KR20190062516A

KR20190062516A - 스위칭 모듈을 갖는 그리핑 장치

Info

Publication number: KR20190062516A
Application number: KR1020197012813A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 짐머; 군터 짐머
Original assignee: 마르틴 짐머; 군터 짐머
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-06-05
Also published as: JP7160802B2; WO2018064995A1; CN109906133A; EP3523101B1; CN109906133B; EP3523101A1; DE102016011761A1; US11007653B2; US20200030993A1; JP2019529143A

Abstract

본 발명은, 가동적인 그리핑 요소를 지지하는 캐리지 또는 피봇 아암을 갖는 그리핑 장치에 관한 것이며, 이 경우 캐리지 또는 피봇 아암은 본체 내에서 - 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 - 장착되어 가이드 되며, 하나 이상의 실린더-피스톤-유닛에 의해 구동될 수 있다. 이 경우, 본체에는 스위칭 모듈이 설치되어 있다. 이 스위칭 모듈은, 하나 이상의 압력 매체 연결부 및 하나 이상의 전기 접속부를 구비하고, 이 경우 전기 접속부는 부하 라인뿐만 아니라 제어 라인도 포함한다. 스위칭 모듈 내에는, 압력 매체를 스위칭하고 전기적으로 구동 가능한 하나 이상의 밸브, 및 외부 및 내부 제어 신호를 시행하기 위한 하나 이상의 전자 제어 장치가 배열되어 있으며, 이 경우 내부 제어 신호는, 적어도 본체 내에서 또는 본체 상에서 캐리지(들)의 그리고/또는 실린더-피스톤-유닛의 하나 이상의 물리적인 특성 변수를 검출하는 하나 이상의 센서로부터 유래한다. 본 발명에 의해서는, 최소의 상호 접속 노력 및 프로그래밍 노력으로 적어도 기계 제어 시스템에 적응될 수 있는 그리핑 장치가 개발된다.

Description

스위칭 모듈을 갖는 그리핑 장치

본 발명은, 가동적인 그리핑 요소를 지지하는 캐리지 또는 피봇 아암을 갖는 그리핑 장치에 관한 것이며, 이 경우 캐리지 또는 피봇 아암은 본체 내에서 - 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 - 장착되어 가이드 되며, 하나 이상의 실린더-피스톤-유닛에 의해 구동될 수 있다.

DE 10 2015 004 404 A1호에는, 상기와 같은 그리핑 장치가 공지되어 있다. 통합된 상태로 구동하는 실린더-피스톤-유닛을 갖는 상기 그리핑 장치의 하우징은, 외부로부터 2개의 공압 라인을 통해 압축 공기를 공급받는다. 설치된 위치 센서로부터 마찬가지로 신호 케이블이 분리된다. 실린더-피스톤-유닛의 배선을 위해서 필요한 밸브는 외부에 배열된 스위치 캐비닛에 내장되어 있다. 그리핑 장치의 제어는 그곳으로부터 이루어진다.

DE 10 2007 055 460 A1호는, 사용자 장치에 설치될 수 있는 밸브 블록을 기술한다. 밸브 블록은 압축 공기 라인 및 복수의 케이블을 통해 스위치 캐비닛과 연결되어 있다.

본 발명은, 최소의 상호 접속 노력 및 프로그래밍 노력으로 적어도 기계 제어 시스템에 적응될 수 있는 그리핑 장치를 개발하는 문제점에 기초한다. 또한, 취급 및 다양한 그리핑 과제에 대한 적응도 용이해야만 한다.

상기 문제점은, 특허 청구항 1의 특징부들에 의해서 해결된다. 이 경우, 본체에는, 모듈 하우징에 내장되어 있고 전기적으로 구동 가능한 스위칭 모듈이 설치될 수 있다. 이 스위칭 모듈은, 하나 이상의 압력 매체 연결부 및 하나 이상의 전기 접속부를 구비하고, 이 경우 전기 접속부는 부하 라인뿐만 아니라 제어 라인도 포함한다. 스위칭 모듈 내에는, 압력 매체를 스위칭하고 전기적으로 구동 가능한 하나 이상의 밸브, 및 - 외부 및 내부 제어 신호를 시행하고 이들을 평가하기 위한 - 하나 이상의 전자 컴퓨터 및 메모리 모듈이 배열되어 있으며, 이 경우 내부 제어 신호는, 적어도 본체 내에서 또는 본체 상에서 캐리지(들)의 그리고/또는 실린더-피스톤-유닛의 하나 이상의 물리적인 특성 변수를 검출하는 하나 이상의 센서로부터 유래한다.

스위칭 모듈은, 간단히 교환할 수 있는 유닛으로서 구성되어 있다. 이 스위칭 모듈의 기하학적인 형상은, 이 스위칭 모듈이 그리퍼 유형 그룹 내부에서 임의로 적응할 수 있도록 설계되어 있다. 상이한 리프팅 거리 및 파지력을 갖는 다양한 그리퍼 유형 그룹을 위해, 각각 고유의 모듈 하우징이 존재한다. 개별 그리핑 장치의 본체는 1차 어댑터 표면을 가지며, 이 표면을 통해서 본체는 지금까지 그리핑 장치를 지지하는 기계 부품에 고정될 수 있었다. 동시에 본체 하부 면인 상기 어댑터 표면에는, 스위칭 모듈이 - 일반적으로 간단한 나사 결합에 의해서 - 적응된다. 이와 같은 방식으로, 그리핑 장치는 케이블 및 압축 공기 라인 또는 유압 라인을 통해서만 기계 제어 장치와 연결되어 있다. 이 경우에는 케이블과 유체 라인이 서로 가까이 놓여 있음으로써, 결과적으로 케이블 및 유체 라인은 공통의 케이블 외피 내에서 이들을 지지하는 취급 장치의 아암을 따라 설치 공간 절약 방식으로 가이드 될 수 있다.

