KR102570475B1 - 진공 시스템용 체크밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 시스템용 체크밸브 조립체에 관한 것이다. 진공 시스템은 흡입포트가 형성된 진공펌프를 포함하며 본 발명의 조립체는 상기 흡입포트 또는 그에 연결된 흡착용 패드에 장착되는 것이다. 이 조립체는 상기 흡입포트에 장착되는 공간형 몸체, 상기 몸체 내부에 안착되어 그 주변으로 에어 패스가 형성되는 플레이트형 체크밸브, 상기 통로에 동축 배치되고 일단이 상기 체크밸브를 가압하여 지지하는 스프링을 포함한다. 특히 상기 체크밸브는 그 저면에 배기홀을 중심으로 연장된 복수의 슬롯형 유로가 형성된 것으로, 상기 유로가 상기 패스의 일부를 구성하도록 설계된다.

Description

진공 시스템용 체크밸브 조립체 {Check valve assembly for vacuum system}

본 발명은 체크밸브 조립체에 관한 것으로 특히, 진공 시스템에서 진공펌프와 함께 사용되는 체크밸브 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 '진공 시스템'이란 압축공기에 의하여 작동하는 진공펌프와 상기 진공펌프의 흡입포트 측에 연결된 흡착용 패드를 포함하는 장치로서, 고속의 압축공기가 진공펌프를 통과할 때 상기 패드의 내부공기가 흡입포트를 통하여 진공펌프 내로 유인되고 압축공기와 함께 배출되면서 진공펌프/패드 내에 진공/부압이 생성되며, 이 생성된 부압에 의하여 대상물이 패드에 흡착된다. 흡착된 대상물은 자동화 장치에 의하여 정해진 위치로 이송될 것이다.

이때 상기 흡입포트의 구경이 너무 크면 진공도달 수준이 낮아지고 반대로 너무 작으면 진공도달 속도가 느려진다. 이에 상기 흡입포트에 적정 구비될 수 있는 밸브요소가 필요한 것이다. 도 1의 (a)-(c)는 본 출원인이 현재 제작하고 판매하고 있는 종래의 밸브 조립체(100)와 진공 시스템을 나타낸다.

도 1(a)를 참조하면, 상기 밸브 조립체(100)는 상기 흡입포트(101)에 나사결합 또는 볼트로 장착되는 관통형 몸체(102)와, 몸체(102)의 중앙 통로(103)에 일정 범위 상·하 유동하게 설치되는 체크밸브(104)를 포함하며, 상기 체크밸브(104)의 중앙에는 미세한 배기홀(105)이 형성되어 있다. 도면에서 부호 109는 실링 패드이다. 진공 시스템의 흡착용 패드(107)가 대상물(W) 표면에 접촉한 상태에서 진공펌프(106)가 작동하면 상기 패드(107)의 내부공기는, 체크밸브(104)가 상승하기 전까지, 순간적이나마 체크밸브(104) 주변의 패스(path)(108) 및 배기홀(105)을 통하여 배출된다(화살표 ① 참조).

도 1(b)를 참조하면, 이때 배기 공기압에 의하여 상기 체크밸브(104)가 곧바로 상승하며, 이에 따라 상기 패스(108)는 차단되고 패드(107)의 내부공기는 배기홀(105) 만을 통하여 배출된다(화살표 ② 참조).

그러면서 상기 패드(107)의 밀폐된 내부공간(S1)에는 부압이 생성되고, 대상물(W)이 패드(107)에 흡착되는 것이다. 한편, 대상물(W) 흡착에 관여하지 않는 패드(107) 부분에는 그 내부공간(S2)이 밀폐되지 않으므로 외부공기가 대량 유입되며, 그 유입 공기압에 의하여 체크밸브(104)가 상승하면서 해당 패스(107)를 차단함으로써 시스템 전체의 진공손실을 최소화할 수 있다.

다만, 상기 밸브 조립체(100)의 바람직한 작용은 그 조립체(100)가 (a),(b)로 도시된 것과 같은 상태 즉 '상측에 패드(107), 하측에 대상물'인 관계에서 가능하며, 그 반대인 관계에서는 불가능하다.

