KR20220025491A - 흡착 유닛 및 이를 포함하는 흡착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 물체의 흡착 성능이 향상된 흡착 유닛, 이를 포함하는 흡착장치 및 흡착장치 제어방법을 제공한다. 여기서, 흡착 유닛은 유연 흡착패드, 홀딩블록, 부압 제어부 그리고 연결라인을 포함한다. 유연 흡착패드는 전단부가 흡착 대상물과 접촉된다. 홀딩블록은 유연 흡착패드의 후단부에 결합되고, 유연 흡착패드를 지지한다. 부압 제어부는 홀딩블록의 후단부에 배치되고 흡인력이 발생되도록 유연 흡착패드 내부의 부압을 제어한다. 연결라인은 부압 제어부 및 유연 흡착패드를 연결한다. 유연 흡착패드는 축방향 강성 및 폭방향 강성이 서로 다르다.

Description

흡착 유닛, 이를 포함하는 흡착장치 및 흡착장치 제어방법{ABSORPTION UNIT, ABSORPTION APPARATUS INCLUDING ABSORPTION UNIT AND METHOD OF CONTROLLING ABSORPTION APPARATUS}
본 발명은 흡착 유닛, 이를 포함하는 흡착장치 및 흡착장치 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체의 흡착 성능이 향상된 흡착 유닛, 이를 포함하는 흡착장치 및 흡착장치 제어방법에 관한 것이다.
진공 그리퍼는 진공 펌프에 의해 인가된 부압을 이용해 파지 대상물을 흡착하여 파지하는 장치이다. 일반적으로 진공 그리퍼는 물품을 이송하기 위한 이송장치에 설치되어 사용되고 있다.
파지 대상물의 크기에 따라 진공 그리퍼는 단일 개의 진공패드가 사용되거나, 또는 복수 개가 배열된 진공패드가 사용된다.
진공패드가 단일 개가 사용되는 경우, 진공패드에 의해 커버되는 영역에 관통되는 구멍이 있는 파지 대상 물체의 경우 흡착력이 발생하기 어렵기 때문에 파지가 불가능하게 되는 문제점이 있다. 물론, 이러한 문제점을 해결하기 위해 작은 진공패드를 사용하여 파지 대상 물체의 관통 영역을 피한 부분에 진공패드를 부착할 수도 있지만, 이 경우 진공이 유지되는 면적이 작아져서 파지력이 작아지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 파지 대상 물체가 곡면 형상을 가지는 경우, 진공패드가 곡면 형상에 대응되어 잘 변형되도록 유연성이 증가된 진공패드를 사용할 수 있는데, 이 경우 진공패드의 테두리가 안쪽으로 말려 들어가는 문제가 발생할 수 있다. 그리고 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 진공패드의 테두리에 가이드가 삽입되어야 하는 등의 추가적인 구성이 필요하게 되는 문제점이 있다.
한편, 배열된 복수개의 진공패드가 사용되는 경우, 배열된 진공패드 사이 사이의 빈 공간이 발생하기 때문에 전체적인 흡착 면적이 줄어들게 되어 흡착 효율성이 낮아질 수 있다.
