KR20080043419A - 진공발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실린더의 피스톤 작용에 의해 진공을 발생시키는 진공발생장치에 관한 것으로, 진공펌프 대신 압축공기를 양방향실린더의 좌우에 교대로 작용시켜 피스톤 작용에 의해 진공이 발생되도록 함으로써 전기소모가 적어 경제적이며 진공펌프에 비해 크기가 작은 진공발생장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명은, 공기공급원으로부터 공기를 공급받아 양방향 피스톤 작용이 이루어지는 양방향실린더부; 상기 양방향실린더부의 피스톤 왕복운동에 연동되도록 좌우에 각각 연결설치되고, 피스톤이 서로 반대방향으로 작용되는 제1실린더부와 제2실린더부; 상기 제1실린더부 및 제2실린더부의 피스톤 작용에 따라 진공이 발생되는 진공탱크부; 상기 양방향실린더부의 일측 실린더공간과 타측 실린더공간에 각각 공기배관으로 연결되어 공기공급원으로부터 공급되는 공기의 공급방향을 전환시키는 전환밸브;를 포함하여 이루어진다.
진공발생, 피스톤, 진공탱크, 에어백

Description

진공발생장치{Apparatus for vacuum generation}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공발생장치의 구성을 보여주는 개략도,
도 2, 도 3은 도 1의 진공발생장치가 동작되는 상태를 나타내는 동작상태도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 공기공급원 110 : 전환밸브
200 : 양방향실린더부 210 : 피스톤
220a,220b : 실린더내부공간 230a,230b : 피스톤로드
300 : 제1실린더부 400 : 제2실린더부
500 : 진공탱크부 510 : 진공탱크내부공간
520 : 에어백 530 : 진공게이지
310,320,330,340,350,410,420,430,440,450 : 실린더
311,321,331,341,351,411,421,431,441,451 : 피스톤
312,322,332,342,352,412,422,432,442,452 : 실린더내부공간
313,323,333,343,353,413,423,433,443,453 : 피스톤로드
610, 620 : 급속배기밸브
701,702,704,705,706,714,715,716 : 공기배관
703,713 : 연결링크
본 발명은 진공발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물건을 진공흡착시켜 반송을 가능하게 하기 위해 실린더의 피스톤 작용에 의해 진공을 발생시키는 진공발생장치에 관한 것이다.
최근 진공기술이 눈부시게 발전함에 따라 진공기술을 이용한 응용분야도 비약적으로 확대되어 왔다. 즉, 우리들의 생활에 필수적인 식품, 약품 등에서부터 전자부품, 각종 공업재료, 반도체산업을 비롯하여 가속기, 원자력 등 첨단산업에 이르기까지 폭넓게 이용되고 있다.
진공기술은 진공도에 따라 용도가 달라진다. 진공척, 진공건조, 진공포장에는 760~1 Torr 정도의 저진공을, 형광등, 방전관, 스퍼터링 에칭, 화학증착에는 1~10-3 Torr 정도의 중진공을, TV관, 전자현미경, 진공증착, 스퍼터링에는 10-3~10-7 Torr 정도의 고진공이 요구되고 있다.
이와 같은 진공을 발생시키기 위한 수단의 일례로 종래부터 진공펌프를 이용한 기술이 사용되고 있다. 즉, 진공펌프를 이용하여 진공을 발생시켜 진공이송장치의 흡착패드에 부압을 제공하여 물건의 반송이 가능해지는 것이다. 상기 진공펌프 는 모터를 구동시켜 진공을 발생시키는 장치이다.
그러나 상기 진공펌프의 모터를 구동시키기 위해서는 많은 양의 전기가 필요하므로 운전비용이 증가하고, 진공펌프가 매우 커서 운반이 용이하지 않으며, 모터의 내구성에 따라 주기적으로 교체를 하여야 하는 문제점이 있다. 또한 필요로 하는 진공도의 정도에 따라 모터의 용량을 변경사용해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 진공펌프 대신 압축공기를 양방향실린더의 좌우에 교대로 작용시켜 피스톤 작용에 의해 진공이 발생되도록 함으로써 전기소모가 거의 없어 경제적이며 진공펌프에 비해 크기가 작은 진공발생장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 진공탱크 내부에 에어백을 설치함으로써 진공탱크 내부에서 신속히 진공이 형성되는 진공발생장치를 제공하고자 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 양방향실린더의 좌우에 다수개의 실린더를 병렬로 설치함으로써 필요로 하는 진공도의 용량에 빠르고 신축적으로 대응할 수 있는 진공발생장치를 제공하고자 함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 진공발생장치는, 공기공급원으로부터 공기를 공급받아 양방향 피스톤 작용이 이루어지는 양방향실린더부; 상기 양방향실린더부의 피스톤 왕복운동에 연동되도록 좌우에 각각 연결설치되고, 피스톤이 서로 반대방향으로 작용되는 제1실린더부와 제2실린더부; 상기 제1실린더부 및 제2실린더부의 피스톤 작용에 따라 진공이 발생되는 진공탱크부; 상기 양방향실린더부의 일측 실린더공간과 타측 실린더공간에 각각 공기배관으로 연결되어 공기공급원으로부터 공급되는 공기의 공급방향을 전환시키는 전환밸브;로 이루어진다.
