KR102652932B1 - 진공 펌프용 체크-밸브 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 펌프용 체크-밸브 구조에 관한 것으로, 구체적으로는, 진공 펌프의 속이 빈 몸체의 하면에 형성된 흡착 패드 간 연통-공을 개폐하도록 설치되는 유연 체크-밸브에 관한 것이다. 본 발명의 체크-밸브 구조는 상기 연통-공의 외측 주변에 부착되는 고정부, 상기 고정부로부터 연장되어 상기 연통-공과 근접 또는 분리되는 방향으로 선회 이동하며 근접시 상기 연통-공에 대응하는 위치에 관통하여 형성된 미세-홀을 포함하는 밸브부, 상기 미세-홀에 삽입되어 배기 유로의 형태를 결정하고 그 변형을 방지하는 경질의 지지관을 포함한다.

Description

진공 펌프용 체크-밸브 구조 {Check valve structure for vacuum pump}

본 발명은 에어 흐름을 제어하는 체크-밸브에 관한 것으로 특히, 진공 펌프에 사용되는 체크-밸브 구조에 관한 것이다.

일반적으로 진공 펌프는 속이 빈 형태의 몸체와, 상기 몸체에 호스 연결 또는 내부 장착의 방식으로 구비되는 에어 이젝터(ejector)를 포함하며, 상기 몸체의 하면에 연통-공이 형성되고 거기에 흡착 패드가 연통하여 체결된다. 상기 패드가 대상물 표면에 접촉한 상태에서 압축공기가 상기 이젝터를 고속으로 통과할 때, 패드의 내부공기가 몸체를 경유하여 이젝터 내측으로 유인되고 압축공기와 함께 외부로 배출된다.

이때 상기 몸체 및 패드의 내부공간에 진공 및 부압이 발생하는 동시에 그 발생한 부압에 의하여 대상물이 패드에 흡착·파지되는 것이다. 그리고 상기 대상물은 몸체 외부에 연결된 자동화 장치 또는 로보틱(robotic) 시스템에 의하여 정해진 장소로 이송될 것이다.

이 시스템에서 소위 '체크-밸브'는 상기 몸체의 하면에 형성된 패드 간 연통-공을 개폐하도록 설치되는 유연 고무판으로, 예컨대 상기 펌프가 작동하여 패드를 배기할 때 몸체의 내부 부압이 증가하면서 상기 연통-공을 폐쇄하는 방향으로 이동한다. 그리하여 만족할 진공 수준에 도달하면 상기 체크-밸브가 폐쇄되면서 대상물의 이송이 시작되는 것이다.

이 과정에서 상기 체크-밸브의 주변으로 진공 손실이 발생할 수 있으며, 이는 결과적으로 대상물의 이송에 큰 문제를 야기할 수 있다. 그 대책으로 일반적으로는 상기 체크-밸브 중앙 부분에 미세-홀을 두어, 진공 수준에 도달한 후에도 미세-배기가 지속적으로 이루어지도록 함으로써 상기 패드 내의 진공 수준이 떨어지는 것을 방지한다. 이 방식은 등록특허공보 제10-0793323호에 개시된 '체크-밸브 어셈블리'에 잘 기재되어 있다.

실제로 이 방식이 흔하게 적용되기는 하지만, 상기 패드가 유연 고무로 구성되기 때문에 시스템에서 요구되는 진공압(-kPa) 수준에 의하여 상기 미세-홀이 쉽게 변형되고 막혀버리는 수가 있다. 그렇다고 하여 상기 미세-홀의 크기를 더욱 크게 하는 것은 요구된 진공압 수준에 도달하지 못하게 하는 요인이 되므로, 바람직한 해결책이 될 수가 없다.

한편, 다른 방식으로 업-다운 플레이트 방식의 플라스틱 또는 금속 밸브가 제안되기도 하였으나, 이들은 전체적인 구조가 복잡하여 진공 시스템 및 진공 펌프에 간편하게 사용되기에 적합하지가 않다.

