WO2012134055A2

WO2012134055A2 - 진공 그리퍼 장치

Info

Publication number: WO2012134055A2
Application number: PCT/KR2012/001155
Authority: WO
Inventors: 조호영
Original assignee: 한국뉴매틱 주식회사
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-10-04
Also published as: CN103459278A; US20140008929A1; JP2014509955A; DE112012001468T5; WO2012134055A3; KR101036797B1

Abstract

본 발명은 주로 진공이송 시스템에 적용되는 진공 그리퍼 장치에 관한 것이다. 본 발명의 상기 장치는 그리퍼 본체의 부압챔버에 직접 내장되는 진공펌프를 포함하며, 상기 본체에는 진공펌프의 유입구와 배출구에 연결되는 제1홀과 제2홀을 비롯하여 상기 진공펌프의 지지 및 작동을 위한 구성들이 설계된다. 바람직하게 상기 진공펌프는 부압챔버에 내에 제공된 고정블록에 의하여 지지된다. 본 발명에 따르면, 진공펌프 작동시 진공 로스가 전혀 생기지 않으며 신속하게 진공에 도달할 수가 있다. 또한 진공펌프를 포함하면서도 콤팩트하고 안전하게 설계될 수 있다.

Description

진공 그리퍼 장치

본 발명은 진공 그리퍼 장치에 관한 것으로, 특히 진공이송 시스템에서 물품의 홀딩을 위하여 적용되는 흡착식 그리퍼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 진공이송 시스템은 별도로 구비되는 진공펌프와 중공형 그리퍼 및 상기 두 요소를 연통되게 하는 연결라인을 포함하여 이루어진다. 상기 두 요소가 일정거리 이격되는 구조에서 연결라인은 호스나 관이다. 그러나 예컨대 상기 진공펌프가 그리퍼의 상면에 직접 안착되는 구조에서, 상기 연결라인은 그리퍼 상면에 형성되는 배기용 홀일 수도 있을 것이다.

이송 대상물이 상기 그리퍼의 저면에 밀착된 상태에서, 고속의 압축공기가 진공펌프의 일측 유입구로 공급되고 타측 배출구를 통하여 배출된다. 이 과정에서 상기 그리퍼의 내부공기가 연결라인을 경유하여 진공펌프 내부로 유인되고 압축공기와 함께 외부로 배출된다. 그러면서 그리퍼의 내부에 부압이 발생하고, 이 발생한 부압에 의하여 대상물이 그리퍼 저면에 흡착된다.

이와 같은 작용으로 상기 그리퍼가 물품을 홀딩하게 되면, 로보틱 메카니즘에 따라서 정해진 위치로 물품을 이송하게 되는 것이다. 이러한 진공 시스템에서 진공펌프와 그리퍼가 대상물을 홀딩하여 이송 가능한 상태를 유지하는 점에서 유용하게 사용되고 있지만, 여기에는 다음의 중요한 문제점이 있다.

첫째, 진공펌프와 그리퍼가 연결라인을 매개로 연통되어 있기 때문에 라인의 형태 또는 길이 등에 따라 다소간의 진공 로스(loss)가 발생할 수밖에 없다. 이는 필요한 진공도 또는 부압을 얻기 위하여 더 많은 에너지와 시간을 필요로 하게 되는 것을 의미하므로, 이 시스템이 경제적이지 못한 것은 당연하다.

둘째, 이 시스템에서 진공펌프는 외부에 노출되어 있기 때문에 충격으로 인한 손상 및 진공 유출의 가능성이 상존한다. 이는 대상물에 대한 흡착력을 약하게 하여 결과적으로 작업 안정성을 해치게 된다.

상기한 둘째 문제에 대하여는, 예컨대 진공펌프를 덮는 돔 형태의 케이싱을 설계할 수 있을 것이다. 그러나 이 경우 장치의 규모가 커지는 문제, 배기공간이 더 생겨남에 따라 진공효율이 떨어지는 문제, 그리퍼와의 연결이 까다로워지는 문제 등을 유발하므로, 결코 합리적이라고 할 수는 없다.