모든 스위칭 모듈은 - 그리핑 요소의 지지 유형과 무관하게 - 공압식 또는 유압식 그리핑 장치를 전기적으로 제어하기 위해서 이용된다.

그리핑 장치로서 예컨대 병렬 그리퍼 또는 다중 핑거 그리퍼가 사용되면, 그리퍼 하우징 내에서 그리핑 요소의 가이드를 위해 사용되는 캐리지는 자체 행정 방향에 대해 횡 방향으로 거의 임의의 횡단면을 가질 수 있다. 실시예에 도시된 횡단면 외에, 다른 무엇보다 직사각형, 원형, 타원형 및 톱니 형태의 횡단면들도 생각할 수 있다. 캐리지는, 그리핑 방향에 대해 횡 방향으로 모든 측에서 지지 작용을 하도록 장착되어 있다. 캐리지는, 예컨대 또한 단 하나의 가이드 레일, 가이드 그루브 또는 가이드 보어 내에 연속으로 지지될 수도 있다.

그리핑 장치가 예컨대 앵귤러 그리퍼이면, 일반적으로 교환 가능한 그리핑 요소들은 피봇 아암으로서 형성된 그리핑 요소 캐리어 상에 안착한다.

캐리지 - 또는 앵귤러 그리퍼의 경우에는 그리핑 요소 캐리어 - 는 예를 들어 연속으로 배열된 복수의 기어, 예컨대 스퍼 기어, 웜 기어 및 스핀들 기어 또는 캠 기어를 통해서 구동된다. 상기 기어들 대신에, 또는 이들 기어에 대해 추가로, 스플라인 기어, 웨지 후크 기어, 레버 기어, 링크 기어 또는 견인 기어도 사용될 수 있다. 이 경우, 그리핑 장치는 외부 그리퍼 내에서뿐만 아니라 및 내부 그리퍼 내에서도 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 세부 사항은 종속 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음은 개략적으로 도시된 실시예에 대한 설명이다.
도 1은 스위칭 모듈이 장착된 병렬 그리퍼의 사시도를 도시하며,
도 2는 스위칭 모듈의 분해도를 도시하고,
도 3은 도 1과 같지만 스위칭 모듈이 없는 상황을 도시하며,
도 4는 도 1에 따른 도면이지만 그리핑 죠(gripping jaw)가 있는 병렬 그리퍼의 종단면을 도시하며, 이 경우 우측 그리핑 죠는 개방되어 있고,
도 5는 피스톤 시일(piston seal)이 없는 피스톤을 아래로부터 바라본 사시도를 도시하며,
도 6은 캐리지, 가이드 시일 및 이중 웨지를 위로부터 바라본 사시도를 도시하고,
도 7은 캐리지, 가이드 시일 및 이중 웨지를 아래로부터 바라본 사시도를 도시하며,
도 8은 압력 제한 밸브를 갖는 공압 회로도를 도시하고,
도 9는 비례 조절기를 갖는 공압 회로도를 도시하며, 그리고
도 10은 그리핑 장치에 내장된 개별 조절기를 갖는, 개별 구동 장치의 하드웨어 어셈블리 및/또는 소프트웨어 어셈블리에 대한 개관을 도시한다.

도 1 내지 도 4는, 각각 캐리지(100, 101) 상에 안착하는 2개의 그리핑 죠(1, 2)를 갖는 병렬 그리핑 장치를 보여준다. 자체 세로 방향으로 이동 가능한 캐리지(100, 101)는, 하우징 또는 본체(10) 내의 가이드 그루브(20) 내에서 예컨대 슬라이딩 지지된 상태로 가이드 된다. 가이드 그루브(20)를 수용하는 하우징(10)은 또한 예컨대 이중으로 작용하는 실린더-피스톤-유닛(120)을 둘러싼다. 실린더-피스톤-유닛은 이중 스플라인 기어(80)를 통해 캐리지(100, 101)에 작용한다. 본체(10) 아래에는 스위칭 모듈(70)이 배열되어 있으며, 상기 스위칭 모듈을 통해서는 다른 무엇보다 그리핑 장치에 공급되는 압력 매체가 전자적으로 제어된 상태에서 실린더-피스톤-유닛(120)에 공급된다. 도 1에 따르면, 병렬 그리핑 장치는 본체(10) 앞에 접속된 스위칭 모듈(70)을 통해, 상기 병렬 그리핑 장치를 지지하는 기계 장치 부품 또는 취급 장치 부품(6) 상에 장착되어 있다. 그리핑 장치의 몇몇 부품은 고도로 정확한 캐리지 가이드에 도달하기 위해 경우에 따라서는 조정 가능하게 구현되거나 정확하게 - 좁게 허용된 치수에 따라 - 예비 분류된 부품들에 의해서 통합된다.

도 4는, 병렬 그리핑 장치를 2개의 나사 결합된 그리핑 죠(1, 2)를 갖는 부분 종단면도로 도시한다. 그리핑 죠는 예컨대 원통형 가공품(7)을 파지한다. 좌측 장치 측의 그리핑 죠(1)는 가공품(7)에 접하는 한편, 우측 장치 측의 그리핑 죠(2)는 개방된 위치에서 도시되어 있다. 도 4에 따른 도시와 달리, 그리핑 죠(1, 2)는 기어에서 기인하여 항상 필연적으로 동시에 서로를 향해 움직이거나 상호 멀어지도록 움직인다.

예컨대 실질적으로 정방형인 병렬 그리핑 장치의 본체(10)는 상부 가이드 섹션(11) 및 하부 구동 섹션(51)으로 이루어진다. 본체는, 예를 들어 알루미늄 합금 인 AlMgSi1로부터 제조되었다. 본체(10)의 길이는, 예컨대 자체 폭 및 본체 높이의 거의 2배만큼 길다. 실시예에서, 본체(10)의 길이는 50 mm이다. 이와 같은 구조 크기에서, 각각의 캐리지(100, 101) 또는 그리퍼 죠(1, 2)의 최대 행정은 예컨대 2.625 mm이다.