즉, 도 1(c)와 같이, '하측에 패드(107), 상측에 대상물'인 상태에서 상기 체크밸브(104)는 자중에 의하여 낙하하여 동작 전부터 해당 패스(107)를 차단하고 있으므로, 상기 패스(107)를 통한 패드(107) 내부공간(S)의 배기는 애당초 불가능하다. 한편, 배기 및 이송 중 시스템의 회전 등으로 인하여 '패드(107)와 대상물(W)' 간 위치관계가 수시 가변하는 경우에는 체크밸브(104)의 위치나 자세도 유동적이어서, 대상물(W)의 흡착 및 이송 작업이 현저히 불안정해질 수 있다.

도시하지는 않았으나, 예시된 것 외에 소위 '볼(ball) 타입' 체크밸브나 기타의 다른 체크밸브 역시 같은 문제를 가지고 있다.

<선행기술문헌>

등록실용신안공보 제20-0300952호

등록특허공보 제10-1469688호

등록특허공보 제10-0793323호

등록특허공보 제10-1600696호

본 발명은 상기한 종래 밸브 조립체의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다. 본 발명의 목적은, 진공 시스템 중 '패드와 대상물' 간 위치관계에 상관없이, 흡착용 패드의 신속한 배기 및 대상물의 안정적인 흡착/이송이 가능한 진공 시스템용 체크밸브 조립체를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 배기 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있는 진공 시스템용 체크밸브 조립체를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 체크밸브 조립체는:

진공 시스템에서 배기용 진공펌프 장치의 흡입포트 측에 장착되어 사용되는 체크밸브 조립체에 있어서,

상기 흡입포트에 끼워져 장착되는 관통형 재료로, 중앙 통로의 내벽에 요입된 링-형태로 구성되는 안착용 스페이스를 포함하는 몸체;

중앙 부분에 배기홀이 형성된 원형 플레이트 밸브로서, 상기 스페이스 내부에 이동 가능하게 안착되며, 그 주변으로 스페이스 내벽과의 사이에 상기 통로와 소통하는 패스가 형성되는 체크밸브;

상기 통로에 동축적으로 배치되고, 일단이 상기 체크밸브를 가압하여 그 위피를 탄력적으로 지지하는 스프링;

을 포함한다.
여기에서, 상기 체크밸브는:
그 저면에 유로가 형성되고, 상기 유로가 상기 패스의 일부를 구성하도록 설계된 것이며;
이때, 상기 유로는:
상기 배기홀을 중심으로 각 방향 직선형으로 연장되고, 그 중심에서 서로 연결되는 복수의 슬롯(slot)을 포함하는 것;
을 특징으로 한다.

위 구조에서, 시스템 작동시:

상기 흡입포트 또는 흡입포트 측에 연결된 흡착용 패드의 내부 공간에 외부공기가 유입되는 경우, 그 유입되는 공기압에 의하여 상기 체크밸브가 이동하면서 상기 패스를 차단하는 것;

을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 체크밸브는:

상기 배기홀을 축으로 하여, 상대적으로 직경이 큰 밸브-상부와 직경이 작은 밸브-하부가 측부의 단차 또는 경사면을 포함하여 일체로 형성된 것으로;
상기 밸브-하부의 저면에 상기 유로가 형성되고, 그 유로가 상기 측부를 경유하여 패스의 일부를 구성하는 것;

을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링은:

일단이 상기 통로의 단부 측에 고정되고, 타단이 상기 체크밸브를 가압함으로써, 체크밸브의 위치를 탄력적으로 지지하는 것;

을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 몸체는:

상부와 하부의 결합으로 이루어지며, 이때 상기 스페이스는 상부와 하부의 사이에 홈 형태로 형성되는 것;

을 특징으로 한다.

한편, 상기 체크밸브는:

상기 스프링의 타단이 삽입되는 요입부를 포함하여 형성되는 것;

을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 체크밸브는 스프링 구조에 의하여 스페이스 내에서 임의 유동하지 않으며 다만, 외부공기가 패드 측으로부터 대량 유입되는 경우에 상기 패스를 차단하는 방향으로 이동하여 시스템의 진공손실을 최소화한다. 따라서, 패드와 대상물 간 위치관계에 상관없이, 흡착용 패드의 신속한 배기 및 대상물의 안정적인 흡착/이송을 가능하게 하는 각별한 효과가 있다. 한편으로, 상기 체크밸브 및 그를 이용한 최적의 유로 설계를 통하여, 배기 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있는 특별한 효과가 있다.

