KR20210089829A - 비접촉 공기 부상 흡착장치 - Google Patents

비접촉 공기 부상 흡착장치 Download PDF

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KR20210089829A
KR20210089829A KR1020200002842A KR20200002842A KR20210089829A KR 20210089829 A KR20210089829 A KR 20210089829A KR 1020200002842 A KR1020200002842 A KR 1020200002842A KR 20200002842 A KR20200002842 A KR 20200002842A KR 20210089829 A KR20210089829 A KR 20210089829A
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성재용
김준현
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서울과학기술대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치는 진공 형성부에 의해서 형성된 진공압력에 의해서 흡착 대상을 흡착하는 보텍스 컵을 포함하고, 상기 보텍스 컵은, 상기 벤추리 모듈과 연결된 진공 포트가 형성되는 바디; 상기 바디의 하면 가장자리에서 하부방향으로 설정거리 형성되어 안쪽으로 흡착 챔버를 형성하는 가이드 블록; 및 상기 가이드 블록의 내면과 상기 진공 포트 사이에서 상기 흡착 챔버의 상면에서 하부로 설정거리 형성되는 챔버 블록을 포함하고, 상기 챔버 블록의 외면과 상기 보텍스 컵의 내면 사이의 공간으로 에어를 주입하는 인렛 포트가 형성될 수 있다.

Description

비접촉 공기 부상 흡착장치{NON-CONTACT AIR FLOATING SUCTION DEVICE}
본 발명은 비접촉 공기 부상 흡착장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 균형적인 비접촉 파지 능력을 구비하고, 박판에 대면적을 갖는 가공품을 파지할 수 있는 비접촉 공기 부상 흡착장치에 관한 것이다.
진공 흡착 이송 시스템이란 압축공기로 작용하여 진공 패드 내에 부압을 발생시키고, 그 발생된 부압으로 물품을 파지하여 정해진 장소로 이송하는 시스템을 말한다.
이러한 진공 흡착 이송 시스템에는 접촉식 진공 패드가 일반적이지만, 이는 미세한 스크레치나 변형 등에 민감한 전자 제품의 패널 등의 이송에는 적합하지가 않다. 이에 따라서 비접촉식 진공 패드가 필요하게 되는 것이며, 최근 그 수요가 급격하게 증가되는 추세이다.
공개특허 10-2014-0061591을 참조하면, 진공 패드는 중앙에 압축공기 공급홀이 형성된 본체와, 상기 공급홀의 하측에서 삽입되는 에어 가이드를 포함하여 이루어지고, 상기 공급홀의 상측에서 공급된 고속의 압축공기는 가이드에 의하여 본체의 측방향으로 유도되고, 본체의 저면 가장자리를 지나 외부로 배출된다.
이때 베르누이(Bernoulli) 효과로 알려져 있는 바, 진공 패드와 물품 사이의 배기공간에서 본체의 저면에 진공이 형성되는 동시에 대기와의 압력차에 의한 부압이 발생한다.
이 발생한 부압에 의하여 물품이 진공 패드에 근접되고 파지되는 것이다. 다만, 이 경우에도 진공 패드와 물품 간에는 압축공기의 배출압력에 의하여 형성되는 간격이 유지된다.
이러한 의미에서 이 진공 패드를 "비접촉식" 진공 패드라고 말하는 것이다. 상기 진공 패드가 접촉식 진공 패드에 비하여 정밀한 표면을 요구하는 물품을 취급하는데 유리한 것은 물론이다.
한편, 종래의 비접촉 방식과 비교하여 균형적인 비접촉 파지 능력을 유지하고, 넓은 제품을 파지할 수 있으며, 크기와 면적의 확장 가능한 구조, 및 파지력을 향상시키는 동시에 대면적의 박판 구조를 갖는 가공품을 처리할 수 있는 비접촉 공기 부상 흡착장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
위에서 언급된 배경기술에 기재된 내용들은 단지 본 발명의 배경기술을 이해시키기 위해서 작성된 것이므로, 이 기술의 당업자에게 이미 알려진 공지기술 외의 내용을 포함할 수 있다.
