KR101920596B1 - 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그 - Google Patents

공작기계용 피가공물 진공흡착 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그에 관한 것으로서, 공작기계에서 회전 또는 이동하는 척(미도시)에 고정되는 것으로서, 상부에 형성된 편평한 몸체상부면(11)과, 내측에 형성된 진공압형성공간(12) 및 진공압형성공간(12)에 진공압을 형성하기 진공압공급노즐(13)을 가지는 지그몸체(10)와; 몸체상부면(11) 가장자리측에 형성된 것으로서, 진공압형성공간(12)에 의하여 인가되는 진공압에 의하여 피가공물(P)을 흡착 지지하는 링형진공흡착부(20)와; 진공압공급노즐(13)에 연결된 것으로서, 진공압 또는 외기압을 선택적으로 공급하는 3-way 밸브(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계용 피가공물 진공흡착 지그{vacuum jig for machine tool}
본 발명은 진공흡착 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파손 가능성이 큰 피가공물을 진공 흡착하여 정밀 절삭가공할 할 수 있게 하는 공작기계용 진공지그에 관한 것이다.
정밀가공 공작기계의 일예인 CNC(Computer Nummerical Control; 컴퓨터 수치 제어)이나 MCT(achining center ; 머시닝센터)등은 프로그램 전용 컴퓨터를 사용하여 NC(Nummerical Control) 수치 제어 기능을 수행하는 공작기계이다.
여기서 NC 수치 제어 기능이란 작업자가 가공 치수, 형, 필요한 공구, 이송 속도등을 선택하여 수치 데이터를 프로그램에 기록하고, 수치 데이터 프로그램에 의하여 자동으로 위치 이동되는 툴(절삭공구)이 피가공물을 절삭가공하는 것이다. 이때 가공은 피가공물을 위치 고정하는 지그를 회전 또는 전후진시키거나, 툴(공구)을 지그에 대하여 상대회전 회전 또는 전후진시킴으로서, 툴이 피가공물을 절삭가공하는 것을 의미한다.
한편 절삭가공과정에서 피가공물에는 진동이나 압력이 인가되는데, 이러한 진동 또는 압력에도 피가공물이 지그에 견고하게 위치 고정된 상태를 유지하여야 하고, 이에 따라 지그에는 피가공물의 가장자리를 처킹하여 위치고정하기 위한 척이 설치된다.
그런데 피가공물이 세라믹이나 쿼츠등과 같은 재질일 경우, 척을 이용하여 지그에 위치고정할 때나, 절삭가공 과정에서 발생되는 진동이나 압력에 의하여 피가공물이 파손되거나 손상되는 경우가 발생되어 불량 처리되는 경우가 빈번하였다.
이와 관련된 선행기술이 특허등록번호 10-1722360호에 피가공물 고정용 공압지그란 명칭으로 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 파손 가능성이 큰 피가공물을 안전하고 견고하게 위치 고정함으로써, 절삭가공 진동이나 압력이 인가되더라도 피가공물이 파손 또는 손상되지 않게 가공되게 할 수 있는 공작기계용 진공지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 절삭가공 인가되는 절삭유가 지그와 피가공물 사이로 침투되지 않도록 함으로써 절삭유에 의하여 진공지그의 진공압형성홀이 막히는 것을 방지할 수 있는 공작기계용 진공지그를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그는, 공작기계에서 회전 또는 이동하는 척(미도시)에 고정되는 것으로서, 상부에 형성된 편평한 몸체상부면(11)과, 내측에 형성된 진공압형성공간(12) 및 상기 진공압형성공간(12)에 진공압을 형성하기 진공압공급노즐(13)을 가지는 지그몸체(10); 상기 몸체상부면(11) 가장자리측에 형성된 것으로서, 상기 진공압형성공간(12)에 의하여 인가되는 진공압에 의하여 피가공물(P)을 흡착 지지하는 링형진공흡착부(20); 상기 진공압공급노즐(13)에 연결된 것으로서, 진공압 또는 외기압을 선택적으로 공급하는 3-way 밸브(30); 상기 링형진공흡착부(20)의 내측에 형성된 것으로서, 상기 피가공물(P)의 내측을 지지하는 링형지지부(40); 및 상기 링형지지부(40) 내측의 몸체상부면(11)에 상기 진공압형성공간(12)과 연통되는 것으로서, 상기 피가공물(P)의 내측이 상기 링형지지부(40)의 상부면에 흡착될 수 있도록 진공압을 형성하는 다수의 서브음압홀(50);을 포함하고,
