KR20120088847A - 압축 공기로 동작되는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 진공 유닛을 구비하며 각 진공 유닛은 흡입 챔버, 상기 흡입 챔버로 개방된 흡입 개구, 상기 흡입 챔버에서 빠져나가게 개방된 출구 개구, 및 상기 흡입 개구와 상기 출구 개구 사이에서 상기 출구 개구로 개방된 적어도 하나의 구동 공기 개구를 구비하며, 상기 진공 유닛은 음압을 발생시키기 위해 적어도 2개의 상이한 원리(벤추리, 베르누이, 코안다, 볼텍스 등)에 기초하여 동작하는, 압축 공기로 동작되는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼에 관한 것이다.

Description

압축 공기로 동작되는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼{COMPRESSED-AIR-OPERATED VACUUM GENERATOR OR VACUUM GRIPPER}
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부의 특징을 구비하는 압축 공기로 동작되는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼에 관한 것이다.
직렬 연결된 벤추리 노즐(Venturi nozzle)을 구비하는 다단 배출기(multi-stage ejectors)는 예를 들어 WO99/49216호 및 Piab, SMC 및 Vtec 사로부터 알려져 있다. 다단 원리의 특징은 상류단의 배기 제트가 하류 단의 구동 공기 제트라는 것이다. 예를 들어, 벤추리 원리와 코안다(Coanda) 원리를 조합하는 것은 흡입 볼륨 흐름을 증가시키는데 유용할 수 있다. 일반적인 진공 발생 원리는 제트 노즐과 수용기 노즐을 구비하는 벤추리 원리, 높은 동적 압력을 가지는"고속" 공기가 정적 음압(static negative pressure)을 발생시키는 베르누이(Bernoulli) 원리, 및 공기가 굴곡된 면을 따라가는 코안다 원리이다.
본 발명의 목적은 음압을 효과적으로 발생시킬 수 있는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼를 제공하는 것이다.
본 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 가지는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 다단 배출기는 적어도 2개의 진공 발생 단을 포함한다. 상류 진공 발생 단의 배기 제트는 하류 진공 발생 단의 구동 공기 제트를 형성하며, 이에 의해 적어도 2개의 상이한 진공 발생 원리가 사용된다.
이하의 잇점이 이에 의해 달성된다. 높은 진공을 위한 원리와 높은 볼륨 흐름을 위한 원리를 조합함으로써 신속히 흡입되는 물체는 높은 볼륨 흐름으로 인해 흡입 디바이스로 이동하고 높은 음압으로 인해 강하게 유지된다.
본 발명에 따라, 진공 유닛은 여기서 진공 노즐, 배출기 및/또는 진공 발생 단일 수 있으며, 예를 들어, 벤추리 원리, 베르누이 원리, 코안다 원리 또는 볼텍스(vortex) 원리에 따라 동작할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 진공 유닛의 적어도 하나의 배기 포트는 다른 진공 유닛의 구동 공기 포트로 개방된다. 2개의 진공 유닛은 직렬 연결된다.
유리하게는, 진공 유닛들은 병렬 및/또는 직렬로 조합된다. 병렬로 연결된 하나 이상의 진공 유닛은 하나의 진공 유닛의 하류에 배열될 수 있다.
유리하게는 진공 유닛은 구조물의 볼륨을 감소시키기 위하여 공통 하우징 내에 수용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 적어도 2개의 상이한 흡입 챔버가 하나 이상의 이동가능한 플랩에 의하여 서로 분리되거나 서로 연결될 수 있다. 바람직하게는 비-복귀 스윙 밸브(non-return swing valve)로 설계된 이들 플랩에 의해 볼륨 흐름과 최종 음압이 구체적으로 제어될 수 있다.
플랩을 개방시키고 폐쇄시키는 것은 특히 진공 압력 및/또는 진공 흐름에 따라 자동적으로 제어될 수 있다.
유리하게는 흡입 챔버로 개방되는 블로워(blower) 시스템이 제공되어 있어 이에 의해 음압이 신속하게 경감될 수 있고 흡입되는 작업물이 신속하게 배출될 수 있다.
바람직하게는 하나 이상의 센서들이 특히 흡입 챔버 내 흐름 및/또는 압력 상태를 검출하기 위해 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 음압을 발생시키기 위해 적어도 2개의 상이한 원리에 따라 동작하는 진공 유닛이 동시에 또는 순차 동작한다. 하나의 진공 유닛은 여기서 높은 볼륨 흐름을 발생시키는데 사용될 수 있고 다른 진공 유닛은 높은 음압을 발생시키는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 잇점, 특징 및 상세는 종속 청구항 및 첨부 도면으로부터 명백히 알 수 있다. 도면에 도시되고 상세한 설명 및 청구범위에 기술된 특징은 본 발명을 개별적으로 그리고 임의의 조합을 위해 중요할 수 있다.
도 1은 별개의 진공 챔버(벤추리 노즐 외주 또는 여러 개별 노즐)를 구비하는 벤추리 및 코안다 원리의 조합을 도시하는 도면.
