KR102485493B1 - 기판 흡착 장치 - Google Patents

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KR102485493B1
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김지인
지정애
배상오
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주식회사 팸텍
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Abstract

본 발명은 기판 흡착 장치를 개시한다. 본 발명은 일방향으로 연장되는 제1 파이프, 상기 제1 파이프와 다른 방향으로 연장되는 제2 파이프, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프를 연결하는 제1 조인트 조립체, 상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프 중 적어도 하나에 배치되며, 스위블(swivel) 동작되는 제2 조인트 조립체 및 상기 제2 조인트 조립체에 장착되며, 흡착 패드를 가지는 석션 유닛을 포함하는, 기판 흡착 장치를 포함한다.

Description

기판 흡착 장치{Substrate suction device}
본 발명의 실시예들은 기판 흡착 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판의 가공 장치 등에 공급 및 언로딩(unloading)을 하기 위하여 반송 로봇 등이 사용된다. 예를 들어, 글라스 판, 액정 표시 패널 기판, 수지성의 판상 성형품, 금속제의 박판 등의 흡착 대상물을 흡착하여 반송할 때에 흡착 대상물을 흡착하는 진공 흡착 장치가 이용될 수 있다.
예를 들어, 선박, 항공, 가전기기 등의 몸체로 이용되는 금속 판재는 금속판에 압축력을 가하여 소성 변형시켜 다양한 모양으로 제작하는 프레스 가공, 또는 압연 가공 등에 의해 대량 생산될 수 있다. 이때, 다수의 판재를 후기 공정으로 이송해야 하는데, 작업자가 직접 이동 작업을 하는 것은 효율성이 떨어지고 작업연속성이 저해되는 문제점이 있었다. 이때, 산업현장에서 사용되는 자동화시스템이 활용될 수 있다. 일반적으로 산업 현장에서는 다양한 종류의 로봇이 사용된다. 각 로봇들은 암을 이용해 물품의 이송 및 조립 등에 사용되며, 이 과정에서 자동화시스템의 생산라인이 변경되면 로봇들은 구조변경을 하게 된다. 이를 위해 복수개의 로봇암들은 구조변경이 용이하도록 분해 및 조립이 가능하게 결합된다.
기판 흡착 장치는 기판 등의 제품을 흡탈착하여 이송하기 위한 것으로, 생산 라인 변경에 따라 수시로 구조 변경이 가능하도록 다양한 범위를 가지는 기판 흡착 장치가 요구되고 있다.
또한, 산업 현장에서 쓰이는 만큼, 작업 시간 절감과 작업 효율을 위하여 경량으로 설계되고 자유도를 가지는 로봇 암 조인트가 필요하다.
또한, 종래의 조인트 암 및 각종 툴 등은 스틸 및 알루미늄 재질로 만들어져 사용되고 있지만, 구조물에 많은 개수로 사용되는 조립 툴의 경량화는 자동화 기계의 작업 속도 및 가동력을 향상시킬 수 있으므로, 경량화된 조립 툴 및 조인트의 개발을 요구하는 실정이다.
본 발명의 실시예들은, 동일 축 또는 다른 축으로 연결되는 제1 조인트 조립체 및 제2 조인트 조립체, 제3 조인트 조립체를 구비하고, 진공 흡착 패드를 구비하여 기판을 이송하는 기판 흡착 장치를 제공할 수 있다. 또한 기판 흡착 장치의 구조물들은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 일방향으로 연장되는 제1 파이프, 상기 제1 파이프와 다른 방향으로 연장되는 제2 파이프, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프를 연결하는 제1 조인트 조립체, 상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프 중 적어도 하나에 배치되며, 스위블(swivel) 동작되는 제2 조인트 조립체 및 상기 제2 조인트 조립체에 장착되며, 흡착 패드를 가지는 석션 유닛을 포함하는, 기판 흡착 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 조인트 조립체는 상기 제1 파이프의 일단에 장착되는 제1 조인트 및 상기 제2 파이프에 장착되는 제2 조인트를 구비하고, 상기 제1 조인트 및 상기 제2 조인트 중 어느 하나는 외측으로 돌출된 돌기부를 구비하고, 상기 제1 조인트 및 상기 제2 조인트 중 다른 하나는 상기 돌기부가 삽입되는 수용부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2 조인트 조립체는 일방향으로 연장되는 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트의 일단에 장착되는 제3 조인트, 상기 제1 샤프트의 타단에 장착되며, 볼 소켓을 가지는 제4 조인트, 일단의 볼(ball)이 상기 볼 소켓에 삽입되고, 타단에 상기 석션 유닛이 장착되어, 상기 석션 유닛이 스위블(swivel) 동작이 가능한 볼 조인트를 구비할 수 있다.
또한, 상기 석션 유닛은 일단이 상기 볼 조인트에 장착되며, 타단에 상기 흡착 패드가 설치된 제2 샤프트를 구비할 수 있다.
상기 제1 조인트 조립체 및 상기 제2 조인트 조립체 중 적어도 하나는 엔지니어링 플라스틱 또는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 기판 흡착 장치는, 서포터 및 돌기부를 구비하여, 구조물을 안정적으로 지지할 수 있고, 스위블(swivel) 동작이 가능한 볼 조인트를 포함하여 작업 환경에서 구조물의 배치에 제한을 가지지 않고 다양한 각도로 사용이 가능하다. 또한, 이송물을 흡착하여 반송하는 석션 유닛을 용도에 따라 폭넓게 설치하여 사용할 수 있다. 또한, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 적용하여 작업 중의 안전사고를 예방하고 로봇의 전기적 에러를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 흡착 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 기판 흡착 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 제1 조인트 조립체의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 제1 조인트 조립체의 단면도이다.
도 5는 도 3의 돌기부의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절취한 단면도이다.
도 7은 도 5의 A영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 8은 도 2의 제2 조인트 조립체의 분해 사시도이다.
도 9a는 도 8의 제2 조인트 조립체의 제1a 바디를 나타내는 도면이다.
도 9b는 도 8의 제2 조인트 조립체의 제1 샤프트를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9a의 X-X를 따라 절취한 단면도이다.
도 11은 도 8의 제2 조인트 조립체의 제3 조인트의 단면도이다.
도 12는 도 8의 제2 조인트 조립체의 제4 조인트의 단면도이다.
도 13은 도 8의 XIII- XIII 를 따라 절취한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 흡착 장치에 배치된 흡착패드를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 패드의 단면도이다.
도 16은 도 1의 제3 조인트 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 17은 도 16의 XVII-XVII 를 따라 절취한 단면도이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 흡착 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 기판 흡착 장치(10)의 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 기판 흡착 장치(10)는 제1 조인트 조립체(100), 제2 조인트 조립체(200), 석션 유닛(300)을 포함할 수 있다.
기판 흡착 장치(10)는 외부 구조물에 장착되어, 석션 유닛(300)의 흡입력으로 기판(SB)을 흡착 및 이동할 수 있다. 예를 들어, 기판 흡착 장치(10)는 기판(SB)의 가공 공정을 위해서 기판(SB)을 이송시킬 수 있다.