상기 링형지지부(40)는, 상기 링형진공흡착부(20) 내측의 상기 몸체상부면(11)에 상호 이격되게 돌출되는 제1,2,3서브베이스링(41)(42)(43)과, 상기 제1,2,3서브베이스링(41)(42)(43)의 상부면에 형성되어 상기 피가공물(P)의 내측을 탄성적으로 지지하는 제1,2,3서브탄성링(44)(45)(46)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 링형진공흡착부(20)는, 상기 몸체상부면(11) 가장자리측에 상호 이격되게 돌출되는 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)과, 상기 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)의 상부면에 형성되어 피가공물(P)을 탄성적으로 지지하는 제1,2,3탄성링(24)(25)(26)과, 상기 제1,2,3베이스링(21)(22)(23) 각각의 사이에 형성된 것으로서 상기 진공압형성공간(12)과 연통되는 제1,2진공압형성홀(27)(28)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1,3탄성링(24)(26)은 탄성을 가지는 수지재질로 되고, 상기 제2탄성링(25)은 자기 점착성질을 가지는 부틸고무 재질로 된다.
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본 발명에 있어서, 상기 제1,2,3서브탄성링(44)(45)(46)은 자기점착성을 가지는 부틸고무 재질로 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 링형진공흡착부를 채용함으로써, 파손 가능성이 큰 피가공물(P)을 안전하고 견고하게 위치고정할 수 있고, 이에 따라 절삭가공 진동이나 압력이 인가되더라도 피가공물(P)이 파손 또는 손상되지 않게 정밀 가공할 수 있다.
또한 링형진공흡착부를 구성하는 제1,2,3탄성링에 의하여, 피가공물(P)과 링형진공흡착부 사이를 견고하게 밀착시킬 수 있고, 이에 따라 절삭가공 인가되는 절삭유가 지그몸체와 피가공물(P) 사이로 침투되지 않도록 함으로써 절삭유에 의하여 제1,2진공압형성홀이 막히는 것을 방지할 수 있다.
그리고 링형지지부에 의하여. 연성재질의 피가공물(P)이 절삭가공중에 외력에 의하여 눌리어지는 것이 방지되어 정밀 가공이 가능하다.
도 1은 피가공물을 진공흡착으로 위치고정하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 진공지그의 사시도,
도 2는 도 1의 진공지그의 평면도,
도 3은 도 2의 진공지그의 단면도,
도 4는 도 3의 진공지그에 있어서, 링형진공흡착부의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4의 제1,2,3탄성링의 변형된 구조를 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 4의 제1,2,3탄성링의 변형된 또 다른 구조를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 2의 진공지그에 있어서, 링형진공흡착부 내측에 링형지지부 및 서브진공압형성홀이 형성된 것을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 진공지그의 단면도.
이하, 본 발명에 따른 공작기계용 진공지그를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 피가공물을 진공흡착으로 위치고정하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 진공지그의 사시도이고, 도 2는 도 1의 진공지그의 평면도이며, 도 3은 도 2의 진공지그의 단면도이고, 도 4는 도 3의 진공지그에 있어서, 링형진공흡착부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그는, 공작기계에서 회전 또는 이동하는 척(미도시)에 고정되는 것으로서, 상부에 형성된 편평한 몸체상부면(11)과, 내측에 형성된 진공압형성공간(12) 및 진공압형성공간(12)에 진공압을 형성하기 진공압공급노즐(13)을 가지는 지그몸체(10)와; 몸체상부면(11) 가장자리측에 형성된 것으로서, 상기 진공압형성공간(12)에 의하여 인가되는 진공압에 의하여 피가공물(P)을 흡착 지지하는 링형진공흡착부(20)와; 진공압공급노즐(13)에 연결된 것으로서, 진공압 또는 외기압을 선택적으로 공급하는 3-way 밸브(30);를 포함한다.
