KR20240109772A - 흡착 및 집게 복합형 그리퍼 - Google Patents

Abstract

흡착 및 집게 복합형 그리퍼는 몸체부, 강체부 및 구동유닛을 포함한다. 상기 몸체부는 측면들을 포함하며, 내부에 파지공간을 형성한다. 상기 강체부는 상기 몸체부의 하부에서, 상기 몸체부보다 상대적으로 큰 강성을 가지며 상기 측면들을 따라 연장된다. 상기 구동유닛은 상기 강체부에 상부방향으로 힘을 인가하여, 상기 몸체부가 집게 형상으로 물체를 파지하도록 변형시킨다.

Description

흡착 및 집게 복합형 그리퍼{SUCTION AND FORCEPS COMBINED GRIPPER}

본 발명은 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기본적으로는 흡입력이 제공되어 흡착 컵으로서 작용하는 것은 물론, 필요에 따라 흡착 컵의 중앙이 오므라들며 집게처럼 동작하여 대상 물체에 대한 파지를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 흡착 및 집게 복합형 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.

나아가, 일본국 공개특허 제2000-296489호에서와 같이, 진공 부착 그리퍼에서 측부방향이 연장되는 리브를 형성하여 파지력을 향상시키는 구조도 개발되고 있다.

그럼에도 불구하고, 물체에 대한 파지가 효과적으로 구현되지 못하는 문제가 발생하고 있으며, 보다 다양한 형상 및 구조를 가지는 물체에 대한 효과적인 파지가 필요한 경우, 종래의 그립헤드를 통해서는 효과적인 파지가 어려운 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제10-2017984호 미국 등록특허 제94574477호 일본국 공개특허 제2000-296489호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 기본적으로는 흡입력이 제공되어 흡착 컵으로서 작용하는 것은 물론, 필요에 따라 흡착 컵의 중앙이 오므라들며 집게처럼 동작하여 대상 물체에 대한 파지를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 흡착 및 집게 복합형 그리퍼를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 그리퍼는 몸체부, 강체부 및 구동유닛을 포함한다. 상기 몸체부는 측면들을 포함하며, 내부에 파지공간을 형성한다. 상기 강체부는 상기 몸체부의 하부에서, 상기 몸체부보다 상대적으로 큰 강성을 가지며 상기 측면들을 따라 연장된다. 상기 구동유닛은 상기 강체부에 상부방향으로 힘을 인가하여, 상기 몸체부가 집게 형상으로 물체를 파지하도록 변형시킨다.

일 실시예에서, 상기 강체부는, 상기 몸체부들의 측면들 중, 서로 마주하는 한 쌍의 제1 및 제2 측면들에 연장되는 제1 및 제2 프레임부들을 포함하고, 상기 구동유닛은, 상기 제1 및 제2 프레임부들에 힘을 인가할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 프레임부들 각각은, 상기 구동유닛에 의해 힘이 제공되는 부분을 기준으로 서로 분리되는 제1 및 제2 분리부들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 프레임부들 각각과 상기 구동유닛을 서로 연결하는 관절유닛을 더 포함하고, 상기 관절유닛을 기준으로 상기 제1 및 제2 분리부들은 상대적으로 회전할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 몸체부의 측면들 중, 상기 제1 및 제2 프레임부들이 형성되지 않은 측면들에는, 상기 몸체부의 강성보다 상대적으로 큰 강성을 가지는 유연 구조부가 부착될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 측면들 각각은, 중앙에 형성되는 주름부, 및 상기 주름부의 양 측에 형성되는 한 쌍의 일측 및 타측 면부들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 주름부는, 상기 일측 및 타측 면부들보다 상대적으로 낮은 압축 강성을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구동유닛은, 상하방향으로 구동되는 구동부, 및 상기 구동부와 상기 강체부 사이에 연결되어, 상기 구동부가 상하방향으로 구동됨에 따라 상기 강체부에 상하방향으로 힘을 전달하는 구동 전달부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구동부는, 상기 몸체부의 상면에 형성되는 상면부를 관통하여 스크류 결합되며, 상하방향으로 이동될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구동 전달부는, 상기 구동부에 연결되는 수평 전달부, 및 상기 수평 전달부의 양 끝단으로부터 하부방향으로 연장되어 상기 강체부에 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 측면 전달부들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 측면 전달부들 각각은, 와이어(wire) 또는 일 방향으로 연장되는 바(bar)일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 몸체부는, 상기 측면부들 각각으로부터 상기 강체의 하부방향으로 추가로 연장되며, 유연한 구조를 가지는 연장면들을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 몸체부의 상면에 형성되는 상면부를 관통하여 상기 파지공간으로 흡입력을 제공하는 흡입유닛을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 강체부가 형성되는 위치와 인접한 위치의 파지공간에는, 상기 파지공간으로의 이물질 유입을 차단하는 메쉬부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 몸체부가 중앙을 따라 접혀지며 물체를 파지함에 따라, 종래 그리퍼를 통한 파지가 어려운 물체에 대하여도 용이하고 효과적인 파지가 가능할 수 있다. 예를 들어, 물체의 형상이 바(bar), 실, 전선 등과 같이 상대적으로 얇은 두께를 가지면서 일 방향으로 길게 연장되거나, 가루 형태와 같이 파지 공간이 밀폐되지 않는 경우 누설이 발생하는 물체에 대하여도, 파지공간에 대한 밀폐를 통해 효과적인 파지가 가능하다.

