KR20080078547A

KR20080078547A - 밸브로 제어되는 진공 어셈블리

Info

Publication number: KR20080078547A
Application number: KR1020080011738A
Authority: KR
Inventors: 리차드 에이. 프라임; 트로이 포스터
Original assignee: 피아이에이비 유에스에이, 인코포레이티드
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2008-08-27
Also published as: US20080202602A1

Abstract

본 발명의 밸브 어셈블리는 진공을 제어한다. 이 밸브 어셈블리는 진공에 연결되어 작동하는 포핏 밸브를 포함한다. 이 포핏 밸브는 진공을 각각 발생시키고 차단시키기 위해 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 움직일 수 있다. 파일롯 밸브는 자체의 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 포핏 밸브를 선택적으로 움직이게 하기 위해 포핏 밸브에 고정된다. 또한 상기 밸브 어셈블리는 블래더 시스템을 포함한다. 이는 상기 블래더 시스템이 그것에 의해 생성된 흡입력을 증가시키는 진공을 강화하기 위해 진공에 의해 발생하는 감소된 흡입력을 측정할 때에만 파일롯 밸브가 열린 위치에서 포핏 밸브를 움직이도록 파일롯 밸브를 제어하도록 하기 위함이다.

밸브, 진공, 어셈블리, 제어

Description

밸브로 제어되는 진공 어셈블리{Valve Controlled Vacuum Assembly}

첨부된 도면과 관련하여 고려할 때, 본 발명의 이점은 하기 상세한 설명을 참조하는 것에 의해 더 잘 이해될 수 있을 것이다:

제1도는 본 발명에 따른 하나의 구체예를 나타내는 개략적인 사시도이고;

제2도는 본 발명에 따른 상부에서 관찰한 개략적인 사시도이며; 그리고

제3도는 본 발명에 따른 분해 사시도이다.

* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *

10 : 밸브 어셈블리 12 : 진공 회로

14 : 흡입 고무 16 : 로봇팔

18 : 도어 20 : 위치결정 기구

22 : 척추 구조 24 : 다리

26 : 공압 라인 28 : 베이스

30 : 익스텐션 암 32 : 애플-코어 마운팅 핀

34 : 볼 포인트 마운팅 핀 36 : 나사형 마운팅 부재

38 : 압력 채널 40 : 흡입 고무 고리

42 : 진공 개구 44 : 진공 바디

46 : 진공 생성기 48 : 카트리지 홀더

50 : 진공 채널 52 : 플러그

54 : 분출 밸브 56 : 분출 스프링

58 : 볼 60 : 분출 플러그

62 : 밸브 바디 64 : 포핏 밸브

66 : 포핏 밸브 트리거 68 : 파일롯 밸브

70 : 파일롯 탑 마운트 72 : 제1 사이드 플랜지

74 : 제2 사이드 플랜지 76 : 파일롯 개구

78 : 격판 프레임 80 : 유연성 격판

82 : 격판 핀 84 : 히스테리시스 스프링

86 : 밸브 커버 88 : 커버 핀

발명의 분야

본 발명은 진공 어셈블리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 작동을 할 때 에너지 소비를 감소시키는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리에 관한 것이다.

발명의 배경

진공은 물건을 생산하는데 있어서 유용한 장치이다. 물품에 손상을 가하지 않고, 일반적인 평면을 집어서 지지하는데 사용할 수 있는 흡입력을 생성하기 위해서는 진공이 사용될 수 있는 것이다. 흡입 고무(suction cup)를 진공과 함께 사용할 때, 상기 흡입 고무는 원하는 부품 또는 물품에 고정시킬 수 있고, 더욱 쉽게 움직이거나 위치를 옮길 수 있다. 때때로, 로봇과 그것의 물품을 집어서 지지하는 능력을 이용하기 위해 로봇팔의 끝부분에 상기 흡입 고무를 부착시키기도 한다.