지그몸체(10)는, 금속재질로 된 것으로서 피가공물(P)의 형태가 원형일 경우에 전체적으로 납작한 원통형상으로 되고, 피가공물(P)의 형태가 사각형일 때 전체적으로 납작한 육면체 형상이 된다. 본 실시예에서는, 지그몸체(10)가 원형인 피가공물(P)을 진공흡착하기 위한 납작한 원통형태로 설명한다.
지그몸체(10)의 상부측에는 편평한 몸체상부면(11)이 형성되고, 내측에는 진공압형성공간(12)이 형성되며, 측부에는 진공압형성공간(12)으로 진공압을 형성하기 위한 진공압공급노즐(13)이 설치된다.
링형진공흡착부(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체상부면(11) 가장자리측에 상호 이격되게 돌출되는 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)과, 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)의 상부면에 형성되어 피가공물(P)을 탄성적으로 지지하는 제1,2,3탄성링(24)(25)(26)과, 제1,2,3베이스링(21)(22)(23) 각각의 사이에 형성된 것으로서 진공압형성공간(12)과 연통되는 제1,2진공압형성홀(27)(28)을 포함한다.
제1베이스링(21)은 지그몸체(10)의 가장 가장자리에 위치되고, 내측으로 제2,3베이스링(22)(23)이 이격되게 순차적으로 위치되며, 지그몸체(10)의 가공에 의하여 일체로 형성된다. 따라서 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)은 지그몸체(10)와 동일한 금속재질로 되어 있다.
제1,2,3탄성링(24)(25)(26)은, 링형진공흡착부(20)에 피가공물(P)이 안착될 때, 피가공물(P)의 바닥 가장자리측 표면을 밀착되게 지지하고, 피가공물(P)이 금속재질의 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)에 직접 접촉되지 않게 하며, 절삭가공중에 외부에서 인가되는 진동을 흡수하여 피가공물(P)을 정밀 가공할 수 있도록 한다.
제1,3탄성링(24)(26)은 탄성을 가지는 수지재질, 예를 들면 실리콘고무로 되어 있다. 그리고 제1,3탄성링(24)(26) 사이의 제2탄성링(25)은 제1,3탄성링(24)(26)과는 달리 자기 점착성질을 가지는 부틸고무 재질로 된다.
여기서, 제2탄성링(25)을 구성하는 부틸고무는, 별도의 접착제없이 자기점착 방식에 의하여 피가공물(P)에 부착되며, 반복적인 부착 및 분리 동작에도 점착성이 유지된다. 이러한 제2탄성링(25)을 채용함으로써, 링형진공흡착부(20)에 안착되는 피가공물(P)의 표면을 점착하고, 이에 따라 어떤 원인에 의하여 제1,2진공압형성홀(27)(28)로 인가되는 진공압이 세기가 약해지더라도, 제2탄성링(25)은 피가공물(P)의 하중을 어느 정도 지탱하여 피가공물(P)이 링형진공흡착부(20)에서 갑자기 분리되는 것을 방지할 수 있다.
제1,2진공압형성홀(27)(28)은, 제1,2,3베이스링(21)(22)(23) 사이의 링홈을 따라 진공압을 형성하고, 이에 따라 제2,3탄성링(24)(25)(26)의 상부면에 안착된 피가공물(P)을 진공 흡착한다.
상기 제1,2,3탄성링(24)(25)(26)은 상기와 같은 구성을 가짐으로서, 피가공물(P)과 링형진공흡착부(20) 사이를 견고하게 밀착시킬 수 있고, 더 나아가 절삭가공 인가되는 절삭유가 지그몸체(10)와 피가공물(P) 사이로 침투되지 않도록 함으로써 절삭유에 의하여 제1,2진공압형성홀(27)(28)이 막히는 것을 방지할 수 있다.