예를 들면, 기판 흡착 장치(10)는 기판(SB)을 소정수의 분할 요소로 절단하는 처리나, 기판(SB)을 절단했을 경우에 생기는 단재(端材)를 제거하는 처리, 기판(SB)의 표면을 클리닝하는 처리 등이 있다. 기판(SB)은 각 처리의 단계마다 소정의 스테이지로 반송되고, 처리가 종료되면 다음의 처리를 위하여 다른 스테이지로 반송될 수 있다.
일 예로, 기판(SB)은 유리 기판 및 세라믹스 기판 등의 취성 재료 기판이나, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트 수지) 기판 및 폴리이미드 수지 기판 등의 수지 기판 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(SB)은 금속 판재를 포함할 수 있다. 일 예로, 기판(SB)은 선박, 항공기, 자동차, 가전제품의 프레임 및 구조적 구성요소를 형성하는 금속 판재일 수 있다. 예를 들면, 금속 판재의 재료는 고강도 스틸 또는 경화성 스틸 합금으로 이루어질 수 있고, 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 비철 금속 판재일 수 있다. 또한, 금속 판재는 설정된 두께를 가지는 평판 형태의 금속 판재 및 곡판 형태의 금속 판재일 수 있다. 다만, 기판(SB)의 형상과 재질은 이에 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
기판 흡착 장치(10)는 일방향으로 연장되는 제1 파이프(20A), 제1 파이프(20A)와 다른 방향으로 연장되는 제2 파이프(20B)를 연결하는 제1 조인트 조립체(100)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 파이프(20A) 및 제2 파이프(20B) 중 적어도 하나에 배치되며, 스위블(swivel) 동작되는 제2 조인트 조립체(200)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 흡착 장치(10)는, 소정의 스테이지로부터 다음의 스테이지로 기판(SB)을 반송할 때에 사용하는 장치이다. 기판 흡착 장치(10)는 기판(SB)의 이송을 위하여 제2 조인트 조립체(200)에 장착되며, 흡착 패드를 가지는 석션 유닛(300)을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 기판 흡착 장치(10)는 기판(SB)을 공정의 후기 공정으로 이송하고, 공정이 끝난 후 다음 처리 공정으로 이송할 수 있다.
기판 흡착 장치(10)는 제1 파이프(20A) 및 제2 파이프(20B)를 연결하여 기판(SB)을 이송하기 위한 흡착 구조물을 형성할 수 있다. 또한, 제1 파이프(20A) 및 제2 파이프(20B)에 삽입된 제1 조인트 조립체(100) 및 제2 조인트 조립체(200)의 복수개의 조인트들은 같은 축으로 연결되어 기판(SB)의 형상에 맞도록 흡착 구조물을 형성할 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 조인트 조립체(100)의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 제1 조인트 조립체(100)의 단면도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 제1 조인트 조립체(100)는 제1 조인트(110), 제2 조인트(120)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 조인트(110) 및 제2 조인트(120) 중 어느 하나는 외측으로 돌출된 돌기부(130)를 구비하고, 제1 조인트(110) 및 제2 조인트(120) 중 다른 하나는 돌기부(130)가 삽입되는 수용부(140)를 구비할 수 있다. 제1 조인트(110)와 제2 조인트(120)는 높이 방향의 축을 따라 연결될 수 있다. 제1 조인트(110)와 제2 조인트(120) 중 적어도 하나는 이격된 단부에 배치되는 서포터를 구비할 수 있다.
일 예로, 제1 조인트(110)는 제1 파이프(20A)의 일단에 장착되고, 제2 조인트(120)는 제2 파이프(20B)에 장착될 수 있다. 도면에서는 제1 파이프(20A)와 제2 파이프(20B)가 원형 기둥인 형상을 도시하나, 이에 한정되지 않는다. 제 1 파이프(20A)와 제2 파이프(20B)의 형상은 제1 조인트(110)의 제1 커브부(1110)와 제2 조인트(120)의 제2 커브부(1210)에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이때, 제1 조인트 조립체(100)와 제1 파이프(20A) 및 제2 파이프(20B)를 고정하기 위하여, 제1 조인트 조립체(100)는 제1 연결부재(170)가 사용될 수 있다. 제1 연결부재(170)는 제1 조인트(110) 및 제2 조인트(120)를 관통하여 체결될 수 있다.
제1 조인트(110)는 돌기부(130)를 가질 수 있다. 돌기부(130)는 제1 조인트(110)의 일측에서 돌출될 수 있다. 제1 조인트(110)는 제1 파이프(20A)가 삽입되며, 양단이 서로 이격되게 배치될 수 있다.
제1 조인트(110)는 제1 커브부(1110), 제1A 단부(1120), 제1B 단부(1130)를 구비할 수 있다. 제1 커브부(1110)는 제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130)까지 연장될 수 있다.
제1 커브부(1110)는 제1 파이프(20A)가 삽입되며, 제1 파이프(20A)의 형상에 따라 소정의 곡률을 가질 수 있다. 제1 커브부(1110)의 내측은 제1 파이프(20A)의 외측과 접촉하여, 제1 파이프(20A)를 지지할 수 있다.
제1 커브부(1110)는 내측에서 외측으로 설정된 두께로 형성될 수 있다. 제1 커브부(1110)는 제1 파이프(20A)의 강도를 견딜 수 있는 두께로 설정될 수 있다. 일 실시예로, 제1 커브부(1110)의 두께는 제1A 단부(1120) 두께 또는 제1B 단부(1130)의 두께와 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 제1 커브부(1110)의 두께는 제1A 단부(1120) 두께 또는 제1B 단부(1130)의 두께보다 작을 수 있다.
제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130)는 제1 커브부(1110)의 양단에 배치되며, 서로 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130)는 삽입홀을 구비하고, 제1 연결부재(170)가 상기 삽입홀을 관통할 수 있다. 상기 삽입홀은 제1 조인트(110)와 제2 조인트(120)가 조립될 때 일렬로 정렬되어 관통될 수 있다.
제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130)는 서로 이격되고 마주보도록 배치될 수 있다. 제1A 단부(1120)의 제1 면(S1)과 제1B 단부(1130)의 제2 면(S2)은 서로 마주볼 수 있다. 제1 면(S1)과 제2 면(S2)은 소정의 간격으로 이격될 수 있다.
제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130)는 제1 연결부재(170)에 의해서 이격된 거리가 조절될 수 있다. 제1 면(S1)과 제2 면(S2) 사이의 거리는 제1 연결부재(170)에 의해서 조절될 수 있다.
제1 조인트 조립체(100)는 제1 조인트(110)에 돌기부(130)를 구비하고, 제2 조인트(120)에 수용부(140)를 구비하는 구조로 이루어질 수 있다. 제1 조인트(110) 및 제2 조인트(120) 각각은 돌기-홈 구조에 의해 측면이 서로 맞물릴 수 있다.
돌기부(130)는 제1B 단부(1130)의 일측에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 용도에 따라 제1A 단부(1120)의 일측에 배치될 수 있다.
제2 조인트(120)는 돌기부(130)를 수용하는 홈을 형성하는 수용부(140)가 구비될 수 있다.
