KR20190093975A

KR20190093975A - 유체 공급 제어기

Info

Publication number: KR20190093975A
Application number: KR1020180013455A
Authority: KR
Inventors: 박병권; 이휘원
Original assignee: 주식회사 피엘피엔지니어링; 이휘원; 박병권
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-08-12

Abstract

본 발명은 유체 공급 제어기를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 대기 환경이나 진공 환경에 관계없이 유체공급부에서 부하측인 장치류에 유체 공급시, 유체의 토출량을 편차없이 정량적으로 정밀 제어하여 공급할 수 있도록 하고, 대기 환경이나 진공 환경에서 원격 제어를 통해 유체 공급 제어기를 제어하여 유체 공급이 필요로 하는 장치류 또는 설비에 대한 유지 관리가 용이하게 이루어지는 것이다.

Description

유체 공급 제어기{Fluid supply controller}

본 발명은 대기 환경(atmosphere state) 또는 진공 환경(vacuum state)에서 설치되는 장치류(예; 기계장치, 로봇, 엔진기관, 진공챔버내 이송장치 등)에 일정량의 유체(예; 그리스, 오일, 에어 등)를 공급하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기상태 또는 진공상태의 설치 환경에 관계없이 유체공급부에서 부하측인 장치류에 유체를 공급시 그 유체의 토출량을 정량적으로 정밀 제어할 수 있도록 하는 유체 공급 제어기에 관한 것이다.

일반적으로, 오일이나 그리스 또는 에어와 같은 유체는 유체 공급 제어기(예; 실린더 구동체)에 의해 토출량이 조절되어 부하측으로서 기계장치, 로봇, 엔진기관, 진공챔버내 이송장치 등의 장치류에 공급되는 것으로, 상기 그리스와 같은 유체는 부품과 부품 사이의 슬라이딩 접촉면에 공급되어 윤활작용을 하는데 사용되고, 상기 오일이나 에어와 같은 유체는 장치류의 구동을 위한 작동유로서 사용되는 것이다.

따라서, 유체의 토출 유량을 정량적으로 제어하는 것이 부하측인 장치류에서는 필수적 요구사항인데, 종래 실린더 구동체로 이루어진 유체 공급 제어기는 유체 토출량을 정량적으로 제어하지 못하고 편차가 발생하는 경우가 많았다.

일예로, 부품과 부품 사이에 그리스 유체를 공급하여 슬라이딩 접촉면에서의 마찰열을 방지하고자 하는 경우, 종래 유체 공급 제어기는 슬라이딩 접촉면에 정량을 초과하는 그리스를 공급하여 부품 주변을 오염시키는 문제가 발생하거나 또는 정량보다 적은 그리스 공급이 이루어지면서 슬라이딩 접촉면에서의 마찰열 발생을 방지하지 못하는 경우가 많았다.

이는 유체공급부에서 유체가 유체 공급 제어기로 유입되었을 때 그 유입되는 유체를 부하측인 장치류에 단순히 밀어주는 방식으로 토출시키기 때문이다.

즉, 실린더 구동체로 이루어진 유체 공급 제어기는, 실린더 본체의 내부 공간에 일정량의 유체가 유입되었을 때 이를 작동로드(예; 피스톤)를 통해 단순히 토출구 방향으로 밀어주는데, 이 경우 유체의 토출량은 정량적으로 정밀 제어되지 못하고, 정량보다 많거나 또는 정량보다 적게 그 토출이 이루어질 수 밖에 없었던 것이다.

이에따라, 종래에는 유체 공급 제어기의 토출구 또는 이에 연결되는 토출라인에 별도의 전자밸브를 설치하여, 상기 전자밸브의 개폐로부터 부하측인 장치류로의 유체 공급을 제어하도록 하였지만, 상기 전자밸브는 유체 토출량을 제어하려는 것이 아니라, 부하측인 장치류로 토출되는 유체 흐름을 차단하는 것으로, 유체 토출량의 정밀 제어에는 별다른 효과를 기대할 수 없었던 것이다.

한편, 상기와 같은 유체 공급 제어기는 진공 분위기하에서 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 피처리물의 진공 처리, 예를 들어 에칭 처리나 성막 처리 등을 실행하는 진공처리장치로서 진공챔버 내에 이송장치를 설치하고, 이 진공챔버 내에서 반도체 웨이퍼 등의 피처리물을 반송하는 경우, 상기 진공챔버 내의 LM 가이드 베이스 상을 슬라이딩 이동하는 이송장치와 같이 기계적으로 움직이는 기구를 진공챔버 내에 설치하여, 슬라이딩 접촉면에 윤활제로서 그리스(grease)와 같은 유체를 공급하여 마찰에 따른 접촉면 파손을 방지하는 장치류에 사용하도록, 진공 상태에서 외부 제어에 따라 그리스와 같은 유체를 공급하는 시스템을 구축하는 경우도 있다.

그러나, 상기 그리스와 같은 유체는 진공 상태로 노출될 때 상당히 불안정한 상태를 나타내어 증발하거나 비산되어 그리스가 유출될 가능성이 발생할 수 밖에 없었다.

