KR20200011793A - 진공척 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가공 대상물을 고정하는 진공척; 공압을 발생시키는 압축기; 및 상기 압축기와 연결되는 제 1 포트 및 상기 진공척와 연결되는 제 2 포트를 구비하여서 상기 공압에 의하여 상기 진공척에 진공압을 발생시키는 진공 발생기를 포함하는, 진공척 시스템 및 이에 사용되는 진공 발생기에 관한 것이다.

Description

진공척 시스템 및 이에 사용되는 진공 발생기{VACUUM CHUCK SYSTEM AND VACCUM GENERATER USED IN THE SAME}
본 발명은 가공 대상물을 진공압에 의해 고정시키는 진공척 시스템 및 이에 사용되는 진공 발생기에 관한 것이다.
기계공작에서 재료를 바이스(vice)에 물려서 고정시키거나 콜릿척(colldt chuk)에 물려서 고정시키는 것과 같이, 어떤 재료나 대상물(가공물)을 가공하기 위해서는 우선 그 가공물을 정확하게 고정시켜야 할 필요가 있다. 이렇게 가공물을 고정시키기 위한 가공물 고정장치는 다양한 형태와 종류가 있다.
이러한 가공물을 고정하는 장치로서 진공척에 진공 펌프를 부착시키고, 진공 펌프를 구동하여 흡착 고정하는 방식이 이용되어 왔다.
진공을 이용하여 공작물을 고정하는 "진공척"에 대해 대한민국 등록실용신안 제20-0287037호(공고일: 2002년 8월 30일)로 등록실용신안공보(Y1)에 공개되어 있다. 이 진공척은 공작물을 고정하는 상판에 진공홈과 흡입홀이 형성되고, 이 진공홈과 흡입홀은 밸브블록의 진공밸브에 연결되고, 이 밸브블록에 진공호스연결구가 연결되어 진공호스를 통한 진공이 진공밸브를 통해 흡입홀로 작용하여 진공홈에 공작물이 흡착고정된다.
이와 같은 방식에 의하면 고가의 진공 펌프를 사용하게 되므로, 제작 비용이 올라가는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기계 공작에 많이 사용되는 압축기를 이용하여 진공척 시스템을 구성함으로써 고가의 진공 펌프가 불필요하게 하여 제작 단가를 낮추는, 진공척 시스템 및 이에 사용되는 진공 발생기를 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일실시예인 진공척 시스템은, 가공 대상물을 고정하는 진공척; 공압을 발생시키는 압축기; 및 상기 압축기와 연결되는 제 1 포트 및 상기 진공척와 연결되는 제 2 포트를 구비하여서 상기 공압에 의하여 상기 진공척에 진공압을 발생시키는 진공 발생기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공척은, 상기 진공 발생기와 연결되는 진공포트가 형성되는 진공팔래트; 및 상기 진공팔래트 위에 부착되는 그리드 테이블을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공 발생기는, 전체 외관을 형성하는 바디, 상기 바디의 제 1 측에는 상기 제 1 포트 및 제 3 포트가 형성되고, 상기 바디의 제 2측에는 상기 제 2 포트가 형성됨; 상기 바디내에 형성되며, 상기 제 1 포트와 연결되어서, 상기 진공척내의 흡입 공기의 흐름이 이루어지는 제 1 유로; 및 상기 바디내에 형성되며, 상기 제 2 포트와 연결되어서, 상기 공압에 의한 토출 공기의 흐름이 이루어지며, 상기 제 1 유로의 일단과 유통되는 제 2 유로;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공 발생기는, 제 3 측에 설치되어서 상기 제 1 유로의 흡입압을 측정하는 공압 측정 게이지를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바디에 설치되며, 상기 제 2 유로의 개방/폐쇄를 조작하는 조작 모듈을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 유로는 상기 조작 모듈의 일부를 수용하는 실린더를 포함하고, 상기 조작 모듈은, 상기 바디의 외부에 형성되어서 외력에 의해 상하 이동하는 홀더; 상기 홀더의 저면의 중심부에 부착되는 로드; 상기 로드의 일측에 형성되고, 상기 실린더에 수용되며, 투과홀을 구비하는 플랜저를 포함하여, 상기 홀더의 상하 이동에 따라 상기 제 2 유로가 개방/폐쇄될 수 있다.
