KR100926541B1 - 흡착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡착장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 흡착성 내지 작동성 등이 대폭 향상된 흡착장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 흡착장치는, 내부에 개별적으로 중공부를 가진 다수의 흡착컵; 및 상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형적으로 이동가능하게 설치되는 가변플레이트를 포함한다.

흡착, 진공, 중공부, 선형, 이동, 가변플레이트

Description

흡착장치{SUCTION MECHANISM}

본 발명은 흡착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물체 이송에 사용되기 위해 흡착성능 및 작동성능이 향상된 흡착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 흡착장치는 대상물의 표면을 진공상태로 흡착하는 것이다. 이러한 흡착장치는 생산자동화분야 또는 이송을 목적으로 하는 산업현장에 널리 이용된다. 흡착장치는 반도체기판, 유리기판 등과 같이 충격에 예민하거나 그립이 어려운 제품들을 한 공정에서 다른 공정으로 이송할 경우 제품에 충격 또는 손상 등을 최소화할 수 있는 장점 때문에 널리 이용된다. 또 벽을 기어오르는 로봇 등과 같은 로봇 산업분야에서도 흡착컵 및 진공메커니즘 등을 이용한 흡착장치에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

최근까지 흡착장치 분야에서는 진공펌프 등에 의해 다수의 흡착컵 내에 진공을 발생시키는 메커니즘에 대한 연구 및 개발들이 진행되어 왔었다. 하지만, 외부의 진공압력을 이용한 종래의 흡착장치는 진공펌프를 사용하기 때문에 소음 발생이 심하였다. 또 진공펌프에 연결되는 각종 튜브, 밸브 등 많은 구성부품들이 필요하기 때문에 설치 및 사용이 복잡할 뿐만 아니라, 흡착장치의 크기가 매우 커져 소형 로봇분야 등과 같이 협소한 곳에 적용이 어려운 단점이 있었다.

무엇보다, 종래의 흡착장치는 다수의 흡착컵 중 어느 하나에서 누설이 발생할 경우, 이로 인해 전체 흡착컵에 유지된 진공 상태에 문제가 생기는 단점이 있었다.

이러한 단점들을 해소하기 위하여 본 출원인은 등록특허 10-598453호(명칭: 영구자석을 이용한 새로운 흡착장치, 이하 '선등록'이라 함)를 발명한 바 있다. 이 선등록 특허는 영구자석을 이용하여 각 흡착컵 내부에 개별적인 흡착이 이루어지도록 구성된다. 따라서 외부의 진공압력을 사용하지 않으므로 보다 단순한 흡착구조를 구현할 수 있었고, 그 흡착성능을 대폭 향상시킨 장점이 있었다.

한편, 본 출원인은 흡착장치의 흡착강도에 대한 조절 내지 제어, 조립 내지 제조의 용이성, 그 외 흡착성능 등에 대한 다양한 연구를 더욱 진행한 결과 보다 개선된 구조가 구현 가능함을 알게 되었다.

본 발명은 전술한 종래 기술 및 선등록 특허의 장치를 더욱 개선한 것으로서, 조립 내지 제조가 매우 용이하여 그 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 흡착장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또 본 발명은 흡착강도의 조절 내지 제어를 보다 용이하게 할 수 있는 흡착장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 개별 흡착컵에서의 누설이 전체 흡착컵의 누설로 이어지지 않는 구조의 흡착장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 흡착장치는,

내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵; 및

상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형적으로 이동가능하게 설치되는 가변플레이트를 포함한다.

상기 다수의 흡착컵들은 바디에 설치된다. 또 흡착컵의 한쪽 끝은 가변플레이트에 고정되고, 가변플레이트는 바디에 선형 이동 가능하게 설치된다.

가변플레이트는 구동유닛에 의해 이동할 수 있다. 구동유닛은 회전축을 가진 모터 및 이 모터의 회전축에 연결된 나선축을 포함한다. 가변플레이트의 중심부는 나사부가 형성된 관통공으로 이루어진다. 나선축은 가변플레이트의 나사부와 맞물려 나사 운동을 하도록 설치된다. 이러한 구성에 의해, 구동모터의 구동에 의해 나선축이 회전하면, 나선축의 회전에 의해 가변플레이트는 선형 이동한다. 그리고 이러한 가변플레이트의 선형 이동에 의해 다수의 흡착컵은 신장 내지 수축되어 각 흡착컵의 중공부 내 압력이 변화된다.