특히, 강체부가 몸체부에 형성되며, 강체부가 서로 접히는 형태로 상기 몸체부를 중앙을 따라 접도록 유도함으로써, 물체에 대한 파지시 안정적인 접힘 동작이 유도되며, 물체에 대한 파지력도 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 강체부의 접히는 구조를, 구동부의 구동과 와이어와 같은 형상의 구동 전달부를 통해 구현되며, 구동부는 스크류 결합에 따른 회전에 의해 상하방향으로 일정하게 위치가 가변되므로, 물체 파지를 위한 몸체부의 접히는 동작이 안정적으로 일정하게 수행될 수 있다.

또한, 상기 몸체부가 접히지 않은 일반적인 상황에서는, 파지 공간의 내부로 흡입력이 제공되어 물체에 대한 흡착을 수행할 수 있음은 물론, 상기 몸체부가 접히는 상황에서도 흡입력이 제공됨에 따라 물체에 대한 파지력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 몸체부의 끝단은 유연성 소재의 연장면으로 구성되어, 상기 강체부의 하부로 추가로 연장되므로, 다양한 표면 형상을 가지는 물체에 대한 효과적인 파지가 가능하다.

또한, 상기 몸체부 중, 접히는 측면의 중앙에는 주름부가 형성되어 상대적으로 주변부분보다 낮은 압축 강성을 가지므로, 상기 몸체부가 접히는 상황에서 중앙을 중심으로 보다 용이한 접힘이 가능할 수 있다.

또한, 상기 몸체부 중, 접히지 않은 면에는 상대적으로 큰 강성을 가지는 유연 구조부가 부착되므로, 상기 몸체부가 접히는 상황에서 외면의 압축 변형이 최소화되어 상기 몸체부의 변형을 최소화하며 안정적인 접힘을 유도할 수 있다.

또한, 상기 파지공간에는 메쉬부가 구비되어, 상기 물체에 대한 파지시 외부로부터 상기 파지공간의 내부로 이물질이 유입되는 것을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 그리퍼를 이용한 물체의 파지 상태를 예시한 모식도들이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 그리퍼를 이용하여 물체를 파지하는 상태를 도시한 사시도들이다.
도 4는 도 1의 그리퍼의 몸체부가 집게와 같이 오므라드는 상태를 도시한 측면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그리퍼를 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 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 그리퍼(10)는 상면부(100), 몸체부(200), 강체부(300), 구동유닛(400) 및 관절유닛(500)을 포함한다.

상기 상면부(100)는 예를 들어, 제1 방향(X) 및 이에 수직인 제2 방향(Y)이 형성하는 평면(XY 평면)을 따라 연장되며, 소정의 두께를 가지는 플레이트 형상을 가질 수 있다.

이 때, 상기 상면부(100)는 도시된 바와 같이 사각 플레이트 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 다양한 플레이트 형상을 가질 수 있다. 다만, 이하의 실시예에서는 설명의 편의상 상기 상면부(100)는 사각 플레이트를 가지는 것을 예시한다.

상기 상면부(100)의 경우, 서로 마주하는 한 쌍의 제1 및 제2 상부 측면들(110, 120)을 가질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 상부 측면들(110, 120)은 서로 평행하게 연장될 수 있다.

상기 상면부(100)에서, 상기 제1 상부 측면(110) 측으로는 제1 홀(111)이 형성되고, 상기 제2 상부 측면(120) 측으로는 제2 홀(121)이 형성된다.

상기 상면부(100)에는 후술되는 상기 구동유닛(400)이 연결되고, 도면을 통해서는 도시하지는 않았으나, 별도의 흡입유닛이 추가로 구비될 수 있다. 상기 흡입유닛의 경우, 상기 구동유닛(400)의 구동부(410)와는 다른 위치로 상기 상면부(100)에 연결될 수 있으며, 상기 흡입유닛의 경우 상기 상면부(100)를 관통하여, 후술되는 파지공간(205, 도 3a))으로 연결될 수 있다.

그리하여, 상기 흡입유닛은 상기 파지공간(205)으로 흡입력을 제공하며, 이에 따라 상기 파지공간(205)에 위치하는 파지 대상 물체에 대한 흡착이 수행될 수 있다.

