KR102390453B1 - 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치를 개시한다. 이 장치는 특히 물품의 파지에 대한 '해제'가 신속하게 이루어지도록 한 것으로서, 제1관을 통해 유입되고 원통형 에어-튜브의 측벽 팽창공간에 축적된 파지용 압축공기가 역-방향 밸브 유동에 의해 개방되는 제2관 및 에어-튜브를 통해 순식간에 외부로 배출되도록 설계되어 있다. 따라서 물품의 '해제'가 신속하게 이루어지며, 결과적으로 물품의 파지·이송·해제·복귀 공정이 반복되는 이송작업에서 그 작업시간을 획기적으로 단축하는 효과가 있다.

Description

에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치 {Gripper device using air-tube}

본 발명은 이송 물품을 파지하기 위하여 사용되는 그리퍼 장치에 관한 것으로 특히, 그 파지를 위하여 에어-튜브의 팽창 압력을 이용하는 그리퍼 장치에 관한 것이다.

자동화 공정에서 물품의 고정, 이송, 포장, 박싱(boxing) 기타의 작업을 수행하기 위하여는 그 물품을 파지할 수 있는 소위 그리퍼(gripper) 장치가 필요하다. 해당 물품의 종류나 형태에 따라 적용되는 그리퍼 구조가 상이할 수 있으며, 본 발명이 굳이 물품의 종류에 한정되는 것은 아니나, 특히 병(bottle) 형태의 물품에 최적 적용될 수 있는 그리퍼 장치를 제안하는 것이다.

병 형태의 물품을 파지하는 장치로서, 선행기술문헌 1 및 2는 병의 목(neck) 부분을 둘러싸도록 상호 유기적으로 동작하는 좌·우 대칭 한 쌍의 파지편을 구비하는 그리퍼 장치를 개시하고 있으며, 선행기술문헌 3은 병의 머리(head) 부분 전체를 감싸 부압(negative pressure) 파지를 가능하게 하는 진공 그리퍼 장치를 개시하고 있다.

다만, 이러한 방식의 그리퍼 장치들은 그 유용성을 떠나 구조 및 설치가 복잡하고 번거롭기 때문에 실제로 현장에 적용되기는 현실적으로 불가능하다. 참고로, 선행기술문헌 4 및 5는 흡착(suction) 패드를 이용하는 파지 장치를 개시하는데 이들은 본 특허의 기술에 관계가 있지는 않다.

한편, 최근에는 '에어-튜브'를 이용하는 그리퍼 장치가 제안된 바 있다. 이 장치는 솔레노이드 밸브의 주입구를 통해 압축공기를 에어-튜브에 주입하고 이에 의해 생기는 팽창 압력으로 병 머리 부분을 파지할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 장치는 물품의 '파지'를 위한 구조, 설비 및 이용이 간편하고 안정성이 뛰어나 위의 선행기술문헌들에 개시된 장치에 비해 상당한 이익이 있을 것으로 예상된다. 그러나 파지의 '해제'(release) 시에는 상기 튜브에 주입된 압축공기가 역방향으로 되돌아 다시 솔레노이드 밸브의 배출구를 통해 배출되므로 그 해제속도가 늦고 결과적으로, 파지·이송·해제·복귀 공정이 반복되는 작업에서 그 작업시간이 길어지게 되는 문제가 있다.

<선행기술문헌>

1. WO 2008/093548

2. WO 2014/156562

3. 한국공개특허공보 10-2020-0010923

4. 한국등록특허공보 10-1502791

5. 한국등록특허공보 10-1906474

본 발명은 상기한 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 제한된 것이다. 본 발명은 에어-튜브를 이용하여 물품을 파지하는 구조를 기반으로 하되, 특히 그 파지에 대한 해제속도를 빠르게 함으로써 물품 이송작업을 신속하게 처리할 수 있는 그리퍼 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 그리퍼 장치는:

상·하 형성된 제1관과 제2관을 포함하는 공급관과, 상기 공급관의 외측에서 하방 연장된 커버부를 포함하는 그리퍼 하우징;

상기 공급관 내부 제1관과 제2관 사이에 배치되고, 압축공기의 압력방향에 따라 상측 또는 하측으로 유동하여 제1관 또는 제2관을 폐쇄하는 밸브;

상기 커버부 내벽과 공간을 두고 설치되는 원통형 부재로서 상기 제2관과 소통하며, 측벽에는 복수의 그립 팽창부가 형성된 에어-튜브;

상기 공급관의 일측에 형성되어, 상기 밸브의 유동방향에 따라 제1관과 공간 또는 공간과 제2관을 연결하는 유로;

를 포함한다.