많은 경우에 있어서, 상기 흡입 고무를 진공생성장치에 가능한 한 밀착시키도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 진공을 발생시키는 진공생성장치는 압축 공기를 사용한다. 많은 시스템들의 한 가지 단점은 흡입력을 위해 진공을 필요로 하는 한 압축공기를 지속적으로 공급할 필요가 있다는 것이다. 압축공기를 지속적으로 공급하기 위해 에너지를 사용하는 것은 비용이 많이 든다. 그러므로 압축공기를 지속적으로 공급할 필요가 없는 진공 장치에 대한 요구가 있다.

본 발명은 밸브로 제어되는 진공 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압축공기를 지속적으로 공급할 필요가 없는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작동을 할 때 에너지의 소비를 감소시킬 수 있는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

밸브 어셈블리는 압축공기로 작동되는 진공 회로를 제어한다. 상기 밸브 어셈블리는 진공 회로에 연결되어 작동하는 포핏 밸브(poppet valve)를 포함한다. 상기 포핏 밸브는 진공 회로를 각각 켜고, 끄기 위해 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 움직일 수 있다. 상기 포핏 밸브를 자체의 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 선택적으로 움직이게 하기 위해서는 파일롯 밸브(pilot valve)를 상기 포핏 밸브에 고정시킨다. 또한 상기 밸브 어셈블리는 블래더 시스템(bladder system)을 포함한다. 이는 상기 블래더 시스템이 그것에 의해 발생하는 흡인력을 상승시키는 진공을 강화하기 위해 진공에 의해 발생한 감소된 흡인력을 측정할 때에만 열린 위치에서 상기 포핏 밸브를 움직이도록 파일롯 밸브를 조절하기 위함이다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

도 1과 관련하여, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리는 10으로 표시한다. 밸브 어셈블리(10)는 12로 표시된 진공 회로를 제어하기 위해 사용한다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 밸브로 제어되는 진공 어셈블리이다.

상기 밸브 어셈블리(10)는 차례로 진공을 발생시키고, 흡입 고무(14)를 작동시키기 위해 사용한다. 도 1에서는 네 개의 흡입 고무(14)가 있다. 상기 흡입 고무(14)는 밸브 어셈블리(10)에 고정된다. 상기 밸브 어셈블리(10)는 제조, 포장, 및 기타 행위들과 관련된 방법들을 위해 사용된다. 도 1에서 보여주는 구체예에서, 로봇팔(16)은 모터 장치(도면에서 나타나지 않음)의 도어(18)를 제조하는 과정에서 사용된다. 도 1의 18에서 보여주는 바와 같이, 밸브 어셈블리(10) 및 로봇팔(16)은 자동 도어에서부터 유통업 및 소매업을 위한 상자 내에 포장된 계란과 같은 작고 깨지기 쉬운 물건까지 어떤 형태의 물품도 작동, 상부 운송, 방향 설정 및/또는 운반하기 위해 흡입 고무(14)와 함께 사용될 수 있다.

20으로 표시한 위치결정 기구는 로봇팔(16)로 조작하여 도어(18)에 대한 흡입 고무(14)의 위치를 결정하는데 사용된다. 상기 위치결정 기구(20)는 로봇팔(16)이 도어(18)를 적합하게 들어올리고, 조작하기 위한 능력을 갖도록 하는데 필요한 어떠한 형상을 취할 수 있다. 구체예에서 보여주는 바와 같이, 위치결정 기구(20)는 그로부터 밖으로 뻗을 수 있는 복수의 다리(24)를 가진 척추구조(backbone structure)(22)를 포함한다. 공압 라인(pneumatic line)(26)은 상기 밸브 어셈블리(10)에 압축 공기를 제공하기 위해 로봇팔(16)을 따라, 그리고 상기 다리(24) 각각을 통해 작동한다. 상기 밸브 어셈블리(10) 및 진공 회로(12)는 상기 흡입 고무(14)를 작동시키는 것과 같은 방식으로 진공 회로(12)를 작동시키기 위해 압축 공기를 작동하게 한다. 상기 압축공기의 원료는 도면에서 나타내지 않지만, 로봇팔(16)로부터 멀리 위치할 수 있다. 로봇팔(16)은 디자인된 기능을 수행하도록 요 구되기 때문에 상기 로봇팔(16)은 어떠한 위치에 고정되거나 움직일 수 있는 베이스(28)에 고정된다.