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 흡입유닛의 경우, 외부로부터 흡입력을 제공하는 별도의 흡입라인과 연결될 수 있다.

상기 몸체부(200)는 상기 상면부(100)의 하면에 연결되는 것으로, 전체적으로 사각 블록 형상을 가지며, 내측으로는 상기 파지공간(205)이 형성된다.

상기 몸체부(200)는 구체적으로, 서로 마주하는 제1 및 제2 측면들(210, 220), 및 서로 마주하는 제3 및 제4 측면들(230, 240)을 포함하며, 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)은 상기 몸체부(200)의 측면들을 형성하여 내부에 상기 파지공간(205)을 형성하게 된다.

이 경우, 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)은 유연한 소재를 가질 수 있으며, 각각이 별도로 형성되어 서로 연결될 수도 있고, 한 번에 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)의 경우 물체의 파지시 후술되는 접혀지는 변형이 발생할 수는 있으나, 전체적으로 물체에 대한 파지를 수행하지 않은 경우 사각 블록의 형상을 유지하는 정도의 강성을 가질 수 있다.

상기 강체부(300)는 상기 몸체부(220)의 하측에 고정되는 것으로, 제1 내지 제4 프레임부들(310, 320, 330, 340)을 포함한다.

즉, 상기 제1 프레임부(310)는 상기 제1 측면(210)의 하측을 따라 연장되며 고정되고, 상기 제2 프레임부(320)는 상기 제2 측면(220)의 하측을 따라 연장되며 고정되고, 상기 제3 프레임부(330)는 상기 제3 측면(230)의 하측을 따라 연장되며 고정되고, 상기 제4 프레임부(340)는 상기 제4 측면(240)의 하측을 따라 연장되며 고정된다.

이 경우, 상기 제1 내지 제4 프레임부들(310, 320, 330, 340) 역시, 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)과 같이, 각각이 측면들에 형성된 후 상기 측면들이 서로 연결됨에 따라 서로 연결될 수도 있고, 일체로 형성된 상기 측면들 상에 일체로 형성될 수도 있다.

상기 제1 내지 제4 프레임부들(310, 320, 330, 340)의 경우, 전체적으로 상기 몸체부(200)의 하부의 둘레를 따라 형성되며 상기 몸체부(200)의 구조적 형상을 유지하며, 이에 따라 상기 몸체부(200) 보다는 높은 강성의 재질로 형성되어야 한다.

특히, 상기 몸체부(200)의 경우, 물체에 대한 파지를 수행하는 경우, 물체의 형상이나 파지 상태 등에 따라 접혀지거나 그 형상이 가변될 수는 있으나, 상기 강체부(300)의 경우 물체에 대한 파지를 수행하는 경우에도 상대적으로 그 형상이 가변되는 것이 최소화되며 전체적인 형상과 구조를 유지하는 것이 필요하다. 그리하여, 물체에 대하여 소정의 파지력을 제공하면서 안정적인 파지를 효과적으로 수행할 수 있다.

한편, 상기 제1 프레임부(310)의 경우, 서로 분리되는 제1 분리부(311) 및 제2 분리부(312)를 포함하며, 마찬가지로 도시하지는 않았으나, 상기 제1 프레임부(310)에 마주하도록 형성되는 상기 제2 프레임부(320) 역시 서로 분리되는 제1 및 제2 분리부들을 포함한다.

이 때, 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)은, 상기 제1 측면(210) 또는 상기 제2 측면(220)의 정 중앙에서 서로 분리되는 것으로, 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)이 서로 분리되는 상기 정 중앙에는 상기 관절유닛(500)이 구비된다.

즉, 상기 관절유닛(500)을 통해 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)이 연결되는 것으로, 상기 관절유닛(500)은 상기 제1 측면(210) 또는 상기 제2 측면(220)의 하부의 중앙에 위치하게 된다.

이 때, 상기 관절유닛(500)은, 그 위치가 고정된 상태에서, 관절과 같이 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)이 상대적으로 회전 가능하도록 구성되면 충분하며, 세부적인 상기 관절유닛(500)의 구조나 형상은 제한되지 않는다.

또한, 상기 관절유닛(500)의 경우, 상기 제1 측면(210)의 하부에 위치하는 제1 관절유닛(510) 및 상기 제2 측면(220)의 하부에 위치하는 제2 관절유닛(미도시)을 포함하게 된다.

상기 구동유닛(400)은 상기 강체부(300)에 소정의 구동력을 제공하는 것으로, 구동부(410) 및 구동 전달부(420)를 포함한다.

상기 구동부(410)는 상기 상면부(100)의 중앙에 연결되는 것으로, 상기 구동부(410)의 외주면에는 스크류(411)가 형성된다.

