본 발명은 진공 이송시스템에서 사용되는 진공 패드장치에 관한 것으로, 특히 볼 조인트를 이용하여 패드부가 회동할 수 있도록 함으로써 대상물의 표면에 다양한 각도로 대응할 수 있도록 된 패드장치에 관한 것이다.

진공 이송시스템이란 압축공기로 작용하는 진공펌프를 이용하여 패드장치 내에 부압을 발생시키고, 이 발생된 부압을 이용하여 대상물을 파지한 후, 예정된 장소로 이송하는 시스템을 말한다.

상기 진공 이송시스템에 사용되는 패드장치는 통상적으로는 진공펌프의 흡입포트에 연결되는 경질의 몸체와, 몸체의 단부에 고정 결합되는 유연성 접착패드로 이루어진다. 압축공기가 진공펌프를 통과하는 동안에 접착패드 내의 공기가 진공펌프 내부로 유인되고 압축공기와 함께 외부로 배출되면서, 접착패드 내에 부압이 발생되는 것이다.

이 구조에서 접착패드는 몸체의 단부에 직선적으로 고정되어 있기 때문에, 몸체와 접착패드의 접착면은 항상 수직적 관계에 있다. 따라서 몸체의 길이방향에 수직이지 않은, 대상물의 경사진 표면에는 접착패드를 즉각적으로 대응시키기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 제안이 있는데, 몸체와 접착패드 사이에 주름관 또는 볼 조인트(ball joint)를 사용하는 것이다.

이 구조에서 접착패드는 주름관 또는 볼조인트를 매개로 하여, 몸체의 단부에 회동 가능하게 결합된다. 따라서 몸체와 접착패드의 접착면은 수직적 관계에 한정되지 않으며, 다양한 방향과 각도를 형성할 수가 있다.

즉, 접착패드는 주름관 또는 볼 조인트를 수단으로 하여 자유 회동한다. 따라서 몸체의 길이방향에 수직적이지 않은, 대상물의 경사진 표면에도 접착패드를 즉각적으로 대응시켜 접착시킬 수 있다. 이 때 접착패드는 몸체에 직선적이지 않으며, 일정한 방향과 각도로 굽어 있다.

그러나 접착 후 이송을 위하여 대상물을 들어올리는 동안 접착패드가 대상물의 하중에 의하여 회동하게 되고, 그에 따라 대상물의 정확하고 안전한 이송이 불가능해지는 문제가 발생한다.

대상물의 정확한 적용, 설치, 적재 등을 위하여 방향, 각도, 배치 등을 포함한 이송 전 대상물의 상태는 이송 도중 및 이송 후에도 그대로 유지되어야 할 필요가 있다. 그러나 자유 회동하는 상기 접착패드는 결국 이송 중에 대상물을 회동시키는 것이므로, 이러한 필요에 부응할 수가 없다.

한편으론, 대상물의 하중에 회전력이 더해져 대상물이 접착패드로부터 탈락할 우려도 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것이다. 즉, 본 발명의 목적은:

(1) 접착패드가 자유 회동할 수 있도록 하되,

(2) 접착 후 이송을 위하여 대상물을 들어올리는 동안에도 회동각이 그대로 유지될 수 있도록 하여,

(3) 대상물의 정확하고, 보다 안전한 이송이 가능하도록 한,

진공 패드장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진공펌프를 포함하여, 진공 시스템을 컴팩트하게 설계할 수 있는 진공 패드장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 진공 패드장치는 하우징과, 하우징에 회동 가능하게 결합되는 패드부와, 하우징에 내장되어 패드부의 회동을 제어하는 피스톤을 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 진공 패드장치는 상기 하우징 및 피스톤을 이용하여 하우징 내에 장착되는 진공펌프를 더 포함한다. 보다 구체적으로는 다음과 같다.

상기 하우징은 측벽에 상하위치로 형성된 유입포트와 배출포트, 하부에 형성된 장착공, 상측에 제공되는 밀폐용 덮개를 포함한다. 그리고 패드부는 길이방향으로 관통홀이 형성된 볼 조인트와 상기 볼 조인트의 단부에 결합되는 접착패드를 포함한다. 이 때 상기 볼 조인트의 볼부(ball portion)가 하우징의 장착공 내에 거치되는 방법으로, 패드부가 하우징에 회동 가능하게 결합된다.

상기 피스톤은 상기 배출포트와 관통홀을 연통시키도록 형성된 연결홀을 포함하며, 하우징의 내벽에 밀착 배치된다. 이 피스톤은 상기 유입포트로 공급된 압축공기에 의해 유동하여, 대상물 이송시 패드부가 임의로 회동되지 않도록 제어한다. 바람직하게 피스톤과 볼부는 서로 접촉하며, 피스톤이 유동하여 볼 조인트의 볼부를 가압함으로써 패드부의 회동을 제어한다.

