WO2012086949A2 - 레벨보정 기능 갖는 진공컵 어셈블리 - Google Patents

레벨보정 기능 갖는 진공컵 어셈블리 Download PDF

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WO2012086949A2
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cup assembly
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fastener
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조호영
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한국뉴매틱 주식회사
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B65G47/91—Devices for picking-up and depositing articles or materials incorporating pneumatic, e.g. suction, grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66C1/02—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by suction means
    • B66C1/0212—Circular shape

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum cup assembly which is applied for the holding of an article in a vacuum transfer system, and more particularly, to a vacuum cup assembly which is designed so that the height level is naturally calibrated while the removal and mounting of the suction pad is quick and easy.
  • the vacuum transfer system refers to a system that operates a vacuum pump with high-speed compressed air to discharge air inside the vacuum cup, and grips the article using a negative pressure obtained in the vacuum cup internal space and transfers it to a predetermined position.
  • the vacuum cup is combined with a separately provided pipe body to form a vacuum cup assembly, which is connected to the vacuum pump via the body.
  • the vacuum cup 2 includes a ring-shaped fastener 3 having an outward jaw 4 formed therein, and an adsorption pad 5 coupled to the side surface of the fastener 3 while surrounding the outward jaw 4.
  • the fastener 3 is formed of a hard material such as metal or plastic
  • the adsorption pad 5 is formed of a flexible material such as silicone, urethane, rubber
  • the fastener 3 by a joining method using an adhesive or insert molding. Is fixed to.
  • a pipe-shaped body 6 is provided separately from the vacuum cup 2, and the fastener 3 of the vacuum cup 2 is coupled to the lower end of the body 6, so that the vacuum cup 2 and the body 6 are provided.
  • a vacuum cup assembly (1) consisting of.
  • the inner space of the suction pad 5 communicates with the central passage 7 of the body 6. Therefore, during the operation of the vacuum pump, the internal air of the vacuum cup 2 is discharged and at the same time, a negative pressure for gripping an article is formed in the internal space.
  • the adsorption pad 5 has excellent adhesion and sealing properties in relation to the surface of the object to be conveyed, it also has disadvantages in that wear resistance and durability are weak. Therefore, it is often necessary to remove the damaged adsorption pad 5 and install new ones.
  • the adsorption pad 5 fixed in the above manner is not easily removed from the fastener 3.
  • the vacuum cup 2 itself must eventually be removed from the assembly 1 and disposed of, including: first, the vacuum cup 2 even though the fastener 3 is not damaged at all. ) Itself eliminated, resulting in economic losses; Second, the removal and mounting of the vacuum cup 2 is not easy, and in particular, there is a problem that becomes impossible when the arrangement space of the assembly 1 is narrow.
  • the present inventors have proposed a vacuum cup assembly that can easily replace only the adsorption pad, which is registered as Republic of Korea Patent No. 932775.
  • the vacuum cup 13 includes a ring-shaped fastener 14 having an outwardly facing jaw 15 and an adsorption pad 17 having an inwardly facing jaw 16.
  • the inward jaw 16 is provided with a ring-shaped holder 18 to cover the upper surface and the side of the inward jaw 16 in a state seated on the outward jaw (15).
  • a pipe-shaped body 11 is provided separately from the vacuum cup 13, and the fastener 14 of the vacuum cup 13 is coupled to the lower end ball joint 12 of the body 11. At this time, including the elastic spring 19 disposed between the body 11 and the holder 18, to form a vacuum cup assembly 10 in which the body 11 and the vacuum cup 13 is integrally coupled.
  • the structure of the vacuum cup 13 is stabilized as the spring 19 elastically presses the holder 18.
  • the adhesion between the fastener 14 and the suction pad 17 is weakened, and at this time, the suction pad 17 can be easily or simply detached from the fastener 14 or mounted. Can be.
  • This vacuum cup assembly 10 clearly solves the problem of the vacuum cup assembly 1 described above. However, this structure is not optimal for vacuum transfer systems.
  • the vacuum cup assembly 10 is connected to the robotic arm through a bracket provided on the body 11, and usually depends on the size or weight of the object to be transferred, but usually two or more. It is provided with. Then, the robotic arm is moved to contact the suction pad 17 of the vacuum cup assembly 10 to the surface of the object to be transferred.
  • the vacuum cup assembly 10 has its height level fixed by the fixing bracket as follows: Firstly, excessive force is applied when the vacuum cup assembly 10 is brought into contact with the surface of the object to be conveyed, in particular adsorption. There is a risk of the pad 17 being damaged; Second, there is a problem that can not properly respond to the surface of the object having a bent or stepped.
