KR101657794B1

KR101657794B1 - 패드홀더

Info

Publication number: KR101657794B1
Application number: KR1020140179124A
Authority: KR
Inventors: 이장용
Original assignee: 이장용
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-09-19
Also published as: KR20160071677A

Abstract

본 실시예에 따른 패드홀더는 로봇 암에 연결되어, 진공 흡착을 이용하여 패드 형태의 물품을 이송하는 패드홀더에 있어서, 내부에 공기유로가 형성되는 몸체; 상기 몸체의 공기유로와 연통되는 제 1 연결구; 상기 몸체의 공기유로와 연통되며, 상기 제 1 연결구의 타단에 형성되는 흡착부; 상기 흡착부의 중앙에 배치되는 공기 흡입구; 상기 몸체의 상기 제 1 연결구와 공기 흡입구 사이에 배치되며, 적어도 하나 이상의 제 2 연결구가 측벽에 형성되는 연결부; 상기 연결부 상측에 탄성부재의 개재하에 배치되며, 상기 로봇 암 측에 나사 결합되는 체결부재; 상기 제 1 및 제 2 연결구 중 어느 한 곳에 결합되어, 외부 공기의 유입을 차단하는 밀봉부재; 및 상기 제 1 및 제 2 연결구 중 어느 한 곳에 결합되어, 상기 공기 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여, 상기 공기 흡입구 측에 부압을 형성하는 것으로 상기 흡착부가 패드를 흡착할 수 있도록 구성하는 호스 연결부재;를 포함할 수 있다.

Description

패드홀더{Pad holder}

본 발명은 진공 흡착을 이용한 그리퍼와 관련된 것으로, 보다 상세하게는 로봇 암의 단부 등에 장착되어, 패드 형태의 물품을 그립하여 이송할 수 있는 패드홀더에 관한 것이다.

산업발전에 힘입어 다양한 산업현장에서 공장 자동화가 급격하게 이루어지고 있고, 이로 인해 산업현장에서 대상물, 즉 제품(물품)을 이송하는 각각의 자동화 설비가 작업자(인력)를 대신하여 그 역할을 충실히 수행하고 있다. 그 중 제품을 그립핑(gripping)하여 다양한 제품군을 이송하는 시스템은 사람을 대신해 손쉬운 작업, 정확한 위치, 작업자의 안전 및 생산성 향상을 위해 광범위하게 사용되고 있다.

이송 시스템은 제품을 그립핑하여 이송하기 위해 그리퍼(gripper)를 포함한다. 이러한 그리퍼는 그 작동 원리에 따라 마그네틱을 이용한 자석형 그리퍼와, 공압을 이용한 집게형 그리퍼, 진공을 이용한 집게형 그리퍼, 진공을 이용한 흡착형 그리퍼 등이 대표적으로 활용되고 있다. 이중 진공을 이용한 흡착형 그리퍼는 제품의 외부 환경에 따른 변형 및 스크래치(scratch) 요인으로부터 비교적 안정성이 우수하여 자동차 부품산업, 반도체 산업 및 일선 기업체에서 많이 적용되어 사용되고 있다.

일반적으로 진공 흡착형 그리퍼는 공기흡입호스를 통해 진공펌프(또는 진공 브로워(vaccum blower))와 연결되고 내부가 상하로 연통된 중앙 개구부를 갖는 몸체와, 상기 몸체의 하단에 연통하여 결합되어 대상물을 흡착하는 패드로 이루어진다. 그 흡착원리를 설명하면, 먼저 패드가 대상물에 접촉된 상태에서 고속의 압축공기가 진공펌프를 통과할 때, 패드 내의 공기가 유인되어 몸체 및 호스를 경유하여 압축공기와 함께 진공펌프의 외부로 배출되는데, 이때 패드 내에는 부압이 발생하는 동시에 이 부압에 의하여 대상물이 패드에 그립핑된다. 이렇게 그립핑 된 대상물은 자동화 설비 등에 의하여 정해진 장소, 예를 들면 해당 제품 생산라인으로 이송되게 된다.