상기 진공펌프는 일측이 공기유입구이고 타측이 공기배출구이며, 표면에 외부공간과 소통하는 통공이 형성된 회전대칭형 에어펌프이다. 상기 하우징의 배출포트 맞은편에 설치공을 형성하고, 배출포트와 설치공에 공기배출구 측 및 공기유입구 측이 각각 끼워지도록 하는 방법으로 상기 진공펌프를 하우징에 장착할 수 있으며, 이 때 진공펌프의 통공은 피스톤의 연결홀과 소통한다.

본 발명의 패드장치에 따르면, 패드부는 필요한 만큼의 회동각으로 대상물에 접착된다. 그리고 압축공기로 작용하는 피스톤의 유동에 의하여 상기 회동각이 고정되도록 제어된다. 따라서 대상물의 정확하고 안전한 이송이 수행된다. 또한 본 발명의 진공 패드장치가 진공펌프를 포함하도록 함으로써, 진공 시스템을 컴팩트하게 설계할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 패드장치의 실시예를 보인 단면도.

도 2는 도 1의 진공 패드장치의 작용을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 진공 패드장치의 다른 실시예를 보인 단면도.

도 4는 도 3에 적용된 진공펌프를 예시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,30: 패드장치 11: 하우징

12: 패드부 13: 피스톤

14: 유입포트 15: 배출포트

16: 장착공 17: 덮개

18: 볼 조인트 19: 관통홀

20: 접착패드 21: 볼부

22: 연결홀 31: 진공펌프

32: 공기유입구 33: 공기배출구

34: 통공 38: 핀

이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통하여 보다 명백해질 것이다.

[실시예 (1)]

도 1을 참조하면, 본 발명의 진공 패드장치는 부호 10으로 나타낸다. 상기 패드장치(10)는 하우징(11)과, 하우징(11)에 회동 가능하게 결합되는 패드부(12)와, 하우징(11)에 내장되어 패드부(12)의 회동을 제어하는 피스톤(13)을 포함한다.

상기 하우징(11)은 상측이 개방된 중공(中空) 형태로서, 측벽에는 유입포트(14)와 배출포트(15)가 상·하 위치로 형성되며, 하부에는 장착공(16)이 형성된다. 그리고 상측에는 밀폐용 덮개(17)가 제공된다.

상기 패드부(12)는 길이방향으로 관통홀(19)이 형성된 볼 조인트(18)와, 상기 볼 조인트(18)의 단부에 결합되는 접착패드(20)를 포함한다. 이 때 상기 볼 조인트(18)의 볼부(21)가 하우징(11)의 장착공(16) 내에 거치되는 방법으로, 상기 패드부(12)가 하우징(11)에 회동 가능하게 결합된다.

바람직하게, 상기 장착공(16)은 상기 볼 조인트(18)의 볼부(21)와 면접촉할 수 있는 라운드면을 갖는다. 이로써 볼 조인트(18)는 장착공(16) 내에서 견고하고 안전하게 거치되고 회동하게 되는 것이다.

상기 피스톤(13)은 내부에, 상기 배출포트(15)와 관통홀(19)을 연통시키는 연결홀(22)이 형성된다. 이 피스톤(13)은 하우징(11)의 내벽에 밀착 배치되며, 이 때 피스톤(13)의 헤드 표면과 덮개(17) 사이에는, 피스톤(13)의 유동을 위한 약간의 유격('t')이 형성된다.

이 피스톤(13)은 하부에서 볼 조인트(18)의 볼부(21)와 접촉한다. 그리고 상기 유입포트(14)로 공급된 압축공기의 압력에 의해 하향 유동하여 볼 조인트(18)의 볼부(21)를 가압하며, 그 가압력으로 인하여 대상물 이송시 볼 조인트(18) 및 패드부(12)가 임의로 회동되지 않도록 제어된다.

본 실시예에서는 상기 피스톤(13)이 볼 조인트(18)의 볼부(21)를 직접 접촉하고 피스톤(13) 유동에 의하여 가압함으로써 볼 조인트(18) 및 패드부(12)의 회동이 제어되는 것으로 하였지만, 예를 들어 피스톤(13) 유동을 전제로 하는 간접접촉 가압방식 또는 전자 브레이크방식 등 다양한 제어방식의 적용이 가능할 것이다.

바람직하게, 상기 피스톤(13)은 상기 볼 조인트(18)의 볼부(21)와 면접촉할 수 있는 라운드홈(23)을 갖는다. 이로써 볼 조인트(18)는 피스톤(13)의 직접적이고 큰 마찰저항에 의하여 가압되어 임의 회동이 극도로 억제된다.

도 2를 참조하면, 진공 시스템을 구성함에 있어서 상기 패드장치(10) 이외에 별도의 진공펌프(P)가 구비되며, 하우징(11)의 배출포트(15)는 진공펌프(P)의 흡입포트와 연통하여 접속된다. 압축공기는 상기 진공펌프(P) 또는 하우징(11)의 유입포트(14)로 공급되는데, 이들 공급경로는 전자밸브장치에 의하여 선택적으로 재어된다.

