KR20210077768A

KR20210077768A - 흡착장치 및 흡반

Info

Publication number: KR20210077768A
Application number: KR1020217016109A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 사카모토
Original assignee: 닛본 페인트 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-06-25
Also published as: EP3889451A4; WO2020110836A1; JP2020085227A; CN113167312A; JP6755290B2; US20220016748A1; EP3889451A1

Abstract

자장의 형성 내지 자장의 소멸에 의해 흡착력의 발생 내지 소멸을 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있는 흡착장치 및 흡반을 제공한다. 흡착장치(1A)는, 자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 흡반(10)과, 흡반(10)을 변형 가능하게 지지하는 지지부(20)와, 자력에 의해 상기 엘라스토머를 변형시키는 흡반 변형요소(30)를 구비한다.

Description

흡착장치 및 흡반

본 발명은 흡착장치 및 흡반에 관한 것이다.

종래의 흡반(吸盤)으로는, 부압(기밀 작용)에 의해서 흡착력을 발생시키는 흡반으로서, 해당 흡반의 내부 또는 외측에 영구자석을 장착하여 이루어지는 것이 있다(예를 들면, "특허문헌 1" 참조). 이 흡반에 따르면, 피흡착면이 흡자체(吸磁體)인 것에 한하여, 경시적으로 감퇴하는 경향이 있는 흡반의 흡착력을 자력(흡자력)에 의해 개선할 수 있다.

일본 실용신안 공개 소62-30016호 공보

그러나, 상술한 종래의 흡반은 피흡착면이 흡자체인 것에 한하여 해당 흡반을 피흡착물에 대해서 압축 변형시킴으로써 흡반과 피흡착물 사이에 발생하는 부압에 기초하는 흡착력을 자력에 의해 보충하는 것이다. 이 때문에, 종래의 흡착장치는 피흡착면이 흡자체가 아닌 경우에는 영구자석을 수반하지 않는 통상의 흡반과 아무런 차이가 없다.

본 발명의 목적은 피흡착물이 흡자체인지 여부와 관계없이, 높은 흡착력을 얻을 수 있는 흡착장치 및 흡반을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 자력(또는 자장)에 의한 작용의 발생, 소멸, 증강, 감퇴에 의해 흡반의 흡탈착을 제어할 수 있는 흡착장치 및 흡반을 제공하는 것이다.

이 명세서 중에서는, 용어의 의미를 다음과 같이 정의한다.

"연자성(軟磁性)"이란, "자력(또는 자장)을 받으면 응답하지만, 스스로는 자력(또는 자장)을 발생하지 않는 성질"을 말한다. 또한, "연자성체"란, "연자성을 가지는 물체 또는 물질"을 말한다. 또한, "연자성 엘라스토머"란, "연자성체 중, 연자성을 가지는 엘라스토머"를 말한다.

"경자성(硬磁性)"이란, "보자력(保磁力)이 크고, 자발 자화성을 가지며, 스스로 자력(또는 자장)을 발생하는 성질"을 말한다. 또한, "경자성체"란, 이른바 자석이며, "경자성을 가지는 물체 또는 물질"을 말한다. "경자성 엘라스토머"란, "경자성체 중, 경자성을 가지는 엘라스토머"를 말한다.

본 발명에 따른 흡착장치는 자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 부분을 가지는 흡반과, 상기 흡반을 변형 가능하게 지지하는 지지부와, 자력에 의해 상기 엘라스토머를 변형시키는 흡반 변형요소를 구비한다.

본 발명에 따른 흡착장치에 따르면, 자력에 의해 엘라스토머가 변형됨으로써, 피흡착물 사이에 공간이 형성되는 내압과 대기압의 차에 따른 부압에 의해 흡착력을 발생시킨다. 즉, 본 발명에 따른 흡착장치에 따르면, 자장의 작용이 충분히 강한 동안은 높은 흡착력을 발휘하고, 자장의 작용이 약하고 엘라스토머의 탄성 복원력이 상회하면 흡착력이 감소하지 않고 소멸하며, 또는 자장이 소멸하면 흡착력이 소멸하는, 자장의 유무 내지 강약에 따라 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 엘라스토머는 연자성 엘라스토머이며, 상기 흡반 변형요소는 경자성체인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 연자성 엘라스토머와 경자성체의 조합에 의해 경자성체에 따른 자장이 연자성 엘라스토머에 작용하여 경자성체와 연자성 엘라스토머가 끌어당기고 있는 동안은 부압에 의해 발생하는 흡착력이 발생하고, 경자성체의 자장에 의한 연자성 엘라스토머로의 작용이 충분하지 않아 연자성 엘라스토머의 탄성 복원력이 상회하거나, 또는 자장이 소멸하고 있는 동안은 부압이 생기지 않고 흡착력이 소멸하는, 자장에 의해 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 엘라스토머는 경자성 엘라스토머이며, 상기 흡반 변형요소는 경자성체인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 경자성 엘라스토머와 경자성체의 조합에 의해, 자장의 작용에 따라 고자성 엘라스토머와 경자성체가 끌어당기고 있는 동안은 부압에 의해 발생하는 흡착력이 발생하고, 자장의 작용에 의해 경자성 엘라스토머와 경자성체가 반발하고 있는 동안은 부압이 생기지 않아 흡착력이 소멸하는, 자장에 의해 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 경자성체는 전자석인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 흡반의 흡착력을 전자석에 인가하는 전류에 의해 간이하게 제어할 수 있고, 흡반의 피흡착물로의 흡탈착을 간이하게 응답성이 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 엘라스토머는 경자성 엘라스토머이며, 상기 흡반 변형요소는 연자성체인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 경자성 엘라스토머와 연자성체의 조합에 의해, 자장의 작용에 따라 경자성 엘라스토머와 연자성체가 끌어당기고 있는 동안은 부압에 의해 발생하는 흡착력이 발생하고, 자장의 작용이 충분하지 않은 동안은 부압이 생기지 않아 흡착력이 소멸하는, 자장에 의해 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 흡반 변형요소는 상기 흡반에 대해서 상대이동 가능한 것으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 흡반 변형요소 그 자체를 조정하지 않고, 흡반의 흡착력을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 흡반은 판 형상이며, 그리고, 상기 흡반의 흡착면에 요철부를 가지는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 엘라스토머가 작은 자력으로 변형을 일으키기 쉽고, 피흡착물 사이의 공간에 형성되는 내압과 대기압의 차에 의한 부압이 보다 발생되기 쉬워지므로, 자장의 유무 내지 강약에 따라 제어 가능한 흡착력을 보다 효과적으로 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 지지부는 평면에서 보면(平面視), 상기 흡반을 환 형상으로 지지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 흡착면이 닫힌 영역 내에 형성되므로, 피흡착물 사이의 공간에 형성되는 내압과 대기압의 차에 의한 부압이 보다 발생되기 쉬워지므로, 흡착력의 경시적인 감퇴를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 흡착장치에서는, 상기 지지부는 상기 흡반 사이에 형성된 공간을 외부로 통하게 하는 개구부를 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 흡반의 변형 및 복원이 용이해짐으로써 피흡착면에 대한 흡착 및 이탈이 용이해지므로, 흡착 및 이탈에 대한 응답성이 향상된다.

