AIR GRIPPER HAVING A DOUBLE SEALING STRUCTURE
본 발명은 압축공기를 이용하여 물품을 홀딩하는 에어 그리퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 병 또는 그와 같은 형태의 물품을 홀딩하기 위하여 사용되는 에어 그리퍼에 관한 것이다. 에어 그리퍼는 주로 완성품 생산라인에서 부품의 이송을 목적으로 또는 완성품의 이송을 목적으로 사용되는 장치이다. 이 그리퍼 구조는 이송의 대상이 되는 물품의 형태에 따라 조금씩 상이하며, 특히 병의 홀딩 및 이송을 위한 그리퍼는 다른 것과는 상당히 다르다. 도 1은 병 홀딩용으로 제작되어, 흔히 사용되는 그리퍼를 예시한다. 이 그리퍼(1)는 상부 공기유입구(3)와 하부 개방구(4)를 갖는 하우징(2)과, 하우징(2) 내부에 고정된 거치대(5)와, 거치대(5)의 상측에 배치되는 헤드(7)와 하측에 배치되는 다수의 집게발(8)을 일체로 포함하는 피스톤(6)으로 구성된다. 이 구조에서, 공기유입구(3)를 통하여 압축공기가 공급되고(화살표 참조), 이 공기압에 의해 피스톤 헤드(7)가 가압되면, 피스톤 집게발(4)이 하강하면서 하우징(2)의 하측 개방구(4)로 투입된 병(B)의 목(neck)을 잡아 홀딩하게 된다. 이 그리퍼(1)는 병의 목이 도시된 바와 같이 충분히 긴 경우, 유리나 세라믹과 같이 단단한 소재로 형성된 경우, 병 목에 층이 형성된 경우 등에 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 그러나 반대로, 병 목이 상당히 짧은 경우, PET와 같이 비교적 유연한 소재로 형성된 경우, 병 목에 층이 형성되어 있지 않은 경우 등에는 적용될 수 없는 사용상의 한계가 있다. 위에 예시된 그리퍼 이외에, 병 목 내부에 확장형 고무풍선을 넣고 에어를 주입하여, 부풀어진 풍선이 병의 목을 내부에서 잡게 하는 방식의 그리퍼가 있으나, 이는 구성 및 작용절차가 복잡하여 효율이 많이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 병 입구에 마개를 체결한 후 통상의 진공펌프와 진공컵을 이용하여 병 마개 윗부분에 진공을 만들어, 이 진공으로 병을 잡게 하는 방식의 그리퍼가 있으나, 이는 빈 병에는 적용될 수 없으며 또한 마개도 그 표면이 상당히 큰 것이어야 하는 등의 사용상의 한계가 있다. 한편으로, 통상의 진공펌프(또는 이젝터)와 진공컵(suction cup)을 이용하는 경우, 병의 목을 진공컵으로 덮은 다음 진공펌프를 이용하여 공기를 배출시켜, 진공컵 및 병 내부에 형성된 진공으로 병을 잡게 할 수도 있을 것이다. 그러나 이 경우 병의 내부에까지 진공을 만들어야 하는 비효율적인 문제와, 이 과정에서 병 내부에 발생한 부압에 의하여 병이 찌그러지거나(유연소재인 경우) 파손되어 버리게 되는 문제가 발생한다. 본 발명은 상기한 종래의 병(bottle)용 에어 그리퍼들의 문제점을 해결하고자 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 병 목의 장단(長短)이나 형태, 병의 소재, 병 마개의 크기 등에 제한됨이 없이 사용될 수 있는 에어 그리퍼를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 진공 및 부압을 이용하되, 병의 파손 또는 찌그러짐이 발생하지 않는 에어 그리퍼를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 에너지 및 시간적 효율면에서 우수한 특성을 갖는 에어 그리퍼를 제공하고자 하는 것이다. 상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 특별하게 이중-실링 구조를 갖는 에어 그리퍼가 제안된다. 본 발명에 따른 에어 그리퍼는: 차례로 연통관계에 있는 상부 장착공과, 내부 진공챔버, 하부 개방형 실링부를 가지는 하우징으로 형성된 제1실링구조와; 상기 장착공에 결합되면서 상기 진공챔버와 연통하는 공기배출 통로를 형성하는 로드부재와, 상기 로드부재의 진공챔버로 연장된 끝단에 배치된 밀폐형 실링부를 포함하는 제2실링구조; 를 포함한다. 