가 연결되어 있어 연결된 부위를 중심으로 좌우가 서로 대칭되는 형상을 취한다.

상기 제 2링커(2400) 또한 위아래 양단에 각각 관통된 부위가 형성되는데, 상부에는 상기 연결링커(2500b)에서 상기 제 3링커(2500)의 바로 하부에 위치하는 일단 부위가 끼워지면서 각 관통부위가 상통하게 되면서 제 3핀(2400b)이 끼워지게 된다. 그리고 하부에는 상기 클램퍼(2200)의 타단부위가 끼워지면서 각 관통부위가 상통하게 되며 이 때 제 2핀(2400a)이 끼워져 결합된다.

이에 따라 만일 상기 실린더(400)의 피스톤(410)이 작동(상향 이동하면)되면 우선 상기 제 3링커(2500) 및 연결링커(2500b)가 상기 제 2관통구(2100b)를 중심으로 상향 회전하면서 제 2링커(2400)가 제 1링커(2300)를 끌어올린다. 그러면 클램퍼(2200) 및 제 1링커(2300)가 상기 제 3관통구(2100c)를 중심으로 브라켓(2100)의 측부에서 들어올려지게 된다.

따라서 상기 제 2링커(2400)는 상기 제 1링커(2300) 및 제 3링커(2500)의 사이에서 제 3링커(2500)의 작동에 따라 상기 제 1링커(2300)를 회전시키는 매개체로서 기능하게 된다. 만일 상기 제 1링커(2300)에 높이방향을 따라 하향하는 힘이 가해질 경우 상기 제 3관통구(2100c)를 중심으로 회전 모멘트가 발생된다.

이 때 상기 회전 모멘트의 발생방향은 상기 제 2링커(2400)의 높이방향 즉 상하단을 통해 길이방향으로 가해지기 때문에, 이러한 모멘트의 발생으로 상기 제 1링커(2300) 및 제 3링커(2500) 그리고 제 1링커(2300)에 일체로 고정된 클램퍼(2100)가 회전되지 않도록 상기 제 2링커(2400)가 기능한다.

도 6은 본 발명에 따른 클램핑장치가 산업용로봇의 그립퍼에 장착된 구성도이고, 도 7은 도 6의 B부분에 관한 확대 구성도이며, 도 8은 상기 클램핑 장치의 언클램핑된 모습의 구성도이다.

도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 양측이 상호 대칭되는 구조의 그립퍼(1000)에는 양측에 각각 클램핑 장치(2000)가 브라켓(2100)의 체결로써 장착되어 있다.

상기 브라켓(2100)에서 가장 상부의 제 1관통구(2100a)에는 공압을 구동력으로 하는 실린더(400)가 링크 연결되어 있는데, 높이방향을 중심으로 상부가 그립퍼(1000)의 외곽으로 경사지게 설치되어 있다.

이 때 실린더(400)의 피스톤(410)은 제 3링커(2500)에 일체로 고정된 연결링커(2500b)에 링크 연결되어 있으며, 상기 제 3링커(2500)는 제 2관통구(2100b)에 제 4핀(2500a)으로 연결되어 있다. 그리고 제 3관통구(2100c)에는 제 1링커(2300) 및 이에 일체로 클램퍼(2200)가 제 1핀(2300a)으로 연결되어 있다.

또한 제 2링커(2400)는 상기 연결링커(2500b) 및 제 1링커(2300)에 제3핀(2400b) 및 제 2핀(2400a)으로 연결되어 있다.

만일 상기 실린더(400)가 상기 제 1관통구(2100a)를 중심으로 그립퍼(1000)의 안측부위로 회전하면서 피스톤(410)이 실린더(400) 안측으로 진입되면, 상기 제 3링커(2500)가 상기 제 2관통구(2100b)를 중심으로 상향 회전하고 연결링커(2500b)에 연결된 제 2링커(2400)는 연결링커(2500b)에 의해 끌어올려진다.

그리고 상기 제 1링커(2300) 및 클램퍼(2100)는 상기 제 2링커(2400)에 의해 상기 제 3관통구(2100c)를 중심으로 상향으로 치켜 올려지면서 그립퍼(1000) 양측에 장착된 클램핑 장치(2000)의 언클램핑 동작이 수행된다.

이러한 언클램핑 동작은 결국 상기 그립퍼(1000)를 중심으로 상기 각 클램퍼(2200)가 서로 벌어지는 동작이며 이에 따라 소재(200)는 이탈될 수 있다.

그런데 소재(200)의 자중 방향은 응당 지면을 향하고 이러한 소재(200)를 클램핑하는 방향은 자중방향과 반대되는 방향이다.