제1 서포터(150)는 제1 조인트(110)에서 돌출될 수 있다. 제1 서포터(150)는 제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130) 중 적어도 하나에서 돌출되어 다른 하나를 지지할 수 있다.
제1 서포터(150)는 서로 마주보는 제1A 단부(1120) 및 제1B 단부(1130) 중 적어도 하나에서 돌출될 수 있다. 도면에서는, 제1 서포터(150)가 제1 면(S1)과 제2 면(S2)에 각각 배치된 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않으며 제1 면(S1)과 제2 면(S2) 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
제1 서포터(150)는 제1A 단부(1120)나 제1B 단부(1130)에서 소정의 길이로 돌출될 수 있다. 제1 서포터(150)의 높이는 마주보는 제1 면(S1)과 제2 면(S2) 사이의 간격보다 작게 설정될 수 있다.
제1 서포터(150)는 돌출된 소정의 형상을 가질 수 있다. 도면에서는 제1 서포터(150)가 장방형 또는 정사각형의 단면 형상으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 제1 서포터(150)의 형상은 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
제1 조인트(110)는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있다. 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 재료의 탄성에 의해서 변형될 수 있으므로, 제1 파이프(20A)가 제1 조인트(110)에 견고하게 결합되기 위해서, 제1 조인트(110)는 제1 서포터(150)를 구비할 수 있다.
제2 조인트(120)는 수용부(140)를 가질 수 있다. 수용부(140)는 제2 조인트(120)의 일측에 형성될 수 있다. 제2 조인트(120)는 제2 파이프(20B)가 삽입되며, 양단이 서로 이격되게 배치될 수 있다.
제2 조인트(120)는, 제2 커브부(1210), 제2A 단부(1220), 제2B 단부(1230)를 구비할 수 있다.
제2 커브부(1210)는 제2 파이프(20B)가 삽입되며, 제2 파이프(20B)의 형상에 따라 소정의 곡률을 가질 수 있다. 제2 커브부(1210)의 내측은 제2 파이프(20B)의 외측과 접촉하여, 제2 파이프(20B)를 지지할 수 있다.
제2 커브부(1210)는 내측에서 외측으로 설정된 두께로 형성될 수 있다. 제2 커브부(1210)는 제2 파이프(20B)의 강도를 견딜 수 있는 두께로 설정될 수 있다. 일 예로, 제2 커브부(1210)의 두께는 제2A 단부(1220)의 두께 또는 제2B 단부(1230)의 두께와 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 제2 커브부(1210)의 두께는 제2A 단부(1220)의 두께 또는 제2B 단부(1230)의 두께보다 작을 수 있다.
제2 커브부(1210)는 제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230)까지 연장될 수 있다. 예를 들면, 제2A 단부(1220)는 제2B 단부(1230)와 나란한 방향으로 연장될 수 있으며, 동일한 너비를 가지고 배치될 수 있다.
제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230)는 제2 커브부(1210)의 양단에 배치되며, 서로 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230)는 삽입홀을 구비하고, 제1 연결부재(170)가 상기 삽입홀을 관통할 수 있다.
상기 삽입홀은 제1 조인트(110)와 제2 조인트(120)가 조립될 때 일렬로 정렬되어 관통될 수 있다.
제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230)는 서로 이격되고 마주보도록 배치될 수 있다. 제2A 단부(1220)의 제3 면(S3)과 제2B 단부(1230)의 제4 면(S4)은 서로 마주볼 수 있다. 제3 면(S3)과 제4 면(S4)은 소정의 간격으로 이격될 수 있다. 제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230)는 제1 연결부재(170)에 의해서 이격된 거리가 조절될 수 있다. 즉, 제3 면(S3)과 제4 면(S4) 사이의 거리는 제1 연결부재(170)에 의해서 조절될 수 있다.
수용부(140)는 제2A 단부(1220)의 일측에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 용도에 따라 제2B 단부(1230)의 일측에 배치될 수 있다.
수용부(140)는 돌기부(130)를 수용하는 오목한 홈을 형성하며 제1 조인트(110)의 일부는 제2 조인트(120)에 수용될 수 있다.
제2 서포터(160)는 제2 조인트(120)에서 돌출될 수 있다. 제2 서포터(160)는 제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230) 중 적어도 하나에서 돌출될 수 있다. 도면에서는, 제2 서포터(160)가 제3 면(S3)과 제4 면(S4)에 각각 배치된 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않으며 제3 면(S3)과 제4 면(S4) 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 조인트 조립체(100)에 파이프가 삽입될 때, 제1 파이프(20A) 및 제2 파이프(20B)는 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 이 때, 사용자는 구조물의 직경에 맞춰 제1 조인트 조립체(100)의 이격된 측벽의 거리를 조정할 수 있다.
제1 연결부재(170)는, 제1 조인트(110) 및 제2 조인트(120)를 관통하여 연결될 수 있다. 제1 연결부재(170)는 제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130) 사이의 거리나, 제2A 단부(1220)와 제2B 단부(1230) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 연결부재(170)는 파이프에 적용되고, 통상적인 나사 결합에 사용되는 볼트와 너트 구조를 포함할 수 있다. 사용자는 제1 연결부재(170)를 축방향으로 회전시켜 견고하게 고정하거나, 이격 거리를 조정할 수 있다.
제1 서포터(150) 및 제2 서포터(160)는 제1 조인트 조립체(100)의 이격된 측벽의 각 면에 배치되어 측벽의 거리가 조정될 때, 각 면이 맞닿아 마모되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다. 사용자는 용도에 따라 일정 단계로 제1 서포터(150) 및 제2 서포터(160)를 사용하여 이격 거리를 조정할 수 있다.
도 5는 도 3의 돌기부(130)의 변형예를 도시하는 도면이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절취한 단면도이고, 도 7은 도 5의 A영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면 제1 조인트 조립체(11A)는, 제1A 단부(1120)와 제1B 단부(1130)의 어느 하나에 돌기부(130’)를 포함할 수 있다.
돌기부(130’)는 돌기(1310), 그루브(1320), 연결면(1330)을 가질 수 있다. 돌기부(130’)는 원주 방향으로 이격되어 형성되는 복수개의 돌기(1310)를 구비하고, 돌기(1310)는 제1 조인트(110)의 외측으로 소정의 높이를 가질 수 있다.
돌기(1310)는 방사형태로 이격되어 배치되고, 복수개의 돌기(1310)는 사이에 그루브(1320)가 배치될 수 있다.
돌기(1310)는, 중앙에서 높이 방향으로 제1 경사(θ1)를 가지고, 돌출된 영역에서 제1 곡률 반경(R1)을 가질 수 있다.
돌기(1310)는 제1 경사(θ1)를 가지고 돌출되어, 모따기 또는 만곡된 엣지면을 구비할 수 있다. 제1 경사(θ1)의 모따기된 면은 제1 곡률 반경(R1)으로 형성되는 제1 곡면(C1)을 가질 수 있다. 동일한 간격으로 이격된 복수개의 돌기(1310)가 가지는 제1 곡면(C1)은 적어도 하나의 원형 또는 타원형 호로 형성될 수 있다.