이에, 종래에는 불안정한 상태를 방지하기 위한 기밀을 유지하는 등의 복잡한 기술 구성이 필요하여 장비 구축 비용의 증가가 불가피함에 따라 대부분 진공상태로된 진공챔버를 일단 대기 개방하여, 그리스를 주입하는 방법을 수행하도록 하였다.

그러나, 상기와 같이 그리스와 같은 유체를 공급할때마다 진공챔버를 대기상태로 개방하는 방식은 작업 시간과 작업 공수의 증대로 이어지고, 일단 대기 개방한 진공챔버를 다시 진공 상태로 재개하기 위해서는 별도의 시간이 필요하게 되어 진공 처리 장치류의 가동률이 저하하고, 생산성이 악화되는 문제가 있다.

이에, 종래에는 진공챔버내에 설치되는 유체 공급 제어기의 외부를 대기박스라는 구조물로 기밀이 유지되도록 밀폐시켜, 진공챔버를 대기상태로 개방하지 않더라도, 대기박스에 의해 기밀이 유지되는 상기 유체 공급 제어기가 진공챔버내의 이송장치에 그리스와 같은 유체를 공급하도록 하였지만, 기밀을 유지하기 위한 상기 대기박스 구조물의 내부에 상기 유체 공급 제어기를 구성시, 그 유지 보수가 제대로 이루어질 수 없는 한계가 발생할 수 밖에 없었다.

즉, 상기 대기박스 구조물의 내부에 구성되는 유체 공급 제어기의 부품 교체 또는 수리를 위한 작업이 필요로 할 때, 상기 대기박스 구조물을 분해하여야 하는데, 이는 기밀 유지를 위해 밀폐된 구조를 이루는 상기 대기박스를 분해시 그 재사용은 전혀 불가능하고, 이에따라 상기 유체 공급 제어기를 진공챔버내에 설치하기 위해서는 새로운 대기박스로 상기 유체 공급 제어기를 밀폐시켜야 하는 것이다.

등록실용신안공보 제20-0344977호(등록일 2004.03.04) 등록특허공보 제10-1262276호(등록일 2013.05.02)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로 그 목적은, 대기 환경이나 진공 환경에 관계없이 유체공급부에서 부하측인 장치류에 유체 공급시, 그 유체의 토출량을 편차없이 정량적으로 정밀하게 제어하여 공급할 수 있도록 하는 유체 공급 제어기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는, 대기 환경이나 진공 환경에서 설치되는 유체 공급 제어기를 원격 제어할 수 있도록 하여, 유체 공급이 필요로 하는 장치류 또는 설비에 대한 유지 관리가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 유체 공급 제어기를 제공하려는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 유체 공급 제어기는, 대기 환경이나 진공 환경에 설치되는 것으로 공급라인을 통해 유체공급부가 연결되는 유입구와, 토출라인을 통해 유체가 필요로 하는 부하측이 연결되는 토출구를 형성하여둔 공급하우징; 상기 공급하우징의 내부 일단에 형성되는 구동체; 상기 구동체와 연결되며, 상기 유입구에 의해 유입되는 유체가 상기 토출구에서 토출되도록 상기 구동체의 구동에 따라 제 1 방향 또는 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 직선 이동하여 상기 토출구를 개폐시키는 밸브체; 상기 공급하우징의 내부 일단에 형성되고, 상기 밸브체의 제 1 방향 또는 제 2 방향에 대한 직선 이동 거리를 감지하는 센서부; 및, 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 밸브체의 제 1 방향 또는 제 2 방향에 대한 직선 이동거리에 따라 상기 토출구를 통한 상기 유체의 토출량이 정량적으로 제어되도록 상기 구동체의 구동을 온 또는 오프시키는 제어회로부; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 구동체는, 정,역회전 구동하는 모터; 상기 모터의 구동축에 결합되는 구동기어; 상기 구동기어에 의해 회전하는 피동기어; 및, 상기 피동기어가 외주면 일단에 결합되어 상기 피동기어에 의해 회전하는 중공부를 가지는 구조물로서 내벽면에 상기 밸브체의 직선 이동을 위한 제 1 이송나선부가 형성되는 회전체; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 밸브체는, 상기 회전체의 중공부를 관통하여 결합되는 것으로, 외주면에 상기 제 1 이송나선부에 대응하는 제 2 이송나선부를 형성하여 회전하면서 직선 이동하는 이동축; 상기 이동축의 직선 이동시 연동되는 것으로, 상기 토출구측으로 연통되는 유로를 개폐시키는 작동축; 및, 상기 토출구와 연통되는 유로가 형성되는 것으로, 상기 유로에 직선 이동하는 상기 작동축이 인입 또는 인출되는 상기 유로를 형성하여둔 밸브몸체; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 작동축은 상기 회전체가 정회전시 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 개방시키고, 역회전시 상기 제 2 방향(P2)과 반대되는 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 차단하는 것이다.

또한, 상기 작동축은 상기 회전체가 역회전시 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 개방시키고, 정회전시 상기 제 1 방향(P1)과 반대되는 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 차단하는 것이다.

