WO2018016769A1 - 객체 클램핑 유닛 및 이를 포함하는 객체 로딩장치 - Google Patents

객체 클램핑 유닛 및 이를 포함하는 객체 로딩장치 Download PDF

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WO2018016769A1
WO2018016769A1 PCT/KR2017/007039 KR2017007039W WO2018016769A1 WO 2018016769 A1 WO2018016769 A1 WO 2018016769A1 KR 2017007039 W KR2017007039 W KR 2017007039W WO 2018016769 A1 WO2018016769 A1 WO 2018016769A1
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WO
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clamping unit
clamping
storage chamber
pressing element
clamping shaft
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PCT/KR2017/007039
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English (en)
French (fr)
Inventor
백갑수
Original Assignee
백갑수
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors

Definitions

  • the present invention relates to an object clamping unit and an object loading apparatus including the same, and more particularly, to an object clamping unit for safely and firmly catching and moving a moving object to a designated location or another work place, and including the same. It relates to an object loading device.
  • an object loading device is used in a product production line to move a target object to which a predetermined process or task is performed for continuous processing by a process to a specified position or another work space, or to reverse the direction of an object for additional work.
  • this object loading device various types of loading devices are already known.
  • a rail-type object loading device configured to move an arm that catches an object along a guide rail disposed at the upper part of the workplace
  • the object loading device of the articulated robot structure which uses, or catches and reverses through a separate device of the left, right or up and down of the object, or the arm has three or more rotating joints is mainly used.
  • the method of catching an object includes a groove 310 or a protrusion (corresponding to the shape of the object outer surface of the portion to be caught, as shown in the drawing substitute picture of FIG. 1). 320) or a method using a hard urethane jaw (jow or clamp pad) having a catch surface formed with a groove and a projection is mainly used.
  • a clamp pad using a cylinder stroke is configured on the chuck base, and the clamp pad may be configured to control one to three stages by using a separate cylinder in order to escape or catch the clamp pad according to the shape of the object. If the product is supplied out of the clampable stroke (Stroke), there is a disadvantage that can be replaced with a jaw prepared in advance.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent No. 10-1416379 (Registration Announcement 2014. 07. 08)
  • the problem to be solved by the present invention is a structure in which a plurality of clamping shaft to catch the object while moving forward and backward, even if the shape and size are different depending on the object can be used in common to a variety of objects without replacing the jaws or additional machining It is to provide an object clamping unit.
  • Another object of the present invention is to provide an object loading apparatus capable of catching a target object more securely and firmly and moving it to a designated location or work place.
  • An object clamping unit applied to an object loading device 1 for moving a target object to a designated position or work place
  • a clamping shaft that is slidably assembled in a shape in which a part of each of the holders of the holder is accommodated and moves forward and backward individually;
  • a plurality of clamping shafts are provided in close contact with the outer surface of the object while independently advancing and moving in response to the external shape of the object by the pressing element.
  • the holder part applied to the object clamping unit includes a base attached to the arm tip of the object loading device and fixed to one side of the base, and a plurality of storage rooms having one side opened in a specific arrangement. It may be a configuration consisting of a formed cylinder block.
  • each of the clamping shaft ends extending out of the storage chamber may be attached with a hard elastic pressing hole that is elastically deformed to contact the surface of the object when the object is caught.
  • the elastic pressing District May be the case, the elastic pressing District, urethane (Urethane), a hard rubber (Rubber) or silicone (Silicone), also a sponge blocks made of a high hardness of the hard synthetic resin (Sponge block).
  • the present invention is not limited thereto and may be any material that does not leave scratches, abrasions, or marks on the object.
  • the pressing element may be a high pressure pressure fluid or a pressure gas generated by an external hydraulic generator or pneumatic generator and filled in the storage chamber.
  • the pressing element is installed in the storage compartment such that one end and the other end are supported on the bottom surface of the storage compartment and the spring sheet on the clamp shaft, and the coil spring is elastic with respect to the direction in which the clamp shaft is withdrawn from the storage compartment. It may be.
  • the pressing element may be interposed between the bottom surface of the storage compartment and the clamp shaft, and may be a high hardness sponge block made of a synthetic resin material which is elastic with respect to a direction in which the clamp shaft is withdrawn from the storage chamber.
  • the pressing element may be a pair of permanent magnets installed to face the same poles in each of the storage chamber and the clamp shaft.
  • the pressing element may be an electromagnet installed to form a pair corresponding to each of the storage chamber and the clamp shaft.
  • the pressing element is composed of a motor that is mounted to the holder portion on the back of each storage chamber, and a power transmission member rotatably mounted in a part of the holder portion and rotated by the motor, the power transmission member It may be a motor-driven type of the configuration in which the clamp shaft is screwed to the power transmission member so that the axial movement occurs in response to the rotation of the motor.
  • the object clamping units according to one aspect may be arranged to face each other with a pair of objects.
  • the object clamping unit may be disposed only on one side of the object, and a movable die may be disposed on the opposite side to form a fixing part to which a part of the object is fixed.