  • the present invention is proposed to solve the above problems of the conventional vacuum cup assembly. It is an object of the present invention to provide a vacuum cup assembly which is designed such that the removal and mounting of the adsorption pad only is quick and easy while the height level is naturally corrected.
  • the vacuum cup assembly of the present invention is:
  • a body including a pipe-shaped inner tube having an air discharge first passage extending therein, and a cylindrical level slider fitted to the outer surface of the inner tube and arranged coaxially and movable up and down;
  • a ring-shaped fastener coupled coaxially to the lower end of the inner tube and having a side outward jaw formed therein, and a flexible adsorption pad formed thereon with an inwardly facing jaw seated on the outwardly facing jaw;
  • a vacuum cup in communication;
  • a ring member disposed to contact the upper surface of the fastener on which the inward jaw of the suction pad is seated, and a coil spring disposed coaxially to the outside of the body, one end of which is supported by an upper slider to elastically press the lower ring member Up and down movable holder including an elastic member for pressing and fixing the suction pad;
  • the lower end of the body is coupled to the pipe-shaped ball joint having a second passage therein.
  • the fastener is rotatably coupled to the ball portion of the ball joint, and the inner space of the suction pad communicates with the first passage via the second passage.
  • the holder is a 'b' shaped member formed to be in contact with the upper surface and the side of the suction pad.
  • the coil spring is a conical spring that extends downward.
  • the adsorption pad is fixed by the 'compression' fixing method by the up and down movable holder and the elastic spring. Accordingly, the holder can be easily operated to release the fixing of the suction pad, and thus the suction pad can be removed and mounted quickly and easily. In addition, since the gap between the fastener and the adsorption pad is completely sealed, there is no gap, and there is no fear that external air flows into the vacuum cup.
  • the vacuum cup assembly of the present invention is designed such that the vacuum cup can be rotated using a ball joint.
  • the response of the vacuum cup to the inclined surface of the article is improved.
  • the vacuum cup assembly of the present invention comprises a level slider which is supported to move up and down on the inner tube of the body by using the elastic spring for pressing the flowable holder. Therefore, there is an effect that the level correction of the device can be implemented very simply without difficult and complicated design.
  • FIG. 1 illustrates a conventional vacuum cup assembly
  • Figure 2 illustrates another conventional vacuum cup assembly.
  • FIG. 3 is a perspective view of a vacuum cup assembly according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 5 is an exploded cross-sectional view of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the operation of FIG. 3.
  • FIG. 7 is an external view for explaining another operation of FIG.
  • the vacuum cup assembly 100 includes a pipe-shaped body 20, a vacuum cup 30 coupled to a lower end of the body 20, and a cup holder disposed between the body 20 and the vacuum cup 30 ( 40).
  • the body 20 includes an inner tube 21 and a level slider 22 arranged coaxially.
  • the inner tube 21 is a pipe-shaped member having an air discharge first passage 23 extending up and down therein, and the slider 22 is fitted to an outer surface of the inner tube 21 to move up and down a predetermined section. It is a cylindrical member to be joined.
  • reference numeral 25 denotes a bush fitted to the inner surface of the slider 22.
  • an annular protrusion 24 is formed on the surface of the slider 22, by which spring or other mechanical elements can be conveniently installed.
  • the first passage 23 is connected to the suction port of the vacuum pump.
  • the vacuum cup assembly 100 is connected to a robot arm designed to move according to a system control program via a bracket (see symbol 50 in FIG. 6) fixed to the slider 22. 29 is provided on the outer circumferential surface of the slider 22 for fixing the bracket.
  • the first passage 23 of the inner tube 21 of the body 20 is in communication with the internal space S of the vacuum cup 30, and this relationship is not hindered by the ball joint 26 described later. .
  • the ball joint 26 is coupled as a pipe-like member having a second passage 27 therein. More specifically, the ball joint 26 includes one coupling end portion and the opposite ball portion 28 integrally, and the coupling end portion is inserted into the lower portion of the first passage 23 in the inner tube 21. Combined. Naturally, the ball 28 is projected below the inner tube (21).
  • the second passage 27 communicates with the first passage 23 of the inner tube 21.
  • the ball joint 26 is provided only for the purpose of allowing the vacuum cup 30 to be rotated. Therefore, in other embodiments that do not have this purpose, the ball joint 26 and its associated components may be omitted. In that case, the vacuum cup 30 will be directly coupled to the lower end of the inner tube 21 of the body 20, where the inner space S of the vacuum cup 30 will be in direct communication with the first passage 23. .
  • the vacuum cup 30 has a hollow ring-type fastener 31 having an outwardly facing jaw 34 formed on an outer side thereof, and an inwardly facing jaw 36 that is seated on the outwardly facing shoulder 34 formed thereon. Pad 35 is made.