한편 구동유닛은 선형 이동하는 가변축을 가지는 리니어 액추에이터로 이루어질 수도 있다. 이 경우 리니어 액추에이터의 가변축은 가변플레이트의 중심부에 고정됨으로써 상기 가변플레이트를 선형 이동시킬 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 흡착장치는, 조립 내지 제조가 매우 용이하여 생산성을 높일 수 있다. 또 구동유닛의 동력제어를 통해 흡착강도를 손쉽게 제어할 수 있다. 더욱이 진공펌프를 사용하지 않기 때문에, 하나의 흡착컵에서 누설 현상이 일어나도 다른 흡착컵에 의한 흡착 작용이 유지될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 흡착장치를 도시한다.

흡착장치는 대상물을 흡착하기 위한 다수의 흡착컵(11)을 포함한다. 각 흡착컵(11)의 상단은 가변플레이트(21)에 고정되어 있다.

도면에서는 하부가 벨로우즈(bellows) 형태인 흡착컵(11)이 예시되어 있지만, 흡착컵(11)의 형태는 이에 한정되지 않고, 라운드(round) 형태 또는 오발(oval) 형태 등으로 이루어진 다양한 형태의 흡착컵이 이용될 수 있다. 흡착컵(11)의 재질은 흡착 대상물의 재질과 표면의 성질, 그리고 사용 환경 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어 페르부난(perbunan), 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone), 바이톤(viton) 등이 사용될 수 있다.

흡착컵(11)의 내부는 중공부(11a)이다. 중공부(11a)는 한쪽 끝은 폐쇄되고 다른 쪽 끝은 개방되어 있다. 흡착컵(11)의 상단에는 나사부(11b)가 형성되어 있으며, 중공부(11a)의 개방된 하단에는 흡착면(11c)이 형성된다.

흡착컵(11)은 바디(10)에 설치된다. 바디(10)는 측벽부(14) 및 이 측벽부(14)에 의해 한정되는 중공부(12)를 가진다. 바디(10)의 일단에는 마감플레이트(13)가 고정되고, 타단에는 가변플레이트(21)가 설치된다.

바디(10)의 마감플레이트(13)는 다수의 관통공(13a)을 가지고, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 흡착컵(11)의 흡착면(11a)은 관통공(13a)을 통해 외부로 노출되게 형성된다. 또 바디(10)의 측벽부(14)에는 하나 이상의 가이드돌기(14a)가 형성될 수 있다.

각 흡착컵(11)은 나사부(11b)가 가변플레이트(21)의 결합홈(21b)에 나사결합됨으로써 가변플레이트(21)에 고정된다. 한편 가변플레이트(21)의 외주에는 바디(10)의 가이드돌기(14a)측에 끼워져 안내되는 가이드홈(21a)이 형성되어 있다. 가이드홈(21a) 및 가이드돌기(14a)는 그 가이드작용에 의해 가변플레이트(21)의 선형 이동 정밀도를 향상시킨다.

구동유닛(30)은 구동모터(31), 이 구동모터(31)의 회전축(31a)에 연결된 나선축(32)을 포함한다. 나선축(32)의 외주면에는 나사부(32a)가 형성되고, 나선축(32)은 구동모터(31)의 회전축(31a)에 커플러(33) 등을 통해 연결됨으로써 그 조립을 용이하게 할 수도 있다. 가변플레이트(21)는 중심부에 관통공을 가지고, 이 관통공에는 나사부(21c)가 형성된다. 나사부(21c)가 나선축(32)의 나사부(32a)와 맞물려 나사 운동하도록 구성됨으로써, 가변플레이트(21)는 나선축(32)의 회전에 의해 직선 이동한다.

프레임(40)은 구동유닛(30) 및 바디(10) 등을 지지한다. 프레임(40)의 상단에는 구동유닛(30)의 구동모터(31)가 고정되고, 하단에는 바디(10)가 고정된다. 프레임(40)의 중앙에는 지지판(42)이 구비된다. 지지판(42)의 중심부에는 관통공(42a)이 형성되며, 지지판(42)의 관통공(42a)에 나선축(32)의 상단이 회전가능하 게 지지된다. 나선축(32)의 나사부(32a) 및 가변플레이트(21)의 나사부(21c)의 각 나사산 피치를 적절히 설계 변경함으로써 가변플레이트(21)의 직선 이동속도를 조절할 수도 있다.