  • An arm of a multi-joint structure having a rail-like structure or a rotational degree of freedom with respect to the multi-axis direction, which is moved along a rail forming a movement path in a specific direction;
  • It provides an object loading apparatus comprising a; object clamping unit according to the above aspect attached to the tip of the arm.
  • the clamping shaft composed of a plurality of holder portion is in close contact with the outer surface of the target object while catching the object while independently moving in response to the appearance of the object It is a structure, and it is possible to load even the weakest objects by increasing the number of shafts and adjusting the pressure at the time of design according to the strength of the object, and even if the shape and size of the object is changed, various objects without changing or modifying the jaws Public use is possible.
  • the plurality of clamping shafts independently move to form a catch surface exactly corresponding to the appearance of the target object, even if the object has a complicated shape, it is possible to immediately implement the catch surface corresponding to the shape.
  • only a small amount (about 3) of clamping shafts can catch the target object more safely and firmly and move it to a designated location or work site.
  • 1 is a drawing substitute photograph of a clamp pad used in the conventional object loading apparatus.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the object clamping unit according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the object clamping unit shown in FIG.
  • FIG. 4 to 9 illustrate various embodiments of an object clamping unit to which pressure elements of various aspects are applied.
  • FIG. 10 is a view showing a preferred use embodiment of the object clamping unit according to an aspect of the present invention.
  • FIG 11 illustrates another preferred embodiment of the object clamping unit according to an aspect of the present invention.
  • FIG 12 illustrates another preferred embodiment of the object clamping unit according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 13 to 15 illustrate exemplary embodiments of an object loading apparatus including an object clamping unit.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • ... unit means a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the object clamping unit according to an aspect of the present invention
  • Figure 3 is a front view of the object clamping unit shown in FIG.
  • the object clamping unit 20 is a unit applied to the object loading device 1 that catches an object and moves it to a designated location or a work place.
  • the holder part 22 in which the storage chamber 25 was formed, and the clamping shaft 26 provided so that it may be slidably assembled in each of the storage chambers 25 of the holder part 22, and it may move forward and backward separately, are included.
  • the holder portion 22 may be composed of a base 23 and a cylinder block 24.
  • the base 23 may be attached and fixed to the tip of the arm 10 of the object loading device 1 to be described later, and the cylinder block 24 may include a plurality of storage chambers having one side to which the clamping shaft 26 is coupled ( 25) is formed.
  • the base 23 and the cylinder block 24 may be detachably coupled through fastening members such as bolts B as shown in the drawings.
  • the storage chamber 25 of the cylinder block 24 may have a cylindrical structure of an elongated circular cross section having a predetermined height.
  • two neighboring storage chambers 25 form a plurality of rows of storage chambers 25 in contact with each other, and the storage chambers 25 in the storage chamber 25 rows are adjacent to other storage chambers. It may be arranged to contact the two storage chambers 25 in a row of chambers 25 at the same time to form a seamless honeycomb structure.
  • the arrangement can be changed to fit the shape, size, catch position, etc. of the object, including the matrix arrangement of N * M and concentric arc arrangement.
  • it can be any arrangement that can accurately and robustly catch the object according to the shape, size, and catch position of the object.
  • the clamping shaft 26 is slidably assembled in such a way that a part of the clamping shaft 26 is accommodated in each of the storage chambers 25 of the holder portion 22. Specifically, as shown in the enlarged view of the main part of the drawing (FIG. 1), a part is accommodated in each of the storage chambers 25 and the other part is slidably assembled in a structure that is exposed outside the storage chamber 25 to independently move forward and backward movement ( The storage chamber 25 is provided to make a linear movement along the longitudinal direction.
  • An elastic pressing hole 27 may be attached to a tip of each clamping shaft 26 extending out of the storage chamber 25.
  • the elastic pressing hole 27 is elastically deformed by contact with the object surface by the pressing force by the clamping shaft 26 when catching the object, while increasing the contact area with the object so that a stable catch can be made while preventing scratches on the object surface Function.
  • the elastic pressure port 27 may be a hard elastomer, preferably a urethane ( Urethane ), hard rubber ( Rubber ) or silicone ( Silicone ), a hard sponge sponge ( Sponge block ) made of a hard synthetic resin, etc., In the case of damage or wear due to frequent use, the corresponding elastic pressing hole 27 may be coupled to the clamping shaft 26 in a screw fastening or interference fit manner.
  • Each clamping shaft 26 is actuated in a direction in which it is drawn out from the storage compartment 25 and adheres to the object through any pressing element 30 provided or provided in each storage compartment 25. Accordingly, when catching the object, the plurality of clamping shafts 26 may be brought into close contact with the external surface of the object with a suitable pressure while independently advancing and moving in response to the external shape of the object by the pressing element 30.
  • the pressurizing element 30 which draws out each clamping shaft 26 from the storage chamber 25 is preferably generated by an external hydraulic or pneumatic generator 40 as in the embodiment of FIG. It may be a high pressure pressure fluid or pressure gas (30-1) to be supplied and filled separately. In other words, the clamping shaft 26 can be moved by the mechanism of the hydraulic or pneumatic cylinder.