여기서, 상기 바디는, 상기 제 1 유로가 형성되는 제 1 서브 바디; 및 상기 제 1 서브 바디와 일체로 형성되며, 상기 조작 모듈이 형성되는 제 2 서브 바디를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공 발생기는, 상기 제 2 유로 중 상기 제 1 유로와 만나는 위치에 설치된 이젝터를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 3 포트는 제 2 유로의 끝단에 형성되어서, 흡입공기와 토출 공기가 이를 통해 토출될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기는, 전체 외관을 형성하는 바디, 상기 바디의 제 1 측에는 상기 제 1 포트가 형성되고, 상기 바디의 제 2측에는 제 2 포트 및 제 3 포트가 형성됨; 상기 바디내에 형성되며, 상기 제 1 포트와 연결되어서, 상기 진공척내의 공기를 흡입 유도하는 제 1 유로; 및 상기 바디내에 형성되며, 상기 제 2 포트와 연결되어서, 상기 공압에 의한 토출공기을 유도하고, 상기 제 1 유로의 일단과 유통되는 제 2 유로;를 포함할 수 있다.
상술한 구성을 가진 본 발명에 일실시예에 따르면, 모터를 포함하는 진공 펌프를 별도로 구매할 필요 없이, 대부분의 기계 공작소에서 가지고 있는 콤프레샤(압축기)를 이용하여 진공척 시스템을 구성할 수 있으므로, 제조 단가를 낮추어 경제성을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 흡입압을 측정하는 흡입압 게이지를 바디의 외부에 설치하여 바디의 사이즈를 크게 줄일 수 있게 되어서 제조 단가를 낮추고 경량화를 유도할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제 1 유로와 제 2 유로사이에 이젝터를 설치하여, 진공 발생기의 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 진공 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 진공 시스템 중 진공척의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기의 사시도.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기의 개념 단면도로서, 유로를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기의 단면도로서 진공 발생기의 전체 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기 중 제 2 바디의 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공척 시스템 및 이에 사용되는 진공 발생기에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 진공 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 진공척 시스템(A)은 진공척(10), 압축기(20), 그리고 진공 발생기(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
진공척(10)은 가공 대상물을 흡입 고정하는 기능을 한다. 이 진공척(10)에 대하여서는 도 2에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
압축기(20)는 소위 콤프레샤라고 한다. 압축기(20)는 전기 에너지를 이용하여 기체를 압축시켜 압력을 높이는 기계적 장치를 말한다. 압축 방법에 따라 일정 용적을 내뿜는 용적형 압축기, 공기에 운동을 주어 그 운동 에너지를 압력으로 바꾸는 원심 압축기와 축류 압축기등이 있다. 본 발명에서 압축기(20)는 공압을 발생시켜서 진공 발생기(30)로 고압의 토출 공기를 제공하는 것으로서 다양한 종류의 압축기(20)가 이용될 수 있다.
진공 발생기(30)는 제 1 포트(311)와 제 2 포트(312)를 구비하여서 제 1 포트(311)로는 압축기(20)와 연결되고, 제 2 포트(312)로는 진공척(10)과 연결된다. 압축기(20)의 토출 공기를 이용하여 음압을 발생시키고, 이에 따라 진공척(10)의 진공 팔래트(11)에 대하여 음압을 형성시켜서 진공척(10)에 의해 가공 대상물이 압착 고정되게 하는 기능을 한다. 이 진공 발생기(30)의 구조 및 동작에 대해서는 도 3 내지 도 6을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
이상과 같은 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 별도의 진공 펌프를 구비하지 않고 압축기(20)를 이용하여 진공을 발생시켜 진공척 시스템을 구현할 수 있으므로, 경제성을 높일 수 있게 된다.
이하 진공척(10)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 진공 시스템 중 진공척(10)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 진공척(10)은 진공 팔래트(11)와 진공 팔래트(11)위에 부착되며, 그 위에 가공물이 고정되는 그리드 테이블(13)로 구성된다.
진공 팔래트(11)는, 도시된 바와 같이 주면의 가장자리에는 밀폐구조의 압착을 위한 링(115)이 형성되고, 그 중앙에는 메인 흡입홀(113)이 형성되고 일측에는, 진공 포트(111)가 형성되어서 전술한 진공 발생기(30)와 연결되게 된다.