또한, 부압을 제공하는 부압 라인은 분지되어 각각의 진공패드에 연결되기 때문에, 개별 진공패드가 파지 대상 물체에 완전하게 흡착되지 않으면 상대적으로 흡착력이 낮아지게 되고, 파지가 실패될 가능성이 높아질 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제1784780호(2017.10.16. 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 물체의 흡착 성능이 향상된 흡착 유닛, 이를 포함하는 흡착장치 및 흡착장치 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 전단부가 흡착 대상물과 접촉되는 유연 흡착패드; 상기 유연 흡착패드의 후단부에 결합되고, 상기 유연 흡착패드를 지지하는 홀딩블록; 상기 홀딩블록의 후단부에 배치되고 흡인력이 발생되도록 상기 유연 흡착패드 내부의 부압을 제어하는 부압 제어부; 그리고 상기 부압 제어부 및 상기 유연 흡착패드를 연결하는 연결라인을 포함하고, 상기 유연 흡착패드는 축방향 강성 및 폭방향 강성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 흡착 유닛을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유연 흡착패드는 패드 몸체부와, 상기 패드 몸체부에 형성되는 격벽과, 상기 격벽에 의해 구획되어 형성되고, 상기 부압 제어부에 의해 내부의 부압이 제어되어 전단부에 접촉된 흡착 대상물이 흡착되도록 하는 흡인력이 발생되는 복수 개의 흡인셀을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 흡인셀의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 발생되도록, 상기 패드 몸체부는 상기 흡인셀의 축방향 강성보다 상기 흡인셀의 폭방향 강성이 더 큰 메타물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 패드 몸체부는 상기 흡인셀의 폭방향으로 편평하게 형성되고, 상기 흡인셀의 축방향을 따라 이격 배치되며, 제1강성을 가지는 복수의 제1소재층과, 상기 제1소재층의 사이에 구비되고, 상기 제1강성보다 작은 제2강성을 가지는 제2소재층을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 흡인셀의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 발생되도록, 각각의 상기 흡인셀의 내부에 상기 흡인셀의 원주방향으로 구비되는 지지링을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지지링은 상기 흡인셀의 원주방향으로 구비되고, 복수 개가 상기 흡인셀의 축방향을 따라 미리 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지지링의 외측 지름은 흡인셀의 내측 지름에 대응되도록 형성되어 상기 흡인셀의 내주면에 내접될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지지링의 외측 지름은 상기 흡인셀의 내측 지름보다 크게 형성되고, 상기 흡인셀의 내주면에는 상기 지지링이 삽입되는 안착홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 각각의 상기 연결라인에 구비되고 미리 설정된 흡인유량을 초과하는 흡인유량이 발생하면 닫히는 체크밸브를 포함할 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 바디부; 상기 바디부에 연결되고, 상기 바디부의 외측으로 연장되는 연장부; 상기 연장부의 일단부에 구비되는 흡착 유닛; 일단부가 상기 바디부에 각각 결합되고, 일정간격으로 이격된 타단부가 서로 가까워지도록 이동하는 복수의 암; 그리고 상기 암의 타단부에 구비되고, 상기 암이 서로 가까워지도록 이동하면 상기 흡착 대상 물체를 가압하여 홀딩시키는 홀딩부를 포함하는 흡착장치를 제공한다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 흡착장치를 제어하기 위한 흡착장치 제어방법으로서, 상기 흡착 유닛이 흡착 대상물의 일면을 흡착하는 흡착단계; 상기 연장부가 상승하여 흡착된 상기 흡착 대상물을 들어올리는 픽업단계; 그리고 상기 복수의 암의 타단부가 서로 가까워지도록 이동하고, 상기 홀딩부가 상기 흡착 대상물의 측면을 가압하여 홀딩시키는 홀딩단계를 포함하는 흡착장치 제어방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유연 흡착패드는 폭방향 강성이 축방향 강성보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 흡착 대상물에 의해 흡인셀이 축방향으로 압축되더라도 폭방향으로의 변형이 작아질 수 있다. 그리고 이를 통해, 흡인셀이 막히는 것이 방지될 수 있고 흡인셀에는 흡인력이 계속해서 발생될 수 있기 때문에, 흡착 대상물의 흡착 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착 유닛을 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1의 유연 흡착패드를 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 1의 유연 흡착패드와 비교예1의 격벽 변형을 비교한 단면예시도이다.
도 4는 도 1의 유연 흡착패드와 비교예2의 작동예시도이다.
도 5는 도 1의 유연 흡착패드의 단면예시도이다.
도 6은 도 1의 유연 흡착패드의 다른 단면예시도이다.
도 7은 도 1의 흡착 유닛의 체크밸브를 중심으로 나타낸 단면예시도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 체크밸브의 작동예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착장치를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착장치 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착 유닛을 나타낸 예시도이고, 도 2는 도 1의 유연 흡착패드를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 흡착 유닛(1000)은 유연 흡착패드(100), 홀딩블록(200), 부압 제어부(300) 그리고 연결라인(400)을 포함할 수 있다.