대한민국 공개특허: 10-2014-0061591 대한민국 공개특허: 10-2011-0139461 PCT 특허: PCT/EP2010/067770
본 발명의 목적은 균형적인 비접촉 파지 능력을 구비하고, 넓은 제품을 파지할 수 있으며, 크기와 면적의 확장 가능한 구조, 및 파지력을 향상시키는 동시에 대면적의 박판 구조를 갖는 가공품을 처리할 수 있는 비접촉 공기 부상 흡착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치는 진공 형성부에 의해서 형성된 진공압력에 의해서 흡착 대상을 흡착하는 보텍스 컵을 포함하고, 상기 보텍스 컵은, 상기 벤추리 모듈과 연결된 진공 포트가 형성되는 바디; 상기 바디의 하면 가장자리에서 하부방향으로 설정거리 형성되어 안쪽으로 흡착 챔버를 형성하는 가이드 블록; 및 상기 가이드 블록의 내면과 상기 진공 포트 사이에서 상기 흡착 챔버의 상면에서 하부로 설정거리 형성되는 챔버 블록을 포함하고, 상기 챔버 블록의 외면과 상기 보텍스 컵의 내면 사이의 공간으로 에어를 주입하는 인렛 포트가 형성될 수 있다.
발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서, 상기 챔버 블록과 상기 가이드 블록은 상기 진공 포트를 중심으로 하는 원을 따라서 형성되고, 상기 인렛 포트는 상기 가이드 블록과 상기 챔버 블러 사이에서 공기가 상기 진공 포트를 중심으로 회전하도록 에어를 분사할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서, 상기 가이드 블록의 내면 하단부에 가이드 경사면이 형성될 수 있다.
발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치는, 상기 보텍스 컵이 상기 흡착 대상을 비접촉 상태로 흡착한 상태에서, 상기 가이드 블록의 하단면과 상기 흡착 대상의 상면 사이에 설정된 에어 갭(AG)이 형성되고, 상기 챔버 블록의 하단면과 상기 흡착 대상의 상면 사이에는 설정된 진공 갭(VG)이 형성되며, 상기 진공 갭이 상기 에어 갭보다 길게 형성될 수 있다.
발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서, 상기 보텍스 컵은, 하나의 상기 진공 형성부와 각각 연결되는 메인 보텍스 컵 및 보조 보텍스 컵을 포함하고, 상기 메인 보텍스 컵 및 상기 보조 보텍스 컵은 하나의 흡착 대상을 비접촉 상태로 흡착하도록 배치되고, 상기 메인 보텍스 컵 및 상기 보조 보텍스 컵에 각각 형성된 인렛 포트로 압축공기를 주입하는 주입 라인이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 벤추리 모듈에 의해서 진공압을 형성할 수 있고, 인렛 포트에서 분사되는 에어에 의해서 공기를 회전시키면서 보텍스컥의 외부로 에어를 방출하여 보텍스 컵과 흡착 대상 사이에 에어 갭을 형성하여 비접촉 흡착기능을 수해할 수 있다.
또한, 챔버 블록과 흡착 대상 사이에 진공 갭을 유지하여 벤추리 모듈에 의한 진공흡착성능을 안정적으로 구현할 수 있다.
뿐만 아니라, 보텍스 컵을 외부로 연장하거나 여러 개로 배열할 수 있는 구조를 통해서 대형 박판 가공품을 안정적으로 흡착하고, 다양한 표면을 갖는 흡착 대상을 다룰 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 실시예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 벤추리 모듈의 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치의 전체적인 구성도이다.
본 발명은 이하에서 설명되는 특정 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변형, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함할 수 있다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 구성이나 작용 등 외에도 다른 구성이나 작용 등을 더 포함할 가능성이 있음을 의미한다. 제1, 제2 등의 용어는 구성요소들을 한정하기 위한 것이 아니며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적이다.