가이드 섹션(11)은 중앙에 위로 - 그리핑 요소(1, 2) 쪽으로 - 개방된 가이드 그루브(20)를 수용하며, 이 가이드 그루브의 예컨대 직사각형 횡단면은 10.7 mm의 폭 및 9.3 mm의 폭을 갖는다. 가이드 그루브(20)의 평평한 측벽(23, 24) 내에는, 추후에 가이드 레일(31, 32)을 수용하기 위한 평평한 레일 가이드 그루브(26)가 각각 통합되어 있다. 개별 레일 가이드 그루브(26)는 직사각형의 횡단면, 평평한 그루브 바닥 및 예컨대 평평한 측벽을 갖는다. 여기에서, 레일 가이드 그루브(26)는 본체(10)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.

여기에서, 각각의 가이드 레일(31, 32)은, 예컨대 X90CrMoV18과 같은 스테인리스 강으로부터 제조된, 실질적으로 사다리 형상의 로드이다. 예컨대 본체(10)의 길이에 걸쳐 연장되는 가이드 레일(31, 32)의 폭은 실시예에서 4 mm이다. 가이드 레일(31, 32)의 높이는 그 폭의 75%를 차지한다. 이와 같은 가이드 레일(31, 32)의 높은 강도로 인해, 캐리지는 더 큰 모멘트를 본체(10)로 전달할 수 있다. 그 결과, 그리핑 장치는 수용할 가공품(7)에 큰 파지력을 가할 수 있게 된다. 개별 가이드 레일(31, 32)은, 6각형의 횡단면을 갖고, 서로 반사 대칭으로 마주 놓여 있는 2개의 지지 플랭크를 구비한다.

가이드 레일(31, 32) 중 하나 이상은 중앙에 - 여기에 도시되지 않은 - 횡 방향 그루브를 구비한다. 이 횡 방향 그루브는, 이중 스플라인 기어(80) 내에서 사용되는 이중 스플라인(81)을 추가로 내마모성으로 가이드 하기 위해서 이용된다. 경우에 따라, 개별 가이드 레일(31, 32)은 또한 연속으로 배열된 2개 이상의 섹션으로 구성될 수도 있다. 실시예에서, 가이드 레일(31, 32)은 각각 2개의 둥근 접시 머리 나사(41)에 의해서 본체(10)에 고정되어 있다(도 3 참조). 가이드 레일(31, 32)은 사전에 각각 2개의 정렬 핀(42)에 의해서 본체(10) 상에 위치된다.

가이드 섹션(11) 아래에 놓인 구동 섹션(51)은 실질적으로 실린더-피스톤-유닛(120) 및 작동 수단을 가이드 하는 채널 및 관통구를 수용한다. 가이드 섹션(11) 아래의 측방 영역에서, 본체(10)는 양측에서 본체 총 높이의 38.3%의 높이에서 전체 본체 길이의 대략 12%만큼 단축된 상태로 형성되어 있다.

본체(10)의 하부 면은 예컨대 3.5 mm의 깊이의, 예컨대 12각형의 모듈 하우징 리세스(65)를 갖는다. 스위칭 모듈 리세스는, 본체(10)의 전방 세로 측벽으로부터 후방 세로 측벽까지 연장된다. 모듈 하우징 리세스(65)로부터는, 예컨대 7 mm 깊이의 실린더 리세스(55)가 본체(10) 내부로 가이드 그루브(20)의 방향으로 돌출한다(도 4 참조). 여기에서, 실린더 리세스(55)는 타원형의 횡단면을 가지며, 이 횡단면의 길이는 예컨대 본체 총 길이의 54%에 해당한다. 실린더 리세스(55)의 폭은 예컨대 자체 길이의 53.7%에 해당한다. 타원형 횡단면의 2개의 반경은 실린더 리세스(55)의 절반 폭에 해당한다. 실린더 리세스(55) 둘레에는, 평평한 바닥을 갖는 환상의 밀봉 시트 홈(56)이 존재한다. 밀봉 시트 홈(56) 내에는 플랫 시일(79)이 놓여 있다.

실린더 리세스(55)의 바닥 중앙에는, 실린더 리세스(55)를 가이드 그루브(20)와 연결하는 관통 보어(61)가 있다. 중앙에서, 관통 보어(61)는 피스톤 로드 밀봉 링을 수용하기 위한 소형 홀을 구비한다.

본체(10)를 기계 캐리지(6)에 고정하기 위해, 본체는 4개의 수직 보어(15) 및 2개의 가로 관통 보어(16)를 갖는다. 도 3에서는, 특별히 수직 보어(15)가 고정을 위해 이용된다. 서로 대각으로 대향하는 2개의 보어를 제외하고, 다른 모든 고정 보어(15, 16)에는 개별 고정 나사에 알맞는 함몰부가 설치되어 있다.

본체(10)는, 도 1에 도시된 큰 측벽에서 중앙 영역에 상기 측벽 쪽으로도 개방된 채널 형태의 2개의 센서 리세스(66)를 구비한다. 이들 센서 리세스의 중심선은 장치의 중심선(3)에 대해 평행하게 배향되어 있다. 이들의 대부분 u자 형상의 횡단면은 측벽 영역에서 양측에서 - 사용 가능한 피스톤 위치 센서(155)를 위한 고정 보호부로서 - 돌출하는 후방 고정부에 의해 좁혀진다. 센서 리세스(66) 중 하나 이상은 스위칭 모듈(70) 내부까지 계속된다.

스위칭 모듈(70)은 자신의 상부 면(72)에 걸쳐 본체 하부 면(13)에 적응되어 있다. 알루미늄-실리콘-합금으로부터 제작된 스위칭 모듈(70)은 실질적으로 정방형의 모듈 하우징(71)을 가지며, 중심선(3)에 대해 수직으로 놓인 상기 모듈 하우징의 횡단면은, 본체(10)가 실린더 리세스(55)의 하부 영역에서 갖는 횡단면에 상응한다. 실시예에서, 모듈 하우징(71)의 높이는 35.5 mm이다.