유연 흡착패드(100)는 전단부가 흡착 대상물과 접촉될 수 있으며, 흡인력을 이용하여 흡착 대상물이 흡착되도록 할 수 있다.
홀딩블록(200)은 유연 흡착패드(100)의 후단부에 결합될 수 있으며, 유연 흡착패드(100)를 지지할 수 있다.
부압 제어부(300)는 홀딩블록(200)의 후단부에 배치되고 유연 흡착패드(100)에 흡인력이 발생되도록 유연 흡착패드(100) 내부의 부압을 제어할 수 있다.
그리고, 연결라인(400)은 부압 제어부(300) 및 유연 흡착패드(100)를 연결할 수 있다.
상세히, 유연 흡착패드(100)는 패드 몸체부(110), 격벽(120) 및 흡인셀(130)을 가질 수 있다.
패드 몸체부(110)는 유연 흡착패드(100)의 몸체를 형성할 수 있다.
격벽(120)은 패드 몸체부(110)에 형성될 수 있다. 격벽(120)은 패드 몸체부(110)의 일부일 수 있으며, 따라서 격벽(120)은 유연할 수 있다.
흡인셀(130)은 격벽(120)에 의해 구획되어 형성될 수 있다. 즉, 흡인셀(130)은 패드 몸체부(110)가 관통되어 형성되는 부분일 수 있으며, 흡인셀(130)은 양단부가 모두 개방되도록 관통 형성될 수 있다. 흡인셀(130)은 복수 개가 형성될 수 있다.
패드 몸체부(110)는 공기가 통과하지 못하는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 패드 몸체부(110)는 유연 폴리머 소재로 형성될 수 있다. 따라서, 어느 흡인셀(130)로 흡입되는 공기는 격벽(120)을 통과해서 다른 흡인셀(130)로 이동될 수는 없다.
흡인셀(130) 사이의 격벽(120)은 모두 두께가 동일할 수 있다. 그리고, 흡인셀(130)은 흡인셀(130)의 축방향(B1)에 수직한 단면의 형상 및 크기가 모두 같은 다각형 형상일 수 있다. 다각형 형상은 예를 들면, 삼각형, 사각형 및 육각형 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명에서는 육각형 형상으로 설명하며, 이에 따르면, 유연 흡착패드(100)는 허니콤(Honeycomb) 형태일 수 있다. 흡인셀(130)은 격벽(120)에 의해 구획되기 때문에 흡인셀(130) 사이 사이의 빈 공간이 줄어들게 되어 전체적인 흡착 면적이 증가될 수 있고, 흡착 효율성이 높아질 수 있다. 특히, 흡인셀(130)이 육각형 형상의 단면을 가지도록 형성됨으로써, 흡착 대상물에 의해 흡인셀(130)이 가압될 때, 흡인셀(130)의 형상이 붕괴되면서 흡인셀(130)이 막히게 되는 현상이 좀 더 방지될 수 있다.
홀딩블록(200)은 유연 흡착패드(100)의 후단부에 결합될 수 있다. 홀딩블록(200)은 연결공(210)을 가질 수 있으며, 각각의 연결공(210)은 흡인셀(130)과 연결될 수 있다.
연결라인(400)의 일단부는 연결공(210)에 연결될 수 있으며, 연결라인(400)의 타단부는 부압 제어부(300)에 연결될 수 있다.
부압 제어부(300)가 작동되면, 흡인셀(130) 내부의 공기는 연결라인(400)을 통해 흡인될 수 있고, 흡인셀(130)의 내부에는 부압이 형성될 수 있다. 부압 제어부(300)는 흡인셀(130) 내부의 부압의 크기를 제어할 수 있다. 부압 제어부(300)에 의해 흡인셀(130)의 내부 부압이 제어됨에 따라 흡인셀(130)의 내부에는 적절한 크기의 흡인력이 발생될 수 있고, 유연 흡착패드(100)의 전단부(101)에 접촉된 흡착 대상물은 유연 흡착패드(100)에 흡착될 수 있다.