그리고, 진공 팔래트(11)위에 부착되는 그리드 테이블(13)의 그 상면에는, 도시된 바와 같이, 그리드 형태의 그리드홈(131)과 랜덤하게 형성된 흡입홀(133)이 형성된다.
진공 팔래트(11)는 내부에 중공부를 구비하고, 그 중공부와 진공 포트(111)가 연결되어 있게 구성된다. 이에 따라, 진공 포트(111)에서 음압이 발생되게 되면, 중공부의 공기가 진공 발생기(30)쪽으로 흡입되게 되고, 메인 흡입홀(113)에서 공기를 빨아드리는 현상이 발생한다. 이러한 진공 팔래트(11)에 상기 그리드 테이블(13)이 부착되면, 그리드 테이블(13)은 메인 흡입홀(113)의 음압에 의해 고정이 된다. 그리고 그리드 테이블(13)의 하면과 진공 팔래트(11)의 상면이 형성하는 좁은 공간으로 음압이 이루어지게 된다. 이에 따라 그리드 테이블(13)의 흡입홀(133)에서 음압이 발생하게 된다.
그 상태에서 사용자는 그리드홈(131)에 고무링을 부착하고 그 다음 가공 대상물을 위에 올려놓으면 가공 대상물은 그리드 테이블(13)의 흡입홀(133)에서 발생되는 음압에 의해 그리드 테이블(13)에 고정이 되게 된다. 따라서, 가공물의 크기등을 고려하여 흡입홀(133)을 랜덤하게 형성하고 다양한 사이즈의 가공물에 대한 고정이 이루어지게 된다.
도 2에서는 진공 팔래트와 그리드 테이블의 2개의 구성요소를 가지는 진공척을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 구성요소 즉, 진공 팔래트와 그리드 테이블이 하나의 구성요소로 이루어지는 진공척이 이용될 수도 있음이 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 통해 본원 발명의 또 다른 실시예인 진공 발생기(30)에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다. 우선 도 3을 참조하여 진공 발생기(30)의 외관에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기(30)의 사시도이다. 도시된 바와 같이 진공 발생기(30)는 바디(31), 제 1 내지 제 3 포트(311,312,313), 공압 측정 게이지(34), 그리고 조작 모듈(35)을 포함할 수 있다.
바디(31)는 그 내부에 제 1 유로(32) 및 제 2 유로(33)를 형성하여 진공압(음압)을 형성하는 기능을 한다. 이를 위해 기밀 구조를 가지며 음압에 대하여 충분한 저항력을 갖도록 튼튼한 소재로 이루어지며 통상 금속재로 이루어진다. 따라서 바디(31)의 크기가 커지게 되면 상당히 무거워지게 된다.
한편 바디(31)의 저면에는 자석(미도시)이 부착되어서, 진공 발생기(30)가 스틸재로 이루어지는 작업 테이블 위에 잘 부착되게 구성될 수 있다.
한편, 바디(31)는 제 1 유로(32)가 형성되며, 제 1 및 제 3 포트(313)가 형성되는 제 1 서브 바디(310)와 조작모듈(35)이 형성되며 제1 서브 바디(310)와 일체로 결합되는 제 2 서브 바디(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
바디(31)의 제 1 측에는 제 1 포트(311)와 제 3 포트(313)가 형성되고, 제 1 측에 대향하는 제 2 측에는 제 2 포트(312)가 형성된다. 그리고 상면에 해당하는 제 3 측에는 공압 측정 게이지(34)와 조작 모듈(35)이 위치하게 구성된다.
이하 상술한 외관을 가지는 진공 발생기(30)에서의 유로에 대하여 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기(30)의 개념 단면도로서, 유로를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 제 1 측에는 제 1 포트(311)와 제 3 포트(313)가 형성되고, 제 2 측에는 제 2 포트(312)가 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 제 2 포트(312)는 압축기(20)와 연결되고, 제 1 포트(311)는 진공척(10)과 연결되어 있다.