상기 구동부(410)의 경우, 도시하지는 않았으나, 회전 구동력을 제공받아 회전하게 되며, 상기 구동부(410)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 상기 외주면에 형성된 스크류(411)에 의해, 상기 구동부(410)는 상기 상면부(100)에 대하여 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 모두 수직인 제3 방향(Z)으로 상승 또는 하강하게 된다.

한편, 상기 구동부(410)의 경우, 마찬가지로 도시하지는 않았으나, 상기 구동부(410)의 중앙을 관통하여 앞서 설명한 상기 흡입유닛이 형성될 수 있다. 이에, 상기 흡입유닛은 상기 구동부(410)를 관통하여 상기 파지공간(205)으로 연장되어, 상기 파지공간(205)으로 소정의 흡입력을 제공할 수 있다.

즉, 상기 흡입유닛은, 앞서 설명한 바와 같이 상기 구동부(410)에 인접하도록 형성될 수도 있으며, 상기 구동부(410)를 관통하도록 형성될 수도 있다.

상기 구동 전달부(400)는 상기 제2 방향(Y)으로 수평하게 연장되며, 중앙은 상기 구동부(410)의 상면에 고정되는 수평 전달부(425)를 포함한다.

그리하여, 상기 구동부(410)가 상기 제3 방향(Z)으로 상승 또는 하강하면, 상기 수평 전달부(425)도 동일하게 상기 제3 방향(Z)으로 상승 또는 하강하게 된다.

상기 구동 전달부(400)는 상기 수평 전달부(425)의 양 측 끝단에 각각 연결되며, 상기 제3 방향(Z)을 따라 소정 길이 하부 방향으로 연장되는 제1 측면 전달부(421) 및 제2 측면 전달부(422)를 더 포함한다.

이 경우, 상기 제1 측면 전달부(421)는 상기 제3 방향(Z)을 따라 하부로 연장되며, 상기 제1 측면(210)을 거쳐 제1 관절유닛(510)에 끝단이 고정된다. 마찬가지로 도시하지는 않았으나, 상기 제2 측면 전달부(422)는 상기 제3 방향(Z)을 따라 하부로 연장되며, 상기 제2 측면(220)을 거쳐 제2 관절유닛에 끝단이 고정된다.

한편, 상기 제1 측면 전달부(421)가 하부방향으로 연장되는 경우, 상기 제1 측면 전달부(421)는 상기 상면부(100)에 형성되는 상기 제1 홀(111)을 관통하게 되며, 마찬가지로 상기 제2 측면 전달부(422)는 상기 제2 홀(121)을 관통하여 연장된다.

그리하여, 상기 구동부(410)의 구동에 따라, 상기 구동부(410)가 상기 제3 방향(Z)을 따라 상승 또는 하강하는 경우, 상기 수평 전달부(425)도 상승 또는 하강하게 되며, 이에 따라 상기 제1 측면 전달부(421) 및 상기 제2 측면 전달부(422)도 상기 제3 방향(Z)을 따라 상승 또는 하강한다.

결과적으로, 상기 제1 측면 전달부(421) 및 상기 제2 측면 전달부(422)의 끝단에 고정되는 제1 관절유닛(510) 및 제2 관절유닛도 상기 제3 방향(Z)을 따라 상승 또는 하강하게 된다. 이러한 구동에 따른 상기 몸체부(200) 및 상기 강체부(300)의 구동에 대하여는 후술한다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 그리퍼를 이용한 물체의 파지 상태를 예시한 모식도들이다.

도 2a 및 도 2b를 추가로 참조하면, 상기 몸체부(200)의 경우, 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)의 하측으로는 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)이 연장된다.

즉, 상기 제1 연장면(215)은 상기 제1 측면(210)에서, 상기 제1 프레임부(310)가 형성되는 부분의 하부방향으로 추가로 연장되어 형성된다. 마찬가지로 상기 제2 내지 제4 연장면들(225, 235, 245)은 상기 제2 내지 제4 측면들(220, 230, 240)에서, 상기 제2 내지 제4 프레임부들(320, 330, 340)이 형성되는 부분의 하부방향으로 추가로 연장되어 형성된다.

이 경우, 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)의 연장되는 길이는 다양하게 가변될 수 있으며, 결국 상기 제1 내지 제4 프레임부들이 형성되는 위치에 의해 결정된다.

한편, 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)의 경우, 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)과 별도로 형성되는 면일 수 있으며, 이와 달리 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)과 일체로 형성되지만 상기 강체부(300)에 의해 그 영역이 구획되는 것에 불과할 수 있다.

이에, 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)의 경우, 상기 몸체부(200)와 동일한 유연성 재질로 형성될 수 있으며, 실시예에 따라서는 상기 제1 내지 제4 측면들(210, 220, 230, 240)보다 더 유연한 재질로 형성될 수도 있다.