이 경우 상기 진공탱크 내부에는 에어백이 설치되고; 상기 제1실린더부와 제2실린더부에서 피스톤 작용에 의해 배출되는 공기는 급속배기밸브를 통해 상기 에어백에 공급되는 것;이 바람직하다.
또한 상기 제1실린더부와 제2실린더부는 피스톤이 내설된 실린더가 각각 다수개 병렬로 연결설치되는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공발생장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 공기공급원(100)으로부터 공기를 공급받아 양방향 피스톤 작용이 이루어지는 양방향실린더부(200), 상기 양방향실린더부(200) 내부의 피스톤(210)이 왕복운동시 이에 연동되도록 좌우에 각각 연결설치된 제1실린 더부(300)와 제2실린더부(400), 상기 제1실린더부(300) 및 제2실린더부(400)의 피스톤 작용에 따라 진공이 발생되는 진공탱크부(600)가 구비된다.
상기 공기공급원(100)과 양방향실린더부(200) 사이에는 공기의 공급방향을 전환시키는 전환밸브(110)가 설치된다. 상기 전환밸브(110)는 공기공급원(100)측으로는 하나의 공기배관(101)과 연결되고, 양방향실린더부(200)와는 2개의 공기배관(701,702)과 연결된다.
상기 양방향실린더부(200)는 공기공급원(100)으로부터 공급된 공기의 압력에 의해 좌우로 왕복되는 피스톤(210), 상기 피스톤(210)의 좌우에 형성되어 실린더의 내부공간을 형성하는 실린더내부공간(220a,220b), 상기 피스톤(210)의 좌우로 연결된 피스톤로드(230a,230b)로 이루어진다. 또한 상기 양방향실린더부(200)의 좌우 양측 끝단부에는 공기배관(701,702)이 피스톤(210)을 중심으로 좌우양측에 각각 연결설치되어 공기공급원(100)으로부터 공급되는 공기의 이송통로가 된다.
상기 양방향실린더부(200)의 좌우 양측으로는 제1실린더부(300)와 제2실린더부(400)가 각각 설치된다. 상기 제1실린더부(300)와 제2실린더부(400)는 각각 하나의 실린더(310, 410)만으로 이루어질 수도 있으나, 소요되는 진공도의 정도에 따라 다수개의 실린더를 병렬로 연결하여 사용하는 것이 바람직하다. 도 1에서는 제1실린더부(300)에 5개의 실린더(310 내지 350)가 병렬로 연결설치되어 있고, 제2실린더부(400)에도 동일하게 5개의 실린더(410 내지 450)가 병렬로 연결설치되어 있다.
상기 제1실린더부(300)의 첫 번째 실린더(310) 내부에는 피스톤(311)이 삽입되어 있고, 상기 피스톤(311)을 기준으로 일측에는 피스톤(311)의 좌우왕복운동에 따라 부압과 정압이 반복적으로 형성되는 피스톤내부공간(312)이 형성되어 있으며, 타측에는 피스톤로드(313)가 피스톤(310)과 연결설치된다. 상기 첫 번째 실린더(310)와 병렬로 연결설치된 다수 개의 실린더(320 내지 350)도 동일한 구조이다.
상기 제2실린더부(300)의 첫 번째 실린더(410)에는 제1실린더부(300)의 실린더(310)와 동일한 구조의 피스톤(411), 피스톤내부공간(412), 피스톤로드(413)가 형성되어 있다. 상기 첫 번째 실린더(410)와 병렬로 연결설치된 다수 개의 실린더(420 내지 450)도 동일한 구조이다.
상기 양방향실린더부(200)의 일측 피스톤로드(230a)는 연결링크(703)를 통해 다수 개의 피스톤로드(313,323,333,343,353)와 병렬로 연결되고, 타측 피스톤로드(230b)는 다른 연결링크(713)를 통해 다수 개의 피스톤로드(413,423,433,443,453)와 병렬로 연결된다.
상기 제1실린더부(300) 및 제2실린더부(400)에는 진공탱크부(600)가 연결된다. 상기 진공탱크부(600)는 진공이 발생되는 진공탱크내부공간(510), 상기 진공탱크내부공간(510)에서 소정의 부피를 가지도록 설치되는 에어백(520), 상기 진공탱크내부공간(510)의 진공도를 측정하는 진공측정부(530)로 이루어진다.