  • the pressing element 30 may be accommodated such that one end and the other end are supported by the bottom surface 250 of the storage compartment 25 and the spring seat 260 on the clamping shaft 26, as illustrated in FIG. 5.
  • the coil springs 30-2 may be installed in the chamber 25 and have elasticity with respect to a direction in which the clamping shaft 26 is withdrawn from the storage chamber 25.
  • the pressing element 30 may be interposed between the bottom surface of the storage compartment 25 and the end of the clamping shaft 26 facing the bottom surface, as illustrated in FIG. 6.
  • the pressing element 30 may be a pair of permanent magnets 30-4 which are installed to face the same poles in each of the storage chamber 25 and the clamping shaft 26, as shown in FIG.
  • a coil and an iron core are installed to form a pair corresponding to each of the storage chamber 25 and the clamping shaft 26, and the clamping shaft 26 is formed by repulsive force or attractive force generated according to the supply direction of the current to the coil.
  • a motor 32 mounted on the holder part 22 on the back of each storage chamber 25 and a part of the holder part 22 are rotatably mounted, and the motor 32 is mounted. It consists of a power transmission member 34 to rotate by, the clamping shaft 26 is screwed to the power transmission member 34 so that the axial movement occurs in response to the rotation of the power transmission member (34).
  • the pressurizing element 30 may be applied by the motor 32 driving method.
  • the object clamping unit 20 may be arranged to face each other with the object (3) in between.
  • the respective clamping shafts 26 of the opposing clamping units may protrude to different lengths in accordance with the external shape of the object by the pressing element 30 to be in close contact with an appropriate pressure on the outer surface of the object.
  • the object clamping unit 20 may be arranged to be located only on one side of the object, in this case the object clamping unit with the object in between On the opposite side of 20, a movable die 40 may be arranged that forms a fixed portion 42 to which a portion of the object is fixed.
  • FIG. 12 which shows another preferred embodiment of the object clamping unit
  • the number of clamping shafts 26 that are independently moved back and forth may be significantly reduced.
  • FIG. 13 and 14 illustrate a preferred embodiment of an object loading apparatus including an object clamping unit according to the above-described aspect.
  • the object loading apparatus 1 may include a rail 8 forming a movement path in a specific direction.
  • the object clamping according to the above-described aspect attached to the arm (10, 14) of the articulated structure having a rail-like structure (Fig. 13) or a rotational freedom in the multi-axis direction moved along the Unit 20.
  • the object clamping unit with respect to the arm 10 may be inverted according to the work type in moving the object on which the work is performed to a designated position or another work space. 20) can be connected to the motor drive method to enable forward / reverse rotation, and the number of joints or arms 10 is not particularly limited.
  • a lifting unit 5 including a lifting platform 5 for lifting an object 3 moved along a path designated by a belt-type conveying device at a predetermined working position, It may be configured to include a left and right object clamping 20 for catching the object (3) raised by the lifting unit 5 in the left and right side.
  • the left and right object clamping unit 20 may be configured to be rotated 360 degrees by a forward / reversely driven motor, such that the direction of the object may be reversed in accordance with the embodiment of FIG. 14 described above.
  • the case of the transmission is illustrated and described by way of example as an object, but it is not limited thereto, and it is safe to a designated location or another work space through an object loading device in a product assembly / production line. Any object that needs to be robustly moved can be the target.
  • the clamping shaft composed of a plurality of holder portion is a structure that catches the object by being in close contact with a suitable pressure on the outer surface of the target object while independently moving forward and backward corresponding to the appearance of the object, Even if the shape and size of the object is changed, it can be used for a variety of objects without changing or modifying the jaws as in the related art.
  • the plurality of clamping shafts independently move to form a catch surface exactly corresponding to the external shape of the target object, even if the object has a complicated shape, it is possible to immediately implement the catch surface corresponding to the shape. You can catch target objects more securely and firmly and move them to a designated location or work location.

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Abstract

객체 클램핑 유닛 및 이를 포함하는 객체 로딩장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛은, 이동 객체, 예컨대 변속기 케이스나 하우징을 지정된 위치 또는 다른 작업 장소로 이동시키는 객체 로딩장치에 적용되는 객체 클램핑 유닛으로서, 복수의 수납실이 형성된 홀더부를 포함하며, 홀더부의 수납실 각각에 일부가 수납되는 형태로 슬라이딩 조립되어 개별적으로 진퇴운동을 하도록 클램핑 샤프트가 구비되고, 각각의 클램핑 샤프트를 해당 수납실로부터 인출시키는 임의의 가압요소가 각각의 수납실에 마련되어, 객체 캐치 시 복수의 클램핑 샤프트가 가압요소에 의해 객체의 외형에 대응하여 독립적으로 진퇴운동을 하면서 객체 외부면에 적당한 압력으로 밀착됨으로써 객체를 보다 안전하고 견고하게 캐치(Catch)하여 이동시킬 수 있도록 한 것을 요지로 한다.