도 2a를 참조하면, 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)의 경우, 상기 그리퍼(10)에 소정의 압력이 인가되어 상기 지면(1)에 접하는 경우, 유연성 재질로 형성되므로 외측 방향으로 유연하게 굽혀지며 위치할 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 상기 그리퍼(10)로 물체(2)에 대한 파지를 수행함에 있어, 특히 상기 물체(2)의 표면이 불균일한 표면을 가지는 경우, 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)은 유연성 재질을 포함하므로 상기 물체(2)의 불균일한 표면에 보다 효과적으로 밀착될 수 있다.

즉, 유연성 재질을 가지므로 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)은 상기 물체(2)의 표면을 따라 그 형상이 가변될 수 있으며, 이에 따라 상기 물체(2)의 표면에 보다 효과적으로 밀착될 수 있다. 또한, 이러한 밀착성 향상으로 결과적으로 상기 물체(2)에 대한 보다 효과적인 파지를 수행할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 그리퍼를 이용하여 물체를 파지하는 상태를 도시한 사시도들이다. 도 4는 도 1의 그리퍼의 몸체부가 집게와 같이 오므라드는 상태를 도시한 측면 사시도이다.

우선, 도 3a를 참조하면, 초기 상태 또는 일반적인 상태에서는, 상기 그리퍼(10)는 상기 구동부(410)가 초기 위치에 위치하며, 이에 따라 상기 몸체부(200)는 전체적으로 사각 블록 형상을 가진다.

이 때, 상기 파지 공간(205)은 도시된 바와 같이, 입구가 사각형 형상을 가질 수 있으며, 상기 파지 공간(205) 역시 일정하게 유지될 수 있다.

이러한 초기 상태 또는 일반적인 상태에서는, 상기 그리퍼(10)는 상기 파지 공간(205)으로 앞서 설명한 상기 흡입유닛에 의해 흡입력을 제공하며, 이에 파지 대상 물체를 흡착할 수 있으며, 이는 마치 흡착컵이 물체를 흡착하는 구조와 유사할 수 있다.

특히, 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)의 경우 유연성 재질로 형성되어 파지 대상 물체의 표면의 형상에 부합하도록 가변될 수 있으므로, 전체적으로 상기 몸체부(200)는 사각 블록 형상을 유지하면서 파지 대상 물체를 흡착하여 파지할 수 있다.

이와 달리, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 상기 그리퍼(10)는 집게와 같은 형상으로 가변되면서 파지 대상 물체를 파지할 수 있다.

즉, 상기 구동부(410)가 구동되어 상기 제3 방향(Z)을 따른 상부방향으로 돌출되며 구동되면, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 측면 전달부들(421, 422)도 상기 상부방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 상기 제1 관절유닛(510) 및 상기 제2 관절유닛도 상기 상부방향으로 이동하게 된다.

이 때, 상기 제1 관절유닛(510)에는 서로 분리되는 상기 제1 프레임부(310)의 제1 및 제2 분리부들(311, 312)이 연결되므로, 상기 제1 관절유닛(510)의 상부방향으로의 이동에 따라 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)은 상기 제1 관절유닛(510)을 기준으로 상대적으로 회전하게 된다.

또한, 이러한 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)의 회전과 함께, 상기 제1 측면(210)은 중앙부, 즉 상기 제1 측면 전달부(421)가 연장되는 부분이 상부로 상승하며 접히게 된다. 이러한 상기 제1 측면(210)의 접히는 형상은, 중앙이 오므라들면서 그 길이가 감소하는 형상인 것으로, 상기 중앙부를 중심으로 양 측이 서로 접히는 집게 모양으로의 접히는 형상을 갖게 된다.

마찬가지로, 상기 제1 측면(210)과 마주하는 상기 제2 측면(220)도 동일하게 중앙부, 즉 상기 제2 측면 전달부(422)가 연장되는 부분이 상부로 상승하며 접히게 되어, 전체적으로 상기 제2 측면(220)도 상기 중앙부를 중심으로 양 측이 서로 접히는 집게 모양으로의 접히는 형상을 갖게 된다.

이와 동시에, 상기 제2 측면(220)에 형성되는 상기 제2 프레임부(320)의 제1 및 제2 분리부들도 상기 제2 관절유닛을 기준으로 상대적으로 회전하게 된다.

즉, 상기 제1 및 제2 분리부들(311, 312)은 도 3b에서와 같이 'Λ'자 형상으로 서로 꺾이면서 연장된다.

나아가, 도 3b에 화살표(실선)로 도시된 바와 같이, 서로 마주하는 상기 제1 및 제2 측면들(210, 220)이 중앙이 상부방향으로 오므라들며 접힘에 따라, 상대적으로 상기 제2 및 제4 측면들(230, 240)은 그 면이 신장되고, 상기 제3 및 제4 연장면들(235, 245)은 서로 근접하게 된다.