도 2 및 도 3과 관련하여, 밸브 어셈블리(10)는 더 세부적으로 나타나 있다. 상기 밸브 어셈블리(10)는 익스텐션 암(extension arm)(30)을 통해 로봇팔(16)에 고정된다. 익스텐션 암(30)은 로봇팔(16)과 관련한 흡입 고무(14)의 위치 및/또는 방향을 고정시킬 수 있다. 상기 밸브 어셈블리(10)는 임의의 수의 마운트(mount)를 이용하여 익스텐션 암에 고정된다. 특히 도 3과 관련하여, 애플-코어 마운팅 핀(apple-core mounting pin)(32) 및 볼 조인트 마운팅 핀(ball joint mounting pin)(34)은 밸브 어셈블리(10)를 익스텐션 암(30)에 고정시키기 위해 선택적으로 사용할 수 있다는 것을 보여준다. 마운팅 핀의 선택은 밸브 어셈블리(10) 및/또는 흡입 고무(14)의 필수구성요소라 할 것이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다른 종류의 마운팅 핀이 밸브 어셈블리를 작동시키기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

상기 흡입 고무(14)는 압력 채널(pressure channel)(38)과 같은 축을 갖는 것을 특징으로 하는 나사형 마운팅 부재(36)를 포함한다. 더 상세하게 후술하겠지만, 진공을 만들 때, 흡입 고무(14)가 거기에 부착될 부품인 도 1의 도어(18)에 흡입력을 발생시키도록 진공은 압력채널(38)을 통해 만들어진다. 흡입 고무 고리(40)는 나사형 마운팅 부재(36)에 흡입 고무(14)를 고정시킨다.

나사형 마운팅 부재(36)는 진공 바디(vacuum body)(44)의 진공 개구(42)(도면에 점선으로 표시됨)와 나사로 결합된다. 상기 진공 바디(44)는 진공 생성기(46) 를 수용한다. 상기 진공 생성기(46)는 압축 공기로 작동되는 진공 생성기(46)이고, 공압 라인(26)을 통해 이동하는 압축 공기에 의해 제어된다. 상기 구체예에서 보여주는 바와 같이, 압축 공기로 작동되는 진공 생성기는 상기 압축공기로 작동되는 진공 생성기(46)가 수용된 진공 채널(50)과 나사로 결합된 카트리지 홀더(cartridge holder)(48)를 통해 진공 바디(44)에 고정된 같은 축을 갖는 카트리지이다. 플러그(plug)(52)는 카트리지 홀더(48)의 반대쪽에 위치한 진공 채널(50)을 막는다. 그러므로 카트리지 홀더(48), 압축공기로 작동되는 진공 생성기(46) 및 플러그(52)는 같은 축을 갖는다.

또한 진공 바디는 분출 스프링(blow off spring)(56), 상기 분출 스프링(56)의 끝에 배치된 볼(ball)(58) 및 소정의 위치에서 볼(58) 및 분출 스프링(56)을 지지하는 분출 플러그(blow off plug)(60)를 포함하는 분출 밸브(blow off valve)(54)로 조절되는 분출면을 포함한다. 상기 분출 밸브(54)는 공지된 방법으로 진공 생성기(46)에 대해서 작용한다.

밸브 바디(62)는 진공 바디(44)에 인접하여 배치된다. 상기 밸브 바디(62)는 그것의 내부에 포핏 밸브(64)를 수용한다. 상기 포핏 밸브(64)는 포핏 밸브 트리거(poppet valve trigger)(66)를 포함한다. 상기 포핏 밸브 트리거(66)는 파일롯 밸브(68)로 연장된다. 파일롯 탑 마운트(pilot top mount)(70)는 파일롯 밸브(68)를 덮는다. 상기 파일롯 탑 마운트(70)는 상기 파일롯 밸브(68)의 면에 걸쳐 확장되는 두 개의 사이드 플랜지(side flange) 즉, 제1 사이드 플랜지(72) 및 제2 사이드 플랜지(74)를 포함한다. 파일롯 탑 마운트(70)는 상기 파일롯 탑 마운트(70)를 통과하여 배치된 파일롯 개구(76)를 갖는다. 유연성 격판(80)의 대부분이 상기 파일롯 탑 마운트(70) 내의 파일롯 개구(76)에 걸쳐서 확장되기 때문에 상기 격판 프레임(78)은 파일롯 밸브(68)와 유체 전달 상태에 있는 유연성 격판(80)을 포함한다.