본 발명은 상기한 종래 진공이송 시스템의 문제점을 인식하고, 그 문제점을 해결하고자 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 가능한 진공 로스를 없애고, 신속하게 진공에 도달할 수 있도록 설계된 그리퍼 장치를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 외부 충격으로부터 진공펌프를 보호하면서도, 콤팩트하게 설계되고 효율적으로 작용하는 그리퍼 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 진공 그리퍼 장치는 본체의 부압챔버에 직접 내장되는 진공펌프를 포함하며, 상기 본체에는 그 진공펌프의 지지 및 작동을 위한 구성들이 설계된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 진공 그리퍼 장치는:

흡착 플레이트와 결합하여 내부에 부압챔버를 형성하며, 표면에는 서로 이격되고 상기 부압챔버로 통하는 제1홀과 제2홀이 형성된 그리퍼 본체와;

고속으로 공급되는 압축공기로 작용하는 펌프로서, 양단의 유입구와 배출구가 각각 제1홀과 제2홀에 연결되는 상태로 상기 부압챔버에 내장되며, 벽면의 통공을 통하여 상기 부압챔버와 직접 소통하게 되는 진공펌프와;

상기 본체 부압챔버의 하부면을 구성하며, 표면에는 상기 부압챔버로 통하는 다수의 그립홀이 형성된 흡착 플레이트;

를 포함하여 이루어진다.

바람직하게 상기 진공 그리퍼 장치는 상기 부압챔버의 양측에 제공되어 상기 진공펌프의 유입구 측 및 배출구 측을 지지하는 고정블록을 더 포함한다.

또한 바람직하게 상기 고정블록은, 일단이 상기 유입구 또는 배출구에 연결되고 타단이 제1홀 또는 제2홀에 연결되는 통로를 갖는다. 상기 제1홀과 제2홀이 본체의 상면에 형성되는 경우, 상기 통로는 'L'형으로 형성된다.

본 발명의 진공 그리퍼 장치는 진공펌프를 포함하되 본체의 부압챔버에 내장되도록 구성되며, 바람직하게 상기 진공펌프는 고정블록에 의하여 지지된다. 따라서 펌프 작동시 진공 로스가 전혀 생기지 않으며 신속하게 진공에 도달할 수 있는 효과가 있다. 또한 진공펌프를 포함하면서도 콤팩트하고 안전하게 설계되며, 효율적으로 작용하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 그리퍼 장치의 사시도.

도 2는 도 1의 분해 사시도.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 진공 그리퍼 장치의 작용을 설명하기 위한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100. 진공 그리퍼 장치

10. 본체 11. 제1홀

12. 제2홀 13. 볼트

14. 센서 15. 컨넥터

16. 브라켓 17. 요입부

20. 진공펌프 21. 바디

22,23,24. 노즐

25. 통공 26. 체크밸브

27. 유입구 28. 배출구

29. 소음기 30. 흡착 플레이트

31. 그립홀 40. 고정블록

41. 통로

'C'. 부압챔버 'P'. 대상물

이상 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 1 내지 도 4에서, 부호 100은 본 발명에 따른 진공 그리퍼 장치를 나타낸다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 진공 그리퍼 장치(100)는 흡착 플레이트(30)와 더불어 부압챔버(C)를 형성하는 그리퍼 본체(10)와, 상기 본체(10)의 부압챔버(C)에 유기적으로 내장되는 진공펌프(20) 그리고 상기 본체(10)에 부압챔버(C)의 하부면을 구성하도록 결합되는 흡착 플레이트(30)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(10)는 하부 흡착 플레이트(30)와 결합하여 내부에 부압챔버(C)를 형성하는 요소이며, 표면으로부터 부압챔버(C)로 통하는 제1홀(11)과 제2홀(12)이 서로 이격적으로 형성된다. 상기 두 홀(11,12) 및 기타의 요소들(13,15,16,29)이 본체(10)의 상면에 형성 또는 장착되는데, 이와 같이 본체(10)의 상면을 이용함으로써 그리퍼 장치(100)가 평면적으로 커지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본체(10)의 측면에는 하나 이상의 요입부(17)가 형성되며 이를 이용하여 필요한 부품들이 안전하게 장착될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 요입부(17)에 이송 대상물의 근접 또는 접촉을 감지하는 센서(14)가 장착되어 있다. 부호 16은 상기 본체(10)의 상부에 설치되어, 그리퍼 장치(100)가 로보틱 아암 등의 이송수단에 결합되도록 하는 일종의 브라켓이다.