흡착 대상물에 의해 가압되는 유연 흡착패드(100)는 흡인셀(130)의 축방향(B1)으로 압축될 수 있는데, 본 발명에서는 유연 흡착패드(100)가 축방향(B1)의 강성, 즉 축방향 강성 및 폭방향(B2)의 강성, 즉 폭방향 강성이 서로 다르고, 특히, 폭방향 강성이 축방향 강성보다 크도록 형성될 수 있으며, 이를 통해, 흡착 대상물이 안정적으로 흡착될 수 있도록 할 수 있다.
도 3은 도 1의 유연 흡착패드와 비교예1의 격벽 변형을 비교한 단면예시도인데, 도 3의 (a)는 비교예1의 격벽 변형을 나타낸 것이고, 도 3의(b)는 본 발명에 따른 유연 흡착패드의 격벽 변형을 나타낸 것이다.
도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 폭방향 강성이 축방향 강성보다 크게 형성되지 않은 유연 흡착패드(10)의 경우, 흡착 대상물(90)에 의해 유연 흡착패드(10)가 축방향(B1)으로 가압되게 되면, 격벽이 축방향(B1)으로 압축되면서 폭방향(B2)으로도 크게 변형될 수 이고, 심한 경우, 이웃하는 격벽(12a,12b)이 서로 밀착되면서 흡인셀(13)이 막히게 될 수 있다. 그러면, 막힌 흡인셀(13)에서는 흡인력이 발생될 수 없게 되기 때문에, 흡착 대상물(90)이 안정적으로 흡착되도록 할 수 없게 될 수 있다.
반면, 도 3의 (b)에서 보는 바와 같이, 유연 흡착패드(100)가 폭방향 강성이 축방향 강성보다 큰 경우, 흡인셀(130)의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 발생될 수 있기 때문에, 흡착 대상물(90)에 의해 흡인셀(130)이 축방향(B1)으로 압축되더라도 폭방향(B2)으로의 변형이 작아질 수 있다. 이를 통해, 흡인셀(130)이 막히는 것이 방지될 수 있고 흡인셀(130)에는 흡인력이 계속해서 발생될 수 있기 때문에, 흡착 대상물(90)의 흡착 성능이 향상될 수 있다.
흡인셀(130)의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 발생되도록 하기 위해, 본 실시예에서는 유연 흡착패드(100)는 폭방향 강성이 축방향 강성보다 더 큰 메타물질로 형성될 수 있다.
메타물질(Metamaterial)은 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하기 위해 빛의 파장보다 매우 작은 크기로 만든 금속이나 유전물질로 설계된 메타 원자(Meta Atom)의 주기적인 배열로 이루어진 물질을 말할 수 있다. 본 실시예에서 유연 흡착패드(100)는 폭방향 강성이 축방향 강성보다 더 큰 특성을 구현할 수 있도록 인위적으로 제조된 메타물질일 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이, 패드 몸체부(100)는 제1소재층(111) 및 제2소재층(112)을 가질 수 있다.
제1소재층(111)은 플레이트 형태일 수 있으며, 흡인셀(130)의 폭방향(B2)으로 편평하게 마련될 수 있다. 제1소재층(111)은 흡인셀(130)의 축방향(B1)을 따라 이격 배치될 수 있다. 제1소재층(111)은 제1강성을 가질 수 있다.
그리고, 제2소재층(112)은 제1소재층(111)의 사이에 구비될 수 있으며, 제1강성보다 작은 제2강성을 가질 수 있다. 제2소재층(112)은 유연한 폴리머로 형성될 수 있다. 제2소재층(112)은 제1소재층(111)보다 강성이 작기 때문에, 패드 몸체부(100)가 축방향(B1)으로 압축될 때, 제2소재층(112)이 잘 압축될 수 있고 이를 통해, 패드 몸체부(100)는 축방향(B1) 압축이 용이할 수 있다.
