그리퍼(Gripper)의 개요/기능

그리퍼(Gripper)의 개요/기능

 

그리퍼 Gripper 는 사람의 동작을 흉내 내는 동작감지기이며 자동화 모션에서 사람의 손가락과도 같은 역할을 하는 제품입니다. 그리퍼는 물체를 쥐어 가공되도록 하는 장비입니다. 물체를 쥐거나 놓을 수 있는 능력을 가지며 일정 동작을 수행할 수 있습니다. 그리퍼에서 이 물체를 붙잡기 위하여 사용되는 부분은 전문화된 맞춤형 공구로 Jaw(턱)라고 합니다. 그리퍼는 다음과 같은 두 가지 형태의 주요 동작을 수행합니다.

외부: 물체를 쥐기 위한 가장 보편적인 방식이며 가장 간단하고 가장 짧은 스트로크 길이를 필요로 합니다. 그리퍼의 턱이 닫히면 그리퍼의 닫는 힘으로 물체를 쥐게 됩니다.

내부: 일부 적용분야에서 물체의 기하학 또는 물체의 외부로의 접근 시 물체를 중심으로부터 쥐도록 해야합니다. 이러한 경우 그리퍼의 여는 힘(opening force)으로 물체를 쥐게 됩니다.

 

그리퍼의 원리

가장 폭넓게 사용되는 그리퍼는 공압 전력 그리퍼입니다. 공압 그리퍼는 기본적으로 압축 공기로 작동하는 실린더입니다. 공기가 공급되면 그리퍼의 턱은 닫히면서 물체를 강하게 쥐게 되며 일정 동작을 수행하게 됩니다. 그리고 공기의 방향이 변하면 그리퍼는 물체를 놓게 됩니다. 일반적인 사용법은 방향을 바꾸거나 픽 앤 플레이스 작업에서와 같이 물체를 이동시키는 일입니다.

 

그리퍼의 종류

가장 보편적인 유압 그리퍼의 유형은 2턱 평행이동 그리퍼와 2턱 각도 그리퍼입니다. 평행이동 그리퍼는 그리퍼가 쥐게 되는 물체에 평행하게 열리고 닫히며 가장 폭넓게 쓰이는 그리퍼입니다. 사용법이 가장 간단하며 일정 치수의 변화에 보상이 가능합니다. 각도 그리퍼는 턱을 물체로부터 멀리 회전시키기 위하여 턱을 전향식으로 이동시키기 때문에 더 많은 공간을 필요로 합니다. 좀 더 구체적인 운반 요구사항에 따라 설계된 3턱 및 토글형 그리퍼도 있습니다.

 

그리퍼의 힘

그리퍼는 공기압력과 관련된 힘의 등급을 가집니다. 그리퍼의 힘은 공기압력의 영향을 받습니다. 공기압력을 20% 증가시키면 그리퍼의 힘도 20% 증가합니다(그리퍼의 최대 공기압력 등급까지). 사용자는 또한 통풍 조절기를 사용하여 그리퍼의 힘을 감소시킬 수 있습니다.

 

그리퍼 선택 시 고려 사항

공압 그리퍼와 턱 설계를 선택할 때 다음과 같은 주요 요인들을 고려하여야 합니다.

1. 부품 모양, 방향 및 치수 변화

물체가 두 개의 반대되는 평면을 가지고 있다면 2턱 평행이동 그리퍼가 일정 치수 변화를 감당할 수 있으므로 바람직합니다. 턱은 또한 2턱 구조로 원통형 물체를 다루도록 설계 가능합니다. 물체를 쥐고 유지하거나 둘러싸는 데에는 훨씬 더 적은 힘이 필요함을 기억하시기 바랍니다.

2. 부품 무게

쥐는 힘은 물체에 대하여 원하는 작업을 수행하는 동안 해당 물체를 안전하게 유지하기에 적절하여야 합니다. 턱 설계 유형은 힘 요구사항의 일부여야 합니다. 선택하는 힘의 양에 따른 안전 요인을 추가하여야 함을 기억하여야 하며 공기압력도 기억하여야 하는 요인입니다.