유연성 격판(80)은 거기에 주조된 격판 핀(82)을 포함한다. 상기 격판 핀(82)은 소정의 장소에서 히스테리시스 스프링(hysteresis spring)(84)의 위치를 결정하기 위해 사용한다. 상기 히스테리시스 스프링(84)은 밸브 커버(86)에 의해 수용된다. 상기 밸브 커버(86)는 소정의 위치에서 히스테리시스 스프링(84)의 다른 끝을 지지하는 커버 핀(88)을 포함한다. 상기 밸브 커버(86)는 격판 프레임(78) 및 파일롯 탑 마운트(70)를 덮는데 사용한다.

작동에 있어서, 압축 공기는 공압 라인(26)을 통하여 흐르고, 진공 바디(44)의 진공 채널(50)로 들어간다. 압축공기를 작동시키는 진공 생성기(46)는 진공을 발생시키고, 상기 진공은 도 1에서 보여주는 도어(18)와 같은 부품에 대한 흡입을 위해 흡입 고무(14)를 위한 충분한 힘을 차례로 공급한다. 일단 흡입 고무(14)가 적당한 흡입력을 얻게 되면, 압축공기는 중단된다.

흡입 고무(14)가 자체 흡입력을 상실함에 따라, 히스테리시스 스프링(84)은 유연성 격판(80)을 파일롯 밸브(68)의 아래쪽으로 힘을 가한다. 일단 파일롯 밸브(68)가 미리 예정된 양으로 움직이면, 포핏 밸브(64)를 열기 시작한다. 일단 포핏 밸브(64)가 열리면, 공압 라인(26) 내의 압축 공기는 다시 열리고, 압축 공기는 진공을 만들기 위해 압축공기를 작동시키는 진공 생성기(46)의 전체로 흐르며, 흡 입 고무(14)의 흡입력을 회복시킨다.

상기 포핏 밸브(64), 파일롯 밸브(68) 및 히스테리시스 스프링(84)은 모두 흡입 고무(14)가 25 분당 표준 세제곱 피트(standard cubic feet per minute: SCFM)에서 17 SCFM 사이의 흡입력으로 변화하도록 디자인된다.

본 발명에 의하지 않는다면, 흡입 고무(14)에 의해 발생하는 흡입력을 유지하기 위해 압축공기를 발생시키는 진공 생성기(46) 전체에 압축공기를 연속적으로 공급하여 흘려보내야 한다. 상기 흡입 고무(14)가 그것에 의해 고정된 물체(18)를 놓으려고 결정할 때, 진공이 없어지고, 흡입 고무(14)가 흡입력을 잃도록 하기 위해 상기 압축 공기는 중단된다.

그러나 밸브 어셈블리(10)를 가진 흡입 고무(14)는 공압 라인(26)을 통해 연속적으로 압축 공기를 흐르게 하지 않고 흡입력을 유지할 수 있다. 이와 같이 도 1에서 보여주는 도어와 같은 물체(18)를 들어 올릴 때 흡입 고무(14)에 의해 일상적으로 요구되는 압축공기의 소모량의 2% 정도를 감소시킨다. 그러므로 에너지 소모를 크게 절약하게 된다.

본 발명은 예시로 설명된 것이다. 사용된 용어는 그 용어에 제한된다기보다는 설명을 하기 위한 의도를 가진 용어의 성격으로 이해되어야 할 것이다.

상기 지침에 비추어 볼 때 본 발명의 많은 변경 및 변화는 가능하다. 그러므로 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 본 발명은 구체적으로 설명한 내용과 다르게 실시될 수 있다.