반면, 제1소재층(111)은 제2소재층(112)보다 강성이 크기 때문에, 패드 몸체부(100)가 축방향(B1)으로 압축될 때 제1소재층(111)은 폭방향(B2)으로의 변형이 작을 수 있고, 이를 통해, 흡인셀(130)의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 제공될 수 있다.
도 4는 도 1의 유연 흡착패드와 비교예2의 작동예시도인데, 도 4의 (a)는 본 실시예에 따른 흡착 유닛에 흡착 대상물이 파지되는 형태를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 종래의 스펀지 형태의 흡착 유닛에 흡착 대상물이 파지되는 형태를 나타낸 것이다.
먼저, 도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 유연 흡착패드(100)의 전단부(101)에 흡착 대상물(90)이 흡착되면 유연 흡착패드(100)의 전단부(101)는 흡착 대상물(90)에 의해 가압될 수 있다.
본 발명에 따른 유연 흡착패드(100)는 격벽(120)으로 구획되는 흡인셀(130)을 가지기 때문에, 흡착 대상물(90)에 접촉되는 흡인셀(130a)은 흡착 대상물(90)에 의해 가압되어 형상이 효과적으로 변형될 수 있다. 그리고, 유연 흡착패드(100)의 전단부 중에서 흡착 대상물(90)에 눌려진 부분은 흡착 대상물(90)의 표면과 접촉되게 된다. 이때, 나머지 흡인셀(130b)은 형상이 변형되지 않는다.
반면, 도 4의 (b)에서 보는 바와 같이, 스펀지 형태의 종래의 흡착 유닛(20)은 흡착 대상물(90)에 의해 가압되면 흡착 유닛(20)의 일면(21)이 전체적으로 압축되고 흡착 대상물(90)과 접촉되는 부분(22)의 면적은 상대적으로 작다. 즉, 본 발명에 따르는 유연 흡착패드(100)는 유연 흡착패드(100)의 전체 부피대비 흡인셀(130)의 부피 비율이 크기 때문에, 종래의 흡착 유닛(20)과 비교했을 때 흡착 대상물(90)과 접촉되는 표면적이 더 넓어지게 되고, 이에 따라 흡착 대상물(90)에 적용되는 흡인력이 커지기 때문에 흡착력이 더욱 커질 수 있다.
그리고, 스펀지 형태의 종래의 흡착 유닛(20)에서는 내부의 기공이 서로 연결되어 있기 때문에, 흡착 대상물(90)에 적용되는 흡입력이 상대적으로 더 작아지게 되는 반면, 본 발명에 따르면, 공기는 격벽(120)을 통과하지 못하기 때문에 흡착 대상물(90)이 흡착된 흡인셀(130a)의 흡입력은 흡착 대상물(90)에 온전히 적용될 수 있어 흡착력이 더욱 커질 수 있다.
도 5는 도 1의 유연 흡착패드의 단면예시도이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 흡착 유닛(1000)은 지지링(500)을 포함할 수 있다.
지지링(500)은 각각의 흡인셀(130)의 내부에 흡인셀(130)의 원주방향으로 구비될 수 있으며, 폭방향 수축 변형에 대한 저항력을 제공할 수 있다. 지지링(500)은 복수 개가 흡인셀(130)의 축방향(B1)으로 따라 미리 정해진 간격으로 배치될 수 있다.
지지링(500)의 외측 지름은 흡인셀(130)의 내측 지름에 대응되도록 형성되어 흡인셀(130)의 내주면에 내접될 수 있다. 지지링(500)은 모든 흡인셀(130)에 동일한 높이로 마련되거나, 또는 흡인셀(130) 별로 다른 높이로 마련될 수 있다.
도 6은 도 1의 유연 흡착패드의 다른 단면예시도이다.
도 6에서 보는 바와 같이, 지지링(500)의 외측 지름은 흡인셀(130)의 내측 지름보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 흡인셀(130)의 내주면에는 지지링(500)이 삽입되는 안착홈(121)이 형성될 수 있다. 지지링(500)은 안착홈(121)에 안착되어 흡인셀(130)이 변형 시에도 안정적으로 위치가 고정될 수 있다.