상기 로드부재는 상기 장착공에 수직이동 가능하게 나사결합되는 홀더이거나 또는, 상기 홀더에 스프링에 의해 탄성유동 가능하게 끼워지는 로드를 포함한다. 바람직하게, 상기 홀더 및 로드는 관형으로 동축 배치되며, 서로 연통하여 상기 공기배출 통로를 형성한다. 본 발명의 에어 그리퍼에서, 제1실링구조는 개방형 실링부의 가장자리가 병의 목 주변의 스커트 부분에 접촉하여 실링하고, 이 때 제2실링구조는 밀폐형 실링부가 병의 입구를 폐쇄한다. 그리고, 진공펌프를 이용하여 그리퍼 내부의 공기를 강제 배출시키며, 이 때 생기는 진공을 이용하여 병을 홀딩한다. 이와 같이, 본 발명의 에어 그리퍼는 병의 목을 직접 잡는 것이 아니다. 따라서 병 목의 장단이나 형태, 소재 등에 의하여 그 사용이 제한되지 않는다. 또한, 그리퍼 내부의 공기를 강제 배출시키는 때에, 병 내부는 제2실링구조에 의하여 폐쇄되어 있다. 즉 병의 내부공기를 배출시키지 않으므로, 적은 에너지로, 필요한 만큼의 진공을, 보다 빠르게 얻을 수 있다. 그리고, 병 내부에는 부압이 형성되지 않으므로 병이 파손될 염려가 없으며, 유연소재 병이라고 하더라도 부압에 의해 찌그러질 염려도 없다. 결국, 본 발명에 따른 에어 그리퍼는 이중-실링구조에 의하여 병 목의 장단이나 형태, 병의 소재, 병 마개의 크기 등에 제한됨이 없이 또한 병이 파손되거나 찌그러지는 염려 없이 자유롭게 사용될 수 있는 효과가 있다. 그리고 에너지 및 시간적 효율면에서 우수한 특성을 갖게 되는 효과가 있다. 도 1은 종래 에어 그리퍼를 예시한 단면도. 도 2는 본 발명에 따른 에어 그리퍼의 사시도. 도 3은 도 2의 분해사시도. 도 4는 도 2의 단면도. 도 5는 본 발명에 따른 에어 그리퍼의 작용을 설명하기 위한 도면. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 10. 에어 그리퍼 11. 제1실링구조 12. 제2실링구조 13. 하우징 14. 장착공 15. 진공챔버 16. 개방형 실링부 17. 실링용 링부재 18. 로드부재 19. 홀더 20. 로드 21. 밀폐형 실링부 22. 스프링 26. 통공 이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 보다 명백해질 것이다. 도 2 이하의 도면에서 본 발명에 따른 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼는 부호 10으로 표시된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 에어 그리퍼(10)는 제1실링구조(11)와, 제1실링구조(11)에 결합되고 그 내부에 배치되는 제2실링구조(12)를 포함한다. 상기 제1실링구조(11)는 차례로 연통관계에 있는 상부 장착공(14)과, 내부 진공챔버(15), 하부 개방형 실링부(16)를 가지는 하우징(13)으로 형성된다. 상기 개방형 실링부(16)의 가장자리가 병의 목 주변의 스커트 부분에 접촉하여, 에어 그리퍼(10)의 내부는 외부로부터의 원하지 않는 공기유입이 차단된다. 상기 하우징(13)은 바람직하게 플라스틱 또는 금속으로 성형된다. 따라서 물품 표면과의 보다 완전한 실링을 위하여, 상기 개방형 실링부(16)의 가장자리에는 물품 표면에 탄력적으로 접촉할 수 있는 실링용 링부재(17)가 장착된다. 이 경우 상기 제1실링구조(11)는 하우징(13)과, 하우징(13)의 하부 개방형 실링부(16)에 제공되는 실링용 링부재(17)를 포함한다. 다만 다른 실시예에서, 상기 하우징(13) 특히 개방형 실링부(16) 부분이 고무, 우레탄, 스폰지 등으로 형성되어 실링 기능을 충분히 할 수 있는 경우에는 별도의 실링용 부재가 반드시 필요하지는 않을 것이다. 제2실링구조(12)는 상기 하우징(13)의 장착공(14)에 결합되면서 상기 진공챔버(15)와 연통하는 공기배출 통로를 형성하는 로드부재(18)와, 상기 로드부재(18)의 진공챔버(15)로 연장된 끝단에 배치된 밀폐형 실링부(21)를 포함하여 구성된다. 