본 발명에 따른 흡반은 자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 부분을 가짐과 동시에, 판 형상이며, 그리고, 흡착면에 요철부를 가진다. 본 발명에 따른 흡착에 따르면, 엘라스토머가 작은 자력으로 변형을 일으키기 쉬워지고, 피흡착물 사이의 공간에 형성되는 내압과 대기압의 차에 의한 부압이 보다 발생되기 쉬워지므로, 흡착력의 경시적인 감퇴를 억제하고, 지속성이 높은 흡착력을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 피흡착물 사이의 공간에 형성되는 내압과 대기압의 차에 의한 부압이 보다 발생되기 쉬워지므로, 자장의 유무 내지 강약에 따라 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있음과 동시에, 피흡착물로의 흡탈착을 간이하게 제어 가능한 흡착장치 및 흡반을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 흡착장치를, 상기 흡착장치의 지지부측에서 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 흡착장치를, 상기 흡착장치의 흡착면측에서 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은, 도 1의 흡착장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 4a는, 도 1의 흡착장치를 피흡착물에 흡착시키기 전 상태를, 상기 흡착장치의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 4b는, 도 1의 흡착장치를 피흡착물에 흡착시킨 후 상태를, 상기 흡착장치의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 5는, 도 1의 흡착장치의 흡반 변형요소를 상대적으로 위치 이동시키는 변형예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6a는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 흡착장치를 피흡착물에 흡착시키기 전 상태를, 상기 흡착장치의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 6b는, 도 6a의 흡착장치를 피흡착물에 흡착시킨 후 상태를, 상기 흡착장치의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 7a는, 본 발명의 일실시형태에 따른 흡반을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7b는, 도 7a의 흡반을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 8a는, 도 7a의 흡반을 피흡착물에 흡착시키기 전 상태이며, 상기 피흡착물에 흡반의 철부를 접촉시킨 직후 상태를, 상기 흡반의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 8b는, 도 7a의 흡반을 피흡착물에 흡착시키기 전 상태이며, 상기 피흡착물에 흡반 전체를 접촉시킨 상태를, 상기 흡반의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 8c는, 도 7a의 흡반을 피흡착물에 흡착시킨 상태를, 상기 흡반의 측면에서 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 9a는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부의 일 예를, 상면측에서 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9b는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부의 다른 예를, 상면측에서 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10a는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부의 외관 형상의 일 예를, 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10b는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부의 외관 형상의 다른 예를, 개략적으로 나타내는 평면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇의 실시형태에 따른 흡착장치와, 본 발명의 일 실시형태에 따른 흡반에 대해서 설명한다.

［흡착장치］

＜제1 실시형태에 따른 흡착장치＞

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 흡착장치(1A)를, 상기 흡착장치(1A)의 지지부측에서 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는, 흡착장치(1A)를, 상기 흡착장치(1A)의 흡착면측에서 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 3은, 흡착장치(1A)를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도 4a 및 도 4b에는, 흡착장치(1A)를 피흡착물(100)에 흡착시킬 때의 상태를, 각각 시계열적으로 나타낸다.

도 1 중, 부호 1A는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 흡착장치이다. 흡착장치(1A)는, 자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 부분을 가지는 흡반(10)과, 흡반(10)을 변형 가능하게 지지하는 지지부(20)와, 자력에 의해 상기 엘라스토머를 변형시키는 흡반 변형요소(30)를 구비한다.

＜흡반＞

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서, 흡반(10)은 원판 부재(11)이다. 원판 부재(11)는 외면(11a)과 내면(11b)을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 원판 부재(11)의 외면(11a)은 평탄한 면이다. 또한, 본 실시형태에서는 도 4a에 나타내는 바와 같이, 원판 부재(11)의 내면(11b)도 평탄한 면이다. 본 실시형태에서 원판 부재(11)의 외면(11a)은 흡반(10)의 흡착면(f1)을 형성하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 원판 부재(11)의 내면(11b)은 흡반(10)의 흡인면(f2)을 형성하고 있다.

원판 부재(11)는 지지부(20)와 접하지 않은 부분의 적어도 일부가, 자력에 의해 변형 가능한 연자성 엘라스토머로 이루어진다. 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 원판 부재(11)는 자력에 의해 변형 가능한 연자성 엘라스토머로 이루어진다. 상기 연자성 엘라스토머는 자력(또는 자장)을 받으면 응답하지만, 외부로부터 자장을 받지 않는 한 스스로는 자력(또는 자장)이 발생하지 않는 성질을 가진다. 상기 연자성 엘라스토머의 구체적인 예로는, 철분을 함유하는 실리콘 엘라스토머를 들 수 있다. 또한, 상기 연자성 엘라스토머로는, 예를 들면, 연자성 입자(P1)와 분산매(M1)를 포함하는 것을 들 수 있다.

(연자성 입자)

연자성 입자(P1)는 연자성을 가지는 입자이다. 연자성 입자(P1)를 형성하는 연자성체로는, 예를 들면, 철, 니켈, 코발트 등의 금속, 그 금속 산화물, 상술한 금속을 포함하는 합금, 상술한 합금의 금속 산화물 등을 들 수 있다. 상기 연자성 엘라스토머에는 복수의 연자성 입자(P1)가 포함된다. 상기 연자성 엘라스토머에 포함되는 연자성 입자(P1)는 동종의 연자성체라도, 2종 이상이 상이한 연자성체라도 좋다. 또한, 연자성 입자(P1)의 크기는, 흡반(10)의 형상·크기, 분산매(M1)의 성질, 흡반(10)에 요구되는 탄성력, 흡반(10)에 요구되는 흡착력(요구되는 부압) 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상기 연자성 엘라스토머에 포함되는 연자성 입자(P1)의 평균 입자지름은 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 연자성 입자(P1)의 평균 입자지름으로는, 예를 들면, 0.03~50μm의 범위, 바람직하게는 0.1~10μm 범위의 평균 입자지름이다. 연자성 입자(P1)의 평균 입자지름이 50μm를 넘는 경우, 균일한 엘라스토머를 얻기 어려워진다. 또한, 연자성 입자(P1)의 평균 입자지름이 0.03μm를 하회하는 경우, 자장에 의한 엘라스토머의 충분한 변형을 얻기 어려워진다. 본 발명에서, 평균 입자지름이란 입자지름 분포의 중앙값(median diameter)을 의미한다. 평균 입자지름은 레이저 회절식 입도 분포 측정장치 또는 주사형 전자현미경(SEM) 등을 이용하여 측정한다.