본 발명의 패드장치(10)는 패드부(12)가 회동하는 것을 원칙으로 한다. 따라서 패드부(12)가 하우징(11)으로부터 일정한 방향과 각도(회동각)로 경사져 있는 상태를 상정하여, 대상물 이송시 상기 패드장치(10)의 작용을 설명한다.

먼저 압축공기는 진공펌프(P)를 관통하여 배출된다. 이 때, 고속의 압축공기에 의하여 상기 접착패드(20) 내의 공기가 관통홀(19)과 연결홀(22)을 경유하여 진공펌프(P)의 내부로 유인되고, 압축공기와 함께 외부로 배출된다. 이 과정에서 진공펌프(P) 내에는 진공이 형성되고, 접착패드(20) 내에는 부압이 형성된다.

대상물 이송에 필요한 레벨의 진공 및 부압에 도달하면, 압축공기는 유입포트(14)로 공급되어 피스톤(13)의 헤드 표면을 가압한다. 그러면 피스톤(13)이 하향 유동하여 볼 조인트(18)의 볼부(21)를 가압하면서, 피스톤(13)과 볼 조인트(18) 간에는 강한 접촉 마찰력이 발생한다.

이 상태에서 대상물의 이송이 시작되는데, 상기한 바와 같이 피스톤(13)과 볼 조인트(18) 간에는 강한 마찰력이 발생하여 있으므로, 이송 전 하우징(11)과 패드부(12) 간의 회동각은 이송 도중에도 그대로 유지될 수 있다. 따라서 대상물의 정확하고 안전한 이송이 가능한 것이다.

[실시예 (2)]

도 3을 참조하면, 본 발명의 진공 패드장치는 부호 30으로 나타낸다. 상기 패드장치(30)는 상기한 실시예 (1)의 하우징 및 피스톤을 이용하여 장착되는 진공펌프(31)를 더 포함하는 것이다. 따라서 도 3에서, 실시예 (1)의 구성과 기능적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 사용하여 표기하였으며, 실시예 (1)과 동일한 구성 및 작용에 대하여는 별도의 설명을 하지 않는다.

도 4를 참조하면, 상기 진공펌프(31)는 일측이 공기유입구(32)이고 타측이 공기배출구(33)이며, 표면에 외부공간과 소통하는 다수의 통공(34)이 형성된 회전대칭형 에어펌프이다. 통상의 펌프와 마찬가지로 내부에는 직렬로 형성되는 다단의 노즐(35,36,37)이 장착되어 있다. 다만 이러한 유형의 펌프가 본 발명에서 특별한 것은 아니다.

도 3으로 돌아와, 상기 하우징(11)의 배출포트(도 1의 '15') 맞은편에 설치공을 형성하고, 상기 배출포트와 설치공에 진공펌프(31)의 양단 즉 공기유입구(32) 측과 공기배출구(33) 측이 각각 끼워지도록 하는 방법으로 상기 진공펌프(31)를 하우징(11)에 장착할 수 있다. 이 때 진공펌프(31)의 통공(34)은 피스톤(13)의 연결홀(22)과 소통한다.

먼저 압축공기는 공기유입구(32) 측으로 공급되고 진공펌프(31)를 관통하여 공기배출구(33) 측을 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 고속의 압축공기에 의하여 상기 접착패드(20) 내의 공기가 관통홀(19)과 연결홀(22) 및 통공(34)을 경유하여 진공펌프(31)의 내부로 유인되고, 압축공기와 함께 외부로 배출된다. 이 과정에서 진공펌프(31) 내에는 진공이 형성되고, 접착패드(20) 내에는 부압이 형성된다.

대상물 이송에 필요한 레벨의 진공 및 부압에 도달하면, 압축공기는 유입포트(14)로 공급되어 피스톤(13)의 헤드 표면을 가압한다. 그러면 피스톤(13)이 하향 유동하여 볼 조인트(18)의 볼부(21)를 가압하면서, 피스톤(13)과 볼 조인트(18) 간에는 강한 마찰력이 발생한다. 이 마찰력은 대상물 이송시 패드부(12)의 임의의 회동을 억제하는데 이용된다.

도 3에서, 부호 38은 피스톤(13)의 회전을 방지하기 위하여 피스톤(13)과 덮개(17) 간에 설치된 핀이고, 이 핀(38)과 피스톤(13) 사이에는 약간의 유격이 있어 피스톤(13)의 유동이 방해되지 않는다.

부호 39는 대상물을 이송하는데 가해질 수 있는 충격을 흡수하기 위하여 상기 덮개(17)에 수직으로 장착된 통상의 완충장치이고, 부호 40은 패드장치(30)를 로봇아암 등의 이송장치에 연결시켜 주는 브래킷이고, 부호 41은 진공펌프(31)의 공기배출구(33) 측에 장착되는 사일렌서이다. 다만, 이 부품들(38,39,40,41)이 본 발명의 패드장치(30)를 구성하는 요소가 되는 것은 아니다.