이하 전술한 구성의 본 실시예에 따른 흡착장치의 작용을 설명한다.

먼저, 도 2에 나타난 바와 같이, 흡착할 대상물(M)과 접한 상태에서 구동모터(31)가 회전하여 가변플레이트(21)를 도면에서 위쪽인 방향으로 이동시킨다. 가변플레이트(21)의 상방향 선형 이동에 의해 각 흡착컵(11)은 내부의 중공부(11a)가 신장된다. 이때 흡착컵(11)의 중공부(11a)의 내압관계는 다음 식(1)에 의해 규정된다.

P₁V₁ = P₂V₂ -------------------------- (1)

따라서 구동유닛(30)에 의해 가변플레이트(21)가 위쪽으로 이동하면, 흡착컵(11)들이 신장되고, 이에 의해 각 흡착컵(11)의 중공부(11a)는 그 부피가 팽창한다. 따라서 상기 식에 의해 압력이 낮아져 진공상태가 된다. 여기서, 진공상태라 함은 일반적인 산업현장에서 말하는 대기압보다 낮은 상태의 압력을 유지하는 인위적인 공간을 의미한다. 흡착컵(11)의 중공부(11a)에 진공이 발생하는 결과 각 흡착면(11c)에는 대상물(M)이 흡착된다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이 구동유닛(30)에 의해 가변플레이트(21)가 바디(10)의 마감플레이트(13)에 근접하면, 즉 도면에서 아래쪽으로 이동하면, 흡착컵(11)들은 수축된다. 따라서 흡착컵(11)의 중공부(11a)는 부피가 줄어들고 내부압력이 높아진다. 그 결과 흡착컵(11)의 흡착면(11c)에 흡착되었던 대상물(M)이 떨어진다.

이때 구동모터(31)의 회전속도 제어를 통해 가변플레이트(21)의 이동거리를 적절히 조절할 수 있다. 그리고 이동 거리가 조절됨에 따라 흡착컵(11)의 신장 및 수축이 조절되기 때문에, 컵 내 압력 조절이 용이하다. 즉 흡착컵(11)의 흡착강도가 용이하게 조절된다.

그리고 흡착컵(11)은 각각 독립적인 중공부(11a)를 가짐으로써 흡착작용이 독립적으로 이루어진다. 따라서 하나의 흡착컵(11)에서 누설이 일어나도 다른 흡착컵(11)들의 진공에는 영향을 끼치지 않으므로 흡착작용을 원활하게 수행할 수 있다.

한편 도 4에는 흡착면(11c)을 구성하는 바람직한 실시예가 나타나 있다. 흡착면(11c)에는 다수의 돌기(11d)가 형성되어 있다. 이 돌기(11d)들에 의해 흡착면(11c)의 흡착작용이 보강될 수도 있다.

또 흡착컵(11)의 중공부(11a)에는 흡착보조체(11f)가 이동가능하게 배치될 수 있다. 흡착보조체(11f)는 중공부(11a)의 개구를 막지 않을 정도의 크기로 이루어진다. 흡착보조체(11f)는 흡착컵(11)의 중공부(11a)에 이동가능하게 배치되어 중공부(11a)의 공기량을 줄이는 기능을 한다. 그에 따라 중공부(11a)의 내부 압력 변화를 보다 신속하게 할 수 있어, 흡착컵(11)의 흡착 내지 풀림 작동이 보다 원활 해진다.

도 5에는 구동유닛(300)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예의 구동유닛(300)은 선형 이동하는 가변축(311)을 가진 리니어 액추에이터(310)로 이루어진다. 리니어 액추에이터(310)의 가변축(311) 단부는 가변플레이트(21)의 중심부에 나사결합 등에 의해 고정된다. 이에 의해, 가변축(311)에 의해 가변플레이트(21)는 선형적으로 이동하여 다수의 흡착컵(11)을 신장 내지 수축시킬 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 흡착장치의 크기를 더욱 작게 할 수 있다.