그리하여, 상기 파지공간(205)은 가운데로 모아지며 좁아지게 된다.

따라서, 상기와 같은 구조로 상기 몸체부(200)가 변형되고, 상기 파지공간(205)이 좁아짐에 따라, 상기 그리퍼(10)는 파지 대상 물체에 대한 파지를 수행하게 된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 흡입유닛은 이러한 대상 물체에 대한 파지상태에서 상기 파지공간(205)으로 흡입력을 제공할 수 있으며, 이러한 흡입력의 제공에 따라, 도 3b 및 도 4에서 점선으로 표시한 바와 같이, 상기 제3 및 제4 연장면들(235, 245)은 더 근접하여 사이에 위치하는 파지 대상 물체와 보다 더 밀착할 수 있다. 그리하여, 상기 파지 공간(205)에 위치하는 상기 물체에 대하여 보다 큰 파지력을 제공할 수 있으며, 이를 통해 보다 효과적인 파지가 가능할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.

본 실시예에 의한 상기 그리퍼(20)는 몸체부(201)의 구조를 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 그리퍼(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 그리퍼(20)의 경우, 상기 몸체부(201)의 제1 측면(210) 및 제2 측면(220)은 주름구조를 포함한다.

즉, 상기 제1 측면(210)은 상기 제1 측면 전달부(421)가 연장되는 중앙부에 형성되는 주름부(213)와, 상기 주름부(213)의 양 측에 각각 형성되는 일측 면부(211) 및 타측 면부(212)를 포함하도록 구성된다.

상기 일측 면부(211) 및 상기 타측 면부(212)는 동일한 면적으로 가지면서 상기 주름부(213)를 기준으로 서로 대칭으로 형성되며, 앞선 도 1에서의 상기 그리퍼(10)의 제1 측면과 동일한 강성의 재질로 형성될 수 있다.

이와 달리, 상기 주름부(213)는 상기 중앙부를 기준으로 소정 면적, 예를 들어, 상기 주름부(213)의 면적은 상기 일측 면부(211)의 면적과 실질적으로 동일하거나 작은 면적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 주름부(213)는 상기 일측 면부(211) 및 상기 타측 면부(212)가 가지는 강성보다 낮은 압축 강성을 가지는 재질로 형성되며, 예를 들어, 주름구조가 연속되는 자바라 구조일 수 있다.

이러한 상기 주름부(213)가 중앙부에 형성되는 구조는, 도시하지는 않았으나, 상기 제2 측면(220)에도 동일하게 적용되어, 서로 마주하는 면은 동일한 형상의 대칭구조를 가진다.

나아가, 도시된 바와 같이, 상기 주름부(213)의 경우, 상기 제1 연장면(215)은 물론 제2 연장면(225)에도 형성될 수 있다. 물론, 실시예에 따라 상기 제1 및 제2 연장면들(215, 225)에는 상기 주름부(213)가 형성되지 않을 수도 있다.

이상과 같이, 상기 제1 측면(210) 및 상기 제2 측면(220)에 상기 주름부(213)가 중앙부를 따라 형성되도록 상기 몸체부(201)가 구성되므로, 물체에 대한 파지를 수행하기 위해 상기 몸체부(201)가 집게 형상으로 접혀지거나 오므라지는 경우, 접히거나 오므라지는 특성을 보다 극대화할 수 있다.

즉, 상기 주름부(213)가 상기 일측 면부(211) 및 상기 타측 면부(212)보다 낮은 압축 강성을 가지므로, 상기 몸체부(201)가 상기 제1 측면(210) 및 상기 제2 측면(220)이 접혀지거나 오므라지는 형태로 변형되는 것이 보다 용이해지며, 이에 따라 물체에 대한 파지가 보다 용이하게 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.

본 실시예에 의한 상기 그리퍼(30)는 몸체부(202)의 구조를 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 그리퍼(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 그리퍼(30)의 경우, 상기 몸체부(202)에서, 서로 마주하는 상기 제2 및 제4 측면들(230, 240)에는 유연 구조부(231, 241)가 각각 추가로 구비될 수 있다.

즉, 상기 몸체부(202)에서, 상기 물체의 파지를 수행하는 경우, 접혀지거나 오므라드는 면인 상기 제1 및 제2 측면들(210, 220)과 달리, 상기 제3 및 제4 측면들(230, 240)은 신장되도록 변형됨은 앞서 설명한 상기 몸체부(200)에서와 같다.

다만, 본 실시예의 경우, 상기 물체의 파지를 수행하는 경우, 신장되는 한 쌍의 상기 제3 및 제4 측면들(230, 240)에, 상기 유연 구조부(231, 241)가 추가로 부착될 수 있다.