그루브(1320)는, 중앙에서 높이 방향으로 제1 경사(θ1)보다 가파른 제2 경사(θ2)를 가지고, 오목한 영역에서 제1 곡률 반경(R1)보다 작은 제2 곡률 반경(R2)을 가질 수 있다.
동일한 간격으로 이격된 복수개의 그루브(1320)가 가지는 제2 곡면(C2)은 적어도 하나의 원형 또는 타원형 호로 형성될 수 있다.
이에 따라, 돌기(1310) 및 그루브(1320)는 교차적인 배치로 인하여 형성되는 경사면의 각도가 연속적으로 변하는 구조로 형성될 수 있다.
연결면(1330)은 플랫한 면을 가지되, 동일한 면적을 가지고 일정 거리로 이격된 돌기(1310) 사이에 반복되어 배치될 수 있다.
배치된 돌기(1310) 및 그루브(1320)의 면적보다 연결면(1330)의 면적은 더 크게 설정될 수 있다. 돌기(1310) 및 그루브(1320)를 연결하는 연결면(1330)은 돌기(1310)와 그루브(1320)를 형성하는 면적보다 더 큰 면적으로 구비될 수 있다.
따라서, 돌기(1310) 및 그루브(1320)의 면적이 감소하여도, 연결면(1330)의 접촉 면적이 확보됨으로써, 접촉 저항을 감소시키고 돌기부(130’)와 수용부(140)의 결합력이 증가할 수 있다.
복수개의 그루브(1320)의 개수는 배치된 복수개의 돌기(1310)의 개수와 동일하거나 적게 설정되어 구비될 수 있다.
돌기부(130’)의 배치는 제1 조인트(110)에 한정되지 않고, 수용부(140)의 배치는 제2 조인트(120)에 한정되지 않을 수 있다. 다만, 이하에서는 제1 조인트(110)에 돌기부(130’)가 설치되고, 제2 조인트(120)에 수용부(140)가 설치된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
제1 조인트(110)에 구비된 돌기부(130’)의 상면은 수용부(140)내측면에 맞물려 수납될 수 있다.
수용부(140)는 돌기부(130’)가 삽입될 수 있다. 수용부(140)와 돌기부(130’)는 암수 한 쌍의 조립체로 구성될 수 있다.
상세하게, 돌기부(130’)의 돌기(1310)는 수용부(140)의 함몰된 부분에 안착되고, 돌기부(130’)의 그루브(1320)에는 수용부(140)의 돌출된 부분이 안착될 수 있다.
제2 조인트(120)에 구비된 수용부(140)에도 각각의 돌기(미도시) 및 그루브(미도시)가 구비되어 있으나, 각각 돌기(1310) 및 그루브(1320)의 반대되는 형상을 포함하므로, 상세한 설명은 생략한다.
제1 조인트 조립체(11A)가 결합될 때, 제1 조인트(110)의 돌기부(130’)는 제2 조인트(120)의 수용부(140)와 동일 축을 중심으로 정렬될 수 있다. 제1 조인트(110)의 돌기(1310)는 제2 조인트(120)의 그루브(1320)에 치합되고, 제2 조인트(120)의 그루브(미도시)는 제1 조인트(110)의 돌기(1310)에 치합될 수 있다. 이때, 돌기부(130’)의 상면과 수용부(140)의 하면은 마주보는 방식으로 결합될 수 있다.
제1 조인트(110)와 제2 조인트(120)는 제1 파이프(20A)와 제2 파이프(20B)의 위치를 변경할 때, 상호 다른 방향으로 회전할 수 있다.
돌기부(130’)에 맞물린 수용부(140)는 사용자의 의도에 따라 시계방향 또는 반시계 방향의 어디로든 회전하여 조정할 수 있다. 또한, 조인트 조립체(11A)에 구비된 곡률 반경의 차이에 의해 제1 파이프(20A)와 제2 파이프(20B)의 위치는 견고하게 고정되므로, 사용자는 구조물의 위치를 용이하게 고정할 수 있다.
이와 같이, 돌기(1310) 및 그루브(1320)가 형성하는 면적과, 연결면(1330)의 면적 차이와 곡률 반경의 차이에 의하여 조인트 조립체(11A)는 지지체를 구성하게 되며, 사용자의 용도에 따라 틸팅될 수 있다.
도 8은 도 2의 제2 조인트 조립체(200)의 분해 사시도이고, 도 9a는 도 8의 제2 조인트 조립체(200)의 제1a 바디(221A)를 나타내는 도면이고, 도 9b는 도 8의 제2 조인트 조립체(200)의 제1 샤프트(210)를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 9b를 참조하면, 제2 조인트 조립체(200)는, 제3 조인트(220)와 제4 조인트(230)를 포함할 수 있다. 제3 조인트(220)와 제4 조인트(230)는 높이 방향의 제1 샤프트(210)를 따라 연결될 수 있다.
제1 샤프트(210)는 일방향으로 연장되며, 내측에 중앙홀(212)을 가질 수 있다. 일 예로, 제1 샤프트(210)는 원기둥 형상 또는 원통 형상으로 구비될 수 있다.
중앙홀(212)은 제1 샤프트(210)의 길이 방향으로 연장되어 제3 조인트(220) 및 제4 조인트(230)의 회전 축부를 형성할 수 있다. 또한, 제1 샤프트(210)는 중앙홀(212)의 외측에 복수개의 돌기를 구비할 수 있다.
제1 샤프트(210)는 일단에 복수개의 제1a 돌기(211A)가 배치되고, 타단에 복수개의 제1b 돌기(211B)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 조인트 조립체(200)는 제3 조인트(220)와 제4 조인트(230)가 제1 샤프트(210)에 삽입되는 제2 연결부재(260)로 연결될 수 있다.
제3 조인트(220)는 제1 샤프트(210)의 일단에 장착되는 제1 바디 유닛(221), 제2a 돌기(222), 제3 서포터(223)를 포함할 수 있다.
제1 바디 유닛(221)은 제1a 바디(221A), 제1b 바디(221B)가 구비될 수 있다. 제1 바디 유닛(221)은 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)가 서로 마주보도록 배치되며, 제1 체결부재(224)에 의해서 힌지 연결될 수 있다.
제1a 바디(221A)의 일단은 제2 연결부재(260)가 수납되는 개구를 가지고, 타단은 일단과 이격되며 제1 체결부재(224)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1a 바디(221A)는 제2 연결부재(260)가 제2 조인트 조립체(200)에 안정적으로 고정될 수 있도록 일단에 소정의 길이를 가지는 개방된 개구를 가질 수 있다. 또한 제1a 바디(221A)는 타단에 소정의 길이를 가지고 플랫한 표면을 가지도록 돌출되고 일단과 이격될 수 있다. 상기 타단에는 제1 체결부재(224)가 배치될 수 있다.
제1a 바디(221A)는 제1b 바디(221B)와 한 쌍을 이루어 파이프를 고정하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)는 파이프의 외주면과 밀착하도록 중앙부에 곡률을 가지어 구비될 수 있다. 제1a 바디(221A)가 가지는 곡률 반경은 제1b 바디(221B)가 가지는 곡률 반경에 대응될 수 있다. 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)의 형상에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)에 구비되는 구조물은 원형 기둥 형상일 수 있다.