또한, 상기 작동축의 선단에는 작동돌기를 형성하고, 상기 밸브몸체 내의 유로측과 연통되는 상기 토출구에는 개폐볼과, 상기 개폐볼에 탄성력을 제공하는 스프링을 결합 구성하며, 상기 개폐볼은 상기 작동돌기의 접촉에 따른 가압력에 의해 개방되고, 상기 작동돌기의 비접촉시 상기 스프링에 의해 상기 토출구를 차단하도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 센서부는, 직선 이동하는 상기 이동축의 일면에 형성되어 상기 이동축과 함께 직선 이동하는 마그네트; 및, 상기 마그네트와 마주보는 방향에 이격 설치되고, 상기 이동축과 연동하여 직선 이동하는 상기 마그네트의 가우스(GAUSS)를 측정한 후 이를 상기 제어회로부로 출력하는 프로브; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 프로브와 상기 제어회로부는 상기 이동축의 일단에서 상기 마그네트와 이격되어 고정 설치되는 기판에 형성되는 것이다.

또한, 상기 공급하우징에는 상기 유체의 토출량을 설정하는 조작패널을 형성하고, 상기 제어회로부에는 상기 조작패널에 의해 설정된 유체 토출량에 따라 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 이동축의 직선 이동 거리를 제한하도록 상기 구동체의 구동을 온 또는 오프시키는 제어프로그램을 탑재 구성하는 것이다.

또한, 상기 센서부는 상기 피동기어의 일면에 형성되는 것으로 일정각도를 유지하면서 배치되는 복수의 마그네트; 및, 상기 이동축과 마주하는 기판에 형성되면서 상기 피동기어의 회전에 따른 상기 이동축의 직선 이동시, 복수를 이루는 상기 마그네트의 위치를 측정한 후 이를 상기 제어회로부로 출력하도록 일정각도를 유지하는 복수의 감지홀을 형성하여둔 홀센서; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 제어회로부에는 상기 조작패널에 의해 설정된 유체 토출량에 따라 상기 홀센서에 의해 감지되는 상기 마그네트의 위치에 따라 상기 피동기어왕 상기 이동축의 기어비를 계산하여 상기 이동축의 직선 이동 거리를 제한하도록 상기 구동체의 구동을 온 또는 오프시키는 제어프로그램을 탑재 구성하는 것이다.

또한, 상기 공급하우징 내부에는 상기 구동체와 상기 센서부 및 상기 제어회로부에 구동전원을 공급하기 위한 전원부를 구성하는 것이다.

또한, 상기 전원부는 배터리 전원 또는 상용전원인 것이다.

또한, 상기 공급하우징에는 상기 전원부로부터 구동전원을 공급받아 원격제어설비로부터 송신하는 상기 구동체의 원격제어신호를 수신하여 상기 제어회로부에 전달하도록 통신기능을 수행하는 통신모듈이 구성되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 유체 공급 제어기는 대기상태 또는 진공상태의 설치 환경에 관계없이 유체공급부에서 부하측인 장치류에 유체 공급시, 유체의 토출량을 편차없이 정량적으로 정밀 제어하여 공급할 수 있도록 하고, 대기상태 또는 진공상태의 설치 환경하에서 원격 제어를 통해 유체 공급 제어기를 제어하여 유체 공급이 필요로 하는 장치류 또는 설비에 대한 유지 관리가 용이하게 이루어지도록 하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 유체 공급 제어기의 구조를 보인 결합사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시에로 유체 공급 제어기의 상부가 개방된 상태를 보인 결합사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예로 도 2에 대한 측단면 개략도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예로 유체 공급 제어기의 내부 구조물인 구동체의 구조를 보인 확대 사시도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예로 도 4의 구동체에 대한 정면도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예로 구동체에 의해 밸브체가 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 토출구가 닫힘 제어되는 상태를 보인 측단면 개략도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예로 구동체에 의해 밸브체가 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 토출구가 열림 제어되는 상태를 보인 측단면 개략도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예로 유체 공급 제어기에 대한 개략적인 블럭 구성도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예로 구동체에 의해 밸브체가 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 토출구가 닫힘 제어되는 상태를 보인 측단면 개략도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예로 구동체에 의해 밸브체가 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 토출구가 열림 제어되는 상태를 보인 측단면 개략도.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예로 홀센서가 적용되는 상태를 보인 구조도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되거나 필요한 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.

명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 유체 공급 제어기의 구조를 보인 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시에로 유체 공급 제어기의 상부가 개방된 상태를 보인 결합사시도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예로 도 2에 대한 측단면 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예로 유체 공급 제어기의 내부 구조물인 구동체의 구조를 보인 확대 사시도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예로 도 4의 구동체에 대한 정면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예로 구동체에 의해 밸브체가 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 토출구가 닫힘 제어되는 상태를 보인 측단면 개략도이며, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예로 구동체에 의해 밸브체가 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 토출구가 열림 제어되는 상태를 보인 측단면 개략도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예로 유체 토출 제어기에 대한 개략적인 블럭 구성도를 도시한 것이다.

첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 공급 제어기는, 공급하우징(10), 구동체(20), 밸브체(30), 센서부(40), 제어회로부(50)를 포함하여 구성하고, 이에 더하여 조작패널(60)과 전원부(70) 및 통신모듈(80)을 더 포함하여 구성할 수 있는 것이다.

상기 공급하우징(10)은 대기 환경이나 진공 환경에 설치되는 것으로, 공급라인을 통해 유체공급부(100)가 연결되는 유입구(11)와, 토출라인을 통해 유체가 필요로 하는 부하측인 장치류(200)가 연결되는 토출구(12)를 형성하여둔 것이다.

여기서, 상기 공급하우징(10)의 일면에는 첨부된 도 1에서와 같이, 유체의 토출량을 설정하는 조작패널(60)이 형성되며, 이에따라 상기 제어회로부(50)에는 상기 조작패널(60)에 의해 설정된 유체 토출량에 따라 상기 센서부(40)에 의해 감지되는 상기 밸브체(30)의 제 1 방향(P1) 또는 상기 제 1 방향(P1)과 반대되는 제 2 방향(P2)으로의 직선 이동 거리를 제한하도록 상기 구동체(20)의 구동을 온 또는 오프시키는 제어프로그램을 탑재 구성하여둔 것이다.

상기 구동체(20)는 상기 공급하우징(10)의 내부 일단에 형성되는 것으로, 모터(21), 구동기어(22), 피동기어(23)(23'), 회전체(24)를 포함하는 것이다.

상기 모터(21)는 상기 제어회로부(50)로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 전원부(70)의 구동전원이 공급될 때 온 구동하고, 상기 전원부(70)의 구동전원이 공급되지 않을 때 오프 구동하는 것이며, 상기 구동전원에 의해 온 구동시 그 온 구동은 정회전 구동과 역회전 구동이 포함되는 것이다.

상기 구동기어(22)는 상기 모터(21)의 구동축(21a)에 결합되는 것으로, 상기 구동축(21a)의 정,역회전 구동에 따라 연동 회전이 이루어지는 것이다.

상기 피동기어(23)(23')는 적어도 하나 이상이 연결되어 형성되는 것으로, 상기 구동기어(22)에 의해 순차적으로 연동 회전하도록 구성하여둔 것이다.

상기 회전체(24)는 적어도 하나 이상으로 구성되는 상기 피동기어(23)(23')들 중에서 최종단에 배치되는 피동기어(23')가 외주면 일단에 결합되면서, 상기 피동기어(23')에 의해 회전하는 중공부를 가지는 구조물로서, 내벽면에는 상기 밸브체(30)를 직선 이동시키기 위한 제 1 이송나선부(24a)를 형성하여둔 것이다.

상기 밸브체(30)는 상기 구동체(20)와 연결되며, 상기 유입구(11)에 의해 유입되는 유체가 상기 토출구(12)에서 상기 조작패널(60)에 의해 설정된 유체 토출량으로 정량 토출되도록 상기 구동체(20)의 구동에 따라 직선 이동하여 상기 토출구(12)를 개폐시키는 것이며, 이동축(31), 작동축(32), 밸브몸체(33)를 포함하는 것이다.

상기 이동축(31)은 상기 회전체(24)의 중공부를 관통하면서 직선 이동이 이루어지는 것으로, 직선 이동을 위해 외주면에는 상기 회전체(24)의 내벽면에 형성되는 상기 제 1 이송나선부(24a)에 대응하는 제 2 이송나선부(31a)를 형성하여둔 것이다.

즉, 상기 이동축(31)은 상기 제 1,2 이송나선부(24a)(31a)의 맞물림 상태에 따라 상기 회전체(24)가 회전시, 첨부된 도 6에서와 같이 제 1 방향(P1)으로 직선이동하거나 또는 첨부된 도 7에서와 같이 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하게 되는 것이다.

상기 작동축(32)은 상기 이동축(31)의 일단에 결합되어 상기 이동축(31)의 직선 이동시 연동하면서 상기 토출구(12)측으로 연통되는 유로(U1)에 인입 또는 상기 유로(U1)측으로부터 인출이 이루어지면서 상기 토출구(12)를 개폐시키도록 구성하여둔 것이다.

여기서, 상기 작동축(32)의 선단측에는 상기 유로(U1)에 인입시 실링을 위한 패킹(32a)을 결합 구성하여둔 것이다.

상기 밸브몸체(33)는 상기 토출구(12)측에 형성되어 직선 이동하는 상기 작동축(32)이 인입 또는 인출되는 상기 유로(U1)를 형성하여둔 것이다.

상기 센서부(40)는 상기 공급하우징(10)의 내부 일단에 형성되는 것으로, 상기 밸브체(30)에 포함되는 상기 이동축(31)의 직선 이동 거리를 감지하는 것이며, 마그네트(41)와 프로브(42)를 포함하여 구성하는 것이다.

상기 마그네트(41)는 직선 이동하는 상기 이동축(31)의 일면에 형성되어 상기 이동축(31)과 함께 직선 이동하도록 구성하여둔 것이다.