'파지'의 경우 압축공기가 제1관을 통해 공급되면 이때의 유입 공기압에 의해 상기 밸브가 하강하면서 제2관을 폐쇄하고, 그 압축공기는 유로를 경유하여 커버부와 에어-튜브 사이 공간으로 공급되면서 팽창부를 가압하여 팽창시킨다.

'해제'의 경우:

상기 제1관을 통한 압축공기의 공급이 멈추면, 공간에 축적된 압축공기가 역방향으로 진행하고, 이때의 배기 공기압에 의해 밸브가 상승하면서 제1관을 폐쇄하고, 그 압축공기는 유로를 경유하여 제2관으로 공급되고, 연이어 에어-튜브를 통해 외부로 배출되면서 상기 팽창부가 수축되도록 한다.

바람직하게, 상기 밸브는 몸체 측방에 형성되고 압축공기의 압력에 의해 유동하여 상기 공급관의 측벽에 접촉 또는 이탈되는 스커트를 포함하는 체크 밸브이며, 상기 스커트는 '파지'의 경우 '이탈'하여 제1관과 공간 간 에어 패스(path)를 개방하고 '해제'의 경우 '접촉'하여 상기 에어 패스를 폐쇄하면서 상기 밸브가 상승하도록 한다.

실시 예에 따라, 상기 제1관은 하우징 중앙부에 일체로 형성되고 상기 제2관은 별도 고정대에 형성되며, 상기 고정대는 제1관 몸체의 하부에 결합하여 구성된다. 이때 상기 에어-튜브는 고정대를 이용하여 설치될 수 있는데, 예컨대 에어-튜브의 상측 플랜지가 상기 고정대와 제1관 사이에 끼워진 상태에서:

상기 제1관 몸체 하단부와 고정대 상단부 간 체결부 결합에 의한 압착; 또는

상기 고정대-플랜지-제1관 몸체를 차례로 통과하는 볼트;

에 의하여 고정 설치된다.

상기 커버부의 하부에는 에어-튜브의 하단부를 지지하는 엔드락(end-lock)이 체결될 수 있으며, 이 경우 상기 엔드락의 내측 단부는 하향 확장형 경사면으로 형성된다.

본 발명의 그리퍼 장치는 압축공기에 의해 동작하는 에어-튜브를 이용하여 물품을 파지하는 구조를 기반으로 하면서, 특히 압축공기의 배출이 신속하게 이루어지도록 함으로써 그 파지에 대한 해제속도를 빠르게 하는 특징이 있다. 이는 결과적으로, 물품의 파지·이송·해제·복귀 공정이 반복되는 이송작업에서 그 작업시간을 획기적으로 단축하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 그리퍼 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 A-A 중 하우징 부분을 보인 단면도.
도 3은 도 1에서 '파지' 작용을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 도 3의 B-B 단면도.
도 5는 도 3에서 '해제' 작용을 설명하기 위한 단면도.

이상 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명 '에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치'(이하 '그리퍼 장치'라 함)의 특징과 작용효과는, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시 예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 1 이하에서 본 발명의 그리퍼 장치가 부호 10으로 표시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 그리퍼 장치(10)는 그리퍼 하우징(11), 밸브(12), 에어-튜브(13) 및 유로(14)가 유기적으로 설계되어 있다.

구체적으로, 상기 그리퍼 하우징(11)은 상·하 방향으로 형성된 제1관(16)과 제2관(17)을 포함하는 공급관(15)과, 상기 공급관(15)의 외측에서 하방으로 연장된 커버부(18)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 밸브(12)는 공급관(15) 내부에서 제1관(16)과 제2관(17) 사이에 배치되고, 압축공기의 압력방향에 따라 상측 또는 하측으로 유동하여 제1관(16) 또는 제2관(17)을 폐쇄하는 밸브이다.