부호 18은 홀 마개인데, 예컨대 상기 부압챔버(C) 이외에 배기(排氣)를 필요로 하는 다른 공간(미도시)이 이 홀에 연결될 수도 있다.

상기 진공펌프(20)는 고속으로 공급되는 압축공기로 작용하는 통상의 이젝터(ejector) 펌프이다. 적용된 진공펌프(20)는 실린더형 바디(21)와 상기 바디(21) 내부에 직렬로 배열된 복수의 노즐(22,23,24)을 포함하며, 상기 바디(21)의 벽면에는 상기 부압챔버(C)와의 소통을 가능하게 하는 통공(25)이 형성되어 있다. 상기 통공(25)의 내측에는 공기의 역류를 방지하기 위한 유연재료로 된 체크밸브(check valve)(26)가 제공된다. 물론, 상기 진공펌프(20)의 양단은 각각 유입구(27)와 배출구(28)이다.

다만 상기 구조의 진공펌프(20)가 본 발명에서 특이한 것은 아니며, 양단의 유입구(27)와 배출구(28) 및 벽면의 통공(25)을 포함하는 한 진공펌프(20)에 대한 어떠한 설계변경도 가능할 것이다.

상기 유입구(27)와 배출구(28)가 상기 본체(10)의 제1홀(11)과 제2홀(12)에 각각 연결되는 상태로 상기 진공펌프(20)가 부압챔버(C)에 내장되는데, 이때 진공펌프(20)는 벽면의 통공(25)을 통하여 상기 부압챔버(C)와 직접 소통하게 된다. 부호 15는 상기 유입구(27)에 연통하여 제1홀(11)에 결합되는 압축공기 공급용 컨넥터이며, 부호 29는 상기 배출구(28)에 연통하여 제2홀에 결합되어 사용되는 통상의 소음기(silencer)이다.

상기 흡착 플레이트(30)는 상기 본체(10)와 볼트로 결합되어 본체(10) 내부 부압챔버(C)의 하부면을 구성하며, 표면에는 상기 부압챔버(C)로 통하는 다수의 그립홀(31)이 형성된다. 흡착 플레이트(30)는 이송 대상물이 접촉하는 면이므로 바람직하게, 고형화된 상태에서 재질이 단단하고 정전기를 일으키지 않는 것으로 알려진 PEEK(polyetheretherketone) 또는 POM(polyoxymethylene) 수지를 이용하여 성형된다.

한편, 상기 부압챔버(C) 내에서 진공펌프(20)는 위치가 고정적·안정적이지 못하고 유동적일 수가 있다. 따라서 본 실시예에서 진공 그리퍼 장치(100)는 상기 진공펌프(20)를 지지하는 고정블록(40)을 더 포함한다.

상기 고정블록(40)은 상기 부압챔버(C)의 양측에 제공되어 진공펌프(20)의 유입구(27) 측 및 배출구(28) 측을 지지한다. 바람직하게 상기 고정블록(40)은, 일단이 상기 진공펌프(20)의 유입구(27) 또는 배출구(28)에 연결되고 타단이 상기 본체(10)의 제1홀(11)또는 제2홀(12)에 연결되는 통로(41)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 제1홀(11)과 제2홀(12)이 본체(10)의 상면에 형성되는 경우에 상기 통로(41)는 'L'형으로 형성된다.