또 가변플레이트(21)는 위치감지부(50)에 의해 이동거리(스트로크)가 일정 범위(도 2 및 도 3의 a로 표시된 부분) 내로 규제될 수 있다. 위치감지부(50)는 포토센서, 리미트 스위치 등과 같은 위치감지센서(51) 및 가변플레이트(21)의 일단에 고정된 감지부(52)로 이루어질 수 있다. 위치감지부(50)에 의해 가변플레이트(21)의 위치가 감지되어, 이동범위를 벗어나면 구동유닛(30)의 구동이 멈춤으로써 가변플레이트(21)의 이동도 정지될 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였다. 하지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형예를 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 사상 범위는 특정 실시예가 아니라 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 흡착장치를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 흡착장치의 흡착상태를 도시한 제1상태도,

도 3은 본 발명에 의한 흡착장치의 풀림상태를 도시한 제2상태도,

도 4는 도 1의 화살표 Z를 따라 도시한 저면도,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 흡착장치를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 간단한 설명 *

10: 바디 11: 흡착컵

21: 가변플레이트 30: 구동유닛

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵;

   상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형 이동 가능하게 설치되는 가변플레이트; 및

   바디를 포함하고,

   상기 각 흡착컵의 일단은 가변플레이트에 고정되며, 상기 다수의 흡착컵들과 상기 가변플레이트가 상기 바디에 설치되고,

   상기 가변플레이트는 구동유닛에 의해 이동가능하며, 상기 구동유닛은 회전축을 가진 모터 및 이 모터의 회전축에 연결된 나선축을 포함하고, 상기 가변플레이트의 중심부는 나사부가 형성된 관통공을 가지며, 상기 나선축과 상기 가변플레이트의 나사부가 결합하여 나사 운동하는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
5. 내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵;

   상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형 이동 가능하게 설치되는 가변플레이트; 및

   바디를 포함하고,

   상기 각 흡착컵의 일단은 가변플레이트에 고정되며, 상기 다수의 흡착컵들과 상기 가변플레이트가 상기 바디에 설치되고,

   상기 가변플레이트는 구동유닛에 의해 이동 가능하며, 상기 구동유닛은 선형적으로 이동하는 가변축을 가지는 리니어 액추에이터로 이루어지고, 상기 리니어 액추에이터의 가변축이 상기 가변플레이트의 중심부에 고정됨으로써 상기 가변플레이트를 선형 이동시키는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
6. 내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵;

   상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형 이동 가능하게 설치되는 가변플레이트; 및

   바디를 포함하고,

   상기 각 흡착컵의 일단은 가변플레이트에 고정되며, 상기 다수의 흡착컵들과 상기 가변플레이트가 상기 바디에 설치되고,

   상기 가변플레이트와 바디의 상호 접촉하는 부분에는 가이드돌기 및 가이드홈이 상호 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
7. 삭제
8. 내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵;

   상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형 이동 가능하게 설치되는 가변플레이트; 및

   바디를 포함하고,

   상기 각 흡착컵의 일단은 가변플레이트에 고정되며, 상기 다수의 흡착컵들과 상기 가변플레이트가 상기 바디에 설치되고,

   위치감지부를 더 포함하며, 상기 가변플레이트의 이동 거리가 위치감지부에 의해 일정한 범위 내로 규제되는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 위치감지부는 위치감지센서 및 상기 가변플레이트의 일단에 고정된 감 지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
10. 내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵;

    상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형 이동 가능하게 설치되는 가변플레이트; 및

    바디를 포함하고,

    상기 각 흡착컵의 일단은 가변플레이트에 고정되며, 상기 다수의 흡착컵들과 상기 가변플레이트가 상기 바디에 설치되고,

    상기 흡착컵의 중공부에 흡착보조체가 배치되는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 나선축과 구동모터의 회전축이 커플러에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 흡착장치.
12. 내부에 중공부를 가지는 다수의 흡착컵;

    상기 다수의 흡착컵을 신장 내지 수축시키도록 선형 이동 가능하게 설치되는 가변플레이트; 및

    바디를 포함하고,

    상기 각 흡착컵의 일단은 가변플레이트에 고정되며, 상기 다수의 흡착컵들과 상기 가변플레이트가 상기 바디에 설치되고,

    상기 흡착컵의 재질이 페르부난, 폴리우레탄, 실리콘, 바이톤 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 흡착장치.

Images