<선행기술문헌>

등록특허공보 제10-0793323호

등록실용신안공보 제20-0300952호

등록특허공보 제10-1600696호

등록특허공보 제10-2570475호

본 발명은 상기한 종래 기술들의 문제를 해결하고자 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 유연 고무 체크-밸브를 기반으로 하되 간단한 구조를 이용하여 미세-홀이 임의 변형 또는 차단되는 것을 방지할 수 있는 진공 펌프용 체크-밸브 구조를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 체크-밸브 구조는:

진공 펌프의 속이 빈 몸체의 하면에 형성된 흡착 패드 간 연통-공을 개폐하도록 설치되는 유연 체크-밸브에 있어,

상기 연통-공의 외측 주변에 부착되는 고정부;

상기 고정부로부터 연장되어 상기 연통-공과 근접 또는 분리되는 방향으로 선회 이동하며, 근접시 상기 연통-공에 대응하는 위치에 관통하여 형성된 미세-홀을 포함하는 밸브부;

상기 미세-홀에 삽입되어, 에어 유로의 형태를 결정하고 그 변형을 방지하는 경질의 지지관;

을 포함하며,

상기 진공 펌프 동작시, 상기 밸브부가 공기압에 의하여 연통-공에 근접하는 방향으로 이동하는 것;

을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 고정부는 고무 플레이트로서 상기 밸브부 주변을 'U'-형으로 절단하는 방법으로, 혀 모양의 밸브부를 일체로 성형한다.

상기 밸브부는 고정부 플레이트 상에서 복수로 구성될 수 있다.

상기 지지관은 미세-홀의 상·하부 턱에 걸려 장착되도록 하는 대향 플랜지를 포함하며, 이때 바람직하게 상부 플랜지는 지지관의 미세-홀 삽입을 용이하게 하는 외측 경사면을 갖는다.

바람직하게, 상기 지지관 내부의 에어 유로는 흡착 패드의 배기 방향으로 좁아지는 적어도 2-단의 유로이다.

본 발명의 체크-밸브 구조는 유연 고무를 기반으로 에어 밸브가 공기압으로 선회하는 간단한 방식으로 제작할 수 있으며, 그 중 미세-홀에는 별도의 지지관이 삽입되어 이루어진다. 이에 따라 진공 펌프용 체크-밸브의 설계 및 제작이 간편한 효과가 있으며, 별도의 지지수단을 이용함으로써 밸브의 미세-홀이 임의로 변형 또는 차단되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 체크-밸브 구조를 포함한 진공 시스템 개념도.
도 2는 도 1의 체크-밸브 구조의 분해 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 체크-밸브 구조의 평면도.
도 4는 도 2의 '지지관'을 발췌하여 보인 확대 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 체크-밸브 구조의 동작을 설명하기 위한 도면.

이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 '진공 펌프용 체크-밸브 구조'(이하 '체크-밸브 구조')의 특징과 작용효과는, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 바람직한 실시 예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 1 이하의 도면에서, 본 발명의 체크-밸브 구조가 부호 10으로 표시된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 체크-밸브 구조(10)는 진공 펌프의 속이 빈 몸체(12)의 하면에 형성된 흡착 패드(14) 간 연통-공(13)을 개폐하도록 설치되는 유연 소재 체크-밸브를 기반으로 한다. 일반적인 진공 시스템의 예에서, 상기 체크-밸브는 주로 고무 플레이트로 구성되며, 상기 진공 펌프의 동작 및 그에 따른 패드(14) 배기시 공기압에 의하여 이동하여 상기 연통-공(13)을 폐쇄 또는 개방하는 수단이다. 도면에서 상기 패드(14)는 스폰지 타입의 패드이다.

참고로, 부호 11은 상기 몸체(12)의 내부 또는 외부에 구비되어, 몸체(12)와 함께 진공 펌프를 구성하는 에어 이젝터(ejector)이다.