제1실린더부(300)의 실린더내부공간(312,322,332,342,352)과 제2실린더부(400)의 실린더내부공간(412,422,432,442,452)은 공기배관(704,714)과 병렬로 연통되고, 상기 공기배관(704,714)은 급속배기밸브(610,620) 및 공기배관(705,715)을 통해 진공탱크내부공간(510)과 각각 연통되도록 설치된다.
상기 에어백(520)은 제1실린더부(300)의 실린더내부공 간(312,322,332,342,352) 또는 제2실린더부(400)의 실린더내부공간(412,422,432,442,452)중 어느 한 곳에서 정압이 발생된 경우 그 정압이 발생된 공기를 수용하기 위한 것으로서 팽창가능한 재질로 이루어져 있다. 따라서 정압을 발생시키는 공기로 인해 에어백(520)이 팽창되면 진공탱크내부공간(510)의 부피가 작아져 진공이 형성되는 속도가 빨라지게 된다.
이 경우 상기 제1실린더부(300)와 진공탱크부(500) 사이, 그리고 제2실린더부(400)와 진공탱크부(500) 사이의 공기배관상에는 급속배기밸브(610,620)가 각각 설치되어 제1실린더부(300)의 실린더내부공간(312,322,332,342,352) 또는 제2실린더부(400)의 실린더내부공간(412,422,432,442,452)중 어느 한 곳에서 발생된 정압의 공기를 에어백(520)으로 이송되도록 한다. 상기 급속배기밸브(610,620)는 제1실린더부(300)와 제2실린더부(400)에서 진공탱크부(500)로 연결되는 공기배관 사이에 설치되어 공기의 경로를 변경시킬 수 있는 것이면 어떤 구조이든 적용가능하다.
상기 진공측정부(530)는 진공게이지를 포함하고, 이 진공게이지에서 측정된 진공도 정보를 제어부(도면에 미도시)에 송신하고, 제어부에서는 측정된 진공도가 설정범위를 벗어나는 경우 진공탱크내부공간(510)의 진공도를 높이기 위해 양방향실린더부(200) 및 제1,2실린더부(300,400)를 동작시킨다.
상기 제1실린더부(300)와 제2실린더부(400)의 실린더 개수는 진공탱크의 크기에 따라 다양하게 설치될 수 있다.
상기 에어백(520)은 일정이상의 압력이 형성되면 압력센서가 이를 감지하여 솔레노이드밸브를 작동시켜 배기경로(도면에 미도시)를 통해 배출되도록 구성된다.
도 2, 도 3은 도 1의 진공발생장치가 동작되는 상태를 나타내는 동작상태도이다.
도 2를 참조하면, 공기공급원(100)으로부터 양방향실린더부(200)의 실린더내부공간(220a)에 정압의 공기가 공급되어 피스톤(210)이 우측방향으로 이동되는 경우를 보여주고 있다.
피스톤(210)이 우측방향으로 이동되면, 제1실린더부(300)의 피스톤(311,321,331,341,351)도 우측방향으로 이동되어 실린더내부공간(312,322,332,342,352)에 부압이 형성되고, 상기 제1실린더부(300)의 실린더내부공간(312,322,332,342,352)은 공기배관(704, 705)과 연통되어 있으므로 진공탱크내부공간(510)에 부압이 형성된다.
이 경우 급속배기밸브(610)는 제1실린더부(300)측의 공기배관(704)에서 진공탱크부(500)측으로 연결되는 공기배관(705)이 서로 연통되도록 개방되어 있고, 에어백(520)과 연결되는 공기배관(706)측으로는 차단되어 있다.
또한 제2실린더부(400)의 피스톤(411,421,431,441,451)은 우측방향으로 밀리게 되어 실린더내부공간(412,422,432,442,452)의 공기는 정압이 형성되어 공기배관(714,716)을 통해 에어백(520)으로 이송되게 된다.
이 경우 제2실린더부(400)측의 공기배관(714)과 연결된 급속배기밸브(620)는 진공탱크부(500)로 연결되는 공기배관(715)측은 차단되고 에어백(520)으로 연결되는 공기배관(716)측이 개방된다.
상기 실린더내부공간(412,422,432,442,452)의 정압공기가 에어백(520) 내부로 유입되면 에어백(520)은 부풀어오르고, 에어백(520)이 차지하는 부피만큼 진공탱크내부공간(510)의 부압생성속도는 빨라진다.
상기한 바와 같이 피스톤(210)이 우측방향으로 이동되어 진공탱크내부공간(510)에 부압이 생성되면 피스톤(210)을 반대방향으로 이동시켜 진공탱크내부공간(510)에 반복하여 부압이 생성되도록 한다.