(분산매)

분산매(M1)는 연자성 입자(P1)가 분산하는 매질이다. 분산매(M1)로는 예를 들면, 연자성 입자(P1)를 분산시킨 상태에서 겔화하는 것을 들 수 있다. 이들 분산매로는, 예를 들면, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 불소 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 요소 수지 등을 포함하는 것을 들 수 있다. 또한, 이들 수지를 복합화하여 사용해도 좋다. 분산매(M1)는, 흡반(10)의 형상·크기, 연자성 입자(P1)의 성질, 흡반(10)에 요구되는 탄성력, 흡반(10)에 요구되는 흡착력(요구되는 부압) 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 분산매(M1)에 대해서 연자성 입자(P1)가 차지하는 비율(연자성 입자(P1)의 농도)도 흡반(10)의 형상·크기, 연자성 입자(P1)의 성질, 흡반(10)에 요구되는 탄성력, 흡반(10)에 요구되는 흡착력(요구되는 부압) 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 연자성 입자(P1)의 농도로는, 연자성체의 총 중량에 대해, 예를 들면, 35~95중량%의 범위, 바람직하게는, 40~80중량%의 범위의 농도이다. 연자성 입자(P1)의 농도가 95중량%를 상회하는 경우, 분산매(M)에 균일하게 분산시키기 어려워지거나, 흡반의 복원력을 얻기 어려워진다. 또한, 연자성 입자(P1)의 농도가 35중량%를 하회하는 경우, 자장 존재 하에서의 엘라스토머의 변형을 충분히 얻기 어려워진다.

(지지부)

본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 지지부(20)는 평면에서 보면 흡반(10)을 환(環) 형상으로 지지하고 있다. 또한, 도 1및 도 2에 따르면, 지지부(20)가 평면에서 보면, 흡반(10)을 환 형상으로 지지하고 있는 것은 명확하다. 본 실시형태에서, 지지부(20)는 도 1및 도 2에 나타내는 바와 같이, 일단이 닫힌 통 형상 부재(21)이다. 상세하게는, 통 형상 부재(21)는 통 형상의 측벽(21a)을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 통 형상 부재(21)의 측벽(21a)은 지지부(20)의 측벽을 형성하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 통 형상 부재(21)의 측벽(21a)은 원통 형상이다. 즉, 통 형상 부재(21)의 측벽(21a)의 개구단(21e)은 원환 형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 통 형상 부재(21)의 측벽(21a) 개구단(21e)은 지지부(20)의 측벽 개구단(이하, "지지부(20)의 측벽 개구단(21e)"으로도 칭함.)을 형성하고 있다. 이에 따라, 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)의 내측에는 원환 형상으로 닫힌 영역(R)이 형성된다. 본 실시형태에서는, 흡반(10)의 흡인면(f2)은 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)을 따라 전 둘레에 걸쳐 상기 측벽 개구단(21e)에 고정된다. 이에 따라, 흡반(10)과 지지부(20) 사이에는 영역(R)을 단면적으로 하는 공간(S0)이 형성되어 있다. 그리고, 흡반(10)의 흡인면(f2)은 예를 들면, 접착, 용착에 의해 고정할 수 있다.

또한, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 지지부(20)는 흡반(10) 사이에 형성된 공간(S0)을 외부로 통하게 하는 개구부(A1)를 가진다. 본 실시형태에서는, 통 형상 부재(21)는 측벽(21a)의 일방의 개구단을 닫는 칸막이 벽(21b)을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 칸막이 벽(21b)에 복수의 개구부(A1)가 형성되어 있으므로, 공간(S0)을 외부로 통하게 하고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서, 복수의 개구부(A1)는 흡착장치(1A)의 중심축(O) 둘레에 간격을 두고 형성된다. 단, 개구부(A1)는 적어도 1개로 할 수 있다. 또한, 개구부(A1)는 지지부(20)로부터 생략함으로써 공간(S0)을 밀폐공간으로 할 수도 있다.

또한, 지지부(20)는 비자성체인 것이 바람직하다. 여기서, "비자성"이란, "자력(또는 자장)을 받아도 응답하지 않고 스스로 자력(또는 자장)이 발생하지 않는 성질을 말한다. 상기 비자성체로는, 예를 들면, 동, 금, 은 아연, 납 등의 금속, 수지, 유리, 세라믹, 목재 등의 비금속을 들 수 있다. 본 실시형태에서는 통 형상 부재(21)는 비자성체이다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 흡반 변형요소(30)는 경자성체이다. 상기 경자성체는 이른바 자석이며, 보자력(保磁力)이 크고, 자발 자화성을 가지며, 스스로 자력(또는 자장)을 발생하는 성질을 가진다. 상기 경자성체로는, 예를 들면, 철, 니켈, 코발트 등의 금속, 그 금속 산화물, 상술한 금속을 포함한 합금, 금속 산화물 등의 자석, 전자석을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 상기 경자성체는 전자석(31)이다. 전자석(31)은 자성 소자(심재)(31a)에 통전 코일(31b)을 감은 것이다. 본 실시형태에서는, 전자석(31)은 통전 코일(31b)에 통전시키는 전원(40)(도 4a 참조.)을 가진다. 전자석(31)은 전원(40)의 ON/OFF에 의해 상기 전자석(31)이 발생하는 자력(F3)을 제어할 수 있다.

(흡착장치(1A)의 기본동작)

다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)를 피흡착물(100)에 고정하기 위한 기본적인 동작에 대해서 설명을 한다. 본 실시형태에서, 피흡착물(100)은 금속, 수지, 목재, 석재 등, 그 소재를 한정하지 않는다. 피흡착물(100)은 예를 들면, 유리판으로 할 수 있다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 전자석(31)은 전원(40)이 ON에서, 통전 코일(31b)로의 전류 공급이 이루어지고, 흡반(10)에 대해서 자력(F3)을 발생한다. 구체적으로는, 전자석(31)은 전원(40)이 ON에서, 흡반(10)의 흡인면(f2)측으로, N극에서 S극, 또는 S극에서 N극으로의 자력(F3)을 발생한다. 또한, 전자석(31)은 전원(40)이 OFF에서, 통전 코일(31b)로의 전류 공급이 정지되어 자력(F3)을 소멸시킨다. 본 실시형태에서는, 흡반(10)은 전원(40)이 ON에서, 전자석(31)이 발생하는 자력(F3)에 의해 전자석(31)의 자성 소자(31a)측(지지부(20)의 공간(S0)측)을 향해 변형된다. 또한, 본 실시형태에서는, 흡반(10)은 전원(40)이 OFF에서, 전자석(31)이 발생하는 자력(F3)의 소멸에 의해 평판 형상으로 복원된다.

흡착동작

본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)는, 우선, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 전원(40)을 OFF 상태에서, 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 대해서 흡반(10)의 흡착면(f1)을 접촉시킨다. 다음으로, 전원(40)을 ON으로 하면, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 상기 전자석(31)이 발생시킨 자력(F3)에 의해 흡반(10) 중, 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 영역(R)의 부분이 지지부(20)의 내측을 향해 변형된다. 이 때, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에는 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 부압상태의 밀폐공간(S1)이 형성된다. 이에 따라, 흡반(10)은 흡착면(f1)측과, 흡반기구 전체에 작용하는 대기압과의 압력차(흡착력)에 의해 피흡착물(100)에 대해서 흡착된다.

이탈동작

이탈동작은 흡착동작과 반대로, 도 4b에 나타내는 상태에서, 전원(40)을 OFF 상태로 한다. 그러면, 전자석(31)이 발생시킨 자력(F3)이 소멸함으로써, 흡반(10)은 도 4a에 나타내는 바와 같이, 평판 상태로 복원된다. 이에 따라, 흡반(10)은 흡착면(f1)측과 흡인면(f2)측의 압력차(흡착력)가 해소됨으로써 피흡착물(100)로부터 이탈시킬 수 있다.

