본 발명은 진공 이송시스템에서 물품을 파지하기 위한 용도로 사용되는 진공패드에 관한 것으로, 특히 비접촉 상태로 물품을 파지할 수 있는 비접촉식 진공패드에 관한 것이다.

진공 이송시스템이란 압축공기로 작용하여 진공패드 내에 부압을 형성하고, 그 형성된 부압으로 물품을 파지하여 정해진 장소로 이송시키는 시스템을 말한다. 이 시스템에는 접촉식 진공패드가 일반적이지만, 이 방식의 진공패드는 물품의 표면에 직접 접촉함으로써 그 표면을 손상시키거나 오염시키는 문제가 발생한다.

특히 전자 제품의 디스플레이에 사용되는 패널 등은 미세한 스크레치나 변형 또는 이물질에 대하여 민감하게 반응하므로, 그 이송을 위하여 상기한 접촉식의 패드가 적합하지 않은 것이 사실이다. 이에 최근에는 비접촉식 패드에 대한 필요가 점차 증가하고 있다.

종래 기술에 따른 비접촉식 진공패드가 도 1 및 도 2에 각각 예시되어 있다. 두 도면에서, 기능적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 부호를 사용하였다. 예시된 바와 같이, 비접촉식 진공패드는 중앙에 압축공기 공급홀(2)이 형성된 본체(1)와, 상기 본체(1)의 하부 공급홀(2)에 결합되어 공기의 흐름을 측방향으로 유도하는 가이드(3)를 포함하여 이루어진다.

상기 본체(1)의 공급홀(2)을 통하여 진공패드 내로 공급된 압축공기는, 가이드(3)에 의하여 측방향으로 유도되고, 본체(1) 저면의 가장자리를 고속으로 지나 외부로 배출된다. 이 때, 베르누이(Bernoulli) 효과로 알려져 있는 바, 진공패드와 물품(P) 사이에 진공이 형성되면서 대기압과의 압력차에 의하여 부압이 발생한다.

이 형성된 부압에 의하여 물품(P)이 진공패드에 근접되고 파지된다. 다만, 진공패드와 물품(P) 사이(d)는 압축공기의 배출압력에 의하여 형성되는 최소 간격만큼 비접촉이 유지된다. 이러한 의미에서 비접촉식 진공패드라고 말한다.

상기한 비접촉식 진공패드가, 접촉식 패드에 비하여, 정밀한 표면 유지를 필요로 하는 물품을 취급하는데 상당히 유리하게 사용될 수 있다. 그러나 이 진공패드 구조에서 얻어질 수 있는 진공 레벨에는 한계가 있으며, 그 한계 레벨까지 도달하는데에도 많은 시간이 소비된다. 따라서 고중량의 물품을 취급하는 작업에서는 전혀 신뢰적이지 못하다.

예컨대 상기한 비접촉식 진공패드에서도 보다 많은 양의 압축공기를 보다 고속으로 공급하여, 보다 고속으로 배출되도록 함으로써 보다 양호한 진공 레벨을 얻을 수도 있겠으나, 이 경우는 지나치게 에너지 소비적이라는 문제가 있다.

또 다른 종래 기술로서, 실용신안등록 제401259호에 개시된 비접촉식 그리퍼(gripper)가 있다. 개시된 그리퍼는, 상기 가이드(3)에 해당하는 비접촉 패드를 관통하여 외부로 연장되는 진공호스를 포함하고 있다. 거기에 설명되지 않았으나, 상기 진공호스는 별도로 제공되는 진공펌프에 연결되는 것이다.

이 그리퍼는 별도로 제공되는 진공펌프를 구동시켜, 비접촉 패드의 하측 공기를 강제로 배출시킨다. 따라서 상기한 비접촉식 진공패드에 비하여 보다 높은 레벨의 진공을 보다 빠르게 얻을 수 있을 것이다. 그러나 여기에는 진공호스 및 그 장착구조, 진공펌프 등의 복잡한 설계들이 별도로 수반되는 문제가 있다. 또한 물품의 파지를 위한 에너지 이외에도, 진공펌프를 구동시키기 위한 에너지가 별도로 소비되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다. 말하자면, 본 발명의 목적은 고중량 물품을 취급하는 작업에서 신뢰할 수 있는 수준의 부압 및 진공 레벨을 얻을 수 있는 진공패드를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 복잡하지 않은 설계를 통하여 에너지 효율을 향상시키며, 따라서 경제적으로 매우 유리한 비접촉식 진공패드를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 비접촉식 진공패드는 본체와 에어 가이드, 그리고 상기 본체와 가이드에 의해 형성되는 배출통로를 포함한다. 여기에서, 상기 본체는 중앙에 형성된 압축공기 공급홀과, 상기 공급홀의 하단부에 형성된 외향 확산면을 갖는다. 이점에서 종래의 것과 다르지 않다.