치수 안정적인 모듈 하우징(71)의 상부 면(72)은 간극이 적은 커버와 같이 12각형의 모듈 하우징 리세스(65) 내부에 끼워진다(도 4 참조). 이 12각형의 모듈 하우징 리세스는 중앙에 2단 홈(68)을 가지며, 이 홈 내부로는 공압 구동 장치(80)의 피스톤(121)이 그리퍼 폐쇄 위치에서 부분적으로 내부로 돌출할 수 있다. 홈(68) 둘레에는 4개의 고정 보어(69)가 배열되어 있으며, 이 고정 보어를 통해 모듈 하우징(71)은 플랫 시일(79)이 중간 삽입된 상태에서 4개의 실린더 나사에 의해 본체(10)와 밀봉 방식으로 나사 결합된다. 실린더 나사의 나사 헤드를 수용하기 위해, 모듈 하우징(71)은 세로 측벽의 영역 내부에 도달하는 함몰부 또는 밀링 가공부를 구비한다(도 1 및 도 2 참조).

도 2에 따르면, 모듈 하우징(71)은, 다른 무엇보다 컴퓨터 및 메모리 모듈(150), 공압 밸브(200, 201), 경우에 따라서는 밸브(251, 252), 압력 센서(180) 및 필요에 따라 존재하는 디스플레이-LED를 수용하고 제어하기 위해 좌측으로 개방되는 리세스(74)를 갖는다. 리세스(74)의 좌측 개구는, 대부분 - 디스플레이-LED용 개구를 제외하고 - 커버 스크린(77)에 의해 덮인 투명한 플렉시 글라스(Plexiglas) 커버(75)에 의해서 폐쇄된다.

플렉시 글라스 커버(75) 아래에서 리세스(74) 내에는 홀딩 커버(76)가 배열되어 있으며, 이 홀딩 커버는 한편으로는 리세스(74)의 각각 하나의 보어 내에 카트리지 밸브(200, 201)를 고정시키고, 다른 한편으로는 디스플레이-LED를 위한 홀더로서 이용된다. 카트리지 밸브(200, 201) 앞에서 그리고 홀딩 커버(76) 뒤에서 리세스(74) 내에는, 컴퓨터 및 메모리 모듈(150)을 수용하는 제어 보드(151)가 배열되어 있다.

도 2에서 우측으로 배향된 리세스(74)의 정면 개구는 정면 커버(78)에 의해서 폐쇄되어 있다. 정면 개구를 통해서는, 다른 무엇보다 위치 센서(155)가 제어 보드(151)에 연결된다.

본체(10)의 실린더 리세스(55) 및 공압식으로 커버로서 작용하는 모듈 하우징(71)의 상부 면에 의해 둘러싸인 실린더 내부 챔버(4)에는, 2개 부분으로 구성된 자체 피스톤 로드(131, 132)를 갖는 타원형의 피스톤(121)이 배열되어 있다. 실린더 내부 챔버(4)와 피스톤(121)은 예컨대 공압식 실린더-피스톤-유닛을 형성한다. 실시예에서 평균 두께가 본체 높이의 1/6 미만인 피스톤(121)은 중앙에 3단 관통 보어(135)를 가지며, 이 경우 중간 단은 예컨대 3.2 mm의 최소 직경을 갖는다.

피스톤 로드 측 보어 단은 피스톤 로드 슬리브(131)를 수용하기 위해 5 mm의 직경을 갖는다. 그곳에서 피스톤(121)은 관통 보어(135) 둘레에 0.2 mm 높이의 디스크 형상의 돌출부(124)를 가지며, 이 돌출부는 피스톤(121)의 상부 스톱으로서 이용된다. 피스톤의 원통형 에지는 또한 나선형 압축 스프링의 내부 가이드를 위해서도 이용될 수 있다.

타원형 피스톤(121)(도 5 참조)은 본체(10)의 실린더 리세스 벽에 대하여 밀봉하기 위해 밀봉 그루브에 장착된 환상의 쿼드 밀봉 링을 갖는다. 밀봉 그루브의 영역에서 피스톤(121)은 하나 이상의 압력 보상 보어(127)를 구비하며, 이 압력 보강 보어의 중심선은 예컨대 중심선(3)에 대해 평행하게 진행하고, 밀봉 그루브의 영역에서 피스톤(121)과 교차한다. 쿼드 밀봉 링을 정압으로부터 멀리 배치된 밀봉 그루브의 그루브 플랭크에 확실하고도 신속하게 배치하기 위하여, 압축 공기의 공급 동안 압축 공기는 직경이 예컨대 0.7 mm인 하나 이상의 압력 보상 보어(127)를 통해 쿼드 밀봉 링 앞에 도달한다.

피스톤 바닥 측(122)(도 5)은 또한 그 중앙 함몰부에 피스톤 로드 스크루(132)의 헤드가 안착하는 돌출부(125)를 갖는다. 피스톤(121)은 돌출부(125)의 전방 영역에 2개의 블라인드 홀 보어(126)를 갖는다. 필요한 경우에는, 피스톤 위치 모니터링을 위한 디스크 자석(136)이 상기 블라인드 홀 보어 내부에 접착된다.

여기에서, 피스톤 로드(131, 132)는 피스톤 로드 스크루(132), 예컨대 접시 머리 스크루 및 그 위에 삽입된 피스톤 로드 슬리브(131)로 이루어진다. 피스톤 로드 스크루(132)가 중앙에서 이중 스플라인(81)의 싱크 보어(95) 내부로 삽입되어 상기 싱크 보어에 연결되는 스크루 보어(96) 내부에 단단히 나사 결합 되자마자, 상기 2개의 부분이 피스톤(121) 및 이중 스플라인 기어(80)의 이중 스플라인(81)과 함께 하나의 치수 안정적인 어셈블리를 형성한다.