Description

객체 클램핑 유닛 및 이를 포함하는 객체 로딩장치
본 발명은 객체 클램핑 유닛 및 이를 포함하는 객체 로딩장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 이동 대상 객체를 지정된 위치나 다른 작업 장소로 안전하고 견고하게 캐치(Catch)하여 이동시키는 객체 클램핑 유닛 및 이를 포함하는 객체 로딩장치에 관한 것이다.
통상적으로 제품 생산라인에는 공정 별 연속된 처리를 위해 소정의 처리 또는 작업이 실시된 대상 객체를 지정된 위치나 다른 작업 공간으로 이동 또는 추가 작업을 위한 객체의 방향 반전 등을 위해 객체 로딩장치가 사용되고 있으며, 이러한 객체 로딩장치에는 이미 다양한 양태의 로딩장치가 알려져 있다.
그 중에서도 변속기 케이스나 하우징과 같이 대상 객체가 상당한 중량을 갖는 중량체인 경우에 있어서는, 작업장 상부에 배치된 안내레일을 따라 객체를 캐치(Catch)한 아암이 이동되도록 구성한 레일형 타입의 객체 로딩장치를 이용하거나, 객체의 좌, 우 또는 상, 하의 별도의 장치를 통해 캐치하여 반전 하거나 팔이 3개 이상의 회전 관절을 가지는 다관절 로봇 구조의 객체 로딩장치가 주로 사용된다.
중량체 이동용 객체 로딩장치를 통해 수행되는 객체 로딩에 있어 객체를 캐치하는 방식에는, 도 1의 도면대용 사진의 예시와 같이 캐치하고자 하는 부분의 객체 외면부 형상에 대응되도록 홈(310)이나 돌기(320) 또는 홈과 돌기를 형성한 캐치면을 갖는 경질의 우레탄 죠(jow 또는 Clamp pad)를 이용하는 방식이 주로 사용되고 있다.
그러나 형상과 크기가 다양한 객체에 맞추어 캐치면을 가공하는 작업자체가 쉬운 일이 아니며, 약간의 오차가 있더라도 객체를 정확히 캐치하지 못해 로딩장치로부터 객체가 이탈 및 추락할 수 있기 때문에 현장 시운전(셋팅)작업 시 정확히 들어 맞지 않는 부분을 현장 작업자가 일일이 형상에 맞게 추가 가공을 해야만 했다.
또한, 객체의 형상이 조금이라도 바뀌거나 객체가 추가되면 그 형상에 대응되는 캐치면을 갖는 새로운 죠로 교체해야만 했고, 반복된 작업으로 캐치면이 변형되거나 마모된 경우 이를 수정 또는 교정하는 작업이 반드시 수행되어야 했으며, 다른 크기의 객체가 추가되면 별도의 로딩장치가 추가로 제작, 크기에 맞는 로딩장치를 객체이 맞게 교체 해서 사용해야 했기 때문에 불가피하게 작업을 중단해야 하는 등 시간적, 경제적 손실이 수반될 수 밖에 없었다.
또한, 종래에는 척 베이스에 실린더 스트록을 이용한 크램프패드가 구성되어 객체의 형상에 따라 크램프패드가 도피 또는 캐치하기 위하여 별도의 실린더를 이용1~3단 제어할 수 있는 구조로도 구성되기도 하며, 때문에 크램프할 수 있는 스트록(Stroke)을 벗어나는 제품이 공급될 경우 미리 준비된 죠로 교체하여 사용할 수밖에 없는 단점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1416379호(등록 공고일 2014. 07. 08)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수의 클램핑 샤프트가 전후진 하면서 객체를 캐치하는 구조로, 객체에 따라 형상과 크기가 상이해지더라도 죠의 교체나 추가 가공 없이도 다종의 객체에 공용으로 사용할 수 있는 객체 클램핑 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 대상 객체를 보다 안전하고 견고하게 캐치(Catch)하여 지정된 위치 또는 작업 장소로 이동시킬 수 있는 객체 로딩장치를 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
대상 객체를 지정된 위치 또는 작업 장소로 이동시키는 객체 로딩장치(1)에 적용되는 객체 클램핑 유닛으로서,
복수의 수납실이 형성된 홀더부;
상기 홀더부의 수납실 각각에 일부가 수납되는 형태로 슬라이딩 조립되어 개별적으로 진퇴운동을 하는 클램핑 샤프트;
각각의 수납실에 마련되며, 각각의 클램핑 샤프트가 해당 수납실로부터 인출되어 객체 외부면에 밀착되도록 하는 임의의 가압요소;를 포함하며,
객체 캐치 시 복수의 클램핑 샤프트가 상기 가압요소에 의해 객체의 외형에 대응하여 독립적으로 진퇴운동을 하면서 객체 외부면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛에 적용된 상기 홀더부는, 상기 객체 로딩장치의 아암 선단에 부착 고정되는 베이스와, 상기 베이스의 일면에 장착되며, 일측이 개구된 복수의 수납실이 특정 배열로 형성된 실린더 블록으로 이루어진 구성일 수 있다.