  • the fastener 31 is coaxially coupled to the lower end of the inner tube 21 of the body 20, and preferably rotatably coupled to the lower ball 28 of the ball joint 26.
  • the fastener 31 has an upper structure 32 having an inner surface 32a of a shape corresponding to the upper hemisphere of the ball 28, and the lower hemisphere of the ball 28 ( It includes a lower structure (33) having an inner surface (33a) of the shape corresponding to the bottom surface, and both structures (32, 33) are fastened while receiving the ball portion 28 to face each other. Accordingly, the fastener 31 is rotatably coupled around the ball 28. In this case, the inner space S of the suction pad 35 communicates with the first passage 23 of the inner tube 21 of the body 20 via the second passage 27 of the ball joint 26.
  • the outward jaw 34 is formed in the lower structure 33, but may be formed in the upper structure 32 depending on the design.
  • the adsorption pad 35 formed of a flexible material having excellent adhesion and sealing properties such as silicone, urethane, and rubber is caught on the outward jaw 34 of the fastener 31, and according to the structure of the holder 40 described below. It is fixed to the fastener 31 in a 'compression' manner.
  • the holder 40 includes a ring member 42 disposed to contact the upper surface of the fastener 31 on which the inward jaw 36 is seated, and one end of which is supported by the slider 22 of the body 20. It includes an elastic member 41 capable of flowing up and down elastically pressing the 42. Structurally, the elastic member 41 is designed to simultaneously provide elastic pressure to the lower suction pad 35 and the upper slider 22.
  • the suction pad 35 and the inward jaw 36 are compressed by the downward pressure applied to the ring member 42 by the elastic member 41.
  • the adsorption pad 35 is fixed to the fastener 31.
  • the slider 22 is elastically supported to move up and down by the upward pressure applied by the elastic member 41.
  • the elastic member 41 is preferably a coil spring coaxially disposed on the outside of the body 20, more preferably a conical spring that extends downward.
  • the coil spring as the elastic member 41 provides an advantage of easy up and down flow of the holder 40.
  • Conical springs also provide a wider pressure distribution than conventional springs.
  • the ring member 42 is designed in a 'b' shape to be in contact with the upper surface and the side of the suction pad (35). This form is effective to prevent the inward jaw 36 and the suction pad 35 from being randomly released from the home position.
  • the ring member 42 has an upward protrusion formed at an edge portion, and the other end of the coil spring 41 is supported by the protrusion. This structure is a necessary choice to prevent the spring 41 from leaving.
  • the first passage 23 is connected to the suction port of the vacuum pump.
  • the vacuum cup assembly 100 is connected to a robotic arm designed to move according to a system control program via a bracket 50 fixed to the slider 22.
  • the level slider 22 corresponds to the pad contact strength or the surface curve and step of the object. It moves up and down, whereby the height level of the vacuum cup assembly 100 is naturally corrected.
  • the figure shows a state in which the bracket 50 and the slider 22 are considerably lowered (see the thick arrows), and in a relatively high state, the level of the vacuum cup assembly 100 is corrected.
  • the spring 41 is preferably conical and has a larger contraction width than other straight springs, which is advantageous for level adjustment.
  • the vacuum cup 30 is rotated at a predetermined angle ⁇ at the center X of the ball 28 of the ball joint 26. Therefore, the suction pad 35 of the vacuum cup 30 can be easily and accurately contacted according to any posture or angle of the article.
  • the vacuum cup 30 is rotated by the load of itself and the article.
  • the elastic member 41 of the holder 40 suppresses excessive rotation of the vacuum cup 30 to reach an equilibrium, so that a safe operation can be performed.
  • the conical spring as the elastic member 41 provides a wide pressure distribution, thereby allowing the vacuum cup 30 to reach an equilibrium faster.

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Abstract

본 발명은 레벨보정 기능을 갖도록 설계된 진공컵 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명에서 진공컵은 체결구와 흡착패드로 이루어지며, 가압력을 제공하는 탄력부재에 의하여 압착 결합된다. 한편 진공컵의 체결구가 결합되는 상측 몸체에는 레벨 슬라이더가 동축적으로 구비되며, 상기 탄력부재가 상측 슬라이더를 탄력적으로 지지하도록 설계된다. 본 발명에 따르면, 흡착패드의 제거 및 장착이 신속하고 용이하게 이루어지는 동시에 간단한 구조로 높낮이 레벨보정 기능이 구현되는 효과가 있다.