이중 스플라인 기어(80)의 부분으로서 가이드 그루브(20) 내에 배열되어 있는 이중 스플라인(81)은 실질적으로 정방형의 횡단면을 갖는 사각형 로드 형태의 부품이다. 그 중간 영역에서, 양측에는 각각 측면에서 수직으로 돌출하는 지지 웹(85, 86)이 일체로 형성되어 있다(도 6 및 도 7 참조). 전체 이중 스플라인 높에 걸쳐 중심선(3)에 대해 평행하게 연장되는 지지 웹(85, 86)의 폭은 예컨대 1.2 mm이다. 지지 웹은 예컨대 자신의 정방형 기본 형상 위로 예컨대 1.8 mm만큼 돌출한다.

이중 스플라인(81)은 자신의 전면 단부에 각각 스플라인 각으로 경사진 단부 면(83, 84)을 갖는다. 스플라인 각은 예컨대 그리핑 방향(9)에 대하여 20도 내지 50도이다. 실시예에서, 이 스플라인 각은 50도이다.

경사진 단부 면(83, 84)에 대해 평행하게, 각각 단부 면(83, 84)과 지지 웹(85, 86) 사이에는 이중 스플라인(81)의 세로 측마다 쐐기 그루브(87)가 하나씩 존재한다. 개별 쐐기 그루브(87)는 그 다음에 놓인 단부 면(83, 84)에 대해 평행하게 배향되어 있다. 이 경우, 쐐기 그루브는 직사각형의 횡단면을 갖는다. 따라서, 이중 스플라인(81)은 세로 측마다 2개의 쐐기 그루브(87)를 갖는다. 이중 스플라인이 본체(10)의 수직 중심 세로 평면에 대해 대칭으로 구성되어 있기 때문에, 일 세로 측의 각각의 쐐기 그루브(87)에는 제2 쐐기 그루브가 마주 놓여 있다. 이와 같은 방식으로, 이중 스플라인(81)의 각각의 단부 측 영역은 - 횡단면 상으로 볼 때 - 비스듬하게 배열 된 T자형의 쐐기 웹(91, 92)을 형성한다.

이중 스플라인(81)의 각각의 쐐기 웹(91, 92)은 가이드 그루브(20) 내에 장착된 캐리지(100, 101) 내부에 형상 결합 방식으로 결합한다. 각각의 캐리지는 주로 양측에 캐리지 가이드 홈(105)이 형성된 정방형 바디이다. 상기 그루브(105)에 의해서, 개별 캐리지(100, 101)가 가이드 레일(31, 32) 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 캐리지(100, 101)는 예컨대 경화 강인 16MnCr5로부터 제조되었다.

가이드 그루브(20)의 폭보다 예컨대 0.2 mm만큼 더 작은 폭을 갖는 개별 캐리지(100, 101)는 이중 스플라인(81) 쪽을 향하는 단부 면(103)에 경사지게 배열된 T-그루브(106)를 가지며, 이 그루브에 의해서 캐리지(100, 101)는 이중 스플라인(81)의 쐐기 웹(91, 92)을 0.1 mm 미만의 간극을 두고 둘러싼다. 도 6 및 도 7에 따르면, 윤활제로 채울 수 있는 윤활 포켓(109)이 T-그루브(106)의 바닥에 형성되어 있다.

각각의 캐리지(100, 101)의 상부 면에는 예컨대 정방형의, 예컨대 2.8 mm 높이의 어댑터 상부 구조물(110)이 있으며, 이 어댑터 상부 구조물은 캐리지(100, 101)가 장착된 상태에서 위에서 예컨대 1.2 mm만큼 - 본체 상부 면(12) 위로 돌출하면서 - 가이드 그루브(20)로부터 돌출한다. 그와 동시에, 어댑터 상부 구조물(110)은, 각각 외부에 놓여 있고 T-그루브(106)로부터 멀리 배치된 단부 면 위로 예컨대 1.5 mm만큼 돌출한다. 어댑터 상부 구조물(110)의 평평한 상부 면(102)은 그리핑 죠(1, 2)가 해체 가능하게 고정되는, 실린더 함몰부가 장착된 2개의 스크루 보어를 갖는다. 실린더 함몰부 내에서는, 그리핑 죠(1, 2)의 적어도 형상 결합 방식의 정확한 위치 결정을 위해 센터링 슬리브가 캐리지(100, 101) 상에 삽입된다. 필요한 경우, 그곳에서는 그리핑 죠(1, 2)가 또한 직접 일체로 형성되어 있거나 해체 불가능하게 고정되어 있다.

캐리지(100, 101)는, 그리핑 죠의 간격이 최소인 경우에 서로를 향하는 그리핑 죠의 단부 면(103)이 접촉하거나 적어도 거의 접촉하도록, 가이드 그루브(20) 내에서(도 2 참조) 연속으로 배열되어 있다.

가이드 그루브(20)의 그루브 개구의 중간 영역은 예컨대 직사각형 커버 플레이트(18)에 의해 폐쇄되어 있다. 커버 플레이트(18)는, 2개의 캐리지(100, 101)가 그리핑 죠(1, 2)의 폐쇄 위치에서는 상기 그리핑 죠와 아직까지 접촉하지 않을 정도의 폭으로 설계되어 있다.

하우징 내부(5) 및 가이드 레일(31, 32)을 오물 또는 기타 마모를 촉진하는 불순물로부터 보호하기 위하여, 도 6 및 도 7에 따라 캐리지(100, 101) 상에는 각 형상의 가이드 그루브 시일(301, 302)이 안착되거나 나사에 의해 고정된다. 이 경우, 개별 가이드 그루브 시일(301, 302)은 실시예에서 개별 캐리지(100, 101)의 어댑터 상부 구조물(110)을 둘러싼다.

도 8 및 도 9는, 실린더-피스톤-유닛(120)을 위한 각각 하나의 공압 회로를 보여준다. 이중으로 작용하는 실린더(120)는 그리핑 장치의 공압식 액추에이터를 나타낸다.