종래의 흡반은, 해당 흡반을 피흡착물(100)에 대해서 눌러 압축 변형시킴으로써, 종래의 흡반과 피흡착물(100) 사이에 부압을 발생시키고, 해당 부압에 의해 흡착력을 발생시킨다. 그러나, 이 경우, 상기 부압에 의해 발생하는 흡착력은 흡반 소재의 탄성 복원력에 저항하지 않고, 경시적으로 감퇴해 간다. 또한, 종래의 흡반에서, 강한 흡착력을 발현시키는 경우는 그 흡반을 이탈(脫離)시킬 때, 흡착력보다 더 강한 힘을 작용시킬 필요가 있다.

이에 대해서, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에 따르면, 흡반(10)의 흡착면(f1)을 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 접촉시킨 후, 전자석(31)이 발생시킨 자력(F3)에 의해 흡반(10)을 피흡착물(100)로부터 이간하도록 당겨 변형시킬 수 있다. 본 실시형태에서는 흡반(10)은 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 고정된 환형상 부분(10e)을 기점으로 흡반(10)의 중앙으로부터 변형된다. 이에 따라, 본 실시형태에 따르면, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에 부압을 발생시키고, 해당 부압에 의해 흡착력을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 흡반 변형요소(30)가 자력(F3)을 발생시키는 동안, 부압에 의해 발생하는 흡착력의 경시적인 감퇴는 억제된다. 또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에 따르면, 강한 흡착력을 발현시키는 경우라도 그 흡반을 이탈(脫離)시킬 때 자력(F3)을 감쇠 내지 소멸시킴으로써 용이하게 이탈(脫離)시키는 것이 가능하다.

따라서, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에 따르면, 자력에 의해 엘라스토머가 변형됨으로써 피흡착물 사이에 공간이 형성되는 내압과 대기압의 차에 따른 부압에 의해 흡착력을 발생시킨다. 즉, 본 발명에 따른 흡착장치에 따르면, 자장의 작용이 충분히 강한 동안은 높은 흡착력을 발휘하고, 자장의 작용이 충분하지 않게 되어 엘라스토머의 탄성 복원력이 상회하면 흡착력이 감소하지 않고 소멸하거나, 또는 자장이 소멸하면, 흡착력이 소멸된다는 자장의 작용의 변화(강약)에 의해 제어 가능한 높은 흡착력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)와 같이, 흡반(10)이 연자성 엘라스토머인 경우, 흡반(10)을 변형시키는 흡반 변형요소(30)는 경자성체로 할 수 있다. 이 경우, 연자성 엘라스토머와 경자성체의 조합에 의해 경자성체에 의한 자장이 연자성 엘라스토머에 작용하여 경자성체와 연자성 엘라스토머가 끌어당기고 있는 동안은 부압에 의해 발생하는 흡착력이 발생하고, 경자성체의 자장에 의한 연자성 엘라스토머로의 작용이 충분하지 않아 연자성 엘라스토머의 탄성 복원력이 상회하거나, 또는 자장이 소멸하고 있는 동안은 부압이 생기지 않아 흡착력이 소멸된다는, 자장에 의해 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 흡반 변형요소(30)는 전자석(31)이다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 흡반(10)의 흡착력을 전자석(31)의 전원(40)을 ON·OFF 제어함으로써 간이하게 제어할 수 있다. 또한, 전원(40)의 ON·OFF 제어라고 하는, 흡반(10)에 직접 작용하지 않는 흡반(10)에서 원격이라도 가능한 조작에 의해 흡반(10)의 흡탈착이 제어 가능해진다.

그런데, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 흡반 변형요소(30)는 이른바 자석으로 할 수 있다. 상기 자석으로는, 전자석(31) 이외에 예를 들면, 영구자석을 들 수 있다. 이 경우, 흡반 변형요소(30)는 흡반(10)에 대해서 상대이동 가능하게 하는 것이 바람직하다.

도 5는, 흡착장치(1A)의 변형예를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 4b와 실질적으로 동일한 부분은 동일한 부호를 이용하여, 그 설명을 생략한다.

도 5에 나타내는 흡착장치(1A)의 변형예에서는, 흡반 변형요소(30)는 전자석(31)을 대신하여 영구자석(32)으로 한다. 이 예에서는, 영구자석(32)은 흡반(10)에 대해서 상대이동 가능하다. 구체적으로는, 도 5의 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이, 영구자석(32)은 흡반(10)의 연재방향(D1) 및 변형방향(D2)의 적어도 어느 한 방향을 따라 지지부(20)에 대해서 이동시킬 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 흡반(10)의 연재방향(D1)은 흡착장치(1A)의 중심축(O)의 수선(垂線)으로 하는 면에서, 상기 중심축(O)에서 방사 형상으로 넓어지는 방향이다. 또한, 본 실시형태에서, 변형방향(D2)은 흡착장치(1A)의 중심축(O)의 연재방향이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 영구자석(32)을 흡반(10)의 연재방향(D1) 및 변형방향(D2)의 적어도 어느 한 방향을 따라 지지부(20)에 대해서 이동시킴으로써, 상기 영구자석(32)을 흡반(10), 바람직하게는 흡반(10)의 중앙에 접근시키면, 흡반(10)은 영구자석(32)의 자력(F3)에 의해 지지부(20)의 내측을 향해 변형된다. 이에 대해서, 영구자석(32)을 흡반(10)의 연재방향(D1) 및 변형방향(D2)의 적어도 어느 한 방향을 따라 지지부(20)에 대해서 이동시킴으로써, 영구자석(32)을 흡반(10)으로부터 이간시키면, 흡반(10)은 영구자석(32)의 자력(F3)의 소멸에 의해 흡반(10)을 구성하는 엘라스토머의 탄성 복원력이 작용하여 평판 형상으로 복원된다. 즉, 도 5의 예에서는, 영구자석(32)을 흡반(10)에 대해서 상대이동 시킴으로써, 자력(F3)의 발생을 제어할 수 있다.

흡착동작

이 예에서는 우선, 도 4a에서의 설명과 마찬가지로, 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 대해서 흡반(10)의 흡착면(f1)을 접촉시킨다. 다음으로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 흡반(10)의 연재방향(D1) 및 변형방향(D2)의 적어도 어느 한 방향을 따라 영구자석(32)을 지지부(20)의 칸막이 벽(21b)에 대해서 이동시키고, 도 4a와 마찬가지로, 지지부(20)의 칸막이 벽(21b)의 중앙에 접근시킨다. 영구자석(32)을 칸막이 벽(21b) 중앙에 접근시키면, 도 4b에서의 설명과 마찬가지로, 상기 영구자석(32)이 발생시키는 자력(F3)의 작용이 강해짐에 따라 흡반(10) 중, 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 영역(R)의 부분이 지지부(20)의 내측을 향해 변형된다. 이 때, 도 4b에서의 설명과 마찬가지로, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에는 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 부압상태의 밀폐공간(S1)이 형성된다. 이에 따라, 흡반(10)은 흡착면(f1)측의 압력과 흡반기구 전체에 작용하는 대기압과의 압력차(흡착력)에 의해 피흡착물(100)에 대해서 고정된다.