최근 들어 이러한 진공 흡착형 그리퍼는 보통 3축 이상의 축으로 동작이 제어되는 산업용 로봇, 예를 들면 다관절 로봇 또는 병렬로봇(parallel robot)의 로봇암 또는 로봇암이 종단에 장착된 이펙터(end effector)에 장착되어 활용되고 있다. 진공 흡착형 그리퍼는 그립핑하고자 하는 대상물에 따라 이펙터와 연동하거나, 혹은 산업용 로봇의 드라이버 4축에 연동하여 수직/수평이동동작, 회전동작, 기울기 동작 등과 같은 3차원적인 동작이 요구됨에 따라 복합적인 동작영역에 대응하도록 설치된다.

그런데 기존의 산업용 로봇에 장착되는 진공 흡착형 그리퍼는 보편적으로 몸체의 일측면에 호스가 결합되어 있고, 또한 상기 호스가 몸체 회전시 함께 그리퍼의 회전방향으로 회전하기 때문에 대상물을 그립핑하여 이송하는 과정에서 호스가 그리퍼 또는 그리퍼가 장착된 이펙터에 감기거나, 혹은 호스가 느슨해진 경우 이펙터가 장착된 로봇암에 감겨 꼬이는 현상이 종종 발생하였다. 이로 인해 작업 중 자동화 설비의 동작이 중단되는 등 이송작업이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 발생하고 있다.

이러한 문제는 기존의 진공 흡착형 그리퍼가 장착된 산업용 로봇에서 빈번하게 발생하고 있음에도 불구하고 이를 해결하기 위한 기술개발은 아직 미흡한 실정이다.

일례로 대한민국 특허공개번호 10-2001-0002635호(공개일 : 2001. 01. 15)에는 로봇암에 부착되는 공기흡입호스의 엉킴을 방지하기 위함 엄킹 방지 장치에 대해 개시되어 있다. 이 선행특허는 공기흡입호스에 추를 매달아 추의 하중에 의한 인장력 또는 복원력으로 공기흡입호스를 펴주어 공기흡입호스가 로봇암의 이동에 의해서 엉키거나 꼬이는 것을 방지하였다. 하지만 이 선행특허는 로봇암의 직선운동시에는 효과적일 수 있으나, 로봇암의 회전운동시 에는 여전히 공기흡입호스가 엉키는 문제가 발생할 수밖에 없다.

다른 예로, 대한민국 특허공개번호 10-2010-0017393호(공개일 : 2010. 02. 16)[0009] 에는 진공 그립핑 장치에 대해 개시되어 있다. 이 선행특허는 그립퍼 어셈블리를 제공하고, 상기 그립퍼 어셈블리는 그립퍼 어셈블리가 진공 포트에 독립적으로 회전되도록 스위블 어댑터를 통해 로봇암에 연결될 수도 있고, 이를 통해 그립퍼 어셈블리를 단순하게 회전시킴으로써 수평에서 수직으로의 재배열을 제공하는 장점을 갖는다. 하지만 이 선행특허 또한 스위블 어댑터 회전시 일측면에 설치된 진공포트가 함께 회전하게 되어 여전히 공기흡입호스가 엉키는 문제가 발생할 수 밖에 없다.

KR 10-2001-0002635 A, 2001. 01. 15. 2-3쪽 KR 10-2010-0017393 A, 2010. 02. 16. 9쪽, 12쪽, 도면 3-3a, 도면 4-5

본 실시예는 패드홀더를 지지하는 로봇암의 복잡한 동작 시에도 공기흡입호스의 꼬임을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 패드홀더를 제공한다.

상기 탄성부재는 일단은 상기 연결부에 고정되고, 타단은 상기 체결부재에 고정되어, 상기 연결부와 체결부재의 단부가 일정 거리를 유지하도록 탄력 지지할 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 흡착부와 패드의 접촉 시 상기 몸체가 상기 체결부재 내측으로 이동할 경우 압축되어, 접촉 시 발생하는 충격을 흡수할 수 있다.

상기 밀봉부재와 호스 연결부재 중 어느 하나가 결합되는 제 1 및 제 2 연결구는 서로 동일한 지름을 가질 수 있다.