실린더-피스톤-유닛(120)을 공압식으로 제어하기 위하여, 2개의 3/2-방향 조절 밸브(200, 201)가 상기 유닛 앞에 접속되어 있다. 예컨대 구조적으로 동일하고 각각 차단-정지 위치를 갖는 2개의 방향 조절 밸브(200, 201)는, 예컨대 양측에서는 공압식으로 예비 제어되고(211), 관류 측에서는 전자석(212) 또는 전기 기계식 구동 장치에 의해 작동 가능하다.

3/2-방향 조절 밸브의 작업 연결부(213)에서는, 실린더-피스톤-유닛(12)의 실린더로 가이드 하는 각각 하나의 라인(244, 245)이 출발한다. 라인(244)은 그리핑 행정을 담당하는 한편, 라인(245)은 가공품(7)을 릴리스하기 위해 실린더에 압축 공기를 공급한다.

도 8에 따르면, 2개의 방향 조절 밸브 측 메인 공급부(233)는 예컨대 마찬가지로 스위칭 모듈(70) 내에 통합된 압력 제한 밸브(240)의 출력에 연결되어 있으며, 압력 제한 밸브는 재차 하우징 측 압축 공기 연결부(245)(도 1 참조)를 통해 압축 공기를 공급 받는다. 방향 조절 밸브(200, 201)의 밸브 배기 보어(249)는 하우징 내부 보어를 거쳐 모듈 하우징(71)(마찬가지로 도 1 참조)에 배열된 배기 필터(227)로 뻗는다.

3/2-방향 조절 밸브(200, 201)에 전자석(212)이 장착되어 있으면, 상기 밸브는 컴퓨터 및 메모리 모듈(150)에 의해서 제어 라인(217 또는 218)을 통해 전기식으로 제어된다.

도 9는, 공압식으로 동작하는 압력 제한 밸브(240)가 전기 공압식으로 작용하는 소형 비례 조절기(250)로 대체되는 공압 회로도를 보여준다. 모듈 하우징(71) 내에 통합된 조절기(250)는 전자기적으로 제어 가능한 2개의 2/2-방향 조절 밸브(251, 252)를 구비하며, 이들 밸브를 통해 압축 공기 연결부(245)(도 1 참조)의 압축 공기가 조절된 상태에서 3/2-방향 조절 밸브(200, 201)의 메인 공급부(233)에 제공된다.

제1 2/2-방향 조절 밸브(251)는, 개방 위치에서 자신의 작업 연결부를 통해 라인(253)을 통해서 압축 공기를 메인 공급부(233)로 가이드 한다. 제2 2/2-방향 조절 밸브(252)는, 자체 작업 연결부에 연결된 소음기(227)를 통해 라인(253)을 배기시킨다. 라인(253)에는 압력 센서(180)의 공압 측이 연결되어 있다. 압력 센서 내에서는, 생성되는 압력이 라인(253)의 압력을 나타내는 전기 신호로 변환된다. 이 신호는 증폭기(261)에 공급되고 압력 센서(180)에서 생성되는 압력과 비교된다. 측정된 압력이 지나치게 낮은 경우에는, 밸브(251)를 개방하기 위하여, 증폭기(261)가 제1 2/2-방향 밸브(251)로 가이드 하는 자신의 출력을 제어한다.

도 9에 따르면, 2/2-방향 조절 밸브(251, 252)는 차단 정지 위치에 있다. 이와 같은 상황은, 실린더-피스톤-유닛(120)의 피스톤(121)이 최종 위치의 영역에 있는 경우에 항상 해당한다.

도 10은, 도 1에 따른 그리핑 장치의 제어부의 인터페이스 평면도를 보여준다. 그리핑 장치는, 전자식 제어 장치(150) 외에, 다른 무엇보다 전기식 및/또는 전자식 어셈블리로서 2개 이상의 방향 조절 밸브(200, 201), 실린더-피스톤-유닛(120)당 하나 이상의 위치 센서(155) 및 전기 신호를 공급하는 하나 이상의 압력 센서(180)를 포함한다.

제어부는, 예컨대 공작 기계의 스위칭 캐비닛 내에 설치된 제1 메인 어셈블리(550)를 갖는다. 이 메인 어셈블리는, 예컨대 2개의 SPS-기능 어셈블리(551 및 553)를 갖는 메모리 프로그래밍 가능한 제어 장치(550)이다.

제1 SPS-기능 어셈블리(551)는 기계 및/또는 플랜트용 소프트웨어이다. 여기에서, SPS는, 제어 장치 고유의 프로그램 메모리 내에 저장된 내부 소프트웨어에 따라 내부 마이크로 프로세서에 의해서 제어 신호를 생성한다.

제2 SPS-기능 어셈블리(553)는, 제2 메인 어셈블리(580), 즉 그리핑 장치(505)의 전자 장치와 통신하는 SPS-고유의 데이터 인터페이스를 형성한다. 데이터 인터페이스는 포인트-투-포인트-통신을 위한 인터페이스이다. 이와 같은 정보 교환은 예컨대 IO-Link^®-시스템에 의해서 실현 가능하다. 이 시스템은, 예컨대 차폐되지 않은 간단한 3- 내지 5 와이어 연결부(557)로 충분하다.

다중 와이어 연결부(557)는, 에너지 케이블(561)과 결합하여 차폐되지 않은 케이블(556)을 형성하며, 이 케이블은 에너지 공급을 위해서 이용되는 예컨대 5개 코어 중 2개를 구비한다. 케이블(557)은, 그리핑 장치(505)의 하우징(10, 71)과 SPS(550) 사이에 있는 유일한 연결부이다. 다시 말해, 이 경우에는 간단하고 유연하며 취급하기 용이한 하나의 케이블 연결부가 존재한다.

케이블(557)은, 그리핑 장치(505) 내에서 그곳에 배열된 포인트-투-포인트-데이터 인터페이스(586) 또는 제어 보드(151)와 연결되어 있다. 데이터 인터페이스(586) 외에, 그리핑 장치 내에는, 전체 그리퍼 애플리케이션 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 및 메모리 모듈(150)이 있다. 상기 모듈 내에는, 상기 그리핑 장치(505)에 의해 가공품을 파지하기 위해서 필요한 모든 파라미터가 저장되어 있다.