Description

레벨보정 기능 갖는 진공컵 어셈블리
본 발명은 진공이송 시스템에서 물품의 파지를 위하여 적용되는 진공컵 어셈블리에 관한 것으로, 특히 흡착패드의 제거 및 장착이 신속하고 용이하게 이루어지는 동시에 높낮이 레벨이 자연 보정되도록 설계된 진공컵 어셈블리에 관한 것이다.
진공이송 시스템이란 고속의 압축공기로 진공펌프를 작동하여 진공컵 내부의 공기를 배출시키면서, 이때 진공컵 내부공간에 얻어지는 부압을 이용하여 물품을 파지하고, 정해진 위치로 이송시키는 시스템을 말한다. 이 시스템에서, 상기 진공컵은 별도로 제공되는 파이프형 몸체와 결합하여 진공컵 어셈블리를 구성하며, 상기 몸체를 매개로 하여 진공펌프에 접속된다.
도 1은 일반적인 진공컵 어셈블리(1)를 예시한다. 진공컵(2)은 외향턱(4)이 형성된 링형 체결구(3)와, 상기 외향턱(4)를 감싸면서 체결구(3)의 측면에 결합되는 흡착패드(5)를 포함한다. 상기 체결구(3)는 금속이나 플라스틱 등 경질의 재료로 성형되고, 상기 흡착패드(5)는 실리콘, 우레탄, 고무 등 유연 재료로 성형되며 접착제 또는 인써트 성형을 이용한 접합방식으로 체결구(3)에 고정된다.
상기 진공컵(2)과 별도로 파이프형 몸체(6)가 제공되며, 진공컵(2)의 체결구(3)가 몸체(6)의 하단부에 결합되어, 진공컵(2)과 몸체(6)로 이루어진 진공컵 어셈블리(1)를 형성한다. 이때, 상기 흡착패드(5)의 내부공간은 몸체(6)의 중앙 통로(7)에 연통한다. 따라서 진공펌프 작동시 진공컵(2)의 내부공기가 배출되는 동시에 상기 내부공간에 물품의 파지를 위한 부압이 형성되는 것이다.
상기 진공컵 어셈블리(1) 또는 진공컵(2)이 현재 유용하게 사용되는 것은 사실이다. 그러나 어느 정도 사용하다 보면, 체결구(3)와 흡착패드(5) 간에 부분적으로 틈이 생겨 외부공기가 유입되는 치명적인 현상이 발생한다.
한편, 흡착패드(5)는 이송 대상물의 표면과의 관계에서 접착 및 밀폐 특성이 우수한 반면에, 내마모성 및 내구성이 취약한 단점도 함께 가지고 있다. 따라서 손상된 흡착패드(5)를 제거하고 새 것을 장착할 필요가 빈번하게 생기는데, 상기와 같은 방법으로 고정된 흡착패드(5)는 체결구(3)로부터 쉽게 제거되지 않는다.
흡착패드(5)가 손상되면 결국 진공컵(2) 자체를 어셈블리(1)로부터 제거하여 폐기해야 하는데, 여기에는: 첫째, 상기 체결구(3)가 전혀 손상되지 않았음에도 불구하고 진공컵(2) 자체가 제거되어, 그에 따른 경제적 손실이 유발되는 문제와; 둘째, 진공컵(2)의 제거 및 장착이 용이하지 않으며, 특히 어셈블리(1)의 배치 공간이 협소할 경우에는 불가능해지는 문제가 있다.
이에 본 발명자는 흡착패드만을 간편하게 교체할 수 있는 진공컵 어셈블리를 제안한 바 있으며, 이는 대한민국 특허 제932775호로 등록되었다.
도 2는 상기 특허에 개시된 진공컵 어셈블리(10)를 나타낸다. 진공컵(13)은 외향턱(15)이 형성된 링형 체결구(14)와, 내향턱(16)을 갖는 흡착패드(17)를 포함한다. 그리고 상기 내향턱(16)이 외향턱(15) 상에 안착된 상태에서 내향턱(16)의 상면과 측면을 커버하는 링상의 홀더(18)가 구비된다.
상기 진공컵(13)과 별도로 파이프형 몸체(11)가 제공되며, 진공컵(13)의 체결구(14)가 몸체(11)의 하단부 볼조인트(12)에 결합된다. 이때 몸체(11)와 상기 홀더(18) 간에 배치되는 탄성 스프링(19)을 포함하여, 몸체(11)와 진공컵(13)이 일체로 결합된 진공컵 어셈블리(10)를 형성한다.
여기에서는 상기 스프링(19)이 홀더(18)를 탄성적으로 가압함에 따라, 진공컵(13) 구조가 안정화된다. 그러나 홀더(18)를 손으로 잡아 상향 이동시키면 체결구(14)와 흡착패드(17) 간 밀착력이 약해지며, 이때 흡착패드(17)를 체결구(14)로부터 쉽고 간단하게 분리하거나 또는 장착할 수 있다.