상기 밀봉부재는 상기 제 1 연결구에 결합되고, 상기 호스 연결부재는 상기 제 2 연결구에 결합될 수 있다.

상기 밀봉부재는 상기 제 2 연결구에 결합되고, 상기 호스 연결부재는 상기 제 1 연결구에 결합될 수 있다.

상기 호스 연결부재는 외주면에 적어도 하나 이상의 걸림턱을 형성하여, 공기흡입호스와의 체결력을 보강할 수 있다.

상기 공기유로는 상기 공기흡입구와 제 1 연결구가 동축을 형성하고, 상기 제 2 연결구는 상기 공기흡입구와 제 1 연결구의 축 방향에 대하여 수직한 방향으로 가상의 중심선이 통과하도록 배치될 수 있다.

상기 연결부는 외주면이 육각형상으로 마련될 수 있으며, 상기 몸체와 연결부는 일체로 구성될 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따르면, 필요에 따라 공기흡입호스의 위치를 패드홀더 외부에서 로봇암의 내측 부분으로 이동할 수 있어, 공기흡입호스의 꼬임 등의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 로봇암의 내부에 진공흡입을 위한 공기흡입호스 배관을 설치할 경우, 패드홀더의 삽입 공정만으로 손쉽게 공기흡입호스 배관을 연결할 수 있어 작업이 편리하다.

또한, 공기흡입호스가 연결되는 호스 연결부재와 공기의 유출입을 막는 밀봉부재가 결합되는 부분의 크기를 동일하게 구성하여, 장비 상황에 따라 선택적으로 호스 연결부재와 밀봉부재를 선택하여 사용할 수 있도록 하여, 공기흡입호스의 연결부분을 자유롭게 조절하는 것이 가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 패드홀더의 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 본 실시예에 따른 패드홀더 몸체의 측면도,
도 4는 도 2의 저면도,
도 5a 및 도 5b는 본 실시예에 따른 결합부재의 측면도 및 평면도,
도 6은 본 실시예에 따른 밀봉부재의 측면도
도 7은 본 실시예에 따른 호스 연결부재의 측면도, 그리고,
도 8 및 도 9는 본 실시예에 따른 패드홀더의 로봇 암 장착 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 실시예에 따른 수문 시스템을 도면을 참고하여 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 패드홀더는 로봇 암 등에 결합되는 것으로, 진공 흡착 방식을 이용하여 패드부재를 이동하기 위해 사용될 수 있다.

본 실시예에 따른 패드홀더는 몸체(10), 흡착부(20), 연결부(30), 체결부재(40), 밀봉부재(50) 및 호스 연결부재(60)를 포함할 수 있다.

몸체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 공기유로를 형성할 수 있으며, 일측 단부에 제 1 연결구(11)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 몸체(10)의 일측에는 흡착부(20)가 마련될 수 있으며, 그 타측에는 상기한 제 1 연결구(11)가 마련될 수 있다.

한편, 상기 몸체(10)의 외주면에는 탄성부재(15)가 설치될 수 있는데, 상기 탄성부재(15)는 후술할 체결부재(40)와 연결부(30)가 일정 거리 이상 이격 배치될 수 있도록 상기 체결부재(40)와 연결부(30) 사이에 개재될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 탄성부재(15)는 코일스프링으로 마련될 수 있다.

흡착부(20)는 디스크 형상으로 마련될 수 있으며, 바닥면이 평평하게 구성되어 중앙 부근에 형성되는 공기 흡입구(21)를 통해 형성되는 진공 흡착력에 의해 패드가 면 접촉 가능하도록 구성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 흡착부(20)는 상기 몸체(10)의 지름보다 큰 플랜지 형상의 돌부를 형성할 수 있다.

흡착부(20)의 중앙 부근에는 일정 지름을 가지는 공기 흡입구(21)가 마련될 수 있는데, 상기 공기 흡입구(21)는 상기 공기유로와 연통될 수 있다. 이때, 상기 공기 흡입구(21)와 공기유로 및 제 1 연결구(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 동축이 되도록 배치될 수 있다.