상기 프로브(42)는 상기 마그네트(41)와 마주보는 방향에 이격 설치되는 기판(300)에 형성되어 상기 제어회로부(50)와 회로적으로 연결 구성된 것이며, 상기 밸브체(30)에 포함되는 이동축(31)과 연동하여 직선 이동하는 상기 마그네트(41)의 가우스(GAUSS)를 측정한 후 이를 상기 제어회로부(50)로 출력하도록 구성하여둔 것이다.

즉, 상기 프로브(42)와 상기 제어회로부(50)는 상기 밸브체(30)의 일단에서 상기 마그네트(41)와 이격되게 고정 설치되는 상기 기판(300)에 회로적으로 연결하여 형성하여둔 것이다.

상기 제어회로부(50)는 상기 센서부(40)에 의해 감지되는 상기 밸브체(30)의 직선 이동거리에 따라 상기 토출구(12)를 통한 상기 유체의 토출량을 정량적으로 제어하도록 상기 구동체(20)의 구동을 온 또는 오프시키는 것이다.

즉, 상기 제어회로부(50)에 의해 상기 구동부(20)에 포함되는 모터(21)의 구동이 오프되면, 직선 이동된 상기 밸브체(30)의 이동거리 지점에서 상기 유로(U1)의 개방 면적이 결정되면서, 상기 유로(U1)의 개방 면적에 따라 상기 토출구(12)의 유체 토출량이 상기 조작패널(60)에 의해 설정되는 유체 토출량으로 정량 제어될 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기에서 설명하는 전원부(70)는 상기 구동체(20)와 상기 센서부(40) 및 상기 제어회로부(50)에 구동전원을 공급하는 것으로, 이는 배터리 전원 또는 전원라인을 통해 이루어지는 상용전원(예; AC 220V)인 것이다.

그리고, 상기 통신모듈(80)은 원격지의 제어설비(미도시)와 통신 연결되는 것으로, 상기 전원부(70)로부터 구동전원을 공급받아 상기 원격제어설비(미도시)로부터 원격제어신호가 송신시 이를 수신하여 상기 제어회로부(50)에 전달하게 되며, 이에따라 상기 제어회로부(50)는 상기 원격제어신호에 따라 상기 구동체(20)의 온 또는 오프 구동은 물론, 온 구동시의 정,역회전 구동을 제어하게 되면서, 유체 토출 제어기의 유체 토출량을 원격 제어가 가능하게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 공급 제어기는 첨부된 도 1 내지 도 8에서와 같이, 우선 유체 공급 제어기의 유입구(11)에 유체공급부(100)의 공급라인을 연결하고, 토출구(12)에는 부하측인 장치류(200)의 토출라인을 연결하여둔 상태에서, 상기 장치류(200)에 정량의 유체를 공급하기 위해 작업자가 유체 토출 제어기의 공급하우징(10) 전면에 마련되는 조작패널(60)을 조작(예; 업 또는 다운)하여 유체 토출량을 설정하여둔다.

그러면, 상기 조작패널(60)에 의해 설정된 유체 토출량 정보에 따라 제어회로부(50)는 구동체(20)에 포함되는 모터(21)에 전원부(70)의 전원을 공급시키면서, 상기 모터(21)를 정회전 구동시켜, 상기 모터(21)의 구동축(21a)이 구동기어(22)를 정회전시킨다.

이때, 상기 구동기어(22)에는 적어도 하나 이상의 피동기어(23)(23')가 순차적으로 연결되고, 최종단에 위치하는 피동기어(23')는 회전체(24)에 결합되어 있으므로, 상기 피동기어(23)(23')가 상기 구동기어(22)에 의해 회전시, 상기 회전체(24)가 정회전하게 된다.

그리고, 상기 회전체(24)의 내벽면에는 제 1 이송나선부(24a)가 형성되고, 상기 제 1 이송나선부(24a)에는 밸브체(30)에 포함되는 이동축(31)의 외주면에 형성되는 제 2 이송나선부(31a)가 결합되어 있으므로, 상기 이동축(31)은 첨부된 도 7에서와 같이 상기 제 1,2 이송나선부(24a)(31a)에 의해 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하게 된다.

이때, 상기 이동축(31)이 제 2 방향(P2)으로 직선 이동시, 상기 이동축(31)에 형성되는 센서부(40)의 마그네트(41)는 기판(300)에 고정되는 프로브(42)에 근접하게 되고, 이에따라 상기 프로브(42)는 상기 마그네트(41)의 가우스(GAUSS)값을 측정한 후 이를 상기 제어회로부(50)에 출력시킨다.

그러면, 상기 제어회로부(50)는 상기 프로브(42)에 의해 측정되는 가우스값에 따라 상기 이동축(31)의 직선 이동거리를 인지하여, 상기 밸브체(30)에 포함되는 작동축(32)이 밸브몸체(33)의 유로(U1)에서 어느 정도 인출되었는지를 판단하게 되며, 그 판단결과 상기 이동축(31) 및 상기 작동축(32)의 인출에 따른 직선 이동거리가 상기 조작패널(60)에 의해 설정된 유체 토출량에 해당하는 직선 이동 거리인 경우, 상기 모터(31)의 구동을 오프시키고, 상기 유체 토출량에 해당하는 직선 이동거리에 도달하지 못하는 경우에는 상기 모터(31)를 계속 정회전 구동시켜 상기 이동축(31)의 직선 이동을 계속 진행시키게 된다.