이 진공컵 어셈블리(10)는 분명히 상술한 진공컵 어셈블리(1)의 문제점을 해결해 주고 있다. 그러나 이 구조가 진공이송 시스템에서 최적이라고 할 수는 없다.
진공이송 시스템에서 상기 진공컵 어셈블리(10)는 몸체(11)에 제공되는 브래킷(braket)을 통하여 로보틱 아암(robotic arm)에 연결되며, 이송 대상물의 크기 또는 무게에 따라 다르지만 보통은 2개 이상으로 구비된다. 그리고, 상기 로보틱 아암이 이동하면서 진공컵 어셈블리(10)의 흡착패드(17)를 이송 대상물의 표면에 접촉시키게 된다.
그런데 상기 진공컵 어셈블리(10)는 상기한 고정 브래킷에 의하여 그 높낮이 레벨이 일정하게 정하여짐에 따라: 첫째, 진공컵 어셈블리(10)를 이송 대상물의 표면에 접촉시킬 때에 과도하게 힘이 가해져 특히 흡착패드(17) 부분이 손상될 염려가 있으며; 둘째, 굴곡 또는 단차가 있는 대상물 표면에 대하여는 적절하게 대응하지 못하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 진공컵 어셈블리의 문제점들을 해결하고자 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 흡착패드만의 제거 및 장착이 신속하고 용이하게 이루어지는 동시에 높낮이 레벨이 자연 보정되도록 설계된 진공컵 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.
사실, 진공컵 분야에서 높낮이 레벨이 보정되도록 구성된 것은 많이 있다. 그러나 그것들은 설계 및 구조가 복잡한 문제를 비롯하여, 길이 및 크기가 커지는 문제, 분해 및 조립이 까다로운 문제, 생산성이 떨어지는 문제 등을 갖고 있다. 본 발명자는 상기한 대한민국 특허 제932775호를 기반으로, 이러한 문제들 없이 매우 간단하게 레벨보정을 구현할 수 있음을 인식하고, 본 발명을 완성한 것이다.
본 발명의 진공컵 어셈블리는:
내부에 상하로 연장된 공기배출 제1통로가 형성된 파이프형 내관과, 상기 내관의 외면에 끼워져 동축적으로 배치되고 상·하 이동가능하게 결합되는 실린더형 레벨 슬라이더를 포함하는 몸체와;
상기 내관의 하단부에 동축적으로 결합되며 측면 외향턱이 형성된 링형 체결구와, 상측에 상기 외향턱에 안착되는 내향턱이 형성된 유연 흡착패드를 포함하며, 상기 흡착패드의 내부공간이 상기 제1통로와 연통관계에 있는 진공컵과;
상기 흡착패드의 내향턱이 안착된 체결구의 상면에 접촉하도록 배치되는 링부재와, 상기 몸체의 외부에 동축적으로 배치된 코일 스프링으로서 일단이 상측 슬라이더에 지지되어 하측 링부재를 탄력적으로 가압함으로써 상기 흡착패드를 압착 고정시키는 탄성부재를 포함하는 상·하 유동가능한 홀더;
를 포함한다.
바람직하게, 상기 몸체의 하단부에는 내부에 제2통로를 가지는 파이프형 볼조인트가 결합된다. 그리고, 상기 체결구는 상기 볼조인트의 볼부에 회동가능하게 결합되며, 이 때 상기 흡착패드의 내부공간은 상기 제2통로를 경유하여 상기 제1통로에 연통하게 된다.
바람직하게, 상기 홀더는 상기 흡착패드의 상면과 측면에 접촉할 수 있도록 형성된 'ㄱ'자형 부재이다. 또한, 상기 코일 스프링은 하측으로 넓어지는 원추형 스프링이다.
본 발명에 따르면, 상기 흡착패드는 상·하 유동가능한 홀더 및 탄력 스프링에 의한 '압착' 고정법으로 고정된다. 이에 홀더를 간단하게 조작하여 흡착패드의 고정을 해제할 수 있으며, 따라서 그 흡착패드의 제거 및 장착 또한 신속하고 용이하게 이루어질 수가 있다. 또한, 체결구와 흡착패드 사이가 완전 밀폐되어 틈이 생기지 않으므로, 외부공기가 진공컵 내부로 유입될 염려가 없다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 진공컵 어셈블리는 볼조인트를 이용하여 진공컵이 회동할 수 있도록 설계된다. 따라서 물품의 경사진 표면에 대한 진공컵의 대응력이 향상된다.