본 발명의 상기 체크-밸브 구조(10)는 상기 연통-공(13)의 주변에 부착 및 고정되는 고정부(15)와, 상기 고정부(15)로부터 연장되어 상기 연통-공(13)의 개폐에 간섭하는 밸브부(16)를 포함한다. 여기에서 상기 고정부(15)는 연통-공(13)의 외측 주변에 부착되는 부분으로, 구체적으로는, 상기 몸체(12) 하면의 연통-공(13) 주변에 접착제로 부착된다.

상기 밸브부(16)는 고정부(15)로부터 연장되어 상기 연통-공(13)과 근접 또는 분리되는 방향으로 선회 이동하며(화살표 ① 참조), 근접시 상기 연통-공(13)에 대응하는 위치에 관통하여 형성된 미세-홀(17)을 포함하여 이루어진다. 이 미세-홀(17)은 상기 연통-공(13)과 패드(14)를 공간적으로 연결하는 홀로서, 시스템의 진공도 개선 및 유지를 위한 수단으로 의미가 있다.

그러나 상기 몸체(12)의 내부 진공압(-kPa)에 의하여 축소·변형 및 막힘의 우려가 크다. 그것은 물론 상기 밸브부(16)가 변형되기 쉬운 유연한 소재로 구성되기 때문이다. 이에 본 발명의 체크-밸브 구조(10)는 상기 미세-홀(17)에 삽입되어, 배기 유로의 형태를 결정하고 그 변형을 방지할 수 있는 경질의 플라스틱 또는 금속 지지관(18)을 더 포함하는 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 고정부(15)는 고무 플레이트로서 상기 밸브부(16) 주변을 'U'-형으로 절단(모양 따내기)하는 방법으로, 혀(tongue) 모양의 밸브부(16)를 일체로 성형한다. 도시된 바와 같이 상기 밸브부(16)는, 소위 펀칭 등을 이용하여, 하나의 고정부(15) 플레이트 상에서 복수로 구성될 수 있으며, 이는 예컨대 작업 대상물의 표면적이 큰 경우에 유익하게 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 지지관(18)은 미세-홀(17)의 상·하부 턱에 걸려 장착되도록 대향하는 상·하부 플랜지(19a,19b)를 포함하여 구성된다. 이때 상부 플랜지(19a)는 외경이 연통-공(13)에 비하여 작으며, 상기 지지관(18)의 미세-홀(17) 삽입을 용이하게 하는 외측 경사면(20)을 갖는다. 구체적인 상기 지지관(18)의 재료, 배치, 설치 등에 관련해서는, 주변의 유기적 요소들과의 관계를 고려하여 설계되어야 할 것이다.

본 실시 예에서, 상기 지지관(18) 내부의 배기 유로(21)는 흡착 패드(14)의 배기 방향으로 좁아지는 적어도 2-단의 유로이다. 이 형태는 패드(14)의 내부공기를 신속하게 유입 및 배출되게 하는 동시에 패드(14) 내부의 진공도를 개선 및 유지하는데 유익한 효과를 제공할 수 있다. 이와 같이 상기 유로(21)로서 2-단 유로를 예시하지만 반드시 '2-단'에 한정되는 것은 아니며 실시 예에 따라 다양한 형태가 적용될 수 있을 것이다.

도 5를 참조하면, 공급된 압축공기가 상기 에어 이젝터(11)를 고속으로 통과할 때 패드(14)의 내부공기가 지지관(18) 및 몸체(12)를 경유하여 이젝터(11) 내부로 유인되고 압축공기와 함께 배출되며, 이 과정에서 상기 몸체(12) 및 패드(14)의 내부공간(S)에 진공 및 부압이 생성되고 이때 생성된 부압에 의하여 대상물(W)이 패드(14)에 흡착되는 것이다. 그리고 이와 같이 대상물(W)이 흡착되면, 자동화 또는 로보틱 장치에 의하여 정해진 장소로 이송될 것이다.