도 2는 벤추리 노즐의 배기 공기 흐름이 코안다 노즐의 구동 공기 흐름을 나타내는(벤추리 노즐 외주 또는 여러 개별 노즐) 단일 진공 챔버를 구비하는 벤추리 및 코안다 원리의 조합을 도시하는 도면.
도 3은 별개의 진공 챔버(벤추리 노즐 외주 또는 여러 개별 노즐)를 구비하는 벤추리 및 베르누이 원리의 조합을 도시하는 도면.
도 4는 볼텍스 노즐과 벤추리 노즐의 조합을 구비하는 다단 배출기를 여러 방향에서 본 도면. 여기서 벤추리 노즐은 코안다 노즐로 형성될 수도 있다.
도 5는 벤추리 노즐과 코안다 노즐의 조합을 구비하는 다단 배출기를 도시하는 도면.
도 6은 외부로 가이드되는 배기 공기 흐름을 구비하는 코안다 및 베르누이 원리의 조합을 도시하는 도면.
도 7은 공기를 흡입하고 흡입력을 발생시키기 위해 내부로 가이드되는 배기 공기 흐름을 구비하는 코안다 및 베르누이 원리의 조합을 도시하는 도면.
도 8은 볼텍스 및 코안다 원리의 조합을 도시하는 도면.
도 1은 별개의 진공 챔버(14, 16)를 구비하는 2개의 진공 유닛(8), 즉 벤추리 노즐(10) 및 코안다 노즐(12)의 조합을 도시하며, 여기서 상기 벤추리 노즐(10)은 외주 방향으로 또는 여러 개별 노즐로 형성될 수 있다. 참조 번호 18은 벤추리 노즐(10)의 압축 공기 포트를 나타내며 참조 번호 20은 코안다 노즐(12)의 압축 공기 공급원을 나타낸다. 벤추리 노즐(10)의 배기 공기 포트(22)는 코안다 노즐(12)의 압축 공기 포트(20)로 개방된다. 참조 번호 24는 압축 공기를 나타내고 참조 번호 26은 흡입 공기를 나타낸다.
도 2는 단일 공통 진공 챔버(28)를 구비하는 도 1에 따른 코안다 노즐(12)과 벤추리 노즐(10)의 조합을 구비하는 진공 그리퍼(vacuum gripper)(6)를 도시한다. 압축 공기 포트(18)는 여기서 흡입 챔버(28)를 또한 둘러싸는 하우징(30) 내에 통합된다. 도 2a는 높은 볼륨 흐름이 발생되는 흡입 공정의 시작을 도시한다. 플랩(34), 특히 흡입 흐름(26)에 의하여 개방 위치로 이동되는 스윙 체크 밸브(36)는 코안다 노즐(12)의 흡입 개구(32)의 하류에 부착된다. 작업물(38)이 흡입될 때, 볼륨 흐름이 도 2b에 도시된 바와 같이 점진적으로 감소되어 플랩(34)을 폐쇄한다. 코안다 노즐(12)이 이제 스위칭 오프되어 벤추리 노즐(10)만이 동작된다. 그 결과 볼륨 흐름이 다시 감소되어 이에 의해 진공 챔버(28) 내에 음압을 증가시킨다.
본 발명에 따라, 하나의 진공 유닛(8)이 기본적으로 높은 볼륨 흐름을 발생시키는데 사용되는 반면, 다른 하나의 진공 유닛(8)은 높은 음압을 발생시키는데 사용된다.
도 3은 별개의 진공 챔버(14,42)를 구비하는 다른 진공 유닛(8), 즉 벤추리 노즐(10)과 베르누이 노즐(40)의 조합을 도시하며, 여기서 벤추리 노즐(10)은 외주 방향으로 또는 여러 개별 노즐로 형성될 수 있다. 벤추리 노즐(10)의 배기 포트(22)는 여기서 또한 베르누이 노즐(40)의 압축 공기 포트(20)로 개방된다.
도 4는 여러 방향에서 본 볼텍스 노즐(48)과 벤추리 노즐(10)의 조합을 구비하는 다단 배출기(46)를 도시한다. 벤추리 노즐(10)은 여기서 코안다 노즐(12)로 형성될 수도 있다. 벤추리 노즐(10)은 중심 메인 흐름 채널(50)로 개방되어 있어 배기 공기 흐름(52)이 출구 개구(54)(도 4c, 도 4d) 쪽으로 기울어져 있다. 나아가, 배기 공기 흐름(52)은 방사 방향과 접선 방향 사이에 놓여 있는 소정의 각도로 중심 메인 흐름 채널(50)로 흐른다(도 4a, 도 4b). 이것은 중심 메인 흐름 채널(50)에 출구 개구(54) 쪽으로 향하는 볼텍스(vortex : 소용돌이)를 발생시켜, 중심 메인 흐름 채널(50)의 하부 개구를 통해 흡입 공기(26)가 흡입될 수 있게 한다. 스윙 체크 밸브(36)가 이후 높은 볼륨 흐름으로 인해 흡입 공정의 시작시에 개방된다. 그러나, 발생된 음압은 여전히 낮다(도 4d). 흐름 율이 감소되면, 도 4e에 도시된 바와 같이, 스윙 체크 밸브(36)가 폐쇄되고 흡입 공기(26)만이 벤추리 노즐(10)을 통해 흡입된다. 이것은 진공 챔버(28) 내에 음압의 증가를 야기한다. 참조 번호 60은 센서, 특히 진공 센서를 나타낸다. 참조 번호 62는 진공 챔버(28) 내 음압이 흡입 공정 이후 신속히 경감될 수 있게 하는 별개로 제어가능한 블로워 시스템을 나타낸다.