특히 본 발명의 진공컵 어셈블리는, 상기한 유동성 홀더를 가압하는 탄성 스프링을 이용하여 몸체의 내관 상에서 상·하 이동가능하게 지지되는 레벨 슬라이더를 포함하여 이루어진다. 따라서 어렵고 복잡한 설계 없이도, 매우 간단하게 장치의 레벨보정을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 진공컵 어셈블리를 예시한 도면.
도 2는 종래의 다른 진공컵 어셈블리를 예시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 진공컵 어셈블리의 사시도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5는 도 3의 분해 단면도.
도 6은 도 3의 작용을 설명하기 위한 단면도.
도 7은 도 3의 다른 작용을 설명하기 위한 외형도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
20. 몸체 21. 내관
22. 슬라이더 23. 제1통로
26. 볼조인트 27. 제2통로
30. 진공컵 31. 체결구
35. 흡착패드 40. 홀더
41. 탄성부재 42. 링부재
이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징들과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 진공컵 어셈블리는 부호 100으로 표시된다. 상기 진공컵 어셈블리(100)는 파이프형 몸체(20)와, 상기 몸체(20)의 하단부에 결합되는 진공컵(30), 상기 몸체(20)와 진공컵(30) 사이에 배치되는 컵 홀더(40)를 포함하여 이루어진다.
상기 몸체(20)는 동축적으로 배치되는 내관(21)과 레벨 슬라이더(22)를 포함하여 이루어진다. 상기 내관(21)은 내부에 상하로 연장된 공기배출 제1통로(23)가 형성된 파이프형 부재이며, 상기 슬라이더(22)는 상기 내관(21)의 외면에 끼워져 일정 구간 상·하 이동가능하게 결합되는 실린더형 부재이다. 도면에서, 부호 25는 상기 슬라이더(22)의 내면에 끼워진 부시(bush)이다. 또한 상기 슬라이더(22)의 표면에는 환형 돌기(24)가 형성되는데, 이를 이용하여 스프링 또는 기타의 기계요소들이 편리하게 설치될 수 있다.
진공이송 시스템에서 상기 제1통로(23)는 진공펌프의 흡입포트에 접속된다. 한편 상기 진공컵 어셈블리(100)는 상기 슬라이더(22)에 고정되는 브래킷(도 6의 부호 '50' 참조)을 매개로 하여 시스템 제어 프로그램에 따라 운동하도록 설계된 로봇 아암에 연결되는데, 도시된 너트부재(29)가 상기 브래킷의 고정을 위하여 슬라이더(22)의 외주면에 제공된다.
상기 몸체(20) 내관(21)의 제1통로(23)는 진공컵(30)의 내부공간(S)과 연통관계에 있으며, 이 관계는 후술하는 볼조인트(26)에 의하여도 방해되지 않는다.
상기 내관(21)의 하단부에는, 내부에 제2통로(27)를 가지는 파이프형 부재로서 볼조인트(26)가 결합된다. 보다 구체적으로, 상기 볼조인트(26)는 일측 결합단부와 그 반대측 볼부(28)를 일체로 포함하는 것으로, 상기 결합단부가 제1통로(23)의 하측으로 삽입되는 방법으로 내관(21)에 결합된다. 당연하게, 이때 상기 볼부(28)는 내관(21)의 하방으로 돌출되고. 제2통로(27)는 내관(21)의 제1통로(23)와 소통한다.
본 실시예에서 상기 볼조인트(26)는 단지, 진공컵(30)이 회동될 수 있도록 할 목적으로 구비되는 것이다. 그러므로 이러한 목적을 가지지 않는 다른 실시예에서, 상기 볼조인트(26) 및 그와 관련된 구성들은 생략될 수 있다. 그 경우에, 진공컵(30)은 몸체(20) 내관(21)의 하단부에 직접 결합될 것이며, 이때 진공컵(30)의 내부공간(S)은 제1통로(23)와 직접 소통할 것이다.
상기 진공컵(30)은 외측면에 외향턱(34)이 형성된 속이 빈 링(ring)형 체결구(31)와, 상측에 상기 외향턱(34)에 안착되는 내향턱(36)이 형성된 흡착패드(35)를 포함하여 이루어진다. 상기 체결구(31)는 몸체(20) 내관(21)의 하단부에 동축적으로 결합되며, 바람직하게 상기 볼조인트(26)의 하단 볼부(28)에 회동가능하게 결합된다.