상기 에어 가이드는 상기 본체의 하부 가장자리로부터 돌출되지 않도록 장착되며, 상기 공급홀에 연통하는 중앙 유입홈, 상기 유입홈으로부터 벽면을 관통하여 형성되는 하나 이상의 유로, 바닥면으로부터 연장되어 상기 유로에 연결되는 흡입홀을 갖는다. 그리고, 상기 배출통로는 상기 공급홀로 공급되는 압축공기가 배출되는 통로로서 상기 가이드의 유로, 본체의 확산면 및 가장자리로 연장되어 형성된다.

바람직하게 상기 유로는 유입홈을 중심으로 하여 방사상으로 형성되는 복수의 유로이다. 보다 바람직하게, 각 유로는 직렬의 다단 유로이며 이 때 인접한 유로 사이에 상기 흡입홀이 배치된다. 상기 흡입홀은 환형으로 형성되는 것이 좋다. 바람직하게 상기 흡입홀은 하단부에 형성된 확산면을 갖는다. 이러한 구성들은 외부공기의 신속 원활한 흡입을 위하여 유익하게 작용한다.

또한, 바람직하게 상기 가이드의 중심측 저면은 외곽측 저면에 대하여 요입 형성된다. 이것은 동일 평면에 있는 것에 비하여 더 넓은 진공공간의 확보를 가능하게 하며, 따라서 더 큰 진공레벨 및 파지력을 얻을 수 있게 한다.

본 발명의 진공패드에 따르면, 고속의 압축공기가 배출통로를 통과할 때에 진공패드의 하측 외부공기가 흡입되어 압축공기와 함께 배출되어, 보다 빠르게 그리고 높게 진공 레벨이 형성된다. 따라서 고중량 물품을 취급하는 작업에서 신뢰적으로 적용될 수 있는 효과가 있다. 한편, 이러한 효과를 구현하기 위하여 복잡한 설계나 더 많은 에너지 또는 별도의 에너지원을 필요로 하지 않는다. 따라서 경제적인 면 및 에너지 효율면에서 매우 유리한 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 비접촉식 진공패드의 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 다른 비접촉식 진공패드의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 진공패드의 단면도.

도 4는 도 3에 적용된 에어 가이드의 저면도.

도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 진공패드의 작용을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 본체 12. 가이드

13. 공급홀 14. 확산면

18. 유로 19. 흡입홀

20. 확산면

위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하는 본 발명의 실시예 기재를 통하여 보다 명백해질 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 비접촉식 진공패드는 부호 10으로 표시된다. 상기 진공패드(10)는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 하부에 결합되는 가이드(12)와, 상기 본체(11)와 가이드(12) 간에 형성되는 압축공기 배출통로를 포함한다. 여기에서 상기 본체(11)는 중앙에 형성된 압축공기 공급홀(13)과, 상기 공급홀(13)의 하단부에 형성된 외향 확산면(14)을 갖는다. 이점에서 종래의 것과 다르지 않다. 다만, 상기 외향 확산면은 경사면 또는 라운드면에서 선택될 수 있다.

상기 에어 가이드(12)는 상기 본체(11)의 하부 가장자리(15)로부터 돌출되지 않도록 장착된다. 바람직하게는, 본체(11) 공급홀(13)의 하단부에 형성된 외향 확산면(14)으로부터 돌출되지 않도록 장착된다. 예컨대 가이드(12)가 돌출된 경우라면, 진공패드(10)와 물품(도 5의 'P') 간 접촉이 발생할 수 있기 때문이다.