바람직하게는, 수납실 밖으로 연장된 각각의 클램핑 샤프트 선단에는 객체 캐치 시 객체 표면에 닿아 탄성 변형되는 경질의 탄성 가압구가 부착될 수 있다.
이때, 상기 탄성 가압구는, 우레탄(Urethane), 경질의 고무(Rubber) 또는 실리콘(Silicone), 경질의 합성수지로 이루어진 고경도 스펀지 블록(Sponge block)일 수 있다. 그러나 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 객체에 긁힘, 마모, 자국이 남지 않는 재질이면 무방하다.
일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛에서 상기 가압요소는 바람직하게, 외부의 유압발생기 또는 공압발생기에 의해 발생되고 상기 수납실에 채워지는 고압의 압력유체 또는 압력기체일 수 있다.
다른 예로서 상기 가압요소는, 상기 수납실의 바닥면과 클램프 샤프트 상의 스프링 시트에 일단과 타단이 지지되도록 상기 수납실에 설치되며, 클램프 샤프트를 수납실로부터 인출시키는 방향에 대해 탄성을 갖는 코일 스프링일 수도 있다.
또 다른 예로서 상기 가압요소는, 상기 수납실의 바닥면과 클램프 샤프트 사이에 개재되며, 클램프 샤프트를 수납실로부터 인출시키는 방향에 대해 탄성을 갖는 합성수지 재질의 고경도 스폰지 블록일 수도 있다.
또한 상기 가압요소는, 상기 수납실과 클램프 샤프트 각각에 같은 극(極)끼리 마주하도록 설치되는 한 쌍의 영구자석일 수도 있다.
또 다르게 상기 가압요소는, 상기 수납실과 클램프 샤프트 각각에 대응되어 쌍을 이루도록 설치되는 전자석일 수도 있다.
또한 상기 가압요소는, 각각의 수납실 배면의 홀더부에 장착되는 모터와, 상기 홀더부에 일부가 회전 가능하게 장착되고 상기 모터에 의해 회전운동을 하는 동력전달부재로 구성되며, 상기 동력전달부재의 회전에 대응하여 축 방향 이동이 일어나도록 상기 동력전달부재에 클램프 샤프트가 나사 결합된 구성의 모터 구동형일 수도 있다.
일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛은 객체를 사이에 두고 대향되어 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.
다른 예로서, 객체 일 측에만 상기 객체 클램핑 유닛이 배치되고, 반대편에는 객체의 일부가 고정되는 고정부를 형성한 가동 다이가 배치될 수도 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
특정 방향에 대한 이동 경로를 형성시키는 레일을 따라 이동되는 레일형 구조 또는 다축 방향에 대한 회전 자유도를 갖는 다관절 구조의 아암; 및
상기 아암의 선단에 부착되는 전술한 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛;을 포함하는 객체 로딩장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 객체 클램핑 유닛 및 객체 로딩장치에 의하면, 홀더부에 복수로 구성된 클램핑 샤프트가 객체의 외형에 대응하여 독립적으로 진퇴운동을 하면서 대상 객체의 외부면에 밀착되어 객체를 캐치하는 구조이며, 객체의 강도에 따라 설계당시 샤프트수를 늘리고 압력을 조절하여 강도가 약한 객체또한 로딩이가능하며, 객체의 형상과 크기가 바뀌더라도 종래와 같이 죠를 교체하거나 수정하는 일 없이 다종의 객체에 공용 사용이 가능하다.
또한, 종래기술의 경우 객체의 크기가 상이할 경우 2~3개의 죠를 준비하여야 하지만, 본 발명은 죠의 교체가 필요 없기 때문에 경제적이며, 좌,우,상부 또는 좌,우,하부를 클램핑하던 공정이 좌, 우 클램핑만으로 제품을 로딩할 수 있게 됨으로써, 시간 또한 단축 시킬 수 있다.
또한, 복수의 클램핑 샤프트가 독립적으로 움직이면서 대상 객체의 외형에 정확히 대응되는 캐치면을 형성하는 구성이기 때문에, 객체가 복잡한 형상을 가지더라도 그 형상에 대응되는 캐치면의 즉각적인 구현이 가능하며, 객체가 경량물인 경우 소량(약 3개)의 클램핑 샤프트 만으로도 대상 객체를 보다 안전하고 견고하게 캐치(Catch)하여 지정된 위치 또는 작업 장소로 이동시킬 수 있다.
도 1은 종래 객체 로딩장치에 사용되는 클램프 패드(Clamp pad)의 도면대용 사진.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 측 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 객체 클램핑 유닛의 정면도.
도 4 내지 도 9는 여러 양태의 가압요소가 적용된 객체 클램핑 유닛의 다양한 실시 예를 나타내는 도면들.
도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 바람직한 사용 실시 예를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 바람직한 다른 사용 실시 예를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 바람직한 또 다른 사용 실시 예를 나타내는 도면.