이하, 본 발명에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치의 전체적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 흡착장치는 벤추리 관(105) 및 벤추리 노즐(200)을 포함하는 벤추리 모듈(100)을 포함하고, 이러한 벤추리 모듈은 진공을 형성하는 진공 형성부로의 기능을 수행한다.
상기 벤추리 모듈(100)에서, 벤추리 노즐(200)은 벤추리 관(105)의 입구측에서 에어를 분사하여 진공압을 형성하고, 형성된 진공압은 진공 포트(205)를 통해서 흡입력을 형성한다.
상기 벤추리 모듈(100)의 하부에는 보텍스 컵(150)이 구성되고, 상기 보텍스 컵(150)은 상기 벤추리 모듈(100)과 연결된 상기 진공 포트(205)를 통해서 형성되는 흡입력에 의해서 흡착 대상을 흡착한다.
상기 보텍스 컵(150)의 일측에 형성된 인렛 포트(155)를 통해서 별도의 에어가 주입되고, 상기 보텍스 컵(150)의 하면과 흡착 대상 사이에는 설정된 갭이 형성되어 비접촉 흡착 기능을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 벤추리 모듈의 단면 사시도이다.
도 2를 참조하면, 벤추리 모듈(100)은 수평방향으로 형성된 벤추리 관(105), 상기 벤추리 관(105)의 하류측에 형성된 토출 포트(210), 상기 벤추리 관(105)의 상류측에 형성된 벤추리 노즐(200)을 포함하고, 상기 벤추리 노즐(200)의 하부로 진공 포트(205)가 연결된다.
상기 벤추리 노즐(200)에서 가스 또는 에어가 분사되면, 분사된 가스는 노즐 공간에 진공압을 형성하고, 상기 진공 포트(205)를 통해서 에어를 흡입하고, 흡입된 에어와 분사된 가스는 상기 벤추리 관(105)을 통해서 토출 포트(210) 측으로 흐르게 된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 벤추리 노즐(200)에서 분사되는 가스의 흐름량을 조절하여 흡입력(진공압)을 조절할 수 있으며, 노즐에서는 가스 또는 에어가 분사될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 단면 사시도이다.
상기 보텍스 컵(150)은 바디(300), 진공 포트(205), 가이드 블록(320), 흡착 챔버(305), 챔버 블록(315), 인렛 포트(155), 및 가이드 경사면(325)을 포함한다.
상기 바디(300)의 중심부 상부에서 하면으로 상기 진공 포트(205)가 형성되고, 상기 바디(300)의 하면 가장자리에는 가이드 블록(320)이 형성되고, 이 가이드 블록(320)은 하부로 설정거리 형성되며, 상기 진공 포트를 중심으로 하는 원을 따라서 형성된다.
상기 가이드 블록(320)의 안쪽에는 흡착 챔버(305)가 형성되고, 이 흡착 챔버(305)는 하부로 개방된 구조를 가지며, 상기 가이드 블록(320)의 하면은 흡착 대상의 상면과 대응하여 형성된다.
상기 흡착 챔버(305)는 상기 바디(300)에 형성된 진공 포트(205)를 통해서 상부의 벤추리 모듈(100)과 연결되고, 상기 가이드 블록(320)의 내면 하단부에는 가이드 경사면(325)이 형성된다.
그리고, 상기 가이드 블록(320)의 내측에는 챔버 블록(315)이 형성되는데, 상기 챔버 블록(315)은 상기 흡착 챔버(305)를 내외부로 구분하도록 상기 진공 포트(205)와 상기 가이드 블록(320) 사이에 형성된다.
상기 챔버 블록(315)도 상기 가이드 블록(320)과 대응하여 상기 진공 포트(205)를 기준으로 하는 원을 따라서 형성되고, 하부로 설정거리 형성되어, 상기 챔버 블록(315)은 상기 흡착 챔버(305)를 내부와 외부로 구분한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 벤추리 모듈(100)이 작동되어 상기 진공 포트(205)를 통해서 에어가 흡입되고, 상기 챔버 블록(315)의 안쪽에 형성된 상기 흡착 챔버(305)에는 진공압이 형성되어 하부의 흡착 대상(400)을 들어 올릴 수 있다.