이 상태에서 압축기(20)가 동작하게 되면, 압축기(20)의 토출 공기가 제 2 유로(33)를 거쳐서 제 3 포트(313)로 토출되게 구성된다. 이와 같이 제 2 유로(33)에서 고압의 토출 공기가 흘러나가면, 제 2 유로(33)와 제 1 유로(32)의 결합면에서 음압이 발생하게 되고, 제 1 유로(32)릍 통해 진공척(10)내의 공기가 흡입되게 된다. 즉, 진공척(10)내에서 음압이 발생하게 된다. 이에 따라 흡입 공기가 제 1 유로(32)를 통해서 제 3 포트(313)로 빠져나가게 된다. 이와 같이, 제 1 유로(32)릍 통해 진공척(10)에서의 흡입 공기가 빠져나가므로, 진공척(10)에서 음압이 발생하여 가공물을 고정하게 된다.
다시 말해, 제 2 유로(33)를 통해 고압, 고속의 토출공기가 제 3 포트(313)로 빠져나가고, 이에 따라 제 2 유로(33)와 제 1 유로(32)의 경계점서 저압부가 발생되어서, 제 1 유로(32)를 통해 흡입 공기가 제 1 포트(311)로 유입되어서 제 3 포트(313)로 토출공기와 함께 빠져 나가게 된다.
이하 도 5 및 도 6을 참조하여 진공발생기(30)의 내부 구조에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기(30)의 단면도로서 진공 발생기(30)의 전체 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예인 진공 발생기(30) 중 제 2 서브 바디(320)의 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 유로(32)는 "ㄱ"자 유로로 형성되며, 제 2 유로(33)는 전체적으로 "ㅡ"자형으로 이루어져서 두 개의 유로(32,33)가 바디(31)의 중심부에서 만나게 된다. 이 만나는 점에는 이젝터(36)가 설치된다. 이젝터(36)는 일종의 노즐로서, 이측에서 고압 고속으로 공기가 분출되면, 그 주위를 저압부로 만들어 유체를 유인한다. 즉, 이젝터(36)는 제 2 유로(33) 중 제 1 유로(32)와 만나는 점에 형성되어서, 제 2 유로(33)에서의 고압의 토출 공기로 주변에 저압부를 형성하게 된다.
한편, 제 1 유로(32) 중 일부에는 게이지(34)핀(321)이 설치되고, 이 게이지(34)핀으로 제 1 유로(32)의 흡입압이 측정되어서 공압 측정 게이지(34)에 이것이 표시되게 된다.
한편, 제 1 유로(32) 중 제 2 서브 바디(320)에는 실린더(331)가 형성되며, 이 실린더(331)에는 조작 모듈(35)이 설치된다. 이에 따라 조작 모듈(35)을 상하 이동시킴에 의해 상기 제 2 유로(33)의 개방/폐쇄가 이루어지게 된다.
이에 대하여 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 제 2 서브 바디(320)에는 실린더(331)가 형성되어 있다. 그리고 이 실린더(331)는 제 2 유로(33)의 일부로서, 조작 모듈(35)의 플랜저(353)가 수용되는 공간이다.
그리고 조작 모듈(35)은, 홀더(351), 로드(352), 그리고 투과홀(유로를 개방 폐쇄하는, 미도시됨)을 구비한 플랜저(353)를 포함하여 구성될 수 있다.
홀더(351)는 도시된 바와 같이 제 2 서브 바디(320)의 외부에 형성되어서, 사용자가 손으로 잡을 수 있게 구성된다. 홀더(351)의 상승 하강 동작에 의해 제 2 유로(33)가 개폐되게 된다.
홀더(351)의 저면 중심부에는 로드(352)가 부착되고, 로드(352)의 타단에는 플랜저(353)가 형성된다. 플랜저(353)에는 투과홀이 형성된다. 플랜저(353)는 홀더(351)의 상승 하강 동작에 따라 실린더(331) 내부에서 상하 이동하게 되고, 이에 따라, 투과홀과 제 2 포트(312)가 매칭되면 제 2 유로(33)가 개방되고, 플랜저(353)의 투과홀이 제 2 포트(312)와 매칭이 안되면 제 2 유로(33)가 폐쇄되게 된다.