본 발명은 압축공기를 지속적으로 공급할 필요가 없고, 에너지의 소비를 감소시킬 수 있어서 경제적 이점이 있는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

압축공기로 작동되는 진공 생성기에 연결되어 작동하고, 진공을 각각 발생 및 중단시키기 위해 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 움직일 수 있는 포핏 밸브;

자체의 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 포핏 밸브를 선택적으로 움직이도록 하기 위해 상기 포핏 밸브에 고정되는 파일롯 밸브; 및

발생한 흡입력을 증가시키는 진공을 강화하기 위하여 상기 진공에 의해 발생한 감소된 흡입력을 측정할 때에만 파일롯 밸브가 열린 위치에서 포핏 밸브를 움직이도록 상기 파일롯 밸브를 제어하기 위한 블래더 시스템;

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축공기로 작동되는 진공 회로를 제어하기 위한 밸브 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 블래더 시스템은 파일롯 밸브로부터 앞뒤로 움직이도록 하기 위해 파일롯 밸브에 인접하여 설치된 유연성 격판을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 블래더 어셈블리는 파일롯 밸브의 움직임에 반응하여 유연성 격판의 움직임을 제어하기 위해 유연성 격판에 대한 힘을 작용시키기 위한 히스테리시스 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
제3항에 있어서, 상기 블래더 어셈블리는 그것 내에 유연성 격판 및 히스테리시스 스프링을 수용하기 위한 하우징(housing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
유입 포트(port), 진공 포트 및 배기 포트로 한정되는 진공 하우징;

진공을 발생시키기 위한 상기 진공 하우징 내에 배치되는 압축공기를 작동시키는 진공 생성 장치;

상기 진공 생성기에 연결되어 작동하고, 상기 진공 생성기를 각각 켜고 끄기 위해 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 움직일 수 있는 포핏 밸브;

자체의 열린 상태 및 닫힌 상태 사이에서 포핏 밸브를 선택적으로 움직이게 하기 위해 포핏 밸브에 고정되는 파일롯 밸브; 및

생성된 진공을 증가시키는 상기 진공 생성기를 강화하기 위해 진공에 의해 발생한 감소된 진공을 측정할 때에만 파일롯 밸브가 열린 위치에서 포핏 밸브를 움직이도록 파일롯 밸브를 제어하기 위한 블래더 시스템;

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 블래더 시스템은 파일롯 밸브로부터 앞뒤로 움직이기 위해 파일롯 밸브에 인접하여 배치된 유연성 격판을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제6항에 있어서, 상기 블래더 어셈블리는 상기 파일롯 밸브의 움직임에 반응하여 유연성 격판의 움직임을 제어하기 위해 유연성 격판에 대한 힘을 작용시키기 위한 히스테리시스 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제7항에 있어서, 상기 블래더 어셈블리는 유연성 격판 및 그것 내의 히스테리시스 스프링을 수용하기 위한 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제8항에 있어서, 상기 유입 포트는 진공 생성기를 작동시키기 위해 압축 공기를 수용하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제9항에 있어서, 상기 진공은 세로축을 갖는 진공 카트리지인 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제10항에 있어서, 상기 진공 하우징은 분출 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 분출 기구는 분출 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제12항에 있어서, 상기 분출 기구는 후방 압력에 대한 배기 포트를 막기 위해 스프링에 인접하여 배치된 볼 또는 포핏을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제13항에 있어서, 상기 유연성 블래더는 상기 유연성 블래더에 대한 히스테리시스 스프링을 수용하고 위치를 결정하기 위한 스프링 수용 허브(hub)를 포함하 는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제14항에 있어서, 상기 진공 하우징에 제거 가능하도록 고정할 수 있고, 진공 하우징 내에 진공 장치를 고정시키는 홀더(holder)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제15항에 있어서, 상기 진공 장치는 카트리지와 같은 진공 분출 어셈블리인 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제16항에 있어서, 상기 파일롯 밸브에 대한 유연한 블래더의 위치를 결정하기 위해 블래더 어셈블리 및 파일롯 밸브 사이에 배치된 탑 마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.
제17항에 있어서, 상기 탑 마운트는 탑 마운트를 고정시키기 위해 파일롯 밸브의 부분에 걸쳐 확장되는 한 쌍의 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브로 제어되는 진공 어셈블리.