즉, 상기 센서부(40)에 포함되는 마그네트(41)의 직선 이동으로부터 상기 프로브(42)가 가우스값을 측정하고 그 측정된 가우스값에 따라 상기 제어회로부(50)는 상기 이동축(31)의 직선 이동거리를 판단하게 되는 것이며, 그 판단된 직선 이동 거리에 따라 상기 유로(U1)에서 상기 작동축(32)의 인출에 따른 토출구(12)의 개방상태를 판단하게 되는 것이다.

이후, 상기와 같이 조작패널(60)에 의해 설정된 유체 토출량에 부합되도록 상기 이동축(31)이 직선 이동하여 상기 토출구(12)의 개방이 결정되면, 유체공급부(100)에서 공급라인을 통해 공급하우징(10)의 유입구(11)로 유체가 유입시, 상기 유체는 토출구(12)를 통해 설정된 상기 유체 토출량으로 정량 조절되면서 토출라인을 통해 부하측인 장치류(200)로 정량 토출이 가능하게 되는 것이다.

한편, 상기 장치류(200)로 필요로 하는 정량의 유체 토출이 이루어지면, 상기 제어회로부(50)는 상기 모터(31)를 역회전 구동시키게 되고, 상기 모터(31)의 역회전 구동에 따라 상기 모터(21)의 구동축(21a)은 물론 이에 결합되는 구동기어(22)가 역회전하게 된다.

그리고, 상기 구동기어(22)에 적어도 하나 이상 순차적으로 연결되는 피동기어(23)(23')의 역회전이 이루어지면서, 상기 피동기어(23')가 결합된 회전체(24) 또한 역회전하게 된다.

그러면, 상기 회전체(24)의 역회전에 따라, 밸브체(30)에 포함되는 이동축(31)은 첨부된 도 6에서와 같이 제 1,2 이송나선부(24a)(31a)에 의해 상기 제 2 방향(P2)과 반대되는 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하게 된다.

이때, 상기 이동축(31)이 제 1 방향(P1)으로 직선 이동시, 상기 이동축(31)에 형성되는 센서부(40)의 마그네트(41)는 기판(300)에 고정되는 프로브(42)로부터 멀어지고, 이에따라 상기 프로브(42)는 상기 마그네트(41)의 가우스(GAUSS)값을 측정한 후 이를 상기 제어회로부(50)에 출력시킨다.

그러면, 상기 제어회로부(50)는 상기 프로브(42)에 의해 측정되는 가우스값에 따라 상기 이동축(31)의 직선 이동거리를 인지하여, 상기 밸브체(30)에 포함되는 작동축(32)이 밸브몸체(33)의 유로(U1)에 어느 정도 인입되었는지를 판단하게 되며, 그 판단결과 상기 작동축(32)의 인입거리가 상기 유로(U1)를 차단하는 거리만큼 인입이 이루어진 경우, 상기 모터(31)의 구동을 오프시키는 것이다.

이후, 상기 이동축(31)이 직선 이동하여 상기 작동축(32)이 상기 토출구(12)측으로 연통되는 유로(U1)를 차단시키면, 유체공급부(100)에서 공급라인을 통해 공급하우징(10)의 유입구(11)로 유체 유입이 이루어지더라도, 상기 유체는 토출구(12)를 통한 토출은 이루어지지 않는 것이다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 공급 제어기는 밸브체(30)의 직선 이동거리를 센서부(40)를 감지하고 그 감지된 결과에 따라 제어회로부(50)가 구동체(20)의 구동을 온 또는 오프시킴으로써, 부하측인 장치류(200)에서 필요로 하는 유체를 정량적으로 토출시키도록 하는 것이다.

여기서, 상기 유체는 부품과 부품 사이의 슬라이딩 접촉면에 공급되어 윤활작용하는 그리스이거나 또는 장치류(200)의 구동을 위한 작동유로서 오일이나 에어일 수도 있는 것이다.

일예로, 상기 장치류(200)가 진공 환경으로서 진공챔버 내부에 설치되는 이송장치인 경우, 본 발명의 실시예에 따른 유체 공급 제어기를 진공 환경인 상기 진공챔버의 내부에 설치하여 상기 이송장치에 그리스를 공급한다고 가정할 때, 상기 유체 공급 제어기는 상기 진공챔버를 대기상태로 개방하여 그리스를 공급하는 것이 아니라, 진공상태를 이루는 상기 진공챔버내에서 상기 이송장치에 윤활작용하는 그리스를 정량 공급할 수 있으며, 이는 상기 유체 공급 제어기에 포함되는 기어 맞물림 방식으로 구동하는 상기 구동체(20)를 통해 상기 밸브체(30)의 직선 이동을 제어할 수 있기 때문이다.