이들 파라미터는, 파지를 위해서 반드시 필요한 기하학적 데이터 외에, 다른 무엇보다 예컨대 탄성 계수 또는 중공 기하학적 형상의 함수인 재료 특성이다. 예를 들어 탄성적인 완전체의 경우에는, 그리핑 아암(1, 2) 사이에 배치된 고정 폭 또는 고정 길이와 연계하여, 탄성에서 기인하는 그리핑 리프트 오프셋을 기하학적인 길이로서 계산하기 위하여, 그리핑 물품 재료에 따라 쇼어 A, B, C 또는 D에 따른 경도가 제공될 수 있다. 예컨대 코일 스프링 또는 플라스틱 용기와 같은 중공 기하학적 형상에서는, 변형에서 기인하는 탄성률이 쇼어 경도를 대신할 수 있다. 대안적으로는, 그리핑 장치(505)가 개별 가공품에 대해 단 하나의 파지력 범위만을 사전 설정하는 것도 가능하다.

그리핑 장치 내에서, 제어 가능한 액추에이터(120), 예컨대 실린더-피스톤-유닛 및 위치 센서(155)와는 개별적으로 구성된 조절기(580)가 연결되어 있으며, 이 조절기는 특별히 그리퍼 운동 역학, 액추에이터 제어부 및 센서, 예컨대 위치 센서로 이루어진 조합에 매칭되어 있다.

개별적인 조절기(580)는, 예를 들어 위치 조절 회로로 충분한 하나 이상의 위치 조절기(581)를 조절기 기능 유닛으로서 갖는데, 그 이유는 위치 센서(들)(155)로부터 전달되는 위치 변경 및 런타임 정보로부터 그리핑 아암의 리프팅 속도가 계산되기 때문이다.

제2 조절기 기능 유닛은, 압력 센서에 의해서 예컨대 런타임 동안에 공급 압력의 레벨 및 그리핑 아암(1, 2)의 리프팅 방향을 결정하는 압력 조절기(582)이다.

제3 조절기 기능 유닛은, 개별 조절기(580)의 센서 인터페이스(583)이다. 이 센서 인터페이스는, 액추에이터(120)의 파워 및 동역학에 매칭되어 있고, 직접 하나 이상의 위치 센서(155) 및 예컨대 액추에이터(120)의 리프팅 방향당 각각 하나의 압력 센서(180)로 절단된다. 이 경우에도, 예컨대 타코 제너레이터, 코일 리졸버, 광학 측정 시스템 등과 같은 다른 센서 구조 유형에 대한 보편적인 액세스를 허용하는 부품들이 생략될 수 있다. 이와 같은 상황은, 보드 설치 공간 및 에너지를 절약한다.

타이머를 포함하고 그리핑 장치상에 또는 그리핑 장치 내에 설치된 센서(155, 180)에 의해서는, 파지 위치 및 생성되는 압력 매체 압력의 측정 외에 또한 파지 시간도 측정될 수 있다. 또한, 예컨대 파지 과정의 횟수 또는 파지력의 레벨과 같은 통계적인 값들도 수집될 수 있다. 필요한 경우에는, 초기 기능 손실에 대한 조기 경보도 발생할 수 있다. 이와 같은 정보는, SPS(550)로 전송되거나 그리핑 장치(505)에서 예컨대 LED 또는 디스플레이를 통해 디스플레이 된다.