연결부(30)는 육각 형상의 외주면을 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 몸체(10)와 한몸이 되도록 마련될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 육각렌치 등으로 상기 몸체(10)와 함께 조정할 수 있도록 마련될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 다각형상이면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 연결부(30)의 측벽에는 적어도 하나 이상의 제 2 연결구(31)가 마련될 수 있다.

제 2 연결구(31)에는 후술할 밀봉부재(50) 또는 호스 연결부재(60)가 선택적으로 결합될 수 있다. 이를 위해 상기 제 1 및 제 2 연결구(11)(31)는 동일한 지름을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 밀봉부재(50) 및 호스 연결부재(60)가 보다 손쉽게 결합될 수 있도록 암나사산을 형성할 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 제 2 연결구(31)는 한 쌍이 서로 마주보게 배치될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 복수 개의 제 2 연결구(31)가 상기 연결부(30)의 둘레면에 형성될 수도 있다. 즉, 1개 또는 그 이상의 복수 개의 제 2 연결구(31)가 필요에 따라 추가로 마련될 수도 있다.

체결부재(40)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)에 삽입 결합되는 것으로, 나사산부(41)가 외주면에 형성되며, 렌치 등의 툴을 이용하여 상기 체결부재(40)를 조립할 수 있도록 그립부(42)가 둘레면에 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 나사산부(41)의 일측 단부에 그립부(42)가 형성될 수 있다. 상기 그립부(42)의 형상은 다양하게 구성될 수 있으며, 통상적으로 많이 사용되는 육각렌치 등의 툴을 이용할 수 있도록 육각형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 일측 단부에는 후술할 밀봉부재(50) 또는 호스 연결부재(60)가 삽입될 수 있도록 통공(43)이 관통 형성될 수 있다.

밀봉부재(50)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 연결구(11)(31) 중 어느 한 곳에 결합될 수 있는 것으로, 플라스틱 재질로 사출 성형될 수 있다. 밀봉부재(50)의 헤드(51)는 육각형 또는 다각형상으로 마련되어, 렌치 등의 툴을 이용하거나 작업자가 손으로 직접 돌려 고정 및 탈거할 수 있도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 헤드(51)의 타단에는 나사산부(52)가 형성되어 상기 제 1 및 제 2 연결구(11)(31) 중 어느 한 곳에 나사 결합을 통해 고정 결합될 수 있다. 한편, 상기 밀봉부재(50)는 고무링 등과 같은 별도의 실링 부재의 개재하에 결합될 수 있으며, 이를 통해 밀봉성을 향상시킬 수 있다.

호스 연결부재(60)는 도 7에 도시된 바와 같이, 툴 등을 이용하여 고정 결합할 수 있는 헤드부(61)와 호스 등이 삽입 결합될 수 있는 호스 삽입부(62)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 호스 삽입부(52)에는 적어도 하나 이상의 걸림턱이 형성되어 공기흡입호스의 이탈을 방지할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 상기 밀봉부재(50)와 호스 연결부재(60)의 나사산 형성부의 지름과 규격은 동일하게 사출 성형되는 것이 좋은데, 이는 동일한 규격의 제 1 및 제 2 연결구(11)(31)에 선택적으로 교체 사용이 가능하도록 하기 위함이다.

도 8은 본 실시예에 따른 패드홀더를 로봇 암(1) 측에 고정 결합한 상태를 일 예로 하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 패드홀더의 연결부(30)의 양단에는 공기흡입호스(T)가 연결될 수 있으며, 몸체(10)의 내부에 형성된 유로의 개구부를 형성하는 제 1 연결구(11)는 밀봉부재(50)로 실링될 수 있다. 그러면, 흡착부(20)에 상기 공기흡입호스(T)를 통해 형성되는 부압이 발생하여, 금형(2) 등에 놓여진 패드(3)를 진공흡착하여 그립할 수 있다.