하지만 만일 실린더(400)에 공압공급이 중단되어 소재(200)를 클램핑하는 힘(도 7에서 위를 가리키는 화살표식)이 상실되었을 경우 소재(200)의 자중이 클램퍼(2200)에 곧바로 미치게 되지만 상기 클램퍼(2200)가 언클램핑되도록 작동하려면 제 1링커(2300)와 제 3링커(2500)를 연결하는 제 2링커(2400)가 상기 제 1링커(2300) 및 제 3링커(2500) 사이에서 동작해야 한다.

아울러 만일 상기 제 2링커(2400)가 없고 상기 제 1링커(2300) 및 제 3링커(2500)가 연결되었을 경우에는 상기 소재(200)의 자중에 의해 발생되는 제 3관통구(2100c)를 중심으로 하는 회전 모멘트에 의해 언클램핑되는 동작이 가능하지만 제 2링커(2400)가 상기 제 1링커(2300) 및 제 3링커(2500) 사이 연결되어 이러한 회전 모멘트에 대해 반발하도록 기능한다.

이에 따라 상기 클램핑 장치(2000)를 언클램핑하려면 이에 기능하는 힘의 방향은 소재(200)의 자중에 대해 수직한 방향의 힘(도 7에서 우측으로 향한 화살표식)이며 이는 실린더(400)가 제 1관통구(2100a)를 중심으로 회전하면서 피스톤(410)이 제 3링커(2500)를 잡아당길 경우에만 가능하다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 소재 낙하 방지용 클램핑 장치(2000)에서, 상기 제 2링커(2400)는 상하좌우가 서로 대칭되는 형상 이외에, 상부 및 하부에 연결링커(2500b) 및 제 1링커(2300)가 끼워지도록 틈을 갖고 연결부위가 소정내경으로 관통된 형상만을 기본 골격으로 갖는 구조 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

아울러 상기 클램핑 장치(2000)는 산업용 로봇(100)의 그립퍼(1000)에 장착되는 것 이외에, 건설현장에서 자재 등을 운반하는 건설장비에도 장착하여 사용할 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 소재 낙하방지용 클램핑 장치에 의하면, 실린더의 공압공급 중단시 소재의 자중에 의해 낙하함에 따라 발생될 수 있는 안전사고를 방지할 수 있는 특징이 있다.

아울러 공압공급 중단시에도 소재가 정위치에 머물러 있음으로 전체 생산라인의 중단없이 해당 결함부위만 수리 후 곧바로 생산작업을 진행할 수 있는 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (3)

1. 산업용 로봇(100)의 그립퍼(1000)에 체결되고 측부에 높이방향을 따라 아래로 갈수록 제 1관통구(2100a), 제 2관통구(2100b) 및 제 3관통구(2100c)가 순차적으로 형성되어 상기 제 1관통구(2100a)에 실린더(400)가 링크 연결되는 브라켓(2100);

   상기 제 2관통구(2100b)에 제 4핀(2500a)으로 연결되도록 서로 일정간격을 갖는 각 상단부위가 관통 형성되고 하부 중앙에는 양단이 관통된 연결링커(2500b)가 높이방향에 대해 수평하게 일체로 고정되어 상기 연결링커(2500b)의 타단 관통부위에 상기 실린더(400)의 피스톤(410)이 링크 연결되는 제 3링커(2500);

   상기 제 3관통구(2100c)에 제 1핀(2300a)으로 연결되도록 서로 소정간격을 갖는 각 상단부위가 관통 형성되고 각 하부 사이로 높이방향에 대해 수평하게 클램퍼(2200)의 중앙부위가 일체로 고정되는 제 1링커(2300); 및

   상기 제 3링커(2500)에 대해 상기 제 1링커(2300)가 연동될 수 있도록 소정간격을 갖는 각 상단 및 하단 부위가 관통되어 있으며, 상기 각 상단 관통부위 사이로 상기 연결링커(2500b)의 일단 관통부위가 끼워져 제 3핀(2400b)으로 연결되고, 상기 각 하단 관통부위 사이로 상기 클램퍼(2200)의 타단 관통부위가 끼워져 제 2핀(2400a)으로 연결되는 제 2링커(2400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소재 낙하 방지용 클램핑장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 브라켓(2100)은 타측부가 높이방향을 따라 아래로 갈수록 하향 경사지고 둥글게 만곡되었다가 수직 하향 절곡된 뒤, 다시 수평 만곡되고 수직 절곡된 뒤,일측부위를 향해 안측으로 경사져 있는 형상을 취하고,

   상기 각 관통구(2100a,2100b,2100c)가 상기 각 만곡 부위 및 하향 경사부위에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 소재 낙하 방지용 클램핑장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더(400)는 공압에 의해 상기 피스톤(410)을 작동시키는 구조인 것을 특징으로 하는 소재 낙하 방지용 클램핑장치.