도 13 내지 도 15는 객체 클램핑 유닛을 포함하여 구성되는 객체 로딩장치의 바람직한 실시 예들을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 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.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 측 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 객체 클램핑 유닛의 정면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛(20)은, 객체를 캐치하여 지정된 위치 또는 작업 장소로 이동시키는 객체 로딩장치(1)에 적용되는 유닛으로서, 복수의 수납실(25)이 형성된 홀더부(22)와, 홀더부(22)의 수납실(25) 각각에 슬라이딩 조립되어 개별적으로 진퇴운동을 하도록 구비된 클램핑 샤프트(26)를 포함한다.
홀더부(22)는 베이스(23)와 실린더 블록(24)으로 구성될 수 있다. 베이스(23)는 후술하는 객체 로딩장치(1)의 아암(10) 선단에 부착 고정될 수 있으며, 실린더 블록(24)에는 상기 클램핑 샤프트(26)가 결합되는 일측이 개구된 복수의 수납실(25)이 형성된다. 베이스(23)와 실린더 블록(24)은 도면의 예시와 같이 볼트(B)와 같은 체결부재를 통하여 분리 가능하게 결합될 수 있다.
실린더 블록(24)의 수납실(25)은 소정 높이를 갖는 가늘고 긴 원형 단면의 원통형 구조일 수 있다. 바람직하게는 도 2의 예시와 같이, 이웃하는 두 개의 수납실(25)이 서로 접하는 복수의 수납실(25) 열을 형성하되, 수납실(25) 열의 수납실(25)이 이웃하는 다른 수납실(25) 열의 두 개의 수납실(25)에 동시에 접하도록 사이에 배치되어 빈틈 없는 벌집 구조를 이루도록 배열될 수 있다.
물론 도 2의 벌집 배열로 한정되는 것은 아니다. 가로세로 N*M의 매트릭스(Matrix) 배열, 동심 원호 배열 등을 포함하여 객체의 형상이나 크기, 캐치 위치(Catch position) 등에 맞춰 그 배열은 얼마든지 변경될 수 있다. 즉 객체의 형상, 크기, 캐치 위치에 따라 객체를 정확하고 견고하게 캐치할 수 있는 배열이면 무방하다.
클램핑 샤프트(26)는 홀더부(22)의 상기 수납실(25) 각각에 일부가 수납되는 형태로 슬라이딩 조립된다. 구체적으로는, 도면(도 1)의 요부 확대도의 예시와 같이, 수납실(25) 각각에 일부가 수납되고 다른 일부는 수납실(25) 밖에 노출되는 구조로 슬라이딩 조립되어 독립적인 진퇴운동(수납실(25) 길이방향을 따르는 직선운동)을 하도록 구비된다.
수납실(25) 밖으로 연장된 각각의 클램핑 샤프트(26) 선단에는 탄성 가압구(27)가 부착될 수 있다. 탄성 가압구(27)는 객체 캐치 시 클램핑 샤프트(26)에 의한 가압력에 의해 객체 표면에 닿아 탄성 변형되면서 객체와의 접촉면적을 증대시켜 안정적인 캐치가 이루어질 수 있도록 하면서 객체 표면에 대한 스크래치를 방지하도록 기능한다.
탄성 가압구(27)는 경질의 탄성체, 바람직하게는 우레탄(Urethane), 경질의 고무(Rubber) 또는 실리콘(Silicone), 경질의 합성수지로 이루어진 고경도 스펀지 블록(Sponge block) 등이 사용될 수 있으며, 잦은 사용으로 인한 손상 또는 마모 시 해당 탄성 가압구(27)만 교체 가능하도록 클램핑 샤프트(26)에 나사 체결 또는 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다.
각각의 클램핑 샤프트(26)는 각각의 수납실(25)에 제공 또는 구비되는 임의의 가압요소(30)를 통하여 해당 수납실(25)로부터 인출되어 객체에 밀착되는 방향으로 작동된다. 이에 따라 객체 캐치 시 복수의 클램핑 샤프트(26)는 상기 가압요소(30)에 의해 객체의 외형에 대응하여 독립적으로 진퇴운동을 하면서 객체 외부면에 적당한 압력으로 밀착될 수 있다.
도 4 내지 도 9에는 여러 양태의 가압요소가 적용된 객체 클램핑 유닛의 다양한 실시 예가 도시되어 있다.
각각의 클램핑 샤프트(26)를 수납실(25)로부터 인출시키는 가압요소(30)는 바람직하게, 도 4의 실시 예와 같이 외부의 유압 또는 공압발생기(40)에 의해 발생되고 상기 수납실(25)에 개별적으로 공급되어 채워지는 고압의 압력유체 또는 압력기체(30-1)일 수 있다. 즉 유압 또는 공압 실린더의 메커니즘으로 클램핑 샤프트(26)가 움직일 수 있다.
다른 예로서 상기 가압요소(30)는 도 5의 예시와 같이, 수납실(25)의 바닥면(250)과 클램핑 샤프트(26) 상의 스프링 시트(260)에 일단과 타단이 지지되도록 각각의 수납실(25)에 하나씩 설치되며, 클램핑 샤프트(26)를 수납실(25)로부터 인출시키는 방향에 대해 탄성을 갖는 코일 스프링(30-2)일 수 있다.