보다 구체적으로, 상기 로드부재(18)는 상기 장착공(14)에 수직이동 가능하게 나사결합되는 관형 홀더(19)와, 상기 홀더(19)의 중공부에 스프링(22)에 의해 탄성유동 가능하게 끼워지는 로드(20)를 포함한다. 상기 밀폐형 실링부(21)가 여기의 로드(20)의 끝단에 배치 결합되는 것이다. 상기 스프링(22)은 동축적으로 배치된 로드(20)와 홀더(19)의 외경 및 내경 사이에 배치되어, 상기 로드(20)에 가해지는 수직 충격을 탄력적으로 흡수한다. 이 완충작용에 의하여, 병 목의 높이가 어느 정도 달라지는 작업에서도 로드부재(18)에 대한 특별한 수정 조치 없이 적합하게 적용될 수가 있다. 그러나 수직 충격이 거의 없는, 있어도 매우 작은 균일한 작업에서 굳이 이러한 완충수단이 있어야 할 필요는 없을 것이다. 실제로 실링부(21) 자체도 소재의 특성상 어느 정도의 완충기능을 갖고 있기 때문이다. 그렇다면 다른 실시예에서, 로드(20) 및 스프링(22) 구성을 배제하고 단순하게, 홀더(19)의 끝단을 진공챔버(15)로 연장한 다음 거기에 실링부(21)를 배치할 수도 있을 것이다. 상기 홀더(19) 및 로드(20)는 모두 관형으로 구비되어 서로 연통하며, 로드(20)에 형성된 측면 통공(26)을 통하여 상기 진공챔버(15)와 연통하는 공기배출 통로(15-23-24)를 형성한다. 다시 말하면, 로드(20)의 끝 부분은 상기 진공챔버(15)에 연장되어 있고, 그 끝 부분의 측면에 통공(26)이 형성되어 있으며, 동축적으로 배치된 관형의 로드(20)와 홀더(19)는 서로 연통해 있으므로, 구조적으로 진공챔버(15)로부터 공기배출 통로(15-23-24)가 형성될 수 있는 것이다. 도 4에서 부호 27은 상기 홀더(19)가 하우징(13)에 고정되도록 하기 위한 너트 부재이고, 부호 28은 홀더(19)에 동축 배치된 로드(20)가 탈락하는 것을 방지하기 위한 오링 부재이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 에어 그리퍼(10)를 사용하는 경우 상기 제1실링구조(11)는 실링용 링부재(17)를 통하여 병(B)의 목 주변 스커트 부분에 접촉하여 실링하며, 이 때 제2실링구조(12)는 제1실링구조(11)의 하부 개방형 실링부(16)를 통하여 진공챔버(15) 내로 배치되는 병 목의 상단에 접촉하여 병(B) 입구를 폐쇄한다. 아래에서 상기 에어 그리퍼(10)의 사용상태를 보다 상세하게 설명한다. 상기 로드부재(18)의 홀더(19)는 하우징(13) 장착공(14)에 나사결합되어 있다. 따라서 병(B) 목의 높이에 대응하여, 제1실링구조(11)에 대한 제2실링구조(12)의 위치를 조정해 놓을 수 있다. 한편, 상기 진공챔버(15)와 연통하는 공기배출 통로(15-23-24)는 별도로 구비되는 진공펌프(30)의 흡입포트(31)에까지 연장된다. 본 발명에 따른 그리퍼(10)는 어느 정도의 높이에서 하강하여, 제1실링구조(11)의 실링용 링부재(17)가 병(B) 목 주변의 스커트 부분에 접촉하게 된다. 이 때, 병(B) 목과 그 상단의 병 입구는 제1실링구조(11)의 하부 개방형 실링부(16)를 통하여 진공챔버(15) 내로 위치하게 된다. 상기 링부재(17)는 탄성 유연소재이므로, 스커트 부분의 형태에 따라 긴밀하게 압축되어, 진공챔버(15)와 외부공간 간의 차단을 수행한다. 동시에, 제2실링구조(12)의 밀폐형 실링부(21)는 진공챔버(15) 내로 위치한 (B) 목 상단의 입구를 덮어 폐쇄한다. 이 때 제2실링구조(12)의 로드(20)에 가해지는 접촉 충격은 스프링(22)에 의하여 탄성적으로 흡수되면서, 실링부(21)가 병 입구를 긴밀하게 폐쇄하여, 진공챔버(15)와 병 내부공간(S) 간의 차단을 수행한다. 이 상태에서, 진공펌프(30)에 압축공기가 공급 및 배출된다. 이 때 흡입포트(31)에 연결된 공기배출 통로(15-23-24)를 통하여 진공챔버(15) 내부의 공기가 상기 압축공기의 흐름에 유인되어 압축공기와 함께 배출된다(화살표 참조). 그러면, 침공챔버(15) 내에 진공에 의한 부압이 형성되고, 이 부압으로 병(B)을 홀딩하고 정해진 장소로 이송할 수 있게 되는 것이다. 