KR100694491B1 - 진공 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 액츄에이터에 관한 것으로, 그 내부에 외부로 연통된 통로가 형성된 지지플레이트와; 상기 지지플레이트의 통로와 연통되도록 그 일단부는 상기 지지플레이트의 상면에 지지되고, 그 타단부는 밀폐되어 그 내부압력에 따라 신장 및 수축운동을 하기 위한 신축관과; 상기 신축관의 상부에 위치하여 상기 신축관의 신장 및 수축운동에 따라 전진 및 후진운동을 하기 위한 로드와; 상기 로드가 전진 및 후진운동을 하도록 하기 위한 가이드부를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 신축관의 내부압력을 필요에 따라 간단하게 조작하고 스프링의 탄성복원력을 이용함으로써 고온 및 고진공하에서도 원활한 작동이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

지지플레이트, 신축관, 로드, 가이드부, 고온, 고진공.

Description

진공 액츄에이터{VACUUM ACTUATOR}

도 1은 종래의 진공 액츄에이터를 도시한 개략 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 진공 액츄에이터를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 진공 액츄에이터의 신축관이 수축되어 있는 상태를 도시한 개략 단면도,

도 4는 도 2의 신축관이 신장되어 있는 상태를 도시한 개략 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 지지플레이트 20 : 신축관

30 : 로드 40 : 가이드부

42 : 가이드축 44 : 승강플레이트

46 : 고정플레이트 48 : 탄성부재

본 발명은 진공 액츄에이터에 관한 것으로, 특히 고온 및 고진공하에서 별도의 장치가 필요없이 원활하게 작동될 수 있는 진공 액츄에이터에 관한 것이다.

종래의 진공 액츄에이터는 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더(1)와, 상기 실 린더(1) 내부에서 직선운동하는 피스톤(2)과, 상기 피스톤(2)에서 수직으로 연장되어 상기 실린더(1)를 관통하여 일정부분이 상기 실린더(1)의 외부에 돌출되는 피스톤로드(3)와, 상기 피스톤로드(3)의 외주에 결합되는 벨로우즈(4)를 포함하여 이루어져, 상기 실린더(1)의 하부에 형성된 통공(1a)으로 일정압력이 가해지면 상기 피스톤(2)이 상승하여 상기 피스톤로드(3)가 상방으로 밀려 올라감에 따라 상기 벨로우즈(4)가 팽창하고, 상기 실린더(1)의 상부에 형성된 통공(1b)으로 일정압력이 가해지면 상기 피스톤(2)이 하강하여 상기 피스톤로드(3)가 하방으로 밀려 내려감에 따라 벨로우즈(4)가 수축하도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 진공 액츄에이터에서는 상기 실린더(1)의 내부에서 상기 피스톤(2)이 직선왕복운동을 함으로써 상기 실린더(1) 내주면과 피스톤(2) 외주면 사이에 마찰 및 마모현상이 발생하게 되고, 이에 따라 상기 실린더(1) 내주면과 피스톤(2) 외주면 사이에 소정의 틈이 형성되어 상기 실린더(1) 내부에 유입되는 유체가 누설됨으로써 상기 진공 액츄에이터는 원활한 작동을 이루기가 어렵게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 피스톤(2)의 외주면에 고무 또는 합성수지 등으로 제조된 패킹을 끼워 상기 실린더(1) 내주면 사이의 틈을 밀봉하여 사용하기도 하는데, 상기 실린더(1)가 고온 및 고진공의 환경에서 원활하게 작동이 되도록 하기 위해서는 상기 패킹을 내열성이 우수하고 고진공하에서도 우수한 특성을 보이는 재료를 사용하거나 별도의 냉각시스템을 구비해야 하므로 제조비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 고온 및 고진공하에서 별도의 장치가 필요없이 원활하게 작동될 수 있는 진공 액츄에이터를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 액츄에이터는, 그 내부에 외부로 연통된 통로가 형성된 지지플레이트; 상기 지지플레이트의 통로와 연통되도록 그 일단부는 상기 지지플레이트의 상면에 지지되고, 그 타단부는 밀폐되어 그 내부압력에 따라 신장 및 수축운동을 하기 위한 신축관; 상기 신축관의 상부에 위치하여 상기 신축관의 신장 및 수축운동에 따라 전진 및 후진운동을 하기 위한 로드; 및 상기 로드가 전진 및 후진운동을 하도록 하기 위한 가이드부;를 포함하여 이루어지고, 상기 가이드부는, 상기 지지플레이트의 상면 양측 부분에 각각 그 일단이 고정되는 두 개 이상의 가이드축과, 상기 가이드축의 타단이 관통되도록 관통공이 형성되어 있고 상기 신축관의 상단에 결합되어 상기 가이드축을 따라 승강작동을 하는 승강플레이트와, 상기 승강플레이트의 상측에 위치하여 상기 가이드축이 관통되도록 관통공이 형성되어 있고 상기 가이드축의 타단이 고정되며 상기 로드가 전진운동할 수 있도록 소정크기의 관통공이 형성된 고정플레이트와, 및 상기 가이드축의 외주에 결합되어 상기 신축관이 그 내부압력이 외부압력보다 높아지게 되면 신장하였다가 다시 그 내부압력이 외부압력보다 낮아지게 되면 원래대로 수축할 수 있도록 하기 위한 탄성부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 탄성부재는, 상기 승강플레이트와 고정플레이트 사이의 가이드축 외주에 결합되는 압축코일스프링인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 탄성부재는, 상기 승강플레이트와 지지플레이트 사이의 가이드축 외주에 결합되는 인장코일스프링인 것이 효과적이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 액츄에이터를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 진공 액츄에이터를 도시한 도면들로서, 도 2는 본 발명에 따른 진공 액츄에이터를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진공 액츄에이터의 신축관이 수축되어 있는 상태를 도시한 개략 단면도이며, 도 4는 도 2의 신축관이 신장되어 있는 상태를 도시한 개략 단면도이다.