상기 에어 가이드(12)는 상기 공급홀(13)에 연통하는 중앙 유입홈(16), 상기 유입홈(16)으로부터 벽면(17)을 관통하여 형성되는 하나 이상의 유로(18), 바닥면으로부터 연장되어 상기 유로(18)에 연결되는 흡입홀(19)을 갖는다. 도시되지 않았으나, 상기 유로(18)에는 파이프형 노즐이 장착될 수도 있다.

상기 배출통로는 상기 본체(11)의 공급홀(13)로 공급되는 압축공기가 배출되는 통로로서, 상기 가이드(12)의 유로(18), 본체(11)의 확산면(14) 및 가장자리(15)로 연장되어 형성된다.

도 4를 참조하면, 상기 가이드(12)의 유로(18)는 유입홈(16)을 중심으로 하여 복수 개가 방사상으로 형성된다. 유로(18)의 갯수가 너무 많으면 압축공기의 배출속도를 떨어뜨릴 수 있으므로, 이 점 고려하여 적정의 수를 찾을 필요가 있다. 도면에서, 상기 흡입홀(19)은 하나의 환형으로 형성되어, 각 유로(18)에 통해 있다. 이는 외부공기 즉, 진공패드(10)와 물품(도 5의 'P') 사이의 공기를 신속하고 원활하게 흡입하는데 유익하게 작용한다.

상기한 각 유로(18)는 구경이 확대되는 형태의 직렬의 다단 유로(18a,18b)이며, 이 때 인접한 유로(18a,18b) 사이에 상기 흡입홀(19)이 배치된다. 압축공기는 구경이 좁은 유로(18a)에서 최고속으로 통과한다. 이에 외부공기가 흡입홀(19)을 통하여 압축공기에 유인된다. 그리고 구경이 큰 유로(18b)에서 합류되고, 배출된다. 이러한 유로(18)의 형태는 외부공기의 배출에 매우 효과적이다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 흡입홀(19)는 하단부에 형성된 확산면(20)을 갖는다. 이러한 구성은 진공패드(10)의 하측 외부공기의 신속 원활한 흡입을 위하여 유익하게 작용한다. 한편, 상기 가이드(12)의 중심측 저면(21)은 외곽측 저면(22)에 대하여 요입 형성된다. 이것은 전체 저면이 동일 평면에 있는 것에 비하여 더 넓은 진공공간의 확보를 가능하게 하며, 따라서 진공패드(10)가 더 큰 진공 레벨 및 파지력을 얻을 수 있게 한다.

상기 가이드(12)의 외곽측 저면(22)은 좌·우측으로 연장 돌출된다. 이는 상기 유로(18)를 지난 압축공기가 자연스럽게 확산면(14)을 타고 배출되는 것을 가이드한다.

도 5를 참조하면, 압축공기는 본체(11)의 공급홀(13)로 공급되고, 가이드(12)의 유입홈(16)으로 유입된다. 계속하여 배출통로 즉 유로(18), 확산면(14), 가장자리(15)를 경유하여 외부로 배출된다(화살표 24 참조).

이 과정에서 통상 베르누이 효과로 알려진 바, 진공패드(10)와 물품(P) 사이의 공기의 일부가 확산면(14) 부근에서 압축공기에 합류하여 함께 배출된다(화살표 25 참조). 동시에 진공패드(10)와 물품(P) 사이의 공기의 다른 일부가 흡입홀(19)을 통하여 압축공기에 유인되고, 유로(18b)에서 압축공기에 합류하여 함께 배출된다(화살표 26 참조).

그리하여 진공패드(10)와 물품(P) 사이에 진공 및 부압이 발생하며, 이 발생된 부압에 의하여 물품(P)이 진공패드(10)에 근접하고 파지되는 것이다(화살표 27 참조).

이상의 진공패드(10)는 압축공기가 배출통로를 통과할 때에 진공패드의 하측 외부공기가 확산면(14) 부근 및 흡입홀(19)을 통하여 압축공기에 유인되고, 압축공기에 합류하여 함께 배출된다. 따라서 보다 빠르게 그리고 높게 진공 및 부압이 형성됨을 알 수 있다. 그리고 이의 구현하기 위하여 복잡한 설계나 더 많은 에너지 또는 별도의 에너지원을 필요로 하지 않는 것도 명백하다.