만일, 이와 같은 패드홀더가 복수 개 구성될 경우, 상기 공기흡입호스(T)들 사이의 간섭 등의 문제가 발생될 수 있는데, 이러한 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(30)의 제 2 연결구(31)는 밀봉부재(50)로 폐쇄하고, 로봇 암(1)의 내측에 형성된 공기유로에 배치되는 공기흡입호스(T)와 호스 연결부재(60)를 제 1 연결구(11) 측에 배치하여, 로봇 암(1)의 내측에서 배관 연결을 수행할 수도 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따르면, 필요에 따라 공기흡입호스의 위치를 패드홀더 외부에서 로봇암(1)의 내측 부분으로 이동할 수 있어, 공기흡입호스의 꼬임 등의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 로봇암(1)의 내부에 진공흡입을 위한 공기흡입호스(T) 배관을 설치할 경우, 패드홀더의 삽입 공정만으로 손쉽게 공기흡입호스 배관을 연결할 수 있어 작업이 편리하다.

또한, 공기흡입호스가 연결되는 호스 연결부재(60)와 공기의 유출입을 막는 밀봉부재(50)가 결합되는 부분의 크기를 동일하게 구성하여, 장비 상황에 따라 선택적으로 호스 연결부재와 밀봉부재를 선택하여 사용할 수 있도록 하여, 공기흡입호스(T)의 연결부분을 자유롭게 조절하는 것이 가능하다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 실시예의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10; 몸체 11; 제 1 연결구
20; 흡착부 21; 공기 흡입구
30; 연결부 31; 제 2 연결구
40; 체결부재 41; 나사산부
42; 그립부 50; 밀봉부재
60; 호스 연결부재

Claims

로봇 암에 연결되어, 진공 흡착을 이용하여 패드 형태의 물품을 이송하는 패드홀더에 있어서,
내부에 공기유로가 형성되는 몸체;
상기 몸체의 공기유로와 연통되는 제 1 연결구;
상기 몸체의 공기유로와 연통되며, 상기 제 1 연결구의 타단에 형성되는 흡착부;
상기 흡착부의 중앙에 배치되는 공기 흡입구;
상기 몸체의 상기 제 1 연결구와 공기 흡입구 사이에 배치되며, 적어도 하나 이상의 제 2 연결구가 측벽에 형성되는 연결부;
상기 연결부 상측에 탄성부재의 개재하에 배치되며, 상기 로봇 암 측에 나사 결합되는 체결부재;
상기 제 1 및 제 2 연결구 중 어느 한 곳에 결합되어, 외부 공기의 유입을 차단하는 밀봉부재; 및
상기 제 1 및 제 2 연결구 중 어느 한 곳에 결합되어, 상기 공기 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여, 상기 공기 흡입구 측에 부압을 형성하는 것으로 상기 흡착부가 패드를 흡착할 수 있도록 구성하는 호스 연결부재;를 포함하고,
상기 제 2 연결구는,
상기 제 1 연결구 보다 상기 공기 흡입구에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 패드홀더.
제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는,
일단은 상기 연결부에 고정되고, 타단은 상기 체결부재에 고정되어, 상기 연결부와 체결부재의 단부가 일정 거리를 유지하도록 탄력 지지하는 패드홀더.
제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는,
상기 흡착부와 패드의 접촉 시 상기 몸체가 상기 체결부재 내측으로 이동할 경우 압축되어, 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하는 패드홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉부재와 호스 연결부재 중 어느 하나가 결합되는 제 1 및 제 2 연결구는 서로 동일한 지름을 가지는 패드홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉부재는 상기 제 1 연결구에 결합되고,
상기 호스 연결부재는 상기 제 2 연결구에 결합되는 패드홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉부재는 상기 제 2 연결구에 결합되고,
상기 호스 연결부재는 상기 제 1 연결구에 결합되는 패드홀더.
제 1 항에 있어서, 상기 호스 연결부재는,
외주면에 적어도 하나 이상의 걸림턱을 형성하여, 공기흡입호스와의 체결력을 보강하는 패드홀더.
제 1 항에 있어서, 상기 공기유로는,
상기 공기흡입구와 제 1 연결구가 동축을 형성하고,
상기 제 2 연결구는 상기 공기흡입구와 제 1 연결구의 축 방향에 대하여 수직한 방향으로 가상의 중심선이 통과하도록 배치되는 패드홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 연결부는 외주면이 육각형상으로 마련되는 패드홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 몸체와 연결부는 일체로 구성되는 패드홀더.