또 다른 예로서 상기 가압요소(30)는 도 6의 예시와 같이, 수납실(25)의 바닥면과 이 바닥면과 마주하는 클램핑 샤프트(26) 단부 사이에 개재되도록 각각의 수납실(25)에 하나씩 설치되며, 마찬가지로 클램핑 샤프트(26)를 수납실(25)로부터 인출시키는 방향에 대해 탄성을 갖는 합성수지 재질의 고경도 스폰지 블록(30-3)일 수 있다.
이와는 다르게 가압요소(30)는, 도 7과 같이 수납실(25)과 클램핑 샤프트(26) 각각에 같은 극(極)끼리 마주하도록 설치되는 한 쌍의 영구자석(30-4)일 수도 있으며, 도 8과 같이 수납실(25)과 클램핑 샤프트(26) 각각에 대응되어 쌍을 이루도록 설치되는 코일과 철심으로 구성되며, 코일에 대한 전류의 공급 방향에 따라 발생되는 척력이나 인력으로 클램핑 샤프트(26)를 이동시키는 전자석(30-5)일 수도 있다.
또한 도 9의 예시와 같이, 각각의 수납실(25) 배면의 홀더부(22)에 장착되는 모터(32)와, 상기 홀더부(22)에 일부가 회전 가능하게 장착되고 상기 모터(32)에 의해 회전운동을 하는 동력전달부재(34)로 구성되며, 동력전달부재(34)의 회전에 대응하여 축 방향 이동이 일어나도록 상기 동력전달부재(34)에 클램핑 샤프트(26)가 나사 결합된 모터(32) 구동방식으로 가압요소(30)가 적용될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 바람직한 사용 실시 예로서, 객체 클램핑 유닛(20)은 객체(3)를 사이에 두고 대향되어 쌍을 이루도록 배치될 수 있다. 이 경우 대향된 클팸핑 유닛의 각 클램핑 샤프트(26)는 상기 가압요소(30)에 의해 객체의 외형에 맞춰 서로 다른 길이로 돌출되어 객체 외부면에 적당한 압력으로 밀착될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛의 바람직한 다른 사용 실시 예로서, 객체 클램핑 유닛(20)은 객체의 일 측에만 위치하도록 배치될 수 있으며, 이 경우 객체를 사이에 두고 객체 클램핑 유닛(20)의 반대편에는 객체의 일부가 고정되는 고정부(42)를 형성한 가동 다이(40)가 배치될 수 있다.
또한 객체 클램핑 유닛의 바람직한 다른 사용 실시 예를 도시한 도 12와 같이, 이동대상 객체가 중량이 가벼운 경량물인 경우 독립적으로 전후진되는 클램핑 샤프트(26)의 개수는 현저히 줄어들 수도 있다.
도 13 및 도 14는 전술한 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛을 포함하여 구성되는 객체 로딩장치의 바람직한 실시 예로서, 객체 로딩장치(1)는, 특정 방향에 대한 이동 경로를 형성시키는 레일(8)을 따라 이동되는 레일형 구조(도 13) 또는 다축 방향에 대한 회전 자유도를 갖는 다관절 구조의 아암(10, 도 14) 및 상기 아암(10)의 선단에 부착되는 전술한 일 측면에 따른 객체 클램핑 유닛(20)을 포함한다.
도 14에 도시된 실시 예의 경우에는 작업이 실시된 객체를 지정된 위치나 다른 작업 공간으로 이동시킴에 있어 객체의 방향을 작업 형태에 맞게 반전시킬 수 있도록, 아암(10)에 대해 상기 객체 클램핑 유닛(20)이 정/역 회전 가능하게 모터 구동방식으로 연결될 수 있으며, 이때 관절부나 아암(10)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
도 15는 객체 로딩장치의 바람직한 또 다른 실시 예로서, 벨트형 이송장치에 의해 지정된 경로를 따라 이동되는 객체(3)를 정해진 작업위치에서 상승시키는 승강대(5)를 포함하는 승강유닛(5), 승강유닛(5)에 의해 상승된 객체(3)를 좌우 측에서 캐치하는 좌우 객체 클램핑(20)을 포함하는 형태로 구성될 수도 있다.
이 경우 좌우 객체 클램핑 유닛(20)은 전술한 도 14의 실시 예와 같이, 객체의 방향을 작업에 맞게 반전시킬 수 있도록, 정/역 구동되는 모터에 의해 360도 회전 가능하게 구성될 수 있다.
이상 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어 변속기의 케이스를 객체로 예를 들어 예시하고 설명하였으나 당연히 이에 국한되는 것은 아니며, 제품 조립/생산라인에서 객체 로딩장치를 통하여 지정된 위치나 다른 작업공간으로 안전하고 견고하게 이동시킬 필요가 있는 모든 객체가 대상이 될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 홀더부에 복수로 구성된 클램핑 샤프트가 객체의 외형에 대응하여 독립적으로 진퇴운동을 하면서 대상 객체의 외부면에 적당한 압력으로 밀착되어 객체를 캐치하는 구조로, 객체의 형상과 크기가 바뀌더라도 종래와 같이 죠를 교체하거나 수정하는 일 없이 다종의 객체에 공용 사용이 가능하다.