구분하여 살펴보면, 초기에 상기 연통-공(13)은 개방되어 있으므로 패드(14)의 신속한 배기가 가능하며(도 5의 (a) 참조), 점차로 상기 밸브부(16)가 공기압에 의하여 선회 이동하여 연통-공(13)에 간섭하며(화살표 ② 참조), 이때부터는 미세-홀(17)을 통한 배기가 지속적으로 이루어진다(도 5의 (b) 참조). 이러한 작용을 통하여 신속한 배기 및 고진공도 달성을 만족시키는 것이다.

대상물(W)의 흡착 및 이송이 완료된 후 압축공기의 공급이 중단되고 더불어 진공 이젝터(11) 및 진공 펌프의 동작이 종료되면, 상기 밸브부(16)는 연통-공(13)으로부터 멀어지는 방향으로 선회 이동(화살표 ③ 참조)하여 연통-공(13)에 대한 간섭을 해제하며, 이에 상기 몸체(12)로부터 유입된 공기가 패드(14) 내부공간(S)으로 직접 공급되면서 진공 및 부압이 해제된다(도 5의 (c) 참조). 이에 패드(14)와 작업 대상물(W)이 분리되는 것이다.

이상의 진공/해제 전 과정을 통하여, 공기의 양 방향 이동과 진공 압력의 생성 및 해제 등 동작이 이루어짐에 불구하고;

상기 밸브부(16)는 경질 지지관(18)이 제공하는 약간의 무게감으로 인하여, 연통-공(13)에 대한 정확한 위치 이동이 가능하며;

상기 미세-홀(17) 역시 유로(21)를 제공하는 경질 지지관(18)으로 인하여, 변형 또는 막힘이 전혀 발생하지 않는;

특징이 있다.

10. 체크-밸브 구조
11. 에어 이젝터
12. 몸체
13. 연통-공
14. 패드
15. 고정부
16. 밸브부
17. 미세-홀
18. 지지관
19a. 상부 플랜지
19b. 하부 플랜지
20. 경사면
21. 유로
S. 내부공간
W. 대상물

Claims (6)

1. 진공 펌프의 속이 빈 몸체(12)의 하면에 형성된 흡착 패드(14) 간 연통-공(13)을 개폐하도록 설치되는 유연 체크-밸브에 있어,
   상기 연통-공(13)의 외측 주변에 부착되는 고정부(15);
   상기 고정부(15)로부터 연장되어 상기 연통-공(13)과 근접 또는 분리되는 방향으로 선회 이동하며, 근접시 상기 연통-공(13)에 대응하는 위치에 관통하여 형성된 미세-홀(17)을 포함하는 밸브부(16);
   상기 미세-홀(17)에 삽입되어, 배기 유로(21)의 형태를 결정하고 그 변형을 방지하는 경질의 지지관(18);
   을 포함하며,
   상기 진공 펌프 동작시, 상기 밸브부(16)가 공기압에 의하여 연통-공(13)에 근접하는 방향으로 이동하는 것;
   을 특징으로 하는 체크-밸브 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정부(15)는:
   고무 플레이트로서 상기 밸브부(16) 주변을 'U'-형으로 절단하는 방법으로, 혀 모양의 밸브부(16)를 일체로 성형한 것;
   을 특징으로 하는 체크-밸브 구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 지지관(18)은 플라스틱 또는 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 체크-밸브 구조.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 밸브부(16)는 하나의 고정부(15) 플레이트 상에서 복수로 구성되는 것을 특징으로 하는 체크-밸브 구조.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 지지관(18)은 미세-홀(17)의 상·하부 턱에 걸려 장착되도록 하는 대향 플랜지(19a,19b)를 포함하며;
   이때 상부 플랜지(19a)는 외경이 연통-공(13)에 비하여 작으며, 지지관(18)의 미세-홀(17) 삽입을 용이하게 하는 외측 경사면(20)을 갖는 것;
   을 특징으로 하는 체크-밸브 구조.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 지지관(18) 내부의 배기 유로(21)는 흡착 패드(14)의 배기 방향으로 좁아지는 적어도 2-단의 유로인 것을 특징으로 하는 체크-밸브 구조.