아울러, 상기 보텍스 컵(150)의 하면과 흡착 대상(400)의 상면 사이에는 설정된 에어 갭(AG)이 형성되고, 상기 챔버 블록(315)의 하면과 흡착 대상(400)의 상면 사이에는 설정된 진공 갭(VG)이 형성된다.
그리고, 상기 인렛 포트(155)를 통해서 상기 챔버 블록(315)과 상기 가이드 블록(320) 사이의 공간으로 분사되는 에어의 일부는 진공 갭(VG)를 통해서 상기 진공 포트(205)로 흐르고, 나머지는 에어 갭(AG)을 통해서 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 진공 갭(VG)이 상기 에어 갭(AG)보다 더 길게 형성되도록 상기 챔버 블록(315)과 상기 가이드 블록(320)의 길이와 형태가 구성될 수 있으며, 흡착 대상(400)의 설계 사양에 따라서 상기 진공 갭(VG)과 상기 에어 갭(AG)의 길이를 조절할 수 있다.
특히, 상기 인렛 포트(155)는 상기 챔버 블록(315)과 상기 가이드 블록(320) 사이의 공기가 상기 진공 포트(205)를 중심으로 회전하여 와류(vortex)를 발생시킬 수 있다.
이 와류에 의해서 에어가 상기 보텍스 컵(150)의 하면에 형성되는 에어 갭(AG)을 통해서 에어가 외부로 빠져나갈 수 있으며, 보다 가스의 흐름 효율을 향상시켜 비접촉 흡착성능 및 에어배출 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 인렛 포트(155)는 상기 챔버 블록(315)과 상기 가이드 블록(320)의 내면 사이의 공간으로 에어를 분사한다. 특히, 상기 인렛 포트(155)는 상기 가이드 블록(320)이 형성하는 원의 접선방향으로 에어를 분사하도록 상기 가이드 블록(320) 안에 형성된다.
즉, 상기 인렛 포트(155)는 상기 가이드 블록(320)과 상기 챔버 블록(315) 사이에서 공기가 상기 진공 포트(205)를 중심으로 회전하도록 에어를 분사하여 공기가 상기 진공 포트를 중심으로 회전하도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 인렛 포트(155)로 공급되는 에어는 별도의 압축기에 의해서 형성되거나, 상기 인렛 포트(155)는 상기 벤추리 모듈(100)의 상기 토출 포트(210)와 연결되어 에어 또는 가스를 공급받을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치에서 보텍스 컵의 단면도이고, 도 1 내지 도 5와 비교하여 특징적인 차이점에 대해서 설명한다.
도 6을 참조하면, 상기 인렛 포트(155)는 상기 챔버 블록(315)과 상기 보텍스 컵(150) 사이의 공간으로 에어를 접선방향으로 분사하되, 상기 인렛 포트(155)는 에어를 상부에서 하부 방향으로 경사지게 분사한다.
따라서, 상기 인렛 포트(155)를 통해서 분사된 에어는 와류를 형성하고, 이 와류에 의해서 에어가 상기 보텍스 컵(150)의 하면에 형성되는 에어 갭(AG)을 통해서 에어가 외부로 용이하게 빠져나갈 수 있으며, 보다 가스의 흐름 효율을 향상시켜 비접촉 흡착성능 및 에어배출 성능을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 챔버 블록(315)에는 외면에서 내면측으로 진공압을 제어할 수 있는 진공 조절홀(500)이 추가로 형성되고, 상황에 따라서 이 진공 조절홀(500)을 막거나 개방하여 흡착력을 다단으로 제어할 수 있고, 설계 사양에 따라서 진공 조절홀(500)의 내경을 조절할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비접촉 공기 부상 흡착장치의 전체적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 하나의 진공 형성부로써 벤추리 모듈(100)이 구성되고, 이에 메인 보텍스 컵(150a)과 보조 보텍스 컵(150b)이 각각 진공 포트를 통해서 연결된다. 여기서, 메인 및 보조 보텍스 컵(150a, 150b)은 도 3 및 4와 동일 또는 유사한 구조를 가지며 서로 흡착 면적이 다르게 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 하나의 메인 보텍스 컵(150a) 외부에 벤추리 모듈(100)이 존재하고, 메인 보텍스 컵(150a) 외에 동일한 형태의 소형 보조 보텍스 컵(150b)을 추가 조립함으로써 같은 진공 효과를 넓은 범위로 확대 시킬 수가 있다.