한편, 흡착 유닛(1000)은 체크밸브(600)를 포함할 수 있다. 체크밸브(600)는 연결라인(400)의 일부 영역(A, 도 1 참조)에 구비될 수 있으며, 해당 연결라인(400)을 개별적으로 개폐할 수 있다.
도 7은 도 1의 흡착 유닛의 체크밸브를 중심으로 나타낸 단면예시도이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 체크밸브(600)는 밸브몸체(601), 받침링(603), 볼(605), 멈춤구(606), 탄성부재(607), 결합링(608) 및 압착커버(609)를 가질 수 있다.
밸브몸체(601)은 홀딩블록(200)의 연결공(210)과 나사결합(602)되어 고정될 수 있다. 밸브몸체(601)의 중심은 축 방향으로 관통 형성될 수 있다.
받침링(603)은 밸브몸체(601)의 일단부에 구비될 수 있으며, 중앙에는 관통공(604)이 형성될 수 있다.
볼(605)은 밸브몸체(601)의 내측에 구비될 수 있다. 볼(605)은 받침링(603)의 관통공(604)보다 큰 지름으로 형성될 수 있다.
멈춤구(606)는 밸브몸체(601)의 내측에 밸브몸체(601)의 축 방향으로 연장 형성될 수 있다. 멈춤구(606)의 중앙은 축 방향으로 관통 형성될 수 있으며, 받침링(603)의 관통공(604)과 동일한 중심축을 가질 수 있다. 멈춤구(606)의 내측지름은 볼(605)의 지름보다 작게 형성될 수 있다.
탄성부재(607)는 멈춤구(606)를 감싸도록 구비될 수 있다. 탄성부재(607)의 일단부는 밸브몸체(601)에 밀착되고, 타단부는 볼(605)에 밀착되어 볼(605)을 받침링(603) 방향으로 탄발 지지할 수 있다. 초기 상태에서 볼(605)은 탄성부재(607)에 의해 탄발 지지되어 관통공(604)을 밀폐할 수 있다.
결합링(608)은 연결라인(400)의 일단부에 결합될 수 있으며, 밸브몸체(601)의 타단부에 결합될 수 있다.
압착커버(609)는 밸브몸체(601)의 타단부와 결합되어 결합링(608)을 고정시킬 수 있다. 압착커버(609)는 밸브몸체(601)와 나사 결합될 수 있다.
한편, 체크밸브(600)는 밸브몸체(601)가 홀딩블록(200)에 결합되지 않고, 연결라인(400)에 결합될 수도 있으며, 이를 통해, 체크밸브(600)의 일단부 및 타단부가 모두 연결라인(400)에 결합되도록 구비될 수도 있다.
도 8 및 도 9는 도 7의 체크밸브의 작동예시도인데, 도 8은 흡착 대상 물체가 흡착된 흡인셀(도 4에서 흡인셀(130a)에 해당)과 연결된 체크밸브의 작동을 나타낸 것이고, 도 9는 흡착 대상 물체가 흡착되지 않은 흡인셀(도 4에서 흡인셀(130b)에 해당)과 연결된 체크밸브의 작동을 나타낸 것이다.
도 8을 더 포함하여 설명하면, 연결라인(400)을 통해 부압이 제공되어 흡인셀에 흡인력이 발생되면 흡인력에 의해 공기(SA)는 흡인되게 되고, 볼(605)은 멈춤구(606) 방향으로 밀리게 된다. 그러면 탄성부재(607)가 압축되어 관통공(604)은 개방되고, 흡인력이 계속해서 제공되면 흡착 대상물(90)은 해당 흡인셀(130a)에 계속해서 흡착될 수 있다. 그러다가 흡착 대상물(90)이 해당 흡인셀(130a)을 완전히 밀폐하게 되면 흡인되는 공기 유량은 없게 되어 해당 라인은 진공상태가 되고, 탄성부재(607)의 탄성 복원력에 의해 볼(605)은 관통공(604)을 막게 된다.