이탈동작

이탈동작은 흡착동작과 반대로, 도 5에 나타내는 상태에서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 흡반(10)의 연재방향(D1) 및 변형방향(D2)의 적어도 어느 한 방향을 따라 영구자석(32)을 지지부(20)의 칸막이 벽(21b) 중앙에서, 바람직하게는 지지부(20)로부터 이간시킨다. 그러면, 영구자석(32)이 발생시킨 자력(F3)의 작용이 약해져 흡반(10)을 형성하는 엘라스토머의 탄성 복원력이 상회함으로써, 흡반(10)은 도 4a에서의 설명과 마찬가지로, 평판 상태로 복원된다. 이에 따라, 흡반(10)은 흡착면(f1)측의 압력과 흡반기구 전체에 작용하는 대기압과의 압력차(흡착력)가 해소됨으로써, 피흡착물(100)로부터 이탈시킬 수 있다.

그리고, 도 5의 예에서는, 영구자석(32)의 이동은 다양한 기구를 이용하여 제어할 수 있다. 구체적인 제어방법도 유압제어, 전기제어 등의 다양한 제어방법을 이용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 상술한 바와 같이, 지지부(20)는 통 형상 부재(21)의 측벽(21a)에 의해 흡반(10)을 환 형상으로 지지하고 있다. 이 경우, 흡착면(f1)이 닫힌 영역(R) 내에 형성되므로, 피흡착물 사이의 공간에 형성되는 내압과 대기압의 차에 의한 부압이 보다 발생되기 쉬워지므로, 흡착력의 경시적인 감퇴를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)에서는, 지지부(20)는 흡반(10) 사이에 형성된 밀폐공간(S1)을 외부로 통하게 하는 개구부(A1)를 가진다. 이 경우, 밀폐공간(S1) 내의 공기와 외부 공기의 유통이 가능해진다. 즉, 이 경우, 흡반(10)의 변형 및 복원이 용이해짐으로써, 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 대한 흡착 및 이탈이 용이해지므로, 흡착 및 이탈에 대한 응답성이 향상된다.

＜제2 실시형태에 따른 흡착장치＞

도 6a 및 도 6b에는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 흡착장치(1B)를 피흡착물(100)에 흡착시킬 때의 상태를 각각 시계열적으로 나타낸다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 5와 실질적으로 동일한 부분은 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에서는, 흡반(10)은 원판 부재(12)이다. 원판 부재(12)는 흡착장치(1A)와 마찬가지로, 외면(12a)과 내면(12b)을 가지고 있다. 본 실시형태에서는 도 4a에 나타내는 바와 같이, 원판 부재(12)의 외면(12a)은 평탄한 면이다. 또한, 본 실시형태에서는 도 4a에 나타내는 바와 같이, 원판 부재(12)의 내면(12b)도 평탄한 면이다. 본 실시형태에서는, 원판 부재(12)의 외면(12a)은 흡반(10)의 흡착면(f1)을 형성하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 원판 부재(12)의 내면(12b)은 흡반(10)의 흡인면(f2)을 형성하고 있다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에서는, 원판 부재(12)는 자력에 의해 변형 가능한 경자성 엘라스토머로 이루어진다. 상기 경자성 엘라스토머는 보자력(保磁力)이 크고, 자발 자화성을 가지며, 스스로 자력(또는 자장)을 발생하는 성질을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 원판 부재(12)는 외면(12a)측과 내면(12b)측에서 상이한 극성(반대 극성)을 가지고 있다. 구체적으로는, 원판 부재(12)의 외면(12a)측이 N극인 경우, 원판 부재(12)의 내면(12b)측은 S극이다. 또는, 원판 부재(12)의 외면(12a)측이 S극인 경우, 원판 부재(12)의 내면(12b)측은 N극이다. 즉, 본 실시형태에서는, 흡반(10)의 흡착면(f1)측이 S극인 경우, 흡반(10)의 흡인면(f2)측은 N극이다. 또는, 본 실시형태에서는, 흡반(10)의 흡착면(f1)측이 N극인 경우, 흡반(10)의 흡인면(f2)측은 S극이다. 상기 경자성 엘라스토머의 구체적인 예로는, 착자(着磁)된 네오디뮴 합금 분말을 함유하는 실리콘 엘라스토머를 들 수 있다. 또한, 상기 경자성 엘라스토머로서는 예를 들면, 경자성 입자(P2)와 분산매(M2)를 포함하고, 미리 착자 조작된 것을 들 수 있다.

(경자성 입자)

경자성 입자(P2)는 경자성을 가지는 입자이다. 경자성 입자(P2)를 형성하는 경자성체로는, 예를 들면, 코발트, 페라이트, 네오디뮴 합금 등의 자석 등을 들 수 있다. 상기 경자성 엘라스토머에는 복수의 경자성 입자(P2)가 포함된다. 상기 경자성 엘라스토머에 포함되는 경자성 입자(P2)는 동종의 경자성체라도 좋고, 2종 이상의 상이한 경자성체라도 좋다. 또한, 경자성 입자(P2)의 크기는 흡반(10)의 형상·크기, 분산매(M2)의 성질, 흡반(10)에 요구되는 탄성력, 흡반(10)에 요구되는 흡착력(요구되는 부압) 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상기 연자성 엘라스토머에 포함되는 경자성 입자(P2)의 평균 입자지름은 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 경자성 입자(P2)의 평균 입자지름으로는, 예를 들면, 0.03~50μm의 범위, 바람직하게는 0.1~10μm의 범위의 평균 입자지름이다. 경자성 입자(P2)의 평균 입자지름이 50μm를 상회하는 경우, 균일한 엘라스토머를 얻기 어려워진다. 또한, 경자성 입자(P2)의 평균 입자지름이 0.03μm를 하회하는 경우, 자장에 의한 엘라스토머의 충분한 변형을 얻기 어려워진다.

(분산매)

분산매(M2)는 경자성 입자(P2)가 분산하고 있는 매질이다. 분산매(M2)로는, 예를 들면, 경자성 입자(P2)를 분산시킨 상태에서 겔화하는 것을 들 수 있다. 이들 분산매(M2)로는, 예를 들면, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 불소 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 요소 수지 등을 포함하는 것을 들 수 있다. 또한, 이들 수지를 복합화하여 사용해도 좋다. 분산매(M2)는 흡반(10)의 형상·크기, 경자성 입자(P2)의 성질, 흡반(10)에 요구되는 탄성력, 흡반(10)에 요구되는 흡착력(요구되는 부압) 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 분산매(M2)에 대해서 경자성 입자(P2)가 차지하는 비율(경자성 입자(P2)의 농도)도 흡반(10)의 형상·크기, 경자성 입자(P2)의 성질, 흡반(10)에 요구되는 탄성력, 흡반(10)에 요구되는 흡착력(요구되는 부압) 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 경자성 입자(P2)의 농도로는, 예를 들면, 25~95중량%의 범위, 바람직하게는 35~80중량%의 범위의 농도이다. 경자성 입자(P2)의 농도가 25중량%를 하회하는 경우, 자장 존재 하에서의 엘라스토머의 충분한 변형을 얻기 어려워진다. 또한, 경자성 입자(P2)의 농도가 95중량%를 상회하는 경우, 분산매(M)에 균일하게 분산시키는 것이 곤란해지거나 흡반(10)의 탄성 복원력을 얻기 어려워진다.