본 실시예 및 도면에서는 상기 고정블록(40)이 별도로 제공되고 상기 본체(10)를 관통하는 다수의 볼트(13)로 설치되는 것을 예시하였으나, 설계에 따라서는 상기 본체(10) 또는 흡착 플레이트(30)에 일체로 형성되어 부압챔버(C) 측으로 돌출된 형태일 수도 있을 것이다.

대상물의 이송을 위하여 본 발명의 진공 그리퍼 장치(100)가 이동하며, 이에 흡착 플레이트(30)가 이송 대상물(P)에 접촉하게 되면 도 1의 센서(14)가 이를 감지하여 시스템 동작 시그널을 출력한다. 그러면 압축공기가 고속으로 공급되면서 대상물(P)의 그립이 수행된다.

도 4를 참조하면, 상기 압축공기는 제1홀(11)-통로(41)-유입구(27)로 공급되어 각 노즐(22,23,24)을 차례로 고속 통과하고 배출구(28)-통로(41)-제2홀(12)-소음기(29)를 통하여 외부로 배출된다(점선 화살표 참조). 이 과정에서 부압챔버(C)에 있던 공기가 통공(25)을 통하여 진공펌프(20) 내부로 유인되고(작은 화살표 참조) 압축공기와 함께 배출된다. 참고로, 상기 체크밸브(26)는 부압챔버(C) 배기시에 배출 공기압에 의하여 개방되지만 부압챔버(C)에 진공 및 부압이 형성되면 폐쇄되어 공기의 역류를 방지하는 역할을 한다.

상기 부압챔버(C)에 진공 및 부압이 발생되면, 흡착 플레이트(30)에 접촉한 이송 대상물(P)은 그립홀(31)에 작용하는 부압으로 인하여 플레이트(30) 표면에 흡착된다. 이 상태로 되면, 본체(10) 상의 브라켓(16)에 연결된 로보틱 아암에 의하여 그리퍼 장치(100)와 대상물(P)이 정해진 장소로 이동되는 것이다.

이상의 구성에서, 본 발명의 진공 그리퍼 장치(100)는 진공펌프(20)를 포함하되 본체(10)의 부압챔버(C)에 직접 내장되도록 구성된다. 따라서 펌프(20) 작동시 진공 로스가 전혀 생기지 않으며 신속하게 진공에 도달할 수가 있다. 또한 진공펌프(20)를 포함하면서도 콤팩트하고 안전하게 설계될 수 있다.

Claims

흡착 플레이트와 결합하여 내부에 부압챔버를 형성하며, 표면에는 서로 이격되고 상기 부압챔버로 통하는 제1홀과 제2홀이 형성된 그리퍼 본체와;

고속으로 공급되는 압축공기로 작용하는 펌프로서, 양단의 유입구와 배출구가 각각 제1홀과 제2홀에 연결되는 상태로 상기 부압챔버에 내장되며, 벽면의 통공을 통하여 상기 부압챔버와 직접 소통하게 되는 진공펌프와;

상기 본체 부압챔버의 하부면을 구성하며, 표면에는 상기 부압챔버로 통하는 다수의 그립홀이 형성된 흡착 플레이트;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,

상기 본체의 측면에는 하나 이상의 요입부가 형성되며, 상기 요입부에 이송 대상물의 근접 또는 접촉을 감지하는 센서가 장착된 것을 특징으로 하는 진공 그리퍼 장치.
제1항에 있어서,

상기 진공 그리퍼 장치는 상기 부압챔버의 양측에 제공되어 상기 진공펌프의 유입구 측 및 배출구 측을 지지하는 고정블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 그리퍼 장치.
제3항에 있어서,

상기 고정블록은, 일단이 상기 유입구 또는 배출구에 연결되고 타단이 제1홀 또는 제2홀에 연결되는 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 그리퍼 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1홀과 제2홀이 본체의 상면에 형성되며, 상기 고정블록의 통로는 'L'형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 그리퍼 장치.