3. 접근성

접근성은 물체에 수행하는 작업과 그리퍼의 턱을 위한 공간의 크기 모두에 적용됩니다. 작업이 물체의 외부로 이루어지는 경우 내부 그립이 필요할 수 있습니다. 각도 그리퍼는 보통 가격이 더 저렴하지만 턱의 움직임을 위한 추가 공간을 필요로 합니다.

4. 환경요인

산업 가혹 환경이나 클린룸 적용분야는 그리퍼가 목적에 부합되도록 정밀 되어야 합니다.

5. 물체를 쥐는 힘의 유지

공기압력을 상실하면 그리퍼는 물체를 쥔 힘을 풀고 물체는 떨어질 수 있습니다. 이러한 유형의 적용분야를 위하여 설계된 스프링 지원 그리퍼가 있습니다.

 

적합한 그리퍼 선택하기

 

공압 평행이동 그리퍼(Pneumatic Parallel Gripper)

평행이동 그리퍼는 그리퍼가 쥐게 되는 물체에 평행하게 열리고 닫히며 가장 폭넓게 쓰이는 그리퍼입니다. 사용법이 가장 간단하며 일정 치수의 변화에 보상이 가능합니다.

공압 각도 그리퍼(Pneumatic Angular Gripper)

각도 그리퍼는 턱을 물체로부터 멀리 회전시키기 위하여 턱을 전향식으로 이동시키기 때문에 더 많은 공간을 필요로 합니다. 이는 턱이 물체로부터 완전히 멀어지게 해줍니다. 물체는 또한 턱 안으로 직접 공급될 수 있으며 이를 통하여 한 가지 추가 동작을 없앨 수 있습니다.

클린룸 및 열악한 환경용 공압그리퍼(Pneumatic Grippers for Clean Room& Harsh Environments)

열악한 환경을 위한 공압 그리퍼는 클린룸 등급의 윤활유로 구성되며 가동부를 미립자로부터 보호하기 위한 차폐물이 장착되어 있습니다. 외부 부품은 초순수에 대한 저항력을 위하여 또는 FDA 및 의학분야에서 사용되도록 부식 저항을 가진 재료로 만들어집니다. 이 제품은 또한 클린룸의 진공환경에서 사용될 수 있는 배유/퍼지(scavenge/purge) 포트와 턱을 미립자로부터 보호하기 위한 공기공급을 갖추고 있습니다.

 

그리퍼 턱 (Gripper Jaw) 종류와 선택 방법

턱은 작업 중인 물체를 안전하게 쥐기 위하여 설계된 맞춤형 도구입니다. 턱은 물체와 접촉하게 되며 그리퍼의 힘 요구사항에 있어 주요 요인이 되기 때문에 올바른 턱 설계에는 상당한 주의가 이루어져야 합니다.

그립 동작에는 다음의 두 가지 유형이 있습니다.

마찰 Friction

마찰에 의한 그리핑 턱은 그리퍼가 물체를 쥐는 힘에 전적으로 의존하며 조립이 가장 간편하고 물체를 쥐기 위해서는 더 많은 힘이 필요할 수 있습니다. 평면을 가지지 않는 물체의 경우 더욱 그렇습니다. 부품들의 위치가 모든 방향에서 가해지는 힘에 의하여 벗어날 수 있습니다.

쥐는 힘의 유지 또는 둘러싸기

유지 또는 둘러싸기에 의한 그리핑 턱은 물체를 쥐고 턱 안으로 들어가게 합니다. 이러한 방식은 물체를 쥐는데 있어서 안정성을 더해주고 더 적은 힘을 필요로 하기 때문에 선호되는 방식입니다. 물건을 떨구려면 턱을 여는 것보다 더 강한 힘을 가해야 합니다. 그리퍼의 이동 스트로크가 물체를 둘러싸기 위해서는 증가되어야 할 수도 있음을 기억하시기 바랍니다. 턱이 물체를 양쪽 1/16”만큼 둘러싸게 되면 스트로크 길이 요구사항은 1/8” 만큼 늘어나야 합니다.