한편, 흡착 대상물(90)이 유연 흡착패드(100)에 흡착되지 않은 상태에서 각각의 흡인셀에 흡입되는 공기유량을 제1유량이라고 했을 때, 전술한 바와 같이 흡착 대상물이 흡착되는 흡인셀에서는 볼(605)이 관통공(604)을 막아 공기의 흐름이 발생하지 않게 되기 때문에, 흡착 대상물이 흡착되지 않은 흡인셀에서는 제1유량 큰 제2유량이 발생하게 된다. 그러면, 도 9에서 보는 바와 같이, 탄성부재(607)는 더욱 압축되고 볼(605)은 멈춤구(606)를 밀폐할 수 있게 된다.
제2유량은 체크밸브(600)가 닫히도록 하기 위한 흡인유량으로써 미리 설정될 수 있으며, 따라서, 미리 설정된 흡인유량을 초과하는 흡인유량이 발생하게 되면, 체크밸브(600)가 닫히도록 할 수 있다. 이를 통해, 체크밸브 중에서 흡착 대상물이 흡착되지 않은 흡인셀(130b)에 연결되는 연결라인에 구비되는 체크밸브는 해당 흡인셀의 흡인력에 의해 밀폐될 수 있다. 유연 흡착패드(100)의 전체 흡인셀에서 공기의 흡인이 이루어지지 않게 되면, 흡착 대상물(90)은 흡인셀(130a)에 더욱 강하게 흡착될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착장치를 나타낸 예시도이다.
도 10에서 보는 바와 같이, 흡착장치는 바디부(2000), 연장부(3000), 흡착 유닛(1000), 암(4000) 그리고 홀딩부(4500)를 포함할 수 있다.
연장부(3000)는 바디부(2000)에 연결될 수 있으며, 바디부(2000)의 외측으로 연장될 수 있다. 그리고, 흡착 유닛(1000)은 연장부(3000)의 일단부에 구비될 수 있다. 연장부(3000)는 흡착 유닛(1000)이 바디부(2000)와 가까워지거나 멀어지도록 이동시킬 수 있다. 연장부(3000)는 흡착 유닛(1000)이 바디부(2000)와 가까워지거나 멀어지도록 직선 이동될 수 있다.
흡착 유닛(1000)이 흡착 대상물(90)의 상면을 흡착하면, 연장부(3000)는 흡착 유닛(1000)을 상측으로 올릴 수 있다.
암(4000)은 복수개가 구비될 수 있으며, 일단부는 바디부(2000)에 각각 결합될 수 있다. 암(4000)의 타단부는 서로 이격되도록 구비될 수 있으며, 서로 이격된 타단부가 서로 가까워지도록 이동될 수 있다. 암(4000)은 도시된 바와 같이 바디부(2000)와 힌지 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
홀딩부(4500)는 암(4000)의 타단부에 구비될 수 있다. 홀딩부(4500)는 암(4000)이 서로 가까워지도록 이동하면 흡착 대상물(90)의 측면을 가압하여 홀딩시킬 수 있다.
흡착 유닛(1000) 및 홀딩부(4500)의 작동 순서는 특정하게 한정되지는 않는다. 예를 들면, 도 10의 (a)에서 보는 바와 같이, 흡착 유닛(1000)에 흡착 대상물(90)이 먼저 흡착된 상태에서 연장부(3000)가 상향 이동하고, 이후, 암(4000)이 서로 가까워지도록 이동하여 홀딩부(4500)가 흡착 대상물(90)의 측면을 가압하여 홀딩할 수 있으며(도 10의 (b) 참조), 이를 통해, 흡착 대상물(90)은 더욱 안정적으로 홀딩될 수 있다.
이하에서는 흡착장치 제어방법에 대해서 설명한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착장치 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11에서 보는 바와 같이, 흡착장치 제어방법은 흡착단계(S5100), 픽업단계(S5200) 그리고 홀딩단계(S5300)를 포함할 수 있다.
흡착단계(S5100)는 흡착 유닛이 흡착 대상물의 일면을 흡착하는 단계일 수 있다.
픽업단계(S5200)는 연장부가 상승하여 흡착된 흡착 대상물을 들어올리는 단계일 수 있다.