피스톤로드(313,323,333,343,353,413,423,433,443,453)는 연결링크(703,713)에 각각 연결되어 피스톤 왕복운동이 이루어지도록 한다.
도 3에서는 공기공급원(100)에서 양방향실린더부(200)의 타측 실린더내부공간(220b)에 정압의 공기를 공급하여 피스톤(210)이 좌측방향으로 이동되는 경우를 보여주고 있다.
도 3을 참조하면, 피스톤(210)이 좌측방향으로 이동되면, 제2실린더부(400)의 피스톤(411,421,431,441,451)도 좌측방향으로 이동되어 실린더내부공간(412,422,432,442,452)에 부압이 형성되고, 상기 제2실린더부(400)의 실린더내부공간(412,422,432,442,452)은 공기배관(714, 715)과 연통되어 있으므로 진공탱크내부공간(510)에 부압이 형성된다.
이 경우 급속배기밸브(620)는 제2실린더부(400)측의 공기배관(714)에서 진공탱크부(500)측으로 연결되는 공기배관(715)이 서로 연통되도록 개방되어 있고, 에어백(520)과 연결되는 공기배관(716)측으로는 차단되어 있다.
또한 제1실린더부(300)의 피스톤(311,321,331,341,351)은 좌측방향으로 밀리 게 되어 실린더내부공간(312,322,332,342,352)의 공기는 정압이 형성되어 공기배관(704,706)을 통해 에어백(520)으로 이송되게 된다.
이 경우 제1실린더부(300)측의 공기배관(704)과 연결된 급속배기밸브(610)는 진공탱크부(500)로 연결되는 공기배관(705)측은 차단되고 에어백(520)으로 연결되는 공기배관(706)측이 개방된다.
한편 공기공급원(100)에서 전환밸브(110) 및 공기배관(702)를 거쳐 일측의 실린더내부공간(220b)으로 공기를 공급하여 피스톤(210)이 좌측방향으로 이동되게 되면, 실린더내부공간(220a)에 있던 공기는 상기 피스톤(210)에 밀려 공기배관(701)을 통해 전환밸브(110)를 거쳐 외부로 배출되게 된다.
이와 같이 도 2와 도 3의 동작을 반복함으로써 진공탱크내부공간(510)에 진공이 형성되고, 이 과정에서 에어백(520)의 팽창으로 인해 진공형성속도가 빨라지게 된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 진공탱크내부공간(510)에 목표로 설정한 진공도가 형성되면 진공게이지(530)에서 이를 감지하여 제어부에서 공기공급원(100)의 공기공급이 중단되도록 제어한다.
또한 진공의 사용으로 인해 진공탱크내부공간(510)의 진공도가 설정된 값을 벗어나게 되면 진공게이지(530)에서 이를 감지하고, 제어부에서는 공기공급원(100)의 공기를 상기와 같은 방법으로 반복하여 공급함으로써 진공탱크내부공간(510)의 진공도를 설정된 값으로 형성되도록 한다.
이와 같이 본원발명은 공기공급원(100)에서 공기의 공급만으로 진공탱크에서 진공이 형성되므로 전기의 소모량이 극히 적어지게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 진공발생장치에 의하면, 진공탱크내부에 에어백을 설치하여 진공형성속도를 증가시킬 수 있고, 전기소모가 적어 경제성이 있으며, 진공펌프를 사용하는 장치에 비하여 크기가 적고 운반이 원활해지는 장점이 있다.
또한 반영구적으로 사용이 가능하고, 목표로 하는 진공도를 설정하게 되면 자동으로 진공이 형성되며, 실린더의 개수를 달리함으로써 다양한 진공도에 대응할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 공기공급원으로부터 공기를 공급받아 양방향 피스톤 작용이 이루어지는 양방향실린더부;
    상기 양방향실린더부의 피스톤 왕복운동에 연동되도록 좌우에 각각 연결설치되고, 피스톤이 서로 반대방향으로 작용되는 제1실린더부와 제2실린더부;
    상기 제1실린더부 및 제2실린더부의 피스톤 작용에 따라 진공이 발생되는 진공탱크부;
    상기 양방향실린더부의 일측 실린더공간과 타측 실린더공간에 각각 공기배관으로 연결되어 공기공급원으로부터 공급되는 공기의 공급방향을 전환시키는 전환밸브;
    를 포함하여 이루어진 진공발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공탱크부 내부에는 에어백이 설치되고;
    상기 제1실린더부와 제2실린더부에서 피스톤 작용에 의해 배출되는 공기는 급속배기밸브를 통해 상기 에어백에 공급되는 것;
    을 특징으로 하는 진공발생장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1실린더부와 제2실린더부는 피스톤이 내설된 실린더가 각각 다수개 병렬로 연결설치된 것을 특징으로 하는 진공발생장치.
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