한편, 첨부된 도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2 실시예로, 이는 상기 작동축(32)의 선단에 작동돌기(32b)를 형성하고, 상기 밸브몸체(33) 내의 유로(U1)측과 연통되는 상기 토출구(12)는 개폐볼(34)에 의해 개폐되도록 구성하는 한편, 상기 개폐볼(34)에는 탄성력을 제공하는 스프링(35)을 결합 구성하여둔 것으로서, 상기 개폐볼(34)은 상기 작동돌기(32b)의 접촉에 따른 가압력에 의해 상기 스프링(35)을 압축시키면서 이동되어 상기 토출구(12)를 개방시키게 되는 것이고, 상기 작동돌기(32b)의 비접촉시는 상기 스프링(35)의 탄성력에 의해 상기 토출구(12)를 차단시키도록 구성하여둔 것이다.

즉, 첨부된 도 10에서와 같이, 모터(31)의 정회전 구동에 따라 회전체(34)가 연동 회전시, 상기 작동축(32)은 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하고, 상기 작동축(32)이 제 1 방향(P1)으로 직선 이동시, 상기 작동축(32)에 돌출 형성되는 상기 작동돌기(32b)가 상기 개폐볼(34)에 접촉하여 상기 개폐볼(34)을 밀게된다.

그러면, 상기 개폐볼(34)은 스프링(35)을 압축시키면서 유동하게 되고, 이에따라 상기 개폐볼(34)에 의해 차단되어 있던 토출구(12)가 개방되면서, 상기 토출구(12)를 통한 유체 토출이 가능하게 되는 것이다.

그리고, 첨부된 도 9에서와 같이, 모터(31)의 역회전 구동에 따라 회전체(34)가 연동 회전시, 상기 작동축(32)은 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하고, 상기 작동축(32)이 제 2 방향(P2)으로 직선 이동시, 상기 작동축(32)에 돌출 형성되는 상기 작동돌기(32b)는 상기 개폐볼(34)로부터 멀어지게 된다.

그러면, 상기 개폐볼(34)은 압축되어 있던 상기 스프링(35)의 복원력에 의해 유동하여 상기 토출구(12)를 차단시키게 되면서, 상기 토출구(12)를 통한 유체 토출은 이루어지지 않게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 제 1 실시예인 첨부된 도 1 내지 도 8에서와 동일 부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하였다.

한편, 첨부된 도 11은 센서부(40)에 대한 본 발명의 제 3 실시예로, 상기 피동기어(23)의 일면에 일정각도(예; 180°)를 유지하면서 배치되는 복수의 마그네트(41)(41')를 형성하고, 상기 이동축(31)과 마주하는 기판(300)에는 상기 피동기어(23)의 회전에 따른 상기 이동축(31)의 직선 이동시, 복수를 이루는 상기 마그네트(41)(41')의 위치 측정을 통해 상기 이동축(31)의 직선 이동거리를 감지한 후 이를 상기 제어회로부(50)로 출력하도록 일정각도(예; 90°)를 유지하는 복수의 감지홀(a1,a2,a3,a4)을 형성하여둔 홀센서(421)를 형성하여둔 것이다.

이에따라, 상기 피동기어(23)의 회전에 따라 상기 이동축(31)이 회전하면서 전진 또는 후진의 직선 이동시, 상기 피동기어(23)의 일면에 형성되는 복수의 마그네트(41)(41')가 상기 홀센서(421)에 형성되는 복수의 감지홀(a1,a2,a3,a4) 중에서 복수의 홀(a1,a3)(a2,a4)(a3,a1)(a4,a2)과 일직선상에 위치하는 경우, 상기 홀센서(421)는 상기 마그네트(41)(41')의 위치를 감지한 후 이를 제어회로부(50)에 출력시킴으로써, 상기 제어회로부(50)는 상기 피동기어(23)와 상기 이동체(31)의 기어비에 따른 상기 이동체(31)의 직선 이동거리를 계산하여 상기 구동체(20)의 모터(21)를 온 또는 오프시키면서, 부하측인 장치류(200)에서 필요로 하는 유체를 정량적으로 토출시킬 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 제 1,2 실시예인 첨부된 도 1 내지 도 10에서와 동일 부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하였다.

이상에서 본 발명의 유체 공급 제어기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

10; 공급하우징 11; 유입구
12; 토출구 20; 구동체
21; 모터 21a; 구동축
22; 구동기어 23,23'; 피동기어
24; 회전체 24a; 제 1 이송나선부
30; 밸브체 31; 이동축
31a; 제 2 이송나선부 32; 작동축
32a; 패킹 32b; 작동돌기
33; 밸브몸체 34; 개폐볼
35; 스프링 40; 센서부
41,41'; 마그네트 42; 프로브
421; 홀센서 50; 제어회로부
60; 조작패널 70; 전원부
80; 통신모듈 100; 유체공급부
200; 장치류 300; 기판