상기 에어-튜브(13)는 커버부(18)의 내벽과 일정한 공간(S)을 두고 그 내측에 설치되는 원통형 부재로서 중공이 상기 제2관(17)과 소통하며, 측벽에는 각 중공(中空) 측으로 팽창하는 복수의 그립 팽창부(19)가 형성된 우레탄 튜브이다. 상기 유로(14)는 공급관(15)의 일측에 또는 주변을 향해 방사상으로 형성되는 통로로서, 밸브(12)의 유동방향에 따라 제1관(16)과 공간(S) 또는 공간(S)과 제2관(17)을 각 연결하도록 구성된다.

도 3 및 도 4를 참조하여 보면, 물품 '파지'의 경우 압축공기가 제1관(16)을 통해 공급되면 이때의 유입 공기압에 의해 상기 밸브(12)가 하강하면서 제2관(17) 단부를 폐쇄하고, 이어 압축공기는 유로(14)를 경유하여 커버부(18)와 에어-튜브(13) 사이 공간(S)으로 공급되면서 상기 그립 팽창부(19)의 외측 면을 가압하여 중앙 측으로 팽창시킨다(화살표 ① 참조). 이 팽창 압력을 이용하여, 상기 에어-튜브(13) 내측에 투입된 물품 예컨대 병의 머리 부분을 파지할 수 있게 된다.

자동화 공정에서 파지된 물품이 정해진 장소로 이송되면 상기 물품의 파지가 해제되고, 그리퍼 장치(10)는 원위치로 복귀한다.

도 5를 참조하여 보면, 물품의 파지 후 '해제'의 경우 상기 제1관(16)을 통한 압축공기의 공급이 멈추면 상기 공간(S)에 축적된 압축공기가 역방향으로 진행하는데, 이때의 배기 공기압에 의해 밸브(12)가 상승하면서 제1관(16)이 폐쇄되면서, 그 압축공기는 유로(14)를 경유하여 제2관(17)으로 공급되고(화살표 ②참조), 연이어 에어-튜브(13)를 통해 외부로 배출되면서(화살표 ③ 참조) 상기 팽창부(19)가 수축된다.

이 구조 및 작용은 상기 공간(S)에 축적된 압축공기의 신속한 배출 및 그에 따른 해제의 신속성 측면에서 상당한 이익을 제공할 수 있다. 부호 26은 물품의 머리 부분 표면이 제2관(17) 하단을 막는 경우를 대비하여 상기 제2관(17)의 하면에 요입 형성된 배출 통로이다.

본 실시 예에서, 상기 밸브(12)는 몸체(20) 측방에 형성되고 압축공기의 압력에 의해 유동하여 상기 공급관(15)의 측벽에 접촉 또는 이탈되는 스커트(21)를 포함하는 체크 밸브이며, 이때 상기 스커트(21)는:

'파지'의 경우 유입 공기압에 의해 수축 및 '이탈'하여 제1관(16)과 공간(S) 간 에어 패스를 개방하면서 밸브(12)가 하강(도 3 참조)하도록; 반대로

'해제'의 경우 배기 공기압에 의해 확장 및 '접촉'하여 상기 에어 패스를 폐쇄하면서 밸브(12)가 배기 공기압에 의해 자연스럽게 상승(도 5 참조)하도록;

동작한다.

또한, 상기 제1관(16)은 하우징(11)의 중앙부에 일체로 형성되고 상기 제2관(17)은 별도 고정대(23)에 형성되며, 상기 고정대(23)는 제1관(16) 몸체의 하부에 결합하여 구성된다. 이때 상기 에어-튜브(13)는 고정대(23)를 이용하여 설치될 수 있는데, 도면과 같이, 에어-튜브(13)의 상측 플랜지(24)가 'ㅗ'형 고정대(23)와 제1관(16) 사이에 끼워진 상태에서;

상기 제1관(16) 몸체의 하단부와 상기 고정대(23)의 상단부 간 나사 체결부(28) 결합에 의한 압착; 또는

상기 고정대(23)-플랜지(24)-제1관(16) 몸체를 차례로 통과하는 볼트(25);

에 의하여 고정 설치된다.

이러한 구조는 제1관(16), 제2관(17), 에어-튜브(13) 요소의 각 설계 및 조립에 매우 유용할 뿐 아니라, 상기 밸브(12)의 배치 및 설치의 측면에서 최적의 설계라고 판단된다.