제1b 바디(221B)의 일단은 제1 샤프트(210)가 수납되는 개구를 가지고, 타단은 일단과 이격되며 제1 체결부재(224)와 연결될 수 있다. 이러한 제1b 바디(221B)의 구조는 전술한 제1a 바디(221A)의 구조와 실질적으로 동일한바, 이에 대한 설명은 생략 또는 약술하기로 한다.
제1b 바디(221B)는 제1 샤프트(210)가 제3 조인트(220)에 안정적으로 고정될 수 있도록 소정의 길이를 가지는 제1 안착홈(225)을 형성할 수 있다. 제1 안착홈(225)은 제1 샤프트(210)의 일단이 삽입되도록 설정된 깊이를 가질 수 있다.
제1 안착홈(225)은 제1 샤프트(210)가 가지는 외주면의 직경보다 넓은 직경을 가질 수 있다. 제1 안착홈(225)은 제1a 돌기(211A)와 치합되는 제2a 돌기(222)가 배치될 수 있다.
제1b 바디(221B)의 타단은 소정의 길이를 가지고 플랫한 표면을 가지며, 평행하게 돌출되고 일단과 이격될 수 있다. 상기 타단에는 제1 체결부재(224)가 배치될 수 있다.
제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)는 제1 체결부재(224)에 의해 일체로 조립될 수 있다. 제1 체결부재(224)는 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)에 결합되는 고정 브라켓(미도시), 고정부재(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 바디 유닛(221)은 제1 체결부재(224)에 의해서 자유롭게 회동 가능하도록 구비될 수 있다. 구체적으로, 제1 체결부재(224)는 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B)에 회동하는 회전축을 형성하여, 다양한 각도를 가지고 개방될 수 있다. 이에 따라, 제2 조인트 조립체(200)는 사용자가 석션 유닛(300)을 장착할 때 보다 넓은 개방 각도를 제공하여 장착이 용이하도록 할 수 있다.
제3 조인트(220) 및 제4 조인트(230)의 적어도 하나는 일면에 배치되는 서포터를 구비할 수 있다. 일 예로, 제3 서포터(223)는 제1a 바디(221A) 및 제1b 바디(221B) 중 적어도 하나에서 돌출될 수 있다. 도 13에서는 서포터들이 제5 면(S5)과 제6 면(S6)에 각각 배치된 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않으며 제5 면(S5)과 제6 면(S6) 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
제3 서포터(223)는 제1a 바디(221A)나 제1b 바디(221B)에서 소정의 높이로 돌출될 수 있다. 제3 서포터(223)의 높이는 마주보는 제5 면(S5)과 제6 면(S6) 사이의 간격보다 작게 설정될 수 있다.
제3 서포터(223)는 돌출된 소정의 형상을 가질 수 있다. 도면에서는 제3 서포터(223)가 장방형 또는 정사각형의 단면 형상으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 제3 서포터(223)의 형상은 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
제4 조인트(230)는 제1 샤프트(210)의 타단에 장착되는 제2 바디 유닛(231), 제2b 돌기(232), 볼 소켓(240), 볼 조인트(250)를 포함할 수 있다. 볼 조인트(250)는 볼 스터드(251) 및 장착부(252)를 포함할 수 있다.
제2 바디 유닛(231)은 제2a 바디(231A), 제2b 바디(231B)가 구비될 수 있다. 제2 바디 유닛(231)은 제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)가 서로 마주보도록 배치되며, 제2 체결부재(234)에 의해서 힌지 연결될 수 있다.
제2a 바디(231A)는 일단에 제2 연결부재(260)가 수납되는 개구를 가지고, 타단에는 제2 체결부재(234)가 배치될 수 있다.
제2a 바디(231A)는 제2b 바디(231B)와 함께 볼 소켓(240)을 형성할 수 있다. 제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)는 볼 조인트(250)의 볼 스터드(251)가 밀착되어 수용되도록 중앙부에 곡률을 가지어 구비될 수 있다. 제2a 바디(231A)가 가지는 곡률 반경은 제2b 바디(231B)가 가지는 곡률 반경에 대칭될 수 있다. 이 때, 제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)가 형성하는 내부 공간은 구형일 수 있고, 볼 조인트(250)의 형상에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
제2b 바디(231B)는 일단에 제1 샤프트(210)가 수납되는 개구을 가지고, 타단에는 제2 체결부재(234)가 배치될 수 있다.
제2b 바디(231B)는 제1 샤프트(210)가 제4 조인트(230)에 안정적으로 고정될 수 있도록 소정의 길이를 가지는 제2 안착홈(235)을 형성할 수 있다. 제2 안착홈(235)은 제1 샤프트(210)의 일단이 삽입되도록 설정된 깊이를 가질 수 있다. 이 때, 제2 안착홈(235)은 제1 샤프트(210)가 가지는 외주면의 직경보다 넓은 직경을 가질 수 있다. 제2 안착홈(235)에는 표면에서 돌출되어, 제1b 돌기(211B)와 치합되는 제2b 돌기(232)가 배치될 수 있다.
제2b 바디(231B)의 타단은 소정의 길이를 가지고 플랫한 표면을 가지며, 평행하게 돌출되고 일단과 이격될 수 있다. 상기 타단에는 제2 체결부재(234)가 배치될 수 있다.
제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)는 제2 체결부재(234)에 의해 일체로 조립될 수 있다. 제2 체결부재(234)는 제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)에 결합되는 고정브라켓(미도시), 고정부재(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 바디 유닛(231)은 제2 체결부재(234)에 의해서 자유롭게 회동 가능하도록 구비될 수 있다. 이하, 제2 체결부재(234)의 구성은 제1 체결부재(224)와 동일한 구성으로 구비되므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)는 구조물을 장착하는 볼 조인트(250)가 수용되는 볼 소켓(240)을 형성할 수 있다. 볼 소켓(240)은 볼 스터드(251)를 감싸면서 지지하는 일측이 개방된 수용 공간을 형성할 수 있다.
볼 조인트(250)는 볼 소켓(240)에 수용되는 볼 스터드(251) 및 구조물이 장착되는 장착부(252)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 볼 조인트(250)는 일단에 볼 형상 단부를 가지는 볼 스터드(251)를 구비하고, 타단에는 중앙에 통공부를 가지는 장착부(252)를 구비할 수 있다.
볼 스터드(251)는 볼 형상 단부에 의해 회전 운동 및 선회 운동이 가능하도록 일단이 볼 소켓(240) 내에 수용되며, 볼 스터드(251)는 볼 소켓(240)의 내부 공간에서 미끄럼 방식으로 회전할 수 있다. 볼 스터드(251)는 설정된 직경(D1)으로 형성된 볼을 포함할 수 있고, 장착부(252)와 연결되는 중심 축부를 구비하여 일체로 형성될 수 있다.
장착부(252)는 볼 스터드(251)의 타단에 구비되며, 석션 유닛(300)이 장착되는 고리형 부재로 이루어질 수 있다.