3-way 밸브(30)는 진공압공급노즐(13)과 연결된 제1,2진공압형성홀(27)(28)로 진공압 또는 외기압을 선택적으로 공급하기 위한 것으로서, 진공펌프와 연결된 호스와 외기공기를 공급하는 호스가 연결된다. 이러한 3-way 밸브(30)가 진공압공급노즐(13)과 진공펌프를 연결하였을 때 제1,2진공압형성홀(27)(28)에 진공압을 형성되어 피가공물(P)을 링형진공흡착부(20)에 흡착 고정한다. 그리고 3-way 밸브(30)가 진공압공급노즐(13)과 외기 호스를 연결하였을 때, 제1,2진공압형성홀(27)(28)을 통하여 외부공기가 유입됨에 따라 링형진공흡착부(20)에 형성된 진공압이 해제되어 피가공물(P)은 링형진공흡착부(20)로부터 분리된다.
도 5는 도 4의 제1,2,3탄성링의 변형된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1탄성링(24')은, 상단에 몸체상부면(11)의 가장자리측으로 비스듬하게 돌출된 제1경사날개(24a')를 포함하고, 제3탄성링(26')은 상단에 제1경사날개(24a')에 대칭방향으로 비스듬하게 돌출된 제3경사날개(26a')를 포함한다.
이 경우, 피가공물(P)이 링형진공흡착부(20)에 안착될 때, 제1경사날개(24a')와 제3경사날개(26a')가 뉘어지면서 피가공물(P)의 표면에 넓은 면적으로 밀착된다. 이에 따라 상기 제1,2진공압형성홀(27)(28)에서 진공압이 형성될 때, 외부의 공기가 제1,2,3탄성링(24')(25)(26') 사이로 유입되지 않게 되어, 흡착을 위한 진공압이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 도 4의 제1,2,3탄성링의 변형된 또 다른 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1탄성링(24")은 상단 양측 모서리에서 비스듬하게 연장된 한쌍의 제1흡착날개(24a")를 포함하고, 제3탄성링(26")은 상단 양측 모서리에서 비스듬하게 연장된 한쌍의 제3흡착날개(26a")를 포함한다. 이때 제1,3흡착날개(24a")(26a")는 흡착판 기능을 한다.
이 경우, 피가공물(P)이 링형진공흡착부(20)에 안착될 때, 제1흡착날개(24a")와 제3흡착날개(26a")는 피가공물(P)의 표면에 흡착된다. 이에 따라 피가공물(P)은 제1,2진공압형성홀(27)(28)에 의한 흡착력과, 제1,3흡착날개(24a")(26a")에 의한 흡착력에 의하여 링형진공흡착부(20)에 2 중 흡착되는 구조가 되고, 따라서 피가공물(P)이 무게가 상당하더라도 피가공물(P)을 진공지그에 견고하게 흡착 고정할 수 있는 것이다.
도 7은 도 2의 진공지그에 있어서, 링형진공흡착부 내측에 링형지지부 및 서브진공압형성홀이 형성된 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 진공지그의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 링형진공흡착부(20)의 내측에는 피가공물(P)의 내측을 지지하는 링형지지부(40)와; 링형지지부(40) 내측의 몸체상부면(11)에 진공압형성공간(12)과 연통되는 것으로서, 피가공물(P)의 내측이 링형지지부(40)의 상부면에 흡착될 수 있도록 진공압을 형성하는 다수의 서브음압홀(50);을 더 포함한다.
링형지지부(40)는, 링형진공흡착부(20) 내측의 상기 몸체상부면(11)에 상호 이격되게 돌출되는 제1,2,3서브베이스링(41)(42)(43)과, 제1,2,3서브베이스링(41)(42)(43)의 상부면에 형성되어 상기 피가공물(P)의 내측을 탄성적으로 지지하는 제1,2,3서브탄성링(44)(45)(46)을 포함한다. 이러한 링형지지부(40)에 의하여, 피가공물(P)이 연성 재질로 될 경우, 절삭가공중에 피가공물(P)의 내측이 외력에 의하여 눌리어지는 것을 방지할 수 있어 정밀 가공이 가능하다.
여기서, 1,2,3서브탄성링(44)(45)(46)은 자기점착성을 가지는 부틸고무 재질로 되며, 이에 따라 별도의 접착제없이 자기점착 방식에 의하여 피가공물(P)의 내측 표면에 점착된다. 이에 따라, 피가공물(P)을 진공지그에 더욱 견고하게 고정할 수 있는 것이며, 절삭가공중 발생되는 진동등에도 위치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 링형진공흡착부(20)를 채용함으로써, 파손 가능성이 큰 피가공물(P)을 안전하고 견고하게 위치고정할 수 있고, 이에 따라 절삭가공 진동이나 압력이 인가되더라도 피가공물(P)이 파손 또는 손상되지 않게 정밀 가공할 수 있다.