구체적인 설계에 있어서, 상기 체결구(31)는 볼부(28)의 상반구면(上半球面)에 대응하는 형태의 내면(32a)을 가지는 상부구조(32)와, 볼부(28)의 하반구면(下半球面)에 대응하는 형태의 내면(33a)을 가지는 하부구조(33)를 포함하며, 양 구조(32,33)가 상호 대향하여 볼부(28)를 수용하면서 체결된다. 이에 따라, 상기 체결구(31)가 볼부(28)를 중심으로 회동가능하게 결합되는 것이다. 그리고, 이때 흡착패드(35)의 내부공간(S)은 볼조인트(26)의 제2통로(27)을 경유하여 몸체(20) 내관(21)의 제1통로(23)에 연통한다.
도면에서는 상기 외향턱(34)이 하부구조(33)에 형성되어 있지만, 설계에 따라서는 상부구조(32)에 형성될 수도 있다. 실리콘, 우레탄, 고무 등 접착특성 및 밀폐특성이 우수한 유연재료로 성형된 흡착패드(35)가 상기 체결구(31)의 외향턱(34)에 걸려지고, 다음 설명하는 홀더(40) 구조에 의하여 '압착' 방식으로 상기 체결구(31)에 고정된다.
상기 홀더(40)는 내향턱(36)이 안착된 체결구(31)의 상면에 접촉하도록 배치되는 링부재(42)와, 일단이 상기 몸체(20)의 슬라이더(22)에 지지되어 링부재(42)를 탄력적으로 가압하는 상·하 유동가능한 탄성부재(41)를 포함한다. 구조적으로 보면, 상기 탄성부재(41)는 아래의 흡착패드(35) 및 위의 슬라이더(22)에 동시에 탄성압을 제공하도록 설계되어 있다.
즉, 상기 흡착패드(35) 및 내향턱(36)은 상기 탄성부재(41)에 의하여 링부재(42)에 가해지는 하방향 압력에 의하여 압착된다. 이러한 '압착' 방식에 의하여, 흡착패드(35)가 체결구(31)에 고정되는 것이다. 그와 동시에, 상기 슬라이더(22)는 역시 탄성부재(41)에 의하여 가해지는 상방향 압력에 의하여 상·하 이동이 탄력적으로 지지되는 것이다.
구체적인 형태에 있어서, 상기 탄성부재(41)는 바람직하게 몸체(20)의 외부에 동축적으로 배치된 코일 스프링이며, 보다 바람직하게는 하측으로 넓어지는 원추형 스프링이다. 탄성부재(41)로서 코일 스프링은 홀더(40)의 상·하 유동을 손쉽게 하는 장점을 제공한다. 또한 원추형 스프링은 통상의 스프링에 비하여 넓은 압력분포를 제공한다.
구체적인 형태에 있어서, 상기 링부재(42)는 흡착패드(35)의 상면과 측면에 접촉할 수 있도록 'ㄱ'자형으로 설계된다. 이 형태는 내향턱(36) 및 흡착패드(35)가 정위치에서 임의로 이탈되는 것을 방지하는데 효과적이다. 또한, 상기 링부재(42)는 가장자리 부분에 형성된 상향 돌기부를 가지며, 상기 코일 스프링(41)의 타단이 상기 돌기부에 지지된다. 이 구조는 상기 스프링(41)의 이탈을 방지하기 위하여 필요한 선택이다.
도 5를 참조하면, 상기 홀더(40)의 링부재(42)를 잡고 위로 올리면(화살표 'A'), 흡착패드(35)의 압착고정이 강제적으로 해제된다. 이 상태에서 흡착패드(35)는 단지 체결구(31)에 걸려져 있을 뿐이다. 한편 흡착패드(35)는 유연 재료로 성형된 것이므로, 이 상태에서 흡착패드(35)를 잡아 밑으로 내리기만 하더라도(화살표 'B'), 흡착패드(35)가 체결구(31)로부터 쉽게 제거된다.
반대로, 흡착패드(35)의 내향턱(36)을 체결구(20)의 외향턱(34)에 안착시키고(화살표 'C') 다시 링부재(42)를 놓아 주면, 링부재(42)가 탄성부재(41)에 의해 하강하면서(화살표 'D') 다시 도 4와 같은 상태로 되어, 흡착패드(35)가 '압착' 식으로 고정되는 것이다. 이와 같이 본 발명의 진공컵 어셈블리(100)에 의하면, 흡착패드(35)의 제거 및 장착이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 진공이송 시스템에서 상기 제1통로(23)는 진공펌프의 흡입포트에 접속된다. 그리고 상기 진공컵 어셈블리(100)는 상기 슬라이더(22)에 고정되는 브래킷(50)을 매개로 하여, 시스템 제어 프로그램에 따라 운동하도록 설계된 로보틱 아암에 연결된다.