(흡착장치(1B)의 기본동작)

다음으로, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)를 피흡착물(100)에 흡착시키기 위한 기본적인 동작에 대해서 설명을 한다. 그리고, 도 1 내지 도 4b에서 설명한 부분에 대해서는 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에서는, 전자석(31)은 전원(40)이 ON에서, 통전 코일(31b)로의 전류공급이 이루어지고, 흡반(10)에 대해서 자력(F3)을 발생한다. 구체적으로는, 흡반(10)의 흡인면(f2)측이 N극인 경우, 전자석(31)은 전원(40)이 ON에서, 흡반(10)의 흡인면(f2)측에 N극의 자력(F3)을 발생한다. 또는, 흡반(10)의 흡인면(f2)측이 S극인 경우, 전자석(31)은 전원(40)이 ON에서, 흡반(10)의 흡인면(f2)측에 S극의 자력(F3)을 발생한다. 또한, 전자석(31)은 전원(40)이 OFF에서, 통전 코일(31b)로의 전류의 공급이 정지되어 자력(F3)을 소멸시킨다. 본 실시형태에서는, 전원(40)이 OFF에서 전자석(31)이 발생하는 자력(F3)은 소멸하지만, 흡반(10)은 자기의 자력(F1)에 의해 전자석(31)의 자성 소자(31a)(지지부(20)의 공간(S0)측)를 향해 변형된다. 또한, 본 실시형태에서는 흡반(10)은 전원(40)이 ON에서, 전자석(31)이 발생하는 자력(F3)이, 흡반(10)이 발생하는 자력(F1)의 반자력이 됨으로써 평판 형상으로 복원된다.

흡착동작

본 실시형태에 따른 흡착장치(1A)는 우선, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 전원(40)을 ON상태에서는 전자석(31)이 발생시킨 자력(F3)이, 흡반(10)이 발생하는 자력(F1)의 반자력이 됨으로써, 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 대해서 흡반(10)의 흡착면(f1)을 접촉시킬 수 있다. 다음으로, 전원(40)을 OFF로 하면, 전자석(31)이 발생시킨 자력(F3)이 소멸하여, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 흡반(10)이 발생하는 자력(F1)에 의해 흡반(10) 중, 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 영역(R)의 부분이 지지부(20) 내측을 향해 변형된다. 이 때, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에는 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 부압상태의 밀폐공간(S1)이 형성된다. 이에 따라, 흡반(10)은 흡착면(f1)측의 압력과 대기압과의 압력차(흡착력)에 의해 피흡착물(100)에 대해 고정된다. 게다가, 전원(40)을 ON으로 하여 자력(F1)을 보다 강하게 하기 위한 자력(F3)을 발생시킬 수도 있다.

이탈동작

이탈동작은 흡착동작과 반대로, 도 6b에 나타내는 상태에서, 전원(40)을 ON 상태로 한다. 그러면, 전자석(31)이 발생시킨 자력(F3)이, 흡반(10)이 발생하는 자력(F1)의 반자력이 됨으로써, 흡반(10)은 도 6a에 나타내는 바와 같이, 평판 상태로 복원된다. 이에 따라, 흡반(10)은 흡착면(f1)측과 흡인면(f2)측과의 압력차(흡착력)가 해소됨으로써, 피흡착물(100)로부터 이탈시킬 수 있다.

본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에 따르면, 흡반(10)의 흡착면(f1)을 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 접촉시킨 후, 흡반(10)이 발생하는 자력(F1)에 의해 상기 흡반(10)을 피흡착물(100)로부터 이간하도록 당겨 변형시킬 수 있다. 이에 따라, 본 실시형태에 따르면, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에 부압을 발생시키고, 상기 부압에 의해 흡착력을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 흡반(10)이 자력(F1)을 발생시키고 있는 한, 부압에 의해 발생하는 흡착력의 경시적인 감퇴는 억제된다.

따라서, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에 따르면, 자력에 의해 엘라스토머가 변형됨으로써 피흡착물 사이에 공간이 형성되는 내압과 대기압의 차에 따른 부압에 의해 흡착력을 발생시킨다. 즉, 본 발명에 따른 흡착장치에 따르면, 자장의 작용이 충분히 강한 동안은 높은 흡착력을 발휘하고, 자장의 작용이 약하고 엘라스토머의 탄성 복원력이 상회하면 흡착력이 감소하지 않고 소멸하며, 또는 자장이 소멸하면 흡착력이 소멸한다는 자장 작용의 강약에 따라 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)와 같이, 흡반(10)이 경자성 엘라스토머인 경우도 흡반 변형요소(30)는 경자성체로 할 수 있다. 이 경우, 경자성 엘라스토머와 경자성체의 조합에 의해 자장의 작용에 따라 경자성 엘라스토머와 경자성체가 끌어당기고 있는 동안은 부압에 의해 발생하는 흡착력이 발생하고, 자장의 작용에 따라 경자성 엘라스토머와 경자성체가 반발하고 있는 동안은 부압이 생기지 않아 흡착력이 소멸한다는, 자장에 의해 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)도, 흡반 변형요소(30)는 전자석(31)이다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 흡반(10)의 흡착력을, 전자석(31)의 전원(40)을 정역방향으로 ON·OFF 제어함으로써, 상기 전자석(31)에 인가하는 전류에 의해 간이하게 제어할 수 있고, 흡반(10)의 피흡착물로의 흡탈착을 간이하게 응답성이 좋게 제어할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 전원(40)에서 전자석(31)으로 공급되는 전류의 방향을 역방향으로 제어할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 흡착동작시에 있어서, 피흡착물(100)에 대해서 흡반(10)을 접촉시킨 후, 전원(40)을 OFF하지 않고 전자석(31)의 통전 코일(31b)에 공급하는 전류의 방향을 변경하면, 흡반(10)은 흡반(10)이 발생하는 자력(F1)과 전자석(31)이 발생하는 자력(F3)에 의해 지지부(20)의 내측을 향해 보다 크게 변형할 수 있다. 이와 같이, 전원(40)의 ON·OFF 제어, 전원(40)에서 전자석(31)으로 공유되는 전류방향의 제어에 의해 응답성이 좋게 흡반(10)의 흡탈착을 제어할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에서는, 흡반 변형요소(30)를 영구자석(32)으로 할 수 있다. 구체적으로는, 흡반(10)의 흡인면(f2)측이 N극인 경우, 영구자석(32)에는 흡반(10)의 흡인면(f2)측에 S극의 자력(F3)을 발생하는 것을 이용한다. 또는 흡반(10)의 흡인면(f2)측이 S극인 경우, 영구자석(32)에는 흡반(10)의 흡인면(f2)측에 N극의 자력(F3)을 발생하는 것을 이용한다. 이러한 경우, 도 5에서 설명한 바와 같이, 영구자석(32)은 흡반(10)에 대해서 상대이동 가능해진다. 이에 따라, 영구자석(32)을 경자성 엘라스토머로 이루어지는 흡반(10)으로부터 이간시키면, 흡착동작을 실행할 수 있다. 또한, 영구자석(32)을 경자성 엘라스토머로 이루어지는 흡반(10)에 접근시키면, 이탈동작을 실행할 수 있다. 또한, 영구자석의 N극/S극의 방향을 반전시키는 것에 의한 흡반의 흡탈착 조작도 가능하다.