도 10은 도 9a의 X-X를 따라 절취한 단면도이고, 도 11은 도 8의 제2 조인트 조립체(200)의 제3 조인트(220)의 단면도이고, 도 12는 도 8의 제2 조인트 조립체(200)의 제4 조인트(230)의 단면도이고, 도 13은 도 8의 XIII- XIII를 따라 절취한 단면도이다.
도 10 내지 도 13를 참조하면, 제2 조인트 조립체(200)는 복수개의 돌기를 구비함으로써 보다 견고한 고정력을 가질 수 있다. 일 예로, 제2a 돌기(222)는 제1 바디 유닛(221)을 관통하는 제1 개구(O1)를 중심으로 반경 방향으로 배치되고, 제1a 돌기(211A)는 중앙홀(212)을 중심으로 반경 방향으로 배치될 수 있다.
제2a 돌기(222)는 제1 안착홈(225)의 바닥면에 형성될 수 있다. 제1 안착홈(225)은 바닥면으로부터 제1 높이(H1)를 가지는 오목한 홈을 형성할 수 있다. 일 예로, 제2a 돌기(222)는 제2 높이(H2)로 돌출되고, 제1a 돌기(211A)의 높이는 제2a 돌기(222)의 제2 높이(H2)와 동일하게 설정될 수 있다. 다른 예로, 제2a 돌기(222)는 제1 안착홈(225)의 제1 높이(H1)보다 낮은 높이로 설정될 수 있다.
제1 안착홈(225)은 제1 높이(H1)의 깊이에 의해서 단차 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 샤프트(210)의 일단은 제1 안착홈(225)에 제1 높이(H1)만큼 삽입되므로, 제1 샤프트(210)는 안정적으로 제3 조인트(220)를 지지할 수 있다.
제2b 돌기(232)는 제2 바디 유닛(231)을 관통하는 개구(미도시)를 중심으로 반경 방향으로 배치되고, 제1b 돌기(211B)는 중앙홀(212)을 중심으로 반경 반향으로 배치될 수 있다. 제2b 돌기(232)는 제2 안착홈(235)의 바닥면에 형성될 수 있다. 제2 안착홈(235)은 바닥면으로부터 설정된 깊이로 함몰될 수 있다. 이에 따라, 제1 샤프트(210)의 타단은 제2 안착홈(235)에 설정된 깊이만큼 삽입되고, 제1 샤프트(210)는 안정적으로 제4 조인트(230)를 지지할 수 있다.
제2 조인트 조립체(200)는 복수개의 돌기가 맞물리는 구조를 구비함으로써 정밀성을 높이고 구조적 견고함을 제공할 수 있다. 제1a 돌기(211A)의 측면은 제2a 돌기(222)의 측면과 밀착되고, 제1b 돌기(211B)의 측면은 제2b 돌기(232)의 측면과 밀착될 수 있다.
일 예로, 제3 조인트(220)는 제1b 바디(221B)에 구비된 제2a 돌기(222)가 제1 샤프트(210)의 제1a 돌기(211A)와 치합되므로, 제3 조인트(220)는 제1 샤프트(210)에 대하여 각도 설정가능하고 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 제4 조인트(230)는 제2b 바디(231B)에 구비된 제2b 돌기(232)가 제1 샤프트(210)의 제1b 돌기(211B)와 치합되므로 제4 조인트(230)는 제1 샤프트(210)에 대하여 각도 설정이 가능하고 견고하게 고정될 수 있다.
제2 조인트 조립체(200)는 복수개의 조립체가 연결되며, 각 구성요소에는 적어도 하나 이상의 석션 유닛(300)이 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 조인트(220)에는 제1 파이프(20A)가 삽입되고, 제4 조인트(230)에는 제2 파이프(20B)가 삽입될 수 있다. 또한, 제4 조인트(230)에는 석션 유닛(300)이 삽입될 수 있다.
제3 조인트(220)는 개폐가 가능한 구조로 이루어져 제1 체결부재(224)로 인한 힌지 결합부가 제1 파이프(20A)의 장착이 용이할 수 있다.
제1a 바디(221A)의 일단에 배치된 제5 면(S5)은 제1b 바디(221B)의 제6 면(S6)과 마주보고 제3 거리(H3)를 가지고 이격될 수 있다. 제1 체결부재(224)가 결합되는 제1a 바디(221A)의 타단은 마주보는 제7 면(S7)과 제1b 바디(221B)의 제8 면(S8)은 제4 거리(H4)를 가지고 이격되어 배치될 수 있다.
제3 거리(H3)는 제4 거리(H4)보다 큰 이격 거리로 설정되고, 제3 조인트(220)가 개폐 동작하게 될 때, 제3 거리(H3) 및 제4 거리(H4)의 이격 거리는 변동될 수 있다. 제3 조인트(220)에서 제2 연결부재(260)가 삽입되는 부분이 제3 거리(H3)으로 상대적으로 크게 설정되므로, 강한 체결력이 적용되면 제3 거리(H3)의 크기가 조절되면서 강하게 제1 파이프(20A)를 그립할 수 있다.
제4 조인트(230)는 볼 조인트(250)에 의해서 다양한 각도로 제2 파이프(20B), 또는 석션 유닛(300)이 배치될 수 있다. 도면에서는 석션 유닛(300)이 배치된 형상을 도시하고 있으나, 용도에 따라 제2 파이프(20B) 또는 제1 파이프(20A)가 삽입되어 배치될 수 있다. 제4 조인트(230)는 볼 조인트(250)의 선회 동작을 가이드 하도록 볼 소켓(240)을 구비하고, 볼 소켓(240)은 개방된 일측을 구비할 수 있다. 볼 소켓(240)은 적어도 2단 이상의 개방 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 볼 소켓(240)은 제1 길이(e1)를 가지고 일측이 개방되고, 소정의 경사를 가지고 제2 길이(e2)로 확장된 개구를 마련할 수 있다.
제2a 바디(231A) 및 제2b 바디(231B)는 각각 제3 반구(R3) 및 제4 반구(R4)로 형성될 수 있고, 제3 반구(R3) 및 제4 반구(R4)는 볼 조인트(250)의 회전 방향을 가이드할 수 있다. 볼 소켓(240)은 제2 길이(e2)로 확장되도록 구비됨으로써, 볼 조인트(250)의 선회 각도를 다양하게 변화할 수 있고, 사용자는 볼 조인트(250)에 장착되는 석션 유닛(300)의 배치를 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 볼 소켓(240)은 일측이 2단 이상으로 개방된 구조를 구비하나, 타측은 상대적으로 협소한 개구를 가짐으로써 볼 조인트(250)가 일정 각도 이상 조정될 때 볼 소켓(240)의 지지 구조가 헐거워지지 않도록 타측에서 볼 조인트(250)를 고정하는 구조로 이루어질 수 있다.
제2 조인트 조립체(200)는 제2 연결부재(260)로 제3 조인트(220) 및 제4 조인트(230)가 제1 샤프트(210)에 고정될 수 있다.
일 예로, 제2 연결부재(260)는 통상적인 나사 결합에 사용되는 볼트와 너트 구조를 포함할 수 있다. 사용자는 제2 연결부재(260)를 축방향으로 회전시켜 견고하게 고정할 수 있다. 또한 제4 조인트(230)의 일부는 제2 연결부재(260)와 접하는 면에 나사산 구조를 포함할 수 있다.