상기 로보틱 아암이 이동하면서 진공컵 어셈블리(100)의 흡착패드(35)를 이송 대상물의 표면에 접촉시키게 되는데, 이때의 패드 접촉강도 또는 대상물의 표면 골곡 및 단차 등에 대응하여 레벨 슬라이더(22)가 상·하 이동하며, 이에 따라, 진공컵 어셈블리(100)의 높낮이 레벨이 자연스럽게 보정된다. 도면은 브래킷(50) 및 슬라이더(22)가 상당히 하강(굵은 화살표 참조)한 상태를 나타내는 것으로, 상대적으로 보면 진공컵 어셈블리(100)의 레벨이 높게 보정된 상태이다.
상기 스프링(41)은 바람직하게 원추형으로서 다른 일자형 스프링에 비하여 수축 폭이 크므로, 레벨 조정에 유리한 장점이 있다.
이 상태에서, 고속의 압축공기가 상기 진공펌프를 통과한다. 이때 진공컵(30)의 내부공기는 볼조인트(26)의 제2통로(27), 내관(21)의 제1통로(23)를 경유하여 진공펌프 내부로 유입되고 압축공기와 함께 외부로 배출된다(가는 연속 화살표 참조). 이 과정에서 진공컵(30)의 내부에는 진공 및 부압이 형성되고, 이 형성된 부압으로 대상물을 파지하게 된다.
도 7을 참조하면, 상기 진공컵(30)은 특히 볼조인트(26)의 볼부(28) 중심(X)에서 일정 각도(θ)로 회동한다. 따라서 물품의 어떤 자세나 각도에 대응하여 진공컵(30)의 흡착패드(35)를 쉽고 정확하게 접촉시킬 수 있다.
물품을 파지하고 이송하는 도중에, 진공컵(30)은 자신 및 물품의 하중으로 회동하게 된다. 이때 상기 홀더(40)의 탄성부재(41)는 진공컵(30)의 과도한 회동을 억제하고 평형에 이르게 하여, 안전한 작업이 수행되도록 한다. 이 경우에도 탄성부재(41)로서 원추형 스프링은 넓은 압력분포를 제공함으로써, 진공컵(30)이 보다 빠르게 평형에 이르도록 한다.

Claims (6)

  1. 내부에 상하로 연장된 공기배출 제1통로가 형성된 파이프형 내관과, 상기 내관의 외면에 끼워져 동축적으로 배치되고 상하 이동가능하게 결합되는 실린더형 레벨 슬라이더를 포함하는 몸체와,
    상기 내관의 하단부에 동축적으로 결합되며 측면 외향턱이 형성된 링형 체결구와, 상측에 상기 외향턱에 안착되는 내향턱이 형성된 유연 흡착패드를 포함하며, 상기 흡착패드의 내부공간이 상기 제1통로와 연통관계에 있는 진공컵과,
    상기 흡착패드의 내향턱이 안착된 체결구의 상면에 접촉하도록 배치되는 링부재와, 상기 몸체의 외부에 동축적으로 배치된 코일 스프링으로서 일단이 상측 슬라이더에 지지되어 하측 링부재를 탄력적으로 가압함으로써 상기 흡착패드를 압착 고정시키는 탄성부재를 포함하는 상하 유동가능한 홀더,
    를 포함하며;
    상기 몸체 내관의 하단부에는 내부에 제2통로를 가지는 파이프형 볼조인트가 결합되며, 상기 체결구가 상기 볼조인트의 볼부에 회동가능하게 결합되고, 이 때 상기 흡착패드의 내부공간은 상기 제2통로를 경유하여 상기 제1통로에 연통하게 되는 것;
    을 특징으로 하는 레벨보정 기능을 갖는 진공컵 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이더는 외주면에 제공된 브래킷 고정용 너트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨보정 기능을 갖는 진공컵 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 체결구는: 상기 볼부의 상반구면에 대응하는 형태의 내면을 가지는 상부구조와 볼부의 하반구면에 대응하는 형태의 내면을 가지는 하부구조를 포함하며; 상기 상부구조와 하부구조는 서로 대향하여 상기 볼부를 수용하면서 체결되고; 이 때 상기 외향턱은 상기 상부구조 또는 하부구조에 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레벨보정 기능을 갖는 진공컵 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 흡착패드의 상면과 측면에 접촉할 수 있도록 형성된 'ㄱ'자형 부재인 것을 특징으로 하는 레벨보정 기능을 갖는 진공컵 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일 스프링은 하측으로 넓어지는 원추형 스프링인 것을 특징으로 하는 레벨보정 기능을 갖는 진공컵 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 링부재는 가장자리 부분에 형성된 상향 돌기부를 가지며, 상기 스프링의 타단이 상기 돌기부에 지지되는 것을 특징으로 하는 레벨보정 기능을 갖는 진공컵 어셈블리.
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