이 때, 상기 유연 구조부(231, 241)는 상기 제3 및 제4 측면들(230, 240) 각각의 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있으며, 상기 유연 구조부(231, 241)는 상기 몸체부(202)가 가지는 강성보다 상대적으로 큰 강성을 가질 수 있다. 즉, 상기 유연 구조부(231, 241)가 추가로 부착됨에 따라, 상기 몸체부(202)에서 외곽면인 상기 제3 및 제4 측면들(230, 240)의 강성을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 유연 구조부(231, 241)의 경우, 상대적으로 얇은 두께로 형성되므로 굽힘 변형은 용이하게 유도되지만, 상대적으로 압축 강성은 높으므로 압축 변형은 유도되기 어렵다. 이에, 상기 유연 구조부(231, 241)가 부착됨에 따라, 소위 판 스프링과 유사한 효과를 가져올 수 있어, 상기 몸체부(202)는 전체적으로 도 6에 도시된 구조와 같이 집게 형상으로 변형되는 구조가 보다 안정적으로 유도될 수 있게 된다.

그리하여, 보다 안정적이고 균일한 변형 구조를 유지할 수 있어, 물체에 대한 파지가 보다 안정적으로 균일하게 수행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그리퍼를 도시한 사시도이다.

본 실시예에 의한 상기 그리퍼(40)는 몸체부(203)의 구조를 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 그리퍼(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 그리퍼(40)에서는, 상기 몸체부(203)가 형성하는 상기 파지공간(205)에 메쉬부(206)가 추가로 형성된다.

즉, 상기 메쉬부(206)는 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(203)의 하부에 형성되며, 상기 파지공간(205)의 단면을 차단하는 구조로, 상기 몸체부(203)의 각 측면들의 내면을 따라 형성된다.

이 때, 상기 메쉬부(206)는 도면을 통해서는, 상기 강체부(300)가 형성되는 위치보다 하부, 즉 상기 제1 내지 제4 연장면들(215, 225, 235, 245)의 내면을 따라 형성되는 것을 예시하였으나, 상기 메쉬부(206)의 형성 위치는 다양하게 가변될 수 있다.

상기 메쉬부(206)의 경우, 상기 그리퍼(40)가 물체를 파지함에 따라 접혀지는 경우라면, 상기 몸체부(203)의 변형 형상에 따라 변형되어 접혀질 수 있다. 다만, 상기 메쉬부(206)가 접혀지는 경우라면, 상기 메쉬부(206)는 상기 파지공간(205)의 내측으로 접혀지도록 형성되어야 하며, 이에 물체를 파지함에 있어 물체와의 간섭을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 메쉬부(206)는 다양한 메쉬(mesh) 소재로 형성될 수 있으며, 이를 통해 상기 파지공간(205)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

특히, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 파지공간(205)에서는 상기 흡입유닛의 흡입에 의해 음압이 형성되며, 외부로부터 상기 파지공간(205)으로 이물질이 유입될 가능성이 높다. 이에, 본 실시예에서와 같이, 상기 파지공간(205)의 경계부에 상기 메쉬부(206)가 형성됨에 따라, 상기 파지공간(205)으로의 이물질의 유입을 최소화할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 몸체부가 중앙을 따라 접혀지며 물체를 파지함에 따라, 종래 그리퍼를 통한 파지가 어려운 물체에 대하여도 용이하고 효과적인 파지가 가능할 수 있다. 예를 들어, 물체의 형상이 바(bar), 실, 전선 등과 같이 상대적으로 얇은 두께를 가지면서 일 방향으로 길게 연장되거나, 가루 형태와 같이 파지 공간이 밀폐되지 않는 경우 누설이 발생하는 물체에 대하여도, 파지공간에 대한 밀폐를 통해 효과적인 파지가 가능하다.

특히, 강체부가 몸체부에 형성되며, 강체부가 서로 접히는 형태로 상기 몸체부를 중앙을 따라 접도록 유도함으로써, 물체에 대한 파지시 안정적인 접힘 동작이 유도되며, 물체에 대한 파지력도 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 강체부의 접히는 구조를, 구동부의 구동과 와이어와 같은 형상의 구동 전달부를 통해 구현되며, 구동부는 스크류 결합에 따른 회전에 의해 상하방향으로 일정하게 위치가 가변되므로, 물체 파지를 위한 몸체부의 접히는 동작이 안정적으로 일정하게 수행될 수 있다.