Claims

대기 환경이나 진공 환경에 설치되는 것으로, 공급라인을 통해 유체공급부가 연결되는 유입구와, 토출라인을 통해 유체가 필요로 하는 부하측이 연결되는 토출구를 형성하여둔 공급하우징;
상기 공급하우징의 내부 일단에 형성되는 구동체;
상기 구동체와 연결되며, 상기 유입구에 의해 유입되는 유체가 상기 토출구에서 토출되도록 상기 구동체의 구동에 따라 제 1 방향 또는 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 직선 이동하여 상기 토출구를 개폐시키는 밸브체;
상기 공급하우징의 내부 일단에 형성되고, 상기 밸브체의 제 1 방향 또는 제 2 방향에 대한 직선 이동 거리를 감지하는 센서부; 및,
상기 센서부에 의해 감지되는 상기 밸브체의 제 1 방향 또는 제 2 방향에 대한 직선 이동거리에 따라 상기 토출구를 통한 상기 유체의 토출량이 정량적으로 제어되도록 상기 구동체의 구동을 온 또는 오프시키는 제어회로부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 구동체는,
정,역회전 구동하는 모터;
상기 모터의 구동축에 결합되는 구동기어;
상기 구동기어에 의해 회전하는 피동기어; 및,
상기 피동기어가 외주면 일단에 결합되어 상기 피동기어에 의해 회전하는 중공부를 가지는 구조물로서 내벽면에 상기 밸브체의 직선 이동을 위한 제 1 이송나선부가 형성되는 회전체; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 2 항에 있어서,
상기 밸브체는,
상기 회전체의 중공부를 관통하여 결합되는 것으로, 외주면에 상기 제 1 이송나선부에 대응하는 제 2 이송나선부를 형성하여 회전하면서 직선 이동하는 이동축;
상기 이동축의 직선 이동시 연동되는 것으로, 상기 토출구측으로 연통되는 유로를 개폐시키는 작동축; 및,
상기 토출구와 연통되는 유로가 형성되는 것으로, 상기 유로에 직선 이동하는 상기 작동축이 인입 또는 인출되는 상기 유로를 형성하여둔 밸브몸체; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 3 항에 있어서,
상기 작동축은 상기 회전체가 정회전시 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 개방시키고, 역회전시 상기 제 2 방향(P2)과 반대되는 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 차단하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 3 항에 있어서,
상기 작동축은 상기 회전체가 역회전시 제 1 방향(P1)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 개방시키고, 정회전시 상기 제 1 방향(P1)과 반대되는 제 2 방향(P2)으로 직선 이동하여 상기 토출구를 차단하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 5 항에 있어서,
상기 작동축의 선단에는 작동돌기를 형성하고,
상기 밸브몸체 내의 유로측과 연통되는 상기 토출구에는 개폐볼과, 상기 개폐볼에 탄성력을 제공하는 스프링을 결합 구성하며,
상기 개폐볼은 상기 작동돌기의 접촉에 따른 가압력에 의해 개방되고, 상기 작동돌기의 비접촉시 상기 스프링에 의해 상기 토출구를 차단하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 3 항에 있어서,
상기 센서부는,
직선 이동하는 상기 이동축의 일면에 형성되어 상기 이동축과 함께 직선 이동하는 마그네트; 및,
상기 마그네트와 마주보는 방향에 이격 설치되고, 상기 이동축과 연동하여 직선 이동하는 상기 마그네트의 가우스(GAUSS)를 측정한 후 이를 상기 제어회로부로 출력하는 프로브; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 7 항에 있어서,
상기 프로브와 상기 제어회로부는 상기 이동축의 일단에서 상기 마그네트와 이격되어 고정 설치되는 기판에 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 8 항에 있어서,
상기 공급하우징에는 상기 유체의 토출량을 설정하는 조작패널을 형성하고,
상기 제어회로부에는 상기 조작패널에 의해 설정된 유체 토출량에 따라 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 이동축의 직선 이동 거리를 제한하도록 상기 구동체의 구동을 온 또는 오프시키는 제어프로그램을 탑재 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 3 항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 피동기어의 일면에 형성되는 것으로 일정각도를 유지하면서 배치되는 복수의 마그네트; 및, 상기 이동축과 마주하는 기판에 형성되면서 상기 피동기어의 회전에 따른 상기 이동축의 직선 이동시, 복수를 이루는 상기 마그네트의 위치를 측정한 후 이를 상기 제어회로부로 출력하도록 일정각도를 유지하는 복수의 감지홀을 형성하여둔 홀센서; 를 포함하여 구성하고,
상기 제어회로부에는 상기 조작패널에 의해 설정된 유체 토출량에 따라 상기 홀센서에 의해 감지되는 상기 마그네트의 위치에 따라 상기 피동기어왕 상기 이동축의 기어비를 계산하여 상기 이동축의 직선 이동 거리를 제한하도록 상기 구동체의 구동을 온 또는 오프시키는 제어프로그램을 탑재 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 공급하우징의 내부에는 상기 구동체와 상기 센서부 및 상기 제어회로부에 구동전원을 공급하기 위한 전원부를 구성하되,
상기 전원부는 배터리 전원 또는 상용전원인 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.
제 11 항에 있어서,
상기 공급하우징에는 상기 전원부로부터 구동전원을 공급받아 원격제어설비로부터 송신하는 상기 구동체의 원격제어신호를 수신하여 상기 제어회로부에 전달하도록 통신기능을 수행하는 통신모듈을 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 제어기.