또한, 본 실시형태에 따른 흡착장치(1B)에서는, 흡반 변형요소(30)를 연자성체(33)로 할 수 있다. 이 경우도, 도 5에서의 설명과 마찬가지로, 연자성체(33)는 흡반(10)에 대해서 상대이동 가능해진다. 이에 따라, 연자성체(33)를 흡반(10)에 접근시키면, 경자성 엘라스토머로 이루어지는 흡반(10)의 흡착동작을 실행할 수 있다. 또한, 연자성체(33)를 경자성 엘라스토머로 이루어지는 흡반(10)으로부터 이간시키면, 이탈동작을 실행할 수 있다.

흡반(10)이 경자성 엘라스토머로 이루어지는 경우, 흡반 변형요소(30)를 연자성체(33)로 하면, 경자성 엘라스토머와 연자성체의 조합에 의해 자장작용에 의해 경자성 엘라스토머와 연자성체가 끌어당기고 있는 동안은 부압에 의해 발생하는 흡착력이 발생하고, 자장의 작용이 충분하지 않은 동안은 부압이 생기지 않아 흡착력이 소멸한다는, 자장에 의해 제어 가능한 흡착력을 얻을 수 있다.

그런데, 상술한 각 실시형태에서는, 흡반(10)의 흡착면(f1)을 평탄한 면으로 설명하였으나, 흡반(10)의 흡착면(f1)은 철부 또는 요부를 가지는 것이 바람직하다. 흡반(10)의 흡착면(f1)에 철부 또는 요부를 형성하면, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에 밀폐공간(S1)을 용이하게 형성할 수 있으므로, 보다 큰 흡착력을 얻을 수 있다. 흡반(10)의 흡착면(f1)이 가지는 철부 또는 요부는 하나여도 좋고, 복수여도 좋으며, 철부와 요부 양쪽을 가지고 있어도 좋다.

예를 들면, 흡반(10)의 흡착면(f1)이 평탄한 형상인 경우, 피흡착물(100)과의 흡착 면적이 커지고, 흡반-피흡착물 간의 상호 작용력이 증대하여 흡착면(f1)의 박리에 보다 큰 자력이 필요해지기 때문이다. 이에 대해, 흡반(10)의 흡착면(f1)에 철부 또는 요부를 설치한 경우, 흡착 면적이 감소함으로써 흡반-피흡착물간의 상호 작용력은 상대적으로 감소하고, 흡반(10)의 인장 변형에 의해 밀폐공간(S1)을 부압상태로 하기 위해서는 흡반(10)을 크게 당길 필요가 없다. 따라서, 흡반(10)의 흡착면(f1)에 철부 또는 요부를 형성하면, 흡반(10)과 피흡착물(100) 사이에 부압상태의 밀폐공간(S1)을 용이하게 형성할 수 있다.

여기서, 도 7a는, 본 발명의 일실시형태에 따른 흡반(13)을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 또한, 도 7b는, 흡반(13)을 개략적으로 나타내는 저면도이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 6과 실질적으로 동일한 부분은 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 따른 흡반(13)은 판 형상이며, 또한, 흡반(13)의 흡착면(f1)에 요부 및 철부의 적어도 어느 하나를 가지고 있다.

도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 흡반(13)은 원판부(131)와, 철부(132)를 가지고 있다. 도 7a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 원판부(131)는 외면(131a)과 내면(131b)을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 원판부(131)의 외면(131a)은 철부 이외는 평탄한 면이다. 또한, 본 실시형태에서는 도 7a에 나타내는 바와 같이, 원판부(131)의 내면(131b)도 평탄한 면이다. 본 실시형태에서는 철부(132)는 원판부(131)의 외면(131a)에 설치된다. 본 실시형태에서는 도 7b에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보면, 원판부(131)의 중앙에 배치된다. 본 실시형태에서는, 원판부(131)의 외면(131a)은 철부(132)와 함께 흡반(13)의 흡착면(f1)을 형성하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 원판부(131)의 내면(131b)은 흡반(13)의 흡인면(f2)을 형성하고 있다.

(흡반(13)의 기본동작)

도 8a 내지 도 8c는, 흡반(13)을 피흡착물(100)에 흡착시킬 때의 상태를 각각 시계열적으로 나타낸다. 그리고, 도 1 내지 도 6에서 설명한 부분에 대해서는 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.

도 8a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 흡반(13)에서는 철부(132)는 당초, 평탄한 원판부(131)로부터 돌출하고 있다. 이 때문에, 흡반(13)을 피흡착물(100)에 대해서 누르면, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 흡반(13)의 철부(132)가 우선 피흡착물(100)의 피흡착면(101)에 접촉한다. 다음으로, 흡반(13)을 더 누르면, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 흡반(13)의 원판부(131)가 철부(132)를 중심으로 하여 지지부(20)의 내측을 향해 변형된다. 이에 따라, 흡반(13)과 피흡착물(100) 사이에는 철부(132)의 둘레에 상기 철부(132)와 함께 원판부(131)에 의해 밀폐상태로 구획된 간극공간(S2)이 형성된다. 이에 따라, 전면이 평탄한 구조인 경우와 비교하여, 피흡착물에 대한 설치면적은 감소한다. 이 때, 흡반(13)이 자력에 의해 지지부(20)의 내측을 향해 인장 변형하면, 간극공간(S2)이 확대된다. 이 확대된 간극공간(S2)에 의해 도 8c에 나타내는 바와 같이, 흡반(13)과 피흡착물(100) 사이에는 지지부(20)의 측벽 개구단(21e)에 의해 구획된 부압상태의 밀폐공간(S1)이 형성된다. 이 경우, 밀폐공간(S1)의 내부는 보다 높은 부압상태가 된다. 이에 따라, 흡반(13)은 예를 들면, 흡반(10)의 흡착면(f1)이 평탄한 면인 것보다 보다 높은 흡착력을 발생시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 흡반(13)에 따르면, 판 형상의 원판부(131)의 흡착면(f1)에 철부(132)를 가짐으로써, 엘라스토머가 작은 자력으로 변형이 발생하기 쉬워지고, 피흡착물 사이의 공간에 형성되는 내압과 대기압의 차에 의한 부압이 보다 발생되기 쉬워지므로, 자장의 유무 내지 강약에 따라 제어 가능한 흡착력의 경시적인 감퇴를 억제하고, 지속성이 높은 흡착력을 보다 효과적으로 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 흡반(13)은 사출성형 등의 금형 성형에 의해 원판부(131) 및 철부(132)를 일체로 성형할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 따른 흡반(13)에 따르면, 간이한 구성으로 제조가 용이한 흡반이 된다. 특히, 본 실시형태와 같이, 1개의 철부(132)가 원판부(131)의 외면(131a) 중앙에 배치되는 구성의 경우, 사출성형 시 형성되는 게이트 흔적을 그대로 철부(132)로 사용할 수 있다. 이 때문에, 이 경우, 흡반(13)을 더 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 따르면, 상술한 바와 같이, 흡반(13)은 판 형상의 원판부(131)의 흡착면(f1)에 요부 및 철부의 적어도 어느 하나를 가지는 것으로 할 수 있다. 또한, 흡반(13)도 흡반(10)과 마찬가지로, 적어도 자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 부분을 가지면 좋다.