1, 2: 그리핑 요소, 그리핑 죠
3: (10, 70, 80)에 대한 중심선
4: 실린더 내부 챔버
5: 하우징 내부 챔버, 하우징 내부
6: 기계 캐리지, 기계 부품, 취급 장치 부품
7: 가공품
9: 그리핑 방향, 캐리지 이동 방향
10: 본체, 하우징
11: 가이드 섹션
12: 본체 상부 면
13: 본체 하부 면, 어댑터 표면
15: 고정 보어, 수직
16: 횡 방향 보어
18: 하우징 커버, 커버 플레이트
20: 가이드 그루브
21: 그루브 측, 왼쪽
22: 그루브 측, 오른쪽
23, 24: 측벽, 가이드 그루브 벽
26: 레일 가이드 그루브
28: 정렬 핀 보어
31, 32: 가이드 레일, 캐리지 가이드 레일
37: 바닥 면, (31, 32)의 하부 면; 표면
41: 둥근 접시 머리 나사
42: 정렬 핀
51: 구동 섹션
55: 실린더 리세스, 타원형
56: 플랫 시일용 밀봉 시트 홈
61: 관통 보어, 중앙
65: 모듈 하우징 리세스
66: 센서 리세스
68: (71) 내의 홈
69: (71) 내의 고정 보어
70: 스위칭 모듈
71: 모듈 하우징
72: 상부 면, 어댑터 표면
73: 하부 면, 어댑터 표면
74: 리세스
75: 측면 커버, 플렉시 글라스 커버
76: 홀딩 커버
77: 커버 스크린
78: 전면 커버
79: 플랫 시일
80: 이중 스플라인 기어
81: 이중 스플라인 요소, 이중 스플라인, 기어 부품
83, 84: 단부 측, 단부 면, 경사짐
85, 86: 지지 웹
87: 쐐기 그루브
91, 92: 쐐기 웹, T자-형상
95: 싱크 보어
96: 스크루 보어
100, 101: 캐리지
102: 상부 면
103: 단부 측, 단부 면
105: 캐리지 가이드 그루브
106: T자형 그루브
107: 쐐기 표면, 개방 시스템
108: 쐐기 표면, 폐쇄 시스템
109: 윤활 포켓
110: 어댑터 상부 구조물
115: (300)용 스크루 보어
118: (300)용 나사
120: 실린더-피스톤-유닛; 구동 장치, 액추에이터, 공압식, 이중으로 작용함
121: 피스톤, 타원형
122: 피스톤 바닥 측
123: 피스톤 로드 측
124: 돌출부, 디스크 형상, 스톱
125: 돌출부, 피스톤 바닥 측, 원통형
126: (136)용 블라인드 홀 보어
127: 압력 보상 보어
131: 피스톤 로드 슬리브, 피스톤 로드; 파워 트레인
132: 피스톤 로드 나사, 피스톤 로드
135: 관통 보어
136: 디스크 자석, (155)용 트리거
150: 그리퍼 애플리케이션 소프트웨어용 컴퓨터 및 메모리 모듈, 전자식 제어 장치
151: 제어 보드
155: 위치 센서, 아날로그; 피스톤 위치 센서
157: 예컨대 케이블 스트레인 릴리프 요소와의 전기 연결부
158: 부하 전류 및 신호 흐름용 케이블; (556) 참조
180: 전기 신호 출력을 갖는 압력 센서
200, 201: 방향 조절 밸브, 3/2-방향 조절 밸브
211: 공압식 예비제어 장치, 양측
212: 전자석, 리프팅 자석
213: (200, 201)에 대한 작업 연결부
217, 218: 제어 라인, 전기식
227: 소음기, 배기 필터
233: (200, 201)에 대한 메인 공급부
240: 압력 제한 밸브
244, 245: 압축 공기 연결부, 압력 매체 연결부
246: 압축 공기 라인, 압축 공기 튜브
249: (200, 201)용 밸브 배기 보어
250: 비례 조절기, 소형 비례 조절기
251: 2/2-방향 조절 밸브, 공급부
252: 2/2-방향 조절 밸브, 귀환부
253: 라인
261: 증폭기
262: 기준 압력의 입력
263: 실제 압력의 출력
264: 실제 압력의 입력
301, 302: 가이드 그루브 시일
505: 그리핑 장치, 병렬 그리퍼
550: 제1 메인 어셈블리, 외부 제어 장치, 메모리 프로그래밍 가능한 제어 장치 = SPS
551: 제1 SPS-기능 어셈블리, 기계 소프트웨어
553: 제2 SPS-기능 어셈블리, 포인트-투-포인트-통신을 위한 데이터 인터페이스
556: (550)과 (505) 사이의 데이터 및 에너지를 위한 차폐되지 않은 케이블; (158) 참조
557: 3 내지 5 와이어 연결부, 다중 와이어 연결부, 차폐되지 않음
561: 에너지 케이블
580: 제1 메인 어셈블리, 조절기, 개별적
581: 제1 조절기 기능 유닛, 위치 조절기
582: 제2 조절기 기능 유닛, 압력 조절기
583: 제3 조절기 기능 유닛, 센서 인터페이스
584: 센서 인터페이스
586: 포인트-투-포인트-통신을 위한 데이터 인터페이스

Claims

그리핑 요소(1, 2)를 지지하는 캐리지(100, 101) 또는 피봇 아암을 가지며, 상기 캐리지(100, 101) 또는 피봇 아암이 본체(10) 내에서 - 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 - 장착되어 가이드 되며, 하나 이상의 실린더-피스톤-유닛(120)에 의해 구동될 수 있는, 그리핑 장치에 있어서,
- 상기 본체(10)에는, 모듈 하우징(71)에 내장되어 있고 전기식으로 제어 가능한 스위칭 모듈(70)이 설치되어 있으며,
- 상기 모듈 하우징(71)은, 하나 이상의 압력 매체 연결부(245) 및 하나 이상의 전기 접속부(157)를 구비하고, 상기 전기 접속부는 부하 라인뿐만 아니라 제어 라인도 포함하며, 그리고
- 상기 스위칭 모듈(70) 내에는, 압력 매체를 스위칭하고 전기적으로 구동 가능한 하나 이상의 밸브(200, 201), 및 외부 및 내부 제어 신호를 시행하고 평가하기 위한 하나 이상의 전자 컴퓨터 및 메모리 모듈(150)이 배열되어 있으며, 상기 내부 제어 신호는, 적어도 본체(10) 내에서 또는 본체(10) 상에서 상기 캐리지(들)(100, 101)의 그리고/또는 실린더-피스톤-유닛(120)의 하나 이상의 물리적인 특성 변수를 검출하는 하나 이상의 센서(155, 180)로부터 유래하는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 본체(10)가 1차 어댑터 표면(13)을 가지며, 상기 표면에 스위칭 모듈(70)이 자신의 어댑터 표면(72)을 통해 적응될 수 있는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제2항에 있어서, 상기 스위칭 모듈(70)이 본체(10)로부터 멀리 배치된 자신의 하부 면에, 상기 본체(10)의 어댑터 표면(13)에 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 상응하는 모듈 고유의 기계 측 어댑터 표면(73)을 갖는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 개별 센서(155)가 물리적인 특성 변수로서 - 대안적으로 또는 조합된 형태로 - 적어도 위치, 거리, 속도 및 가속을 검출하는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 모듈(70)의 컴퓨터 및 메모리 모듈(150)이 타이머를 구비하는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 검출된 물리적인 특성 변수를 하나 이상의 디스플레이- 또는 재생 장치를 통해 모듈 하우징(71)에 제공하기 위하여, 상기 컴퓨터 및 메모리 모듈(150)이 상기 검출된 물리적인 특성 변수의 적어도 일 부분을 시각적인 신호 또는 음향적인 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 방향 조절 밸브(200, 201)가 각각 차단-정지 위치를 갖고, 양측에서 공압식으로 또는 유압식으로 예비 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항 및 제7항에 있어서, 상기 방향 조절 밸브(200, 201) 앞에 비례 조절기(250)가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제8항에 있어서, 상기 비례 조절기(250)가 전기식으로 제어 가능한 2개 이상의 방향 조절 밸브(251, 252), 전기 신호를 생성하는 압력 센서(180), 및 증폭기(261)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 방향 조절 밸브(200, 201)가 카트리지 밸브인 것을 특징으로 하는, 그리핑 장치.