또한, 복수의 클램핑 샤프트가 독립적으로 움직이면서 대상 객체의 외형에 정확히 대응되는 캐치면을 형성하는 구성이기 때문에, 객체가 복잡한 형상을 가지더라도 그 형상에 대응되는 캐치면의 즉각적인 구현이 가능하며, 이에 따라 대상 객체를 보다 안전하고 견고하게 캐치(Catch)하여 지정된 위치 또는 작업 장소로 이동시킬 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[부호의 설명]
1 : 객체 로딩장치
3 : 객체
10 : 아암
20 : 객체 클램핑 유닛
22 : 홀더부
23 : 홀더부
24 : 실린더 블록
25 : 수납실
26 : 클램핑 샤프트
27 : 탄성 가압구
30 : 가압요소
40 : 가동 다이
42 : 고정부
260 : 스프링 시트

Claims (13)

  1. 대상 객체를 지정된 위치 또는 작업 장소로 이동시키는 객체 로딩장치(1)에 적용되는 객체 클램핑 유닛(20)으로서,
    복수의 수납실(25)이 형성된 홀더부(22);
    상기 홀더부(22)의 수납실(25) 각각에 일부가 수납되는 형태로 슬라이딩 조립되어 개별적으로 진퇴운동을 하는 클램핑 샤프트(26);
    각각의 수납실(25)에 마련되며, 각각의 클램핑 샤프트(26)가 해당 수납실(25)로부터 인출되어 객체 외부면에 밀착되도록 하는 임의의 가압요소(30);를 포함하며,
    객체 캐치 시 복수의 클램핑 샤프트(26)가 상기 가압요소(30)에 의해 객체의 외형에 대응하여 독립적으로 진퇴운동을 하면서 객체 외부면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더부(22)는,
    상기 객체 로딩장치(1)의 아암(10) 선단에 부착 고정되는 베이스(23)와;
    상기 베이스(23)의 일면에 장착되며, 일측이 개구된 복수의 수납실(25)이 특정 배열로 형성된 실린더 블록(24);으로 구성됨을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    수납실(25) 밖으로 연장된 각각의 클램핑 샤프트(26) 선단에는 객체 캐치 시 객체 표면에 닿아 탄성 변형되는 경질의 탄성 가압구(27)가 부착됨을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성 가압구(27)는, 우레탄(Urethane), 경질의 고무(Rubber) 또는 실리콘(Silicone), 경질의 합성수지로 이루어진 고경도 스펀지 블록(Sponge block) 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압요소(30)는,
    외부의 유압발생기 또는 공압발생기(40)에 의해 발생되고 상기 수납실(25)에 채워지는 고압의 압력유체 또는 압력기체인 것을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압요소(30)는,
    상기 수납실(25)의 바닥면과 클램핑 샤프트(26) 상의 스프링 시트(260)에 일단과 타단이 지지되도록 상기 수납실(25)에 설치되며, 클램핑 샤프트(26)를 수납실(25)로부터 인출시키는 방향에 대해 탄성을 갖는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압요소(30)는,
    상기 수납실(25)의 바닥면과 클램핑 샤프트(26) 사이에 개재되며, 클램핑 샤프트(26)를 수납실(25)로부터 인출시키는 방향에 대해 탄성을 갖는 합성수지 재질의 고경도 스폰지 블록인 것을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압요소(30)는,
    상기 수납실(25)과 클램핑 샤프트(26) 각각에 같은 극(極)끼리 마주하도록 설치되는 한 쌍의 영구자석으로 구성됨을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압요소(30)는,
    상기 수납실(25)과 클램핑 샤프트(26) 각각에 대응되어 쌍을 이루도록 설치되는 전자석으로 이루어짐을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압요소(30)는,
    각각의 수납실(25) 배면의 홀더부(22)에 장착되는 모터(32)와;
    상기 홀더부(22)에 일부가 회전 가능하게 장착되고 상기 모터(32)에 의해 회전운동을 하는 동력전달부재(34);로 구성되며,
    상기 동력전달부재(34)의 회전에 대응하여 축 방향 이동이 일어나도록 상기 동력전달부재(34)에 클램핑 샤프트(26)가 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 객체 클램핑 유닛.
  11. 객체(3)를 사이에 두고 대향되어 쌍을 이루도록 배치되는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 객체 클램핑 유닛(20)을 포함하는 객체 로딩장치.
  12. 객체 일 측에 배치되는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 객체 클램핑 유닛(20); 및
    상기 객체 클램핑 유닛(20)의 반대편에 배치되고 객체의 일부가 고정되는 고정부(42)가 형성된 가동 다이(40);를 포함하는 객체 로딩장치.
  13. 특정 방향에 대한 이동 경로를 형성시키는 레일을 따라 이동되는 레일형 구조 또는 다축 방향에 대한 회전 자유도를 갖는 다관절 구조의 아암(10);
    상기 아암(10)의 선단에 부착되는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 기재된 객체 클램핑 유닛(20);을 포함하는 객체 로딩장치.
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