또한, 상기 몸체부가 접히지 않은 일반적인 상황에서는, 파지 공간의 내부로 흡입력이 제공되어 물체에 대한 흡착을 수행할 수 있음은 물론, 상기 몸체부가 접히는 상황에서도 흡입력이 제공됨에 따라 물체에 대한 파지력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 몸체부의 끝단은 유연성 소재의 연장면으로 구성되어, 상기 강체부의 하부로 추가로 연장되므로, 다양한 표면 형상을 가지는 물체에 대한 효과적인 파지가 가능하다.

또한, 상기 몸체부 중, 접히는 측면의 중앙에는 주름부가 형성되어 상대적으로 주변부분보다 낮은 압축 강성을 가지므로, 상기 몸체부가 접히는 상황에서 중앙을 중심으로 보다 용이한 접힘이 가능할 수 있다.

또한, 상기 몸체부 중, 접히지 않은 면에는 상대적으로 큰 강성을 가지는 유연 구조부가 부착되므로, 상기 몸체부가 접히는 상황에서 외면의 압축 변형이 최소화되어 상기 몸체부의 변형을 최소화하며 안정적인 접힘을 유도할 수 있다.

또한, 상기 파지공간에는 메쉬부가 구비되어, 상기 물체에 대한 파지시 외부로부터 상기 파지공간의 내부로 이물질이 유입되는 것을 최소화할 수 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, 20, 30, 40 : 그리퍼
100 : 상면부 200, 201, 202, 203 : 몸체부
205 : 파지공간 206 : 메쉬부
210 : 제1 측면 211 : 일측 면부
212 : 타측 면부 213 : 주름부
215 : 제1 연장면 231 : 유연 구동부
300 : 강체부 310 : 제1 프레임부
311 : 제1 분리부 312 : 제2 분리부
400 : 구동유닛 410 : 구동부
420 : 구동 전달부 500 : 관절유닛

Claims (14)

1. 측면들을 포함하며, 내부에 파지공간을 형성하는 몸체부;
   상기 몸체부의 하부에서, 상기 몸체부보다 상대적으로 큰 강성을 가지며 상기 측면들을 따라 연장되는 강체부; 및
   상기 강체부에 상부방향으로 힘을 인가하여, 상기 몸체부가 집게 형상으로 물체를 파지하도록 변형시키는 구동유닛을 포함하는 그리퍼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강체부는, 상기 몸체부들의 측면들 중, 서로 마주하는 한 쌍의 제1 및 제2 측면들에 연장되는 제1 및 제2 프레임부들을 포함하고,
   상기 구동유닛은, 상기 제1 및 제2 프레임부들에 힘을 인가하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 프레임부들 각각은,
   상기 구동유닛에 의해 힘이 제공되는 부분을 기준으로 서로 분리되는 제1 및 제2 분리부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 프레임부들 각각과 상기 구동유닛을 서로 연결하는 관절유닛을 더 포함하고,
   상기 관절유닛을 기준으로 상기 제1 및 제2 분리부들은 상대적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
5. 제2항에 있어서,
   상기 몸체부의 측면들 중, 상기 제1 및 제2 프레임부들이 형성되지 않은 측면들에는, 상기 몸체부의 강성보다 상대적으로 큰 강성을 가지는 유연 구조부가 부착되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
6. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측면들 각각은,
   중앙에 형성되는 주름부; 및
   상기 주름부의 양 측에 형성되는 한 쌍의 일측 및 타측 면부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
7. 제6항에 있어서, 상기 주름부는,
   상기 일측 및 타측 면부들보다 상대적으로 낮은 압축 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
8. 제1항에 있어서, 상기 구동유닛은,
   상하방향으로 구동되는 구동부; 및
   상기 구동부와 상기 강체부 사이에 연결되어, 상기 구동부가 상하방향으로 구동됨에 따라 상기 강체부에 상하방향으로 힘을 전달하는 구동 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
9. 제8항에 있어서, 상기 구동부는,
   상기 몸체부의 상면에 형성되는 상면부를 관통하여 스크류 결합되며, 상하방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
10. 제8항에 있어서, 상기 구동 전달부는,
    상기 구동부에 연결되는 수평 전달부; 및
    상기 수평 전달부의 양 끝단으로부터 하부방향으로 연장되어 상기 강체부에 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 측면 전달부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측면 전달부들 각각은,
    와이어(wire) 또는 일 방향으로 연장되는 바(bar)인 것을 특징으로 하는 그리퍼.
12. 제1항에 있어서, 상기 몸체부는,
    상기 측면부들 각각으로부터 상기 강체의 하부방향으로 추가로 연장되며, 유연한 구조를 가지는 연장면들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
13. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 상면에 형성되는 상면부를 관통하여 상기 파지공간으로 흡입력을 제공하는 흡입유닛을 더 포함하는 그리퍼.
14. 제1항에 있어서,
    상기 강체부가 형성되는 위치와 인접한 위치의 파지공간에는, 상기 파지공간으로의 이물질 유입을 차단하는 메쉬부가 형성되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.