따라서, 국소면에 집중되는 파지 힘을 골고루 완화할 수 있는 효과로 박판형 소재 적용도 가능하다. 이 경우 메인 보텍스 컵(150a)의 인렛포트에 각각 연결된 주입 라인(700)은 분기되어 보조 보텍스 컵(150b)의 인렛포트로도 분배될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 벤추리 모듈 105: 벤추리 관
150: 보텍스 컵 155: 인렛 포트
200: 벤추리 노즐 205: 진공 포트
210: 토출 포트 300: 바디
305: 흡착 챔버 315: 챔버 블록
320: 가이드 블록 325: 가이드 경사면
400: 흡착 대상 500: 진공 조절홀
150a: 메인 보텍스 컵 150b: 보조 보텍스 컵
700: 주입 라인
VG: 진공 갭 AG: 에어 갭

Claims (5)

  1. 진공 형성부에 의해서 형성된 진공압력을 이용하여 흡착 대상을 흡착하는 보텍스 컵을 포함하는 비접촉 공기 부상 흡착장치에 있어서,
    상기 보텍스 컵은,
    상기 벤추리 모듈과 연결된 진공 포트가 형성되는 바디;
    상기 바디의 하면 가장자리에서 하부방향으로 설정거리 형성되어 안쪽에 흡착 챔버를 형성하는 가이드 블록; 및
    상기 가이드 블록의 내면과 상기 진공 포트 사이에서 상기 흡착 챔버의 상면에서 하부로 설정거리 형성되는 챔버 블록; 을 포함하고,
    상기 챔버 블록의 외면과 상기 보텍스 컵의 내면 사이의 공간으로 에어를 주입하는 인렛 포트가 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 공기 부상 흡착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 블록과 상기 가이드 블록은 상기 진공 포트를 중심으로 하는 원을 따라서 형성되고,
    상기 인렛 포트는 상기 가이드 블록과 상기 챔버 블러 사이에서 공기가 상기 진공 포트를 중심으로 회전하도록 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 비접촉 공기 부상 흡착장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 블록의 내면 하단부에 가이드 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 공기 부상 흡착장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보텍스 컵이 상기 흡착 대상을 비접촉 상태로 흡착한 상태에서, 상기 가이드 블록의 하단면과 상기 흡착 대상의 상면 사이에 설정된 에어 갭(AG)이 형성되고, 상기 챔버 블록의 하단면과 상기 흡착 대상의 상면 사이에는 설정된 진공 갭(VG)이 형성되며, 상기 진공 갭이 상기 에어 갭보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 공기 부상 흡착장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보텍스 컵은,
    하나의 상기 진공 형성부와 각각 연결되는 메인 보텍스 컵 및 보조 보텍스 컵을 포함하고,
    상기 메인 보텍스 컵 및 상기 보조 보텍스 컵은 하나의 흡착 대상을 비접촉 상태로 흡착하도록 배치되고,
    상기 메인 보텍스 컵 및 상기 보조 보텍스 컵에 각각 형성된 인렛 포트로 압축공기를 주입하는 주입 라인이 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 공기 부상 흡착장치.
KR1020200002842A 2020-01-09 2020-01-09 비접촉 공기 부상 흡착장치 KR20210089829A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110139461A (ko) 2010-06-23 2011-12-29 (주)쏠백 진공흡착장치
KR20140061591A (ko) 2012-11-12 2014-05-22 김은준 진공패드와 이를 이용한 비접촉식 평판 이송 장치

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