상기 나사산 구조는 제4 조인트(230)의 내측면 일부에 형성될 수 있고, 결합되는 내측면 전체에 나사산 구조가 형성될 수 있다. 도면에서는 제2a 바디(231A)와 제2b 바디(231B)에 모두 나사선이 형성된 구조를 도시하나, 이에 한정되지 않으며 어느 하나에만 배치될 수 있다.
일 실시예로, 제2b 바디(231B)는 제1 나사(236)를 포함할 수 있고, 제2a 바디(231A)는 제2 나사(237)를 포함할 수 있다. 제1 나사(236) 및 제2 나사(237)는 사용자가 제2 연결부재(260)를 조정하는 경우에도 제2 연결부재(260) 및 제4 조인트(230)의 결합 구조를 유지할 수 있다. 그리하여, 제2 조인트 조립체(200)는 볼 조인트(250)의 선회 각도 및 위치 조정 시에도 제4 조인트(230)가 분해되지 않고 연결된 상태를 유지할 수 있다.
볼 조인트(250)의 고리 형태의 장착부(252)는 일면에 양측으로 돌출된 고정돌기를 가질 수 있다. 즉, 고리형태의 장착부(252)는 원주 방향으로 일부는 절개되고, 다른 일부는 고정돌기에 의해서 돌출되어 단턱을 가질 수 있다. 볼 조인트(250)는 고정 돌기에 의한 단턱부에 의해서, 석션 유닛(300)의 조정 너트의 위치를 고정할 수 있다. 이에 따라, 석션 유닛(300)의 위치 또는 볼 조인트(250)의 각도 변화에도 상기 조정 너트의 풀림을 방지하도록 할 수 있다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 흡착 장치(10)에 배치된 흡착 패드(320)를 나타낸 도면이고, 도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 패드(320)의 단면도이다.
도 1 및 도 14 내지 도 15을 참조하면, 기판 흡착 장치(10)는 석션 유닛(300)을 포함할 수 있다. 기판 흡착 장치(10)는 진공 흡입력을 이용하여 기판(SB)을 이송하도록 석션 유닛(300)이 진공 펌프(301)와 연결될 수 있다.
석션 유닛(300)은 볼 조인트(250)에 장착될 수 있다. 석션 유닛(300)은 일단이 볼 조인트(250)에 연결되고, 단부에 흡착 패드(320)가 설치될 수 있다.
구체적으로, 석션 유닛(300)은 제2 샤프트(310), 흡착 패드(320), 제3 샤프트(330), 탄성 부재(340), 제3 샤프트(330) 외주면에 장착되는 복수개의 조절 부재(350), 진공 펌프(301)와 연결하는 석션 라인(360)으로 이루어질 수 있다.
제2 샤프트(310)는 일단에 설치된 흡착 패드(320)에서 흡입된 기체가 통과하는 흡기관이 내부를 관통하는 구조로 구비될 수 있다. 예를 들면, 제2 샤프트(310)는 기판(SB)에 접촉하는 흡착 패드(320)와 석션 라인(360)을 연결할 수 있다. 또한, 제2 샤프트(310)는 이송 시의 충격을 완화하도록 일부가 제3 샤프트(330)와 중첩되어 삽입되는 구조로 이루어질 수 있다.
제3 샤프트(330)는 제2 샤프트(310)의 외경보다 비교적 큰 직경으로 구비될 수 있다. 제3 샤프트(330)는 기판(SB)에 접촉하는 흡착 패드(320)의 높이를 조정하도록 제3 샤프트(330)의 외주면에 복수개의 조절 부재(350)가 배치될 수 있다. 일 예로, 제3 샤프트(330)의 외부는 나사산을 형성할 수 있다.
제3 샤프트(330)는 내부에 배치된 탄성 부재(340)가 변형될 때 지지하기 위한 빈 공간을 구비하고, 탄성 부재(340)는 제2 샤프트(310) 내부의 흡기관을 감싸도록 배치될 수 있다. 일 예로, 탄성 부재(340)는 코일 스프링으로 적용될 수 있다. 탄성 부재(340)는 제2 샤프트(310)가 흡착 시에 발생하는 충격을 댐핑시킬 수 있다.
흡착 패드(320)는 기판(SB)과 직접 접촉하여 기판을 흡착 고정시킬 수 있다. 일 예로, 흡착 패드(320)는 반구 형상을 가질 수 있으며, 충격 완하를 위해서 탄성력을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 흡착 패드(320)는 고무로 형성될 수 있다. 다만, 흡착 패드(320)의 재질은 이에 한정되지 않고 다양한 재질로 적용될 수 있다.
석션 라인(360)은 제2 샤프트(310)의 타단에 연결되어 내부의 기체를 흡입하도록 구비될 수 있다. 석션 라인(360)은 기판 흡착 장치(10)에 구비된 흡착 패드(320)마다 마련되며, 각 흡착 패드(320)에 마련된 복수개의 석션 라인(360)이 모여서 하나의 진공 펌프(301)와 연결될 수 있다.
도 16은 도 1의 제3 조인트 조립체(400)를 도시하는 사시도이고, 도 17은 도 16의 XVII-XVII를 따라 절취한 단면도이다.
도 16 내지 도 17를 참조하면, 제3 조인트 조립체(400)는 제5 조인트(410), 제6 조인트(420)를 구비할 수 있다.
제5 조인트(410)는, 제4A 단부(4110A) 및 제4B 단부(4110B), 제1 삽입홀(4140) 및 제4 서포터(450)를 구비할 수 있다.
제4A 단부(4110A) 및 제4B 단부(4110B)는 제5 조인트(410)의 가장자리에 배치되고, 구조물의 형상에 대응하도록 만곡진 형상으로 이루어질 수 있다.
제4A 단부(4110A) 및 제4B 단부(4110B)는 일측에 제6 조인트(420)와 나사결합하도록 연결부재(미도시)가 삽입되는 제1 삽입홀(4140)을 구비할 수 있다.
제4 서포터(450)는, 제5 조인트(410)의 하단에 일정 높이로 돌출되어 형성되며, 제5 조인트(410)와 제6 조인트(420)의 사이의 간격이 일정 높이로 이격되도록 배치될 수 있다.
제6 조인트(420)는, 제5A 단부(4210A) 및 제5B 단부(4210B), 제2 삽입홀(4240) 및 제5 서포터(460)를 구비할 수 있다.
제4 서포터(450) 및 제5 서포터(460)는, 단면 형상이 다양하게 설정될 수 있으며, 도면에는 제5 조인트(410) 및 제6 조인트(420) 양측에 구비된 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제4 서포터(450) 및 제5 서포터(460)는 용도에 따라 설치되지 않을 수 있다.
제5 조인트(410) 및 제6 조인트(420)는 횡방향으로 연결된 하나의 축으로 조립되며, 제1 파이프(20A)와 제3 파이프(20C)가 삽입되는 파이프 삽입구를 형성할 수 있다. 이때, 제3 조인트 조립체(400)와 제1 파이프(20A) 및 제3 파이프(20C)를 고정하기 위하여 연결부재(미도시)가 사용될 수 있다.