도 5는 진공 그리퍼(6), 예를 들어 영역 흡입 그리퍼를 동작시키기 위해 코안다 노즐(12)과 벤추리 노즐(10)의 조합을 구비하는 다단 배출기(46)를 도시한다. 압축 공기(24)는 코안다 노즐(12)로 신속히 흐르고, 흡입 공기(26)는 하우징(30)의 중심으로 흡입된다. 코안다 노즐(12)의 배기 포트(56)는 벤추리 노즐(10)의 압축 공기 포트(18) 기능을 한다. 스윙 체크 밸브(36)는 높은 볼륨 흐름으로 인해 흡입 공정의 시작시에 개방된다. 발생된 음압은 여전히 낮다(도 5a). 볼륨 흐름이 감소되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 스윙 체크 밸브(36)는 폐쇄되고 흡입 공기(26)만이 코안다 노즐(12)을 통해 흡입된다. 진공 챔버(28) 내 음압은 이에 의해 증가된다.
도 6은 별개의 진공 챔버(16, 42)를 구비하는 도 3과 유사한 코안다 노즐(12)과 베르누이 노즐(40)의 조합을 도시한다. 코안다 노즐(12)의 배기 포트(56)는 베르누이 노즐(40)의 압축 공기 포트(20) 기능을 한다.
도 7은 작업물(38)에 흡입력을 발생시키고 흡입 공기(26)를 인출하기 위해 내부로 가이드되는 공기 스트림을 구비하는 코안다 노즐(12)과 베르누이 노즐(40)의 조합을 구비하는 진공 그리퍼(6)를 도시한다. 작업물(38)이 인출될 때에도 흡입 공기(26)의 흐름을 영구적으로 유지하기 위해 진공 그리퍼(6)의 하부측에는 스페이서(58)가 제공될 수 있다.
도 8은 볼텍스 노즐(48)과 코안다 노즐(12)의 조합을 도시한다. 볼텍스 노즐(48)로 가는 압축 공기(24)의 유입 방향은 도 4의 실시예에 대응하며, 이에 따라 흡입 공기(26)를 흡입하는 트위스트(twist)가 볼텍스 노즐(48)에서 발생된다. 이 트위스트는 실질적으로 방사상으로 코안다 노즐(12)로 공기 흐름이 흐르게 하며 중심 흡입 공기 흐름을 발생시킨다.

Claims (11)

  1. 적어도 2개의 진공 유닛(8)을 구비하는 압축 공기로 동작되는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼(6)로서, 각 진공 유닛(8)은 흡입 챔버, 상기 흡입 챔버로 개방된 흡입 개구, 상기 흡입 챔버로부터 빠져나가는 출구 개구, 및 상기 출구 개구로 개방된 적어도 하나의 압축 공기 또는 구동 공기 개구를 구비하며, 상기 진공 유닛(8)은 음압을 발생시키기 위해 적어도 2개의 상이한 원리에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진공 유닛(8)은 진공 노즐, 배출기 및/또는 진공 발생 단인 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서, 하나의 진공 유닛(8)의 적어도 하나의 출구 개구는 다른 진공 유닛(8)의 압축 공기 또는 구동 공기 개구로 개방된 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 유닛(8)은 병렬 연결 및/또는 직렬 연결로 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 유닛(8)은 공통 하우징(30) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 상이한 흡입 챔버들이 하나 이상의 이동가능한 플랩(34)에 의해 서로 분리되거나 서로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 플랩(34)을 폐쇄하거나 개방하는 것은 진공 압력 및/또는 진공 흐름율에 따라 제어가능한 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원리들 중 적어도 하나는 벤추리 원리(10), 베르누이 원리(40), 코안다 원리(12) 또는 볼텍스 원리(48)인 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 블로워 시스템(62)이 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 상기 흡입 챔버(28)에는 흐름 상태 및/또는 압력 상태를 검출하기 위한 센서(60)가 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 음압을 발생시키기 위해 적어도 2개의 상이한 원리에 따라 동작하는 상기 진공 유닛(8)은 동시에 또는 순차 동작하는 것을 특징으로 하는 진공 발생기 또는 진공 그리퍼.
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