이 과정에서, 병 내부공간(S)은 제2실링구조(12)의 밀폐형 실링부(21)에 의해 차단되어, 그 공간(S)에 진공에 의한 부압이 형성되지 않는다. 따라서 병(B)이부압에 의하여 파손되거나 찌그러지는 염려는 없다. The present invention relates to an air gripper for holding a bottle or similar types of articles. The air gripper of the present invention is designed to hold a bottle regardless of the shape or material of the bottle and with the consideration of safety, and has a double sealing structure. In detail, the air gripper comprises: a first sealing structure formed by a housing having an upper mounting hole, an inner vacuum chamber, and a lower opening sealing portion which are in sequential communication with each other; and a second sealing structure having a rod member which is inserted into the mounting hole and which forms an air outlet passage in communication with the vacuum chamber, and a sealing portion formed at the end of the rod member extending to the vacuum chamber. The first sealing structure contacts and seals a skirt portion around the bottleneck, and, at this moment, the second sealing structure seals the top of the bottle, i.e. the opening of the bottle. 차례로 연통관계에 있는 상부 장착공과, 내부 진공챔버, 하부 개방형 실링부를 가지는 하우징으로 형성된 제1실링구조와; 상기 장착공에 결합되면서 상기 진공챔버와 연통하는 공기배출 통로를 형성하는 로드부재와, 상기 로드부재의 진공챔버로 연장된 끝단에 배치된 밀폐형 실링부를 포함하는 제2실링구조; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼. 제1항에 있어서, 상기 제1실링구조는 상기 하우징의 개방형 실링부에 제공되는 실링용 링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼. 제1항에 있어서, 상기 로드부재는 상기 장착공에 수직이동 가능하게 나사결합되는 홀더인 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼. 제1항에 있어서, 상기 로드부재는 상기 장착공에 수직이동 가능하게 나사결합되는 관형 홀더와, 상기 홀더의 중공부에 스프링에 의해 탄성유동 가능하게 끼워지는 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼. 제4항에 있어서, 상기 스프링은 동축적으로 배치되는 상기 로드와 홀더의 외경과 내경 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼. 제4항에 있어서, 상기 홀더 및 로드는 관형으로 구비되며 서로 연통하여, 상기 공기배출 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼. 제6항에 있어서, 상기 홀더의 끝 부분의 일측에는 상기 진공챔버와 연통하는 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 이중-실링구조를 갖는 에어 그리퍼.