본 발명에 따른 진공 액츄에이터는 도 2에 도시된 바와 같이, 지지플레이트(10)와, 상기 지지플레이트(10)의 상부에 구비되는 신축관(20)과, 상기 신축관(20)의 상부에 위치하는 로드(30)와, 상기 로드(30)를 가이드하기 위한 가이드부(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 지지플레이트(10)는 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 내부에 외부로 연통된 통로(12)가 형성되어 있어, 상기 통로(12)를 통해 후술할 신축관(20) 내부의 진공배기가 이루어진다.

또한, 상기 신축관(20)은 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지플 레이트(10)의 통로(12)와 연통되도록 그 일단부는 상기 지지플레이트(10)의 상면에 지지되고, 그 타단부는 밀폐되어 그 내부압력에 따라 신장 및 수축운동을 하기 위한 것으로서, 내열성이 우수한 신축성이 좋은 벨로우즈로 된 것이 바람직하다.

상기와 같은 벨로우즈는 기기의 일부에 유연성과 밀봉성 등을 필요로 할 경우에 이용되는 주름 상자형으로 된 신축 자재의 이음을 말하는데, 주로 신축 이음, 만곡관, 진동 방지 이음에 응용이 되고, 또한 자동제어, 자동조정스위치, 서모스탯 등 측정기, 진공기기 등에 이용된다.

아울러, 상기 로드(30)는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 신축관(20)의 상부에 위치하여 상기 신축관(20)의 신장 및 수축운동에 따라 전진 및 후진운동을 하기 위한 것으로서, 그 끝단에 외부전원과 연결된 단자대(미도시)를 설치함으로써 진공장치내에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치로도 응용이 가능하다.

상기와 같이 로드(30)가 전진 및 후진운동을 하도록 하기 위한 가이드부(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 지지플레이트(10)의 상면 양측 부분에 각각 그 일단이 고정되는 두 개 이상의 가이드축(42)과, 상기 가이드축(42)의 타단이 관통되도록 관통공(44a,44b)이 형성되어 있고 상기 신축관(20)의 상단에 결합되어 상기 가이드축(42)을 따라 승강작동을 하는 승강플레이트(44)와, 상기 승강플레이트(44)의 상측에 위치하여 상기 가이드축(42)이 관통되도록 관통공(46a,46b)이 형성되어 있고 상기 가이드축의 타단이 고정되며 상기 로드(30)가 전진운동할 수 있도록 소정크기의 관통공(46c)이 형성된 고정플레이트(46)와, 상기 가이드축(42)의 외주에 결합되어 상기 신축관(20)이 그 내부압력이 외부압력보다 높아지게 되면 신장하였 다가 다시 그 내부압력이 낮아지게 되면 원래대로 수축할 수 있도록 하기 위한 탄성부재(48)를 포함하여 이루어진다.

상기 탄성부재(48)는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 승강플레이트(44)와 고정플레이트(46) 사이의 가이드축(42) 외주에 결합되는 압축코일 스프링인 것이 바람직하다.

상기와 같이 탄성부재(48)로서 압축코일 스프링을 사용하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 신축관(20)이 수축되어 있는 상태에서 상기 압축코일 스프링은 원래의 상태를 유지하고 있다가, 상기 지지플레이트(10)의 통로(12)를 통해 외부로부터 압력이 가해지게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 신축관(20)은 상방으로 신장되게 되고, 이에 따라 상기 압축코일 스프링은 일정량 만큼 압축되게 되며, 상기 지지플레이트(10)의 통로(12)를 통해 외부로부터 가해지는 압력이 제거되게 되면 상기 압축코일 스프링의 탄성복원력에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 상기 신축관(20)은 다시 수축하게 된다.