그리고, 홀딩단계(S5300)는 복수의 암의 타단부가 서로 가까워지도록 이동하고, 홀딩부가 흡착 대상물의 측면을 가압하여 홀딩시키는 단계일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 유연 흡착패드 110: 패드 몸체부
120: 격벽 121: 안착홈
130: 흡인셀 200: 홀딩블록
300: 부압 제어부 400: 연결라인
500: 지지링 600: 체크밸브
1000: 흡착 유닛 2000: 바디부
3000: 연장부 4000: 암
4500: 홀딩부

Claims (11)

  1. 전단부가 흡착 대상물과 접촉되는 유연 흡착패드;
    상기 유연 흡착패드의 후단부에 결합되고, 상기 유연 흡착패드를 지지하는 홀딩블록;
    상기 홀딩블록의 후단부에 배치되고 흡인력이 발생되도록 상기 유연 흡착패드 내부의 부압을 제어하는 부압 제어부; 그리고
    상기 부압 제어부 및 상기 유연 흡착패드를 연결하는 연결라인을 포함하고,
    상기 유연 흡착패드는 축방향 강성 및 폭방향 강성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유연 흡착패드는
    패드 몸체부와,
    상기 패드 몸체부에 형성되는 격벽과,
    상기 격벽에 의해 구획되어 형성되고, 상기 부압 제어부에 의해 내부의 부압이 제어되어 전단부에 접촉된 흡착 대상물이 흡착되도록 하는 흡인력이 발생되는 복수 개의 흡인셀을 가지는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡인셀의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 발생되도록, 상기 패드 몸체부는 상기 흡인셀의 축방향 강성보다 상기 흡인셀의 폭방향 강성이 더 큰 메타물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 패드 몸체부는
    상기 흡인셀의 폭방향으로 편평하게 형성되고, 상기 흡인셀의 축방향을 따라 이격 배치되며, 제1강성을 가지는 복수의 제1소재층과,
    상기 제1소재층의 사이에 구비되고, 상기 제1강성보다 작은 제2강성을 가지는 제2소재층을 가지는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 흡인셀의 폭방향 수축 변형에 대한 저항력이 발생되도록, 각각의 상기 흡인셀의 내부에 상기 흡인셀의 원주방향으로 구비되는 지지링을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지링은 상기 흡인셀의 원주방향으로 구비되고, 복수 개가 상기 흡인셀의 축방향을 따라 미리 설정된 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 지지링의 외측 지름은 흡인셀의 내측 지름에 대응되도록 형성되어 상기 흡인셀의 내주면에 내접되는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 지지링의 외측 지름은 상기 흡인셀의 내측 지름보다 크게 형성되고, 상기 흡인셀의 내주면에는 상기 지지링이 삽입되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 연결라인에 구비되고 미리 설정된 흡인유량을 초과하는 흡인유량이 발생하면 닫히는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착 유닛.
  10. 바디부;
    상기 바디부에 연결되고, 상기 바디부의 외측으로 연장되는 연장부;
    제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 기재되고, 상기 연장부의 일단부에 구비되는 흡착 유닛;
    일단부가 상기 바디부에 각각 결합되고, 일정간격으로 이격된 타단부가 서로 가까워지도록 이동하는 복수의 암; 그리고
    상기 암의 타단부에 구비되고, 상기 암이 서로 가까워지도록 이동하면 상기 흡착 대상 물체를 가압하여 홀딩시키는 홀딩부를 포함하는 흡착장치.
  11. 제10항에 기재된 흡착장치를 제어하기 위한 흡착장치 제어방법으로서,
    상기 흡착 유닛이 흡착 대상물의 일면을 흡착하는 흡착단계;
    상기 연장부가 상승하여 흡착된 상기 흡착 대상물을 들어올리는 픽업단계; 그리고
    상기 복수의 암의 타단부가 서로 가까워지도록 이동하고, 상기 홀딩부가 상기 흡착 대상물의 측면을 가압하여 홀딩시키는 홀딩단계를 포함하는 흡착장치 제어방법.
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