도 1(a),(b),(c)는 종래의 밸브 조립체의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 체크밸브 조립체의 외형도.
도 3은 도 2의 단면도.
도 4는 도 2의 체크밸브 조립체의 장착상태를 보인 단면도.
도 5는 도 2의 체크밸브 조립체 중 체크밸브의 저면 사시도.
도 6(a),(b)는 도 4의 작용을 설명하기 위한 도면.

이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 '진공 시스템용 체크밸브 조립체'(이하 '체크밸브 조립체'라 한다)의 특징과 작용효과는, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시 예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 2 이하에서, 본 발명의 체크밸브 조립체가 부호 '10'으로 표시되어 있다. 그리고 부호 '30'은 상기 체크밸브 조립체(10)가 사용된 진공 시스템을 나타낸다.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 체크밸브 조립체(10)는, 특정 공간 내부 공기를 배출시키기 위한 배기용 진공펌프(31)와 상기 진공펌프(31)의 흡입포트(32) 측에 연결된 흡착용 패드(33)를 포함하는 진공 시스템(30)에서, 상기 흡입포트(32)에 장착되어 사용되는 밸브 조립체이다. 다만, 상기 흡입포트(32)가 충분히 길게 형성되는 경우 상기 패드(33)는 생략될 수도 있다. 이러한 점에서 본 발명의 상기 체크밸브 조립체(10)는 종래의 것과 다르지 않다.

상기 진공펌프(31)의 사이즈에 따라 흡입포트(32)는 다수 형성될 수 있으며, 이때 상기 체크밸브 조립체(10)는 각 포트(32)에 개별적으로 구비된다. 본 실시 예에서 상기 패드(33)는 폭이 넓은 하나의 다공성 재료에 대하여 각 포트(32)에 대응하는 다수의 공간(34a,34b)을 구분하여 설계한 것이다. 다만, 다른 실시 예에서 상기 패드(33)는 개별적으로 각 포트(32)에 구비될 수 있을 것이다.

본 발명의 상기 체크밸브 조립체(10)는 구조적으로 상기 흡입포트(32)에 끼워져 고정되는 몸체(11), 상기 몸체(11) 내부에 배치되는 체크밸브(12), 상기 체크밸브(12)를 지지하는 스프링(13)을 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 상기 몸체(11)는 흡입포트(32)에 끼워져 장착되는 관통형 재료로서, 중앙 통로(14)의 내벽에 요입된 링-형태로 구성되는 안착용 스페이스(15)를 포함한다. 여기에서, 상기 스페이스(15)는 그 내부에 배치되는 체크밸브(12)와의 관계를 고려하여 설계되어야 할 것이다. 바람직하게, 상기 몸체(11)는 상부(11a)와 하부(11b)의 결합으로 이루어지며, 이때 상기 스페이스(15)는 상부(11a)와 하부(11b)의 사이에 홈 형태로 형성된다. 이 구조는 체크밸브 조립체(10) 전체의 조립을 쉽게 하는 특징이 있다.

본 실시 예에서, 상기 몸체(11)는 그 상단부 외주에 설치되는 실링 겸용 고정 오링(21)을 이용하여 상기 흡입포트(32)에 장착되며, 이로써 몸체(11)의 고정 및 실링을 위한 별도의 구성들을 생략할 수가 있다.

상기 체크밸브(12)는 중앙부에 배기홀(16)이 형성된 원형 플레이트로서, 그 가장자리가 상기 스페이스(15)의 요입된 부분에 삽입되는 방식으로, 전체로써 스페이스(15) 내부에 이동 가능하게 안착된다. 이때 상기 체크밸브(12)의 주변 즉, 체크밸브(12)와 상기 스페이스(15)의 내벽 간에는 상기 통로(14)와 소통하는 패스(17)가 형성된다. 결국은 이 점을 고려하여 상기 스페이스(15) 및 체크밸브(12)의 상대적인 사이즈를 설계하여야 한다.