이와 같이 스프링의 탄성복원력을 이용하는 방법으로서, 상기 탄성부재(48)는 상기 승강플레이트(44)와 지지플레이트(10) 사이의 가이드축(42) 외주에 인장코일 스프링을 결합하여 사용할 수도 있고, 상기 신축관(20)의 내부에 인장코일 스프링 또는 압축코일 스프링을 내장하여 사용할 수도 있으며, 상기 탄성부재(48)로서 스프링이외에 다른 탄성체를 사용할 수 있음은 자명한 일일 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 진공 액츄에이터는 다음과 같이 동작한다.

진공분위기의 챔버내에 상기 진공 액츄에이터를 투입하게 되면 상기 신축관(20) 내부의 진공도는 상기 챔버내부의 진공도보다 낮으므로, 즉 상기 신축관(20) 내부의 압력이 상기 챔버내부의 압력보다 높기 때문에 도 4에 도시된 바와 같이 상기 신축관(20)은 상방으로 신장하면서 상기 신축관(20)의 상단에 결합된 상기 승강플레이트(44)를 상방으로 밀어올리게 되고, 이에 따라 상기 압축코일 스프링은 압축을 하게 되며 상기 승강플레이트(44)의 상면에 결합된 로드(30)는 상기 고정플레이트(46)의 중앙에 형성된 관통공(46c)을 관통하여 외부로 돌출되도록 상방으로 직선운동을 하게 된다.

한편, 상기 지지플레이트(10)의 통로(12)에 진공펌프를 연결하여 상기 신축관(20) 내부를 일정시간동안 진공배기 하게 되면, 상기 챔버내의 진공도보다 상기 신축관(20) 내부의 진공도가 더 고진공으로 되어 상기 압축코일 스프링은 탄성복원하게 되어 상기 승강플레이트(44)는 하방으로 밀려 내려가게 되고, 이에 따라 상기 신축관(20)은 수축하게 되며, 상기 로드(30)는 하방으로 직선운동하게 되는 것이다.

상기와 같이 신축관(20)의 수축 및 신장에 따라 상하방으로 직선운동하는 상기 로드(30)의 끝단에 외부전원과 연결된 단자대를 설치하게 되면 진공장치내에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치로도 응용이 가능할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 진공 액츄에이터에 의하면, 신축관의 내부압력을 필요에 따라 간단하게 조작하고 스프링의 탄성복원력을 이용함으 로써 고온 및 고진공하에서도 원활한 작동이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 고온 및 고진공하에서 원활한 작동을 하도록 하기 위한 별도의 장치가 필요없게 되므로 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 그 내부에 외부로 연통된 통로가 형성된 지지플레이트;

   상기 지지플레이트의 통로와 연통되도록 그 일단부는 상기 지지플레이트의 상면에 지지되고, 그 타단부는 밀폐되어 그 내부압력에 따라 신장 및 수축운동을 하기 위한 신축관;

   상기 신축관의 상부에 위치하여 상기 신축관의 신장 및 수축운동에 따라 전진 및 후진운동을 하기 위한 로드; 및

   상기 로드가 전진 및 후진운동을 하도록 하기 위한 가이드부;

   를 포함하여 이루어지고,

   상기 가이드부는,

   상기 지지플레이트의 상면 양측 부분에 각각 그 일단이 고정되는 두 개 이상의 가이드축과,

   상기 가이드축의 타단이 관통되도록 관통공이 형성되어 있고 상기 신축관의 상단에 결합되어 상기 가이드축을 따라 승강작동을 하는 승강플레이트와,

   상기 승강플레이트의 상측에 위치하여 상기 가이드축이 관통되도록 관통공이 형성되어 있고 상기 가이드축의 타단이 고정되며 상기 로드가 전진운동할 수 있도록 소정크기의 관통공이 형성된 고정플레이트와, 및

   상기 가이드축의 외주에 결합되어 상기 신축관이 그 내부압력이 외부압력보다 높아지게 되면 신장하였다가 다시 그 내부압력이 외부압력보다 낮아지게 되면 원래대로 수축할 수 있도록 하기 위한 탄성부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 액츄에이터.
4. 제3항에 있어서, 상기 탄성부재는,

   상기 승강플레이트와 고정플레이트 사이의 가이드축 외주에 결합되는 압축코일스프링인 것을 특징으로 하는 진공 액츄에이터.
5. 제3항에 있어서, 상기 탄성부재는,

   상기 승강플레이트와 지지플레이트 사이의 가이드축 외주에 결합되는 인장코일스프링인 것을 특징으로 하는 진공 액츄에이터.

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