상술한 구성을 가진 본 발명에 일실시예에 따르면, 모터를 포함하는 진공 펌프를 별도로 구매할 필요 없이, 대부분의 기계 공작소에서 가지고 있는 콤프레샤(압축기)를 이용하여 진공척 시스템을 구성할 수 있으므로, 제조 단가를 낮추어 경제성을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 흡입압을 측정하는 흡입압 게이지를 바디의 외부에 설치하여 바디의 사이즈를 크게 줄일 수 있게 되어서 제조 단가를 낮추고 경량화를 유도할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제 1 유로와 제 2 유로사이에 이젝터를 설치하여, 진공 발생기의 효율을 높일 수 있게 된다.
상기와 같은 진공척 시스템 및 이에 사용되는 진공 발생기는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
A : 진공척 시스템
10 : 진공척
11 : 진공 팔래트
111 : 진공 포트
113 : 메인 흡입홀
115 : 링
13 : 그리드 테이블
131 : 그리드홈
133 : 흡입홀
20 : 압축기
30 : 진공 발생기
31 : 바디
32 : 제 1 유로
33 : 제 2 유로
34 : 공압 측정 게이지
35 : 조작 모듈
36 : 이젝터

Claims (10)

  1. 가공 대상물을 고정하는 진공척;
    공압을 발생시키는 압축기; 및
    상기 압축기와 연결되는 제 1 포트 및 상기 진공척와 연결되는 제 2 포트를 구비하여서 상기 공압에 의하여 상기 진공척에 진공압을 발생시키는 진공 발생기를 포함하는, 진공척 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공척은,
    상기 진공 발생기와 연결되는 진공포트가 형성되는 진공팔래트; 및
    상기 진공팔래트 위에 부착되는 그리드 테이블을 포함하는, 진공척 시스템
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 발생기는,
    전체 외관을 형성하는 바디, 상기 바디의 제 1 측에는 상기 제 1 포트 및 제 3 포트가 형성되고, 상기 바디의 제 2측에는 상기 제 2 포트가 형성됨;
    상기 바디내에 형성되며, 상기 제 1 포트와 연결되어서, 상기 진공척내의 흡입 공기의 흐름이 이루어지는 제 1 유로; 및
    상기 바디내에 형성되며, 상기 제 2 포트와 연결되어서, 상기 공압에 의한 토출 공기의 흐름이 이루어지며, 상기 제 1 유로의 일단과 유통되는 제 2 유로;를 포함하는 진공척 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진공 발생기는,
    제 3 측에 설치되어서 상기 제 1 유로의 흡입압을 측정하는 공압 측정 게이지를 포함하는, 진공척 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 바디에 설치되며, 상기 제 2 유로의 개방/폐쇄를 조작하는 조작 모듈을 더 포함하는, 진공척 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 유로는 상기 조작 모듈의 일부를 수용하는 실린더를 포함하고,
    상기 조작 모듈은,
    상기 바디의 외부에 형성되어서 외력에 의해 상하 이동하는 홀더;
    상기 홀더의 저면의 중심부에 부착되는 로드;
    상기 로드의 일측에 형성되고, 상기 실린더에 수용되며, 투과홀을 구비하는 플랜저를 포함하여, 상기 홀더의 상하 이동에 따라 상기 제 2 유로가 개방/폐쇄되는, 진공척 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 제 1 유로가 형성되는 제 1 서브 바디; 및
    상기 제 1 서브 바디와 일체로 형성되며, 상기 조작 모듈이 형성되는 제 2 서브 바디를 포함하는, 진공척 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 유로 중 상기 제 1 유로와 만나는 위치에 설치된 이젝터를 더 포함하는, 진공척 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 포트는 제 2 유로의 끝단에 형성되어서, 흡입공기와 토출 공기가 이를 통해 토출되는, 진공척 시스템.
  10. 전체 외관을 형성하는 바디, 상기 바디의 제 1 측에는 상기 제 1 포트가 형성되고, 상기 바디의 제 2측에는 제 2 포트 및 제 3 포트가 형성됨;
    상기 바디내에 형성되며, 상기 제 1 포트와 연결되어서, 상기 진공척내의 공기를 흡입 유도하는 제 1 유로; 및
    상기 바디내에 형성되며, 상기 제 2 포트와 연결되어서, 상기 공압에 의한 토출공기을 유도하고, 상기 제 1 유로의 일단과 유통되는 제 2 유로;를 포함하는 진공 발생기.
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