제5 조인트(410)는 제6 조인트(420)와 상하 대칭 형상으로 구비되고, 제5 조인트(410) 및 제6 조인트(420)는 연결부재(미도시)로 고정될 수 있다.
연결부재(미도시)는 제5 조인트(410) 및 제6 조인트(420)의 삽입홀을 관통하여 연결될 수 있다.
제1 파이프(20A) 및 제3 파이프(20C)는 제3 조인트 조립체(400)의 연결로 형성된 삽입구에 삽입되어 고정될 수 있다. 제3 조인트 조립체(400)에 제3 파이프(20C)가 연결되는 방향은 제1 파이프(20A)에 수직일 수 있다.
제3 파이프(20C)의 일단은 제3 조인트 조립체(400)에 삽입되고, 타단은 외부 구조물(5)과 연결될 수 있다. 이 때, 제3 파이프(20C)에 연결되는 외부 구조물(5)은 복수의 매니퓰레이터 어셈블리를 형성하는 툴 마스터 또는 기타 장치와 연결되는 어댑터일 수 있다.
본 발명에 따른 기판 흡착 장치(10)는, 전도성으로 인한 돌발적인 정전기, 스파크 등의 발생으로 유발되는 로봇 작동 에러를 개선하기 위하여 전기 절연성 재질로 이루어 질 수 있다. 일 예로, 기판 흡착 장치(10)는, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(SEP, super engineering plastics) 또는 고기능성 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
구체적으로, 수퍼 엔지니어링 플라스틱(super engineering plastics)은 연속 사용가능 온도가 150 ℃ 이상인 고내열 엔지니어링 플라스틱을 통칭하는 것으로 그 종류는 구성 성분에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
대표적인 수퍼 엔지니어링 수지로는 PSU(polysulfone), PES(polyether sulfone), PAr(polyarylate), PEI(polyether imide), 결정성 수지로는 PPS(polyphenylene sulfide), fluoro polymer, LCP(liquid crystalline polymer), PEK(polyether ketone), PEEK(polyether ether ketone) 등 일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 기판 흡착 장치(10)는 폴리아미드 혼합물로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 기판 흡착 장치(10)는 폴리아미드66 강화 글래스 파이버 중합체(Polyamide66+ Long Glass Fiber reinforced; PA66+LGF60) 함량이 약 30%이상 60%이하이며, 폴리프탈아미드 글래스파이버 중합체(Polyphtalamide+Glass Fiber; PPA+GF60)함량이 약 20%이상 50%이하이고, 폴리아미드6 글래스파이버 중합체(Polyamide+Glass Fiber; PA6+GF50)함량이 약 20%이상 50%이하인 혼합물로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 폴리아미드66 강화 글래스 파이버 중합체는 40%, 폴리프탈아미드 글래스파이버 중합체는 30%, 폴리아미드6 글래스파이버 중합체는 30%로 형성될 수 있다.
기판 흡착 장치(10)는 절연성 소재를 적용함으로써, 사용자가 전류가 흐르는 로봇암의 구조물에 접촉했을 때, 접촉에 의한 감전을 예방할 수 있다. 또한, 기판 흡착 장치(10)는, 제1 파이프(20A)와 제2 파이프(20B), 제3 파이프(20C)의 사이에 배치되어 전기적으로 분리되도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 파이프들로부터 흘러나오는 누설전류를 차단하고, 사용자의 신체가 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 흡착 장치(10)는, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 소재를 적용함으로써, 사용자가 작업중에 느끼는 무게감을 최소화할 수 있으며, 재료의 특성인 전기 절연성으로 작업 현장에서 전기 전도에 의한 작동 에러를 방지할 수 있다.
이로써 본 발명에 따른 기판 흡착 장치(10)는 구비된 제1 조인트 조립체(100) 및 제2 조인트 조립체(200), 제3 조인트 조립체(400)에 의하여 기판(SB)을 이송하기 위한 구조를 형성하고, 사용자가 작업 환경에서 사용할 때, 방향의 제한을 가지지 않고 다양한 각도로 기판(SB) 흡착 구조를 설정할 수 있다.
또한, 흡착 패드(320)는 제2 샤프트(310)가 축방향, 상기 축방향과 비스듬한 방향으로 미동(微動) 가능하도록 탄성적으로 지지되므로, 흡착 패드(320)는 기판(SB) 표면에 굴곡이 있어도 기판(SB)을 확실하게 흡착할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 흡착 장치(10)는 흡착 패드(320)를 복수 개 배치할 수 있고, 각 흡착 패드(320)의 흡착력을 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 흡착 장치(10)는 기판(SB)의 표면상태, 재질, 휨 강성에 따라 흡착 패드(320)의 종류를 변경할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
10 : 기판 흡착 장치
100 : 제1 조인트 조립체
200 : 제2 조인트 조립체
300 : 석션 유닛
400 : 제3 조인트 조립체

Claims (5)

  1. 일방향으로 연장되는 제1 파이프;
    상기 제1 파이프와 다른 방향으로 연장되는 제2 파이프;
    상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프를 연결하는 제1 조인트 조립체;
    상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프 중 적어도 하나에 배치되며, 스위블(swivel) 동작되는 제2 조인트 조립체; 및
    상기 제2 조인트 조립체에 장착되며, 흡착 패드를 가지는 석션 유닛;을 포함하며,
    상기 제1 조인트 조립체는
    상기 제1 파이프의 일단에 장착되는 제1 조인트; 및
    상기 제2 파이프에 장착되는 제2 조인트;를 구비하고,
    상기 제1 조인트 및 상기 제2 조인트 중 어느 하나는 외측으로 돌출된 돌기부를 구비하고,
    상기 제1 조인트 및 상기 제2 조인트 중 다른 하나는 상기 돌기부가 삽입되는 수용부를 구비하며,
    상기 제2 조인트 조립체는
    일방향으로 연장되며, 일단에 복수개의 제1a 돌기가 배치되고, 타단에 복수개의 제1b 돌기가 배치되는 제1 샤프트;
    상기 제1 샤프트의 상기 제1a 돌기와 치합되는 제2a 돌기와, 바닥면에 상기 제2a 돌기가 배치되는 제1 안착홈을 가지는 제3 조인트;
    상기 제1 샤프트의 상기 제1b 돌기와 치합되는 제2b 돌기와, 바닥면에 상기 제2b 돌기가 배치되는 제2 안착홈과, 볼 소켓을 가지는 제4 조인트; 및
    일단의 볼(ball)이 상기 볼 소켓에 삽입되고, 타단에 상기 석션 유닛이 장착되어, 상기 석션 유닛이 스위블(swivel) 동작이 가능한 볼 조인트;를 구비하고,
    상기 석션 유닛은
    일단이 상기 볼 조인트에 장착되며, 타단에 상기 흡착 패드가 설치된 제2 샤프트;를 구비하며,
    상기 제1 조인트 조립체 및 상기 제2 조인트 조립체 중 적어도 하나는
    엔지니어링 플라스틱 또는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱인, 기판 흡착 장치.
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