도 5를 참조하면, 본 실시 예에서 상기 체크밸브(12)는 저면에 유로(18)가 형성되고 그 유로(18)가 상기 패스(17)의 일부를 구성하도록 설계함으로써 배기 공기의 흐름을 원활하게 할 수 있다. 이때 상기 유로(18)는, 상기 배기홀(16)을 중심으로 각 방향 직선형으로 연장되고 그 중심에서 서로 연결되는 복수의 슬롯(slot)을 포함하는 소위 일자(-)형, 십자(+)형 또는 방사형 유로로 설계됨으로써, 전체적으로 공기의 흐름을 원활하게 한다.

구체적으로, 상기 체크밸브(12)는:
상기 배기홀(16)을 축으로 하여, 상대적으로 직경이 큰 밸브-상부(12a)와 직경이 작은 밸브-하부(12b)가 측부(12c)의 단차 또는 경사면을 포함하여 일체로 형성된 것으로;
상기 밸브-하부(12b)의 저면에 상기 유로(18)가 형성되고, 그 유로(18)가 상기 측부(12c)를 경유하여 패스(17)의 일부를 구성하는 것;
을 특징으로 한다.
한편, 상기 통로(14)는 그 내벽 상단에 확장 경사면(20)이 형성되어 공기의 흐름을 원활하게 한다.

상기 스프링(13)은 몸체(11)의 통로(14) 내에 동축적으로 배치되고, 그 일단이 상기 체크밸브(12)를 가압하여 그 위치를 탄력적으로 지지함으로써, 상기 체크밸브(12)가 스페이스(15) 내부에서 임의로 유동되지 않도록 한다.

구체적으로, 상기 스프링(13)은:

일단이 상기 통로(14)의 단부 측에 고정되고, 타단이 상기 체크밸브(12)를 가압함으로써, 체크밸브(12)의 위치를 탄력적으로 지지하는 것;

을 특징으로 한다.

한편, 상기 체크밸브(12)는 스프링(13)의 타단이 삽입되는 요입부(19)를 포함하여 형성된다. 이 구성은 상기 스프링(13)의 가압 및 체크밸브(12)의 위치가 안정적으로 유지되도록 한다.

도 6(a)를 참조하면, 본 발명의 체크밸브 조립체(10)는 진공 시스템(30) 작동시, 패드(33)와 대상물(W) 간 위치관계에 상관없이, 흡착용 패드(33)의 신속한 배기 및 대상물(W)의 안정적인 흡착/이송을 가능하게 함을 알 수 있다.

상기 패드(33)가 대상물(W) 표면에 접촉한 상태에서 진공 시스템(30)이 작동한다. 구체적으로, 고속의 압축공기가 진공펌프(31)를 통과할 때 상기 패드(33) 내부공간(34a)의 공기가 체크밸브 조립체(10)의 배기홀(16) 및 패스(17)를 경유하고 통로(14)를 통하여 진공펌프(31) 내부로 유인되고, 압축공기와 함께 외부로 배출된다(화살표 ③ 참조). 이러한 배기과정에서 상기 패드(33)의 밀폐된 내부공간(34a)에는 부압이 생성되며, 이때 생성된 부압에 의하여 대상물(W)이 패드(33)에 흡착되는 것이다. 그리고 흡착된 대상물(W)은 별도 제공된 자동화 장치에 의하여 정해진 위치로 이송될 것이다.

이때 상기 체크밸브(12)는 스프링(13)의 압력에 의하여 지지되어 있으므로 패드(33)의 내부공간(34a)의 배기 공기압 정도로는 상승·이동하지 않으며, 따라서 상기 패스(17)도 차단되지 않는다. 따라서 흡착용 패드(33)의 신속한 배기 및 대상물(W)의 안정적인 흡착이 가능하다. 또한, 상기 패드(33)의 내부공간(34a)에 예상하지 못한 진공 리키지(leakage)가 발생하는 경우에 자체적으로 신속한 회복이 가능하다.

한편, 상기 패드(33) 중 대상물(W)의 흡착에 관여하지 않는 내부공간(34b)은 밀폐되지 않으므로 외부공기가 대량으로 유입되며(화살표 ④ 참조), 이 경우 그 유입된 높은 공기압에 의하여 상기 체크밸브(12)가 상승하면서 해당 패스(17)를 차단한다. 그리고 이때에는 미세 배기홀(16)만 개방되어 있으므로, 시스템(30) 전체의 진공손실을 최소화할 수 있다.