한편, 상기 커버부(18)의 하부에는 에어-튜브(13)의 하단부를 U-형 또는 기타의 형태로 견고하게 지지하는 엔드락(end-rock)(27)이 체결될 수 있으며, 이 경우 상기 엔드락(27)의 내측 단부는 대상 물품의 안전하고 편리한 출입을 위한 하향 확장형 경사면(27)으로 형성된다.

10. 그리퍼 장치
11. 하우징
12. 밸브
13. 에어-튜브
14. 유로
15. 공급관
16. 제1관
17. 제2관
18. 커버부
19. 팽창부
20. 몸체
21. 스커트
22. 통로
23. 고정대
24. 플랜지
25. 볼트
26. 엔드락
27. 경사면
28. 체결부
S. 공간

Claims (8)

1. 상·하 형성된 제1관(16)과 제2관(17)을 포함하는 공급관(15)과, 상기 공급관(15)의 외측에서 하방 연장된 커버부(18)를 포함하는 그리퍼 하우징(11);
   상기 공급관(15) 내부 제1관(16)과 제2관(17) 사이에 배치되고, 압축공기의 압력방향에 따라 상측 또는 하측으로 유동하여 제1관(16) 또는 제2관(17)을 폐쇄하는 밸브(12);
   상기 커버부(18) 내벽과 공간(S)을 두고 설치되는 원통형 부재로서 상기 제2관(17)과 소통하며, 측벽에는 복수의 그립 팽창부(19)가 형성된 에어-튜브(13);
   상기 공급관(15)의 일측에 형성되어, 상기 밸브(12)의 유동방향에 따라 제1관(16)과 공간(S) 또는 공간(S)과 제2관(17)을 연결하는 유로(14);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   물품 '파지'의 경우:
   압축공기가 제1관(16)을 통해 공급되면 이때의 유입 공기압에 의해 상기 밸브(12)가 하강하면서 제2관(17)을 폐쇄하고, 그 압축공기는 유로(14)를 경유하여 커버부(18)와 에어-튜브(13) 사이의 공간(S)으로 공급되면서 그립 팽창부(19)를 가압하여 팽창시키는 것;
   을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   물품 '해제'의 경우:
   상기 제1관(16)을 통한 압축공기의 공급이 멈추면, 공간(S)에 축적된 압축공기가 역방향으로 진행하고, 이때의 배기 공기압에 의해 밸브(12)가 상승하면서 제1관(16)을 폐쇄하고, 그 압축공기는 유로(14)를 경유하여 제2관(17)으로 공급되고, 연이어 에어-튜브(13)를 통해 외부로 배출되면서 상기 팽창부(19)가 수축되는 것;
   을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 밸브(12)는 몸체(20) 측방에 형성되고 압축공기의 압력에 의해 유동하여 상기 공급관(15)의 측벽에 접촉 또는 이탈되는 스커트(21)를 포함하는 체크 밸브이며, 상기 스커트(21)는 '파지'의 경우 '이탈'하여 제1관(16)과 공간(S) 간 에어 패스를 개방하고 '해제'의 경우 '접촉'하여 상기 에어 패스를 폐쇄하면서 상기 밸브(12)가 상승하도록 하는 것;
   을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1관(16)은 하우징(11) 중앙부에 일체로 형성되고 제2관(17)은 별도의 고정대(23)에 형성되며, 상기 고정대(23)는 제1관(16) 몸체의 하부에 결합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 에어-튜브(13)는:
   상측 플랜지(24)가 고정대(23)와 제1관(16) 사이에 끼워진 상태에서;
   상기 제1관(16) 몸체의 하단부와 상기 고정대(23)의 상단부 간 체결부(28) 결합에 의한 압착에 의하여 또는, 상기 고정대(23)-플랜지(24)-제1관(16) 몸체를 차례로 통과하는 볼트(25)에 의하여 고정 설치되는 것;
   을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 커버부(18)의 하부에는 에어-튜브(13)의 하단부를 지지하는 엔드락(26)이 체결되는 것을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 엔드락(26)의 내측 단부는 하향 확장형 경사면(27)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어-튜브를 이용한 그리퍼 장치.
   

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