또한 링형진공흡착부(20)를 구성하는 제1,2,3탄성링(24)(25)(26)에 의하여, 피가공물(P)과 링형진공흡착부(20) 사이를 견고하게 밀착시킬 수 있고, 이에 따라 절삭가공 인가되는 절삭유가 지그몸체(10)와 피가공물(P) 사이로 침투되지 않도록 함으로써 절삭유에 의하여 제1,2진공압형성홀(27)(28)이 막히는 것을 방지할 수 있다.
그리고 링형지지부(40)에 의하여. 연성재질의 피가공물(P)이 절삭가공중에 외력에 의하여 눌리어지는 것이 방지되어 정밀 가공이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 ... 지그몸체 11 ... 몸체상부면
12 ... 진공압형성공간 13 ... 진공압공급노즐
20 ... 링형진공흡착부 21, 22, 23 ... 제1,2,3베이스링
24, 25, 26 ... 제1,2,3탄성링
24', 26' ... 제1,3탄성링의 다른 실시예
24a', 26a' ... 제1,3경사날개
24a", 26a" ... 제1,3탄성링의 또 다른 실시예
24a", 26a" ... 제1,3흡착날개
27, 28 ... 제1,2진공압형성홀 30 ... 3-way 밸브
40 ... 링형지지부 41, 42, 43 ... 제1,2,3서브베이스링
44, 45, 46 ... 제1,2,3서브탄성링 50 ... 서브음압홀

Claims (8)

  1. 공작기계에서 회전 또는 이동하는 척(미도시)에 고정되는 것으로서, 상부에 형성된 편평한 몸체상부면(11)과, 내측에 형성된 진공압형성공간(12) 및 상기 진공압형성공간(12)에 진공압을 형성하기 진공압공급노즐(13)을 가지는 지그몸체(10);
    상기 몸체상부면(11) 가장자리측에 형성된 것으로서, 상기 진공압형성공간(12)에 의하여 인가되는 진공압에 의하여 피가공물(P)을 흡착 지지하는 링형진공흡착부(20);
    상기 진공압공급노즐(13)에 연결된 것으로서, 진공압 또는 외기압을 선택적으로 공급하는 3-way 밸브(30);
    상기 링형진공흡착부(20)의 내측에 형성된 것으로서, 상기 피가공물(P)의 내측을 지지하는 링형지지부(40); 및
    상기 링형지지부(40) 내측의 몸체상부면(11)에 상기 진공압형성공간(12)과 연통되는 것으로서, 상기 피가공물(P)의 내측이 상기 링형지지부(40)의 상부면에 흡착될 수 있도록 진공압을 형성하는 다수의 서브음압홀(50);을 포함하고,
    상기 링형지지부(40)는, 상기 링형진공흡착부(20) 내측의 상기 몸체상부면(11)에 상호 이격되게 돌출되는 제1,2,3서브베이스링(41)(42)(43)과, 상기 제1,2,3서브베이스링(41)(42)(43)의 상부면에 형성되어 상기 피가공물(P)의 내측을 탄성적으로 지지하는 제1,2,3서브탄성링(44)(45)(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 링형진공흡착부(20)는,
    상기 몸체상부면(11) 가장자리측에 상호 이격되게 돌출되는 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)과,
    상기 제1,2,3베이스링(21)(22)(23)의 상부면에 형성되어 피가공물(P)을 탄성적으로 지지하는 제1,2,3탄성링(24)(25)(26)과,
    상기 제1,2,3베이스링(21)(22)(23) 각각의 사이에 형성된 것으로서 상기 진공압형성공간(12)과 연통되는 제1,2진공압형성홀(27)(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1,3탄성링(24)(26)은 탄성을 가지는 수지재질로 되고,
    상기 제2탄성링(25)은 자기 점착성질을 가지는 부틸고무 재질로 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2,3서브탄성링(44)(45)(46)은 자기점착성을 가지는 부틸고무 재질로 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 피가공물 진공흡착 지그.
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