도 6(b)를 참조하면, 상기 진공 시스템(30)이 위 (a)의 상태에서 180° 회전하여 '패드(33)와 대상물(W)' 간 위치관계가 '상·하'에서 '하·상'으로 변경 또는 그 외의 각도로 변경되어도 상기 시스템(30)은 위에 기재된 (a)와 동일한 작용을 그대로 유지하는데, 이는 상기 스프링(13) 구조에 의하여 체크밸브(12)의 위치가 적정 압력으로 지지되기 때문이다.

10. 체크밸브 조립체
11. 몸체
11a. 상부 11b. 하부
12. 체크밸브
12a. 밸브-상부 12b. 밸브-하부
12c. 측부
13. 스프링
14. 통로
15. 스페이스
16. 배기홀
17. 패스
18. 유로
19. 요입부
20. 경사면
21. 오링
30. 진공 시스템
31. 진공펌프
32. 흡입포트
33. 패드
34a,34b. 내부공간
W. 대상물

Claims (8)

1. 진공 시스템에서 배기용 진공펌프 장치의 흡입포트(32) 측에 장착되어 사용되는 체크밸브 조립체에 있어서,
   상기 흡입포트(32)에 끼워져 장착되는 관통형 재료로, 중앙 통로(14)의 내벽에 요입된 링-형태로 구성되는 안착용 스페이스(15)를 포함하는 몸체(11);
   중앙 부분에 배기홀(16)이 형성된 원형 플레이트 밸브로서, 상기 스페이스(15)의 내부에 이동 가능하게 안착되며, 그 주변으로 스페이스(15) 내벽과의 사이에 상기 통로(14)와 소통하는 패스(17)가 형성되는 체크밸브(12); 및
   상기 통로(14)에 동축적으로 배치되고, 일단이 상기 체크밸브(12)를 가압하여 그 위치를 탄력적으로 지지하는 스프링(13);
   을 포함하며,
   여기에서, 상기 체크밸브(12)는:
   그 저면에 유로(18)가 형성되고, 상기 유로(18)가 상기 패스(17)의 일부를 구성하도록 설계된 것이며;
   이때, 상기 유로(18)는:
   상기 배기홀(16)을 중심으로 각 방향 직선형으로 연장되고, 그 중심에서 서로 연결되는 복수의 슬롯을 포함하는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 진공 시스템(30) 작동시:
   상기 흡입포트(32) 또는 흡입포트(32) 측에 연결된 흡착용 패드(33)의 내부공간(34b)에 외부공기가 유입되는 경우, 그 유입되는 공기압에 의하여 상기 체크밸브(12)가 이동하면서 상기 패스(17)를 차단하는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 체크밸브(12)는:
   상기 배기홀(16)을 축으로 하여, 상대적으로 직경이 큰 밸브-상부(12a)와 직경이 작은 밸브-하부(12b)가 측부(12c)의 단차 또는 경사면을 포함하여 일체로 형성된 것으로;
   상기 밸브-하부(12b)의 저면에 상기 유로(18)가 형성되고, 그 유로(18)가 상기 측부(12c)를 경유하여 패스(17)의 일부를 구성하는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 스프링(13)은:
   일단이 상기 통로(14)의 단부 측에 고정되고, 타단이 상기 체크밸브(12)를 가압함으로써, 체크밸브(12)의 위치를 탄력적으로 지지하는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(11)는:
   상부(11a)와 하부(11b)의 결합으로 이루어지며, 이때 상기 스페이스(15)는 상부(11a)와 하부(11b)의 사이에 홈 형태로 형성되는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 체크밸브(12)는:
   상기 스프링(13)의 타단이 삽입되는 요입부(19)를 포함하여 형성되는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 통로(14)는 그 내벽 상단에 확장 경사면(20)이 형성된 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(11)는 그 상단부 외주에 설치되는 실링 겸용 고정 오링(21)을 이용하여 상기 흡입포트(32)에 장착되는 것;
   을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.