본 실시형태에 따른 흡반(13)은 연자성 엘라스토머 또는 경자성 엘라스토머 중 어느 하나로 이루어는 것으로 할 수 있다. 본 실시형태에 따른 흡반(13)은 상술한 각 실시형태에 따른 흡착장치(1A), 흡착장치(1B), 이러한 변형 예 등의 흡반(10)으로서 채용할 수 있다. 이 경우, 부압에 의해 발생하는 흡착력의 경시적인 감퇴를 억제하고, 지속성이 높은 흡착력을 보다 효과적으로 얻을 수 있음과 동시에, 응답성이 좋게 흡반(10)의 흡탈착을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 흡착장치의 지지부(20)로서 다양한 형태의 것을 사용할 수 있다.

도 9a는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부(20)의 일 예를 평면측에서 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 9b는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부(20) 이외의 예를 평면측에서 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 9a의 지지부(20)는 케이지형 부재(22)로 형성된다. 케이지형 부재(22)는 환 형상의 프레임부(22a)와, 복수의 게이지부(22b)를 가진다. 게이지부(22b)의 일단(22e1)은 지지부(20)의 개구단을 형성하고 있다. 본 실시형태에서는, 흡반(10)은 게이지부(22b)의 일단(22e1)에 고정된다. 게이지부(22b)의 타단(22e2)은 프레임부(22a)에 연결되어 있다. 게이지부(22b)는 각각 프레임부(22a)의 원주방향으로 간격을 두고 배열된다. 본 실시형태에서는, 케이지형 부재(22)는 게이지부(22b)에 의해 돔 형상의 외관을 나타낸다. 본 실시형태에서는, 흡반 변형요소(30)는 프레임부(22a)의 연결부(22c)에 배치된다.

도 9b의 지지부(20)는 방사형 부재(23)로 형성되어 있다. 방사형 부재(23)는 케이지형 부재(22)의 변형 예이다. 본 실시형태에서는, 방사형 부재(23)는 방사형 부재(23)의 프레임부(22a)를 원주방향으로 분할하고 있다. 본 실시형태에서는, 방사형 부재(23)는 프레임부(22a)를 원주방향으로 분할한 고정부(23a)와, 게이지부(22b)에 상당하는 복수의 게이지부(23b)를 가진다. 본 실시형태에서는, 흡반(10)은 고정부(23a)의 말단(23e)에 고정된다. 또한, 본 실시형태에서는, 방사형 부재(23)는 케이지형 부재(22)와 마찬가지로, 게이지부(23b)에 의해 돔 형상의 외관을 나타낸다. 본 실시형태에서는, 흡반 변형요소(30)는 게이지부(23b)의 연결부(23c)에 배치된다.

더욱이, 지지부(20)의 외관 형상도 다양한 형상의 것을 채용할 수 있다.

도 10a는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부(20)의 외관 형상의 일 예를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 10b는, 본 발명에 따른 흡착장치에 적용 가능한 지지부(20)의 외관 형상의 다른 예를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 10a에는, 지지부(20)의 일 예인 지지부(24)의 외관 형상을 나타낸다. 도 10a에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보면, 지지부(24)의 외관 형상은 통 형상 부재(21)의 측벽(21a)의 원환 형상의 일부가 분단되어 있다. 도 10b에는, 지지부(20)의 다른 예인 지지부(25)의 외관 형상을 나타낸다. 도 10b에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보면, 지지부(25)의 외관 형상은 통 형상 부재(21)의 측벽이 말굽형의 형상이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 몇가지의 실시형태에 대해 설명을 실시한 것에 지나지 않고, 특허청구범위에 따르면 다양한 변경이 가능하다. 상술한 각 실시형태에 채용된 다양한 구성은 서로 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상술한 각 실시형태에 채용된 다양한 구성은 서로 적절히 치환될 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 예를 들면, 실내 아이템용의 고정구, 산업용 로봇, 자립 보행식 로봇, 작업 기계 등의 물건을 착탈 가능하게 고정하기 위한 장치 등에 이용할 수 있다.

[관련 출원의 상호 참조]

본원은 2018년 11월 30일에 출원한 일본특허 출원 제2018-225979호의 우선권 이익을 주장하는 것으로, 그 내용은 참조에 의해 본원에 편입된다.

1A： 흡착장치(제1 실시형태), 1B: 흡착장치(제2 실시형태), 10: 흡반, 11: 원판 부재(연자성 엘라스토머), 11a: 원판 부재의 외면, 11b: 원판 부재의 내면, 12: 원판 부재(경자성 엘라스토머), 13: 흡반, 131: 원판부, 132: 철부, 20: 지지부, 21: 통 형상 부재, 21a: 측벽, 21b: 칸막이 벽, 22: 케이지형 부재, 22a: 프레임부, 22b: 게이지부, 22c: 연결부, 23: 방사형 부재, 23a: 고정부, 23b: 게이지부, 23c: 연결부, 24: 지지부, 25: 지지부, 30: 흡반 변형요소, 31: 전자석, 31a: 자성 소자, 31b: 통전 코일, 32: 자성체, A1: 개구부, f1: 흡반의 흡착면, f2: 흡반의 흡인면, F1: 흡반이 발생하는 자력, F3: 흡반 변형요소가 발생하는 자력, S0: 지지부의 공간, S1： (부압상태의) 밀폐공간, S2: 간극공간

Claims

자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 부분을 가지는 흡반과,
상기 흡반을 변형 가능하게 지지하는 지지부와,
자력에 의해 상기 엘라스토머를 변형시키는 흡반 변형요소,
를 구비하는, 흡착장치.
제1항에 있어서,
상기 엘라스토머는 연자성 엘라스토머이며,
상기 흡반 변형요소는 경자성체인, 흡착장치.
제1항에 있어서,
상기 엘라스토머는 경자성 엘라스토머이며,
상기 흡반 변형요소는 경자성체인, 흡착장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 경자성체는 전자석인, 흡착장치.
제1항에 있어서,
상기 엘라스토머는 경자성 엘라스토머이며,
상기 흡반 변형요소는 연자성체인, 흡착장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡반 변형요소는 상기 흡반에 대해서 상대이동 가능한, 흡착장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡반은 판 형상이고, 또한, 상기 흡반의 흡착면에 요부 및 철부의 적어도 어느 하나를 가지는, 흡착장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부는 평면에서 보면, 상기 흡반을 환 형상으로 지지하고 있는, 흡착장치.
제8항에 있어서,
상기 지지부는 상기 흡반 사이에 형성된 공간을 외부로 통하게 하는 개구부를 가지는, 흡착장치.
자력에 의해 변형 가능한 엘라스토머로 이루어지는 부분을 가짐과 동시에, 판 형상이고, 또한, 흡착면에 요부 및 철부의 적어도 어느 하나를 가지는, 흡반.