목공 분야에서의 진공 - 파트 2

지난 호에서 진공 기술의 기본적인 측면을 살펴본 데 이어, 이번 호에서는 다양한 유형의 진공 생성에 대해 알아보겠습니다. 이와 관련해서는 주로 가구 산업 및 기타 목공 산업 분야의 자동화 발전에 따라 훨씬 더 중요해진 가공 장비의 진공 클램핑에 대한 주제를 집중적으로 살펴보겠습니다. 경제성 이라는 주제는 이러한 발전과 병행하여  생산 관리자와 기술 담당자의 관심사 가 되고 있습니다. 진공을 생성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 진공 클램핑 을 위해서는, 다양한 기계식 진공 펌프를 사용할 수 있으며, 이에 대해 설명합니다.

유회전식 오일 윤활 로터리 베인 진공 펌프

유회전식 오일 윤활 로터리 베인 진공 펌프 는 가공 장비에서의 클램핑을 위해 오랫동안 사용되어 온 펌프입니다. 수십 년 전에는 거의 유회전식 오일 윤활 로터리 베인 진공 펌프만 사용되었습니다. 신뢰성, 견고성, 1mbar 미만의 낮은 최대 진공도( 99.9%의 진공 레벨 에 해당)가 특징입니다. 이 고진공 레벨에서는 충분한 흡입 속도, 용량을 보장하므로 빠르고 안전한 클램핑으로 알려져 있습니다. 컴프레서 챔버의 지속적인 오일 공급은 고진공 레벨을 유지합니다. 오일은 내부 순환 시스템을 통해 진공 펌프를 통해 공급되어 밀봉, 윤활 및 압축열을 제거합니다. 오일과 오일 필터는 사용 시간 2,000시간마다 교환해야 합니다. 시간당 160세제곱미터 이상의 흡입 용량을 가진 가공 장비에서 이러한 진공 펌프는 이후 건식 진공 기술로 대체되었습니다. 낮은 흡입 용량으로 관리할 수 있는 소형 가공 장비 및 클램핑 장치의 경우, 윤활유 공급 로터리 베인 진공 펌프는 여전히 경제적이고 높은 신뢰성으로 작동합니다.

액봉식 진공 펌프

물을 사용 유체로 사용하여 진공을 생성하는 액봉식 진공 펌프 는 오래된 원리에 따라 작동합니다. 그러나 진공 클램핑에서 사용 유체인 물과 관련해서는 매일 물을 보충하는 것부터 정기적으로 물 회로를 청소하는 것까지 일정한 유지보수 노력이 필요하기 때문에 실제로 진공 클램핑에 사용하기에는 적합하지 않았습니다. 이러한 진공 펌프의 진공 레벨은 수온에 따라 달라집니다. 수온이 상승하면 도달 가능한 최대 진공도가 감소하고 흡입 용량도 함께 감소합니다. 최고 흡입 용량은 최대 15°C의 온도에서 달성됩니다. 수온 40°C에서 흡입 용량은 원래 값의 40%로 떨어집니다. 액봉식 진공 기술의 가장 큰 장점은 수증기 및 수분과의 높은 호환성이며 , 이는 가공 장비에 클램핑할 때는 활용할 수 없지만 목재 건조 및 함침에는 사실상 이러한 진공 펌프가 필수적으로 사용되어야 하는 이점이 있습니다.

건식 로터리 베인 진공 펌프

작동 유체 없이 사용 유체 없이 작동하는 로터리 베인 진공 펌프 로, 추출된 공기를 압축하는 데 오일이나 물이 필요하지 않은 펌프를 "건식 작동"이라고 합니다. 이러한 진공 펌프는 투자 비용이 상대적으로 낮기 때문에 진공 클램핑에 자주 사용됩니다. 작동 원리(그림 1)는 윤활유 공급 로터리 베인 진공 펌프와 동일합니다.

그러나 윤활유가 공급되지 않으므로 소위 "자체 윤활" 베인 또는 탄소 흑연 소재로 제작된 블레이드가 사용됩니다. 이러한 부품은 마모의 영향을 받는다는 단점이 있으며(그림 2), 베인 파손으로 인한 전체 고장을 방지하기 위해 정기적으로 교체해야 합니다. 베인의 마모도 이러한 진공 펌프의 성능에 영향을 미칩니다. 사용 시간이 2,000시간이 지난, 건식 로터리 베인 진공 펌프의 흡입 용량은 원래 흡입 용량의 85~90%에 불과합니다. 베인의 수명에 영향을 미치는 요인 중 하나는 가공할 재료입니다. 마모성 MDF 분진은 베인의 마모를 가속화합니다. 3교대 작업을 하는 경우 최소 6개월에 한 번씩 베인을 점검하고 필요한 경우 교체해야 합니다. 작업자는 이러한 특수 베인을 조달하기 위해 소요되는 비용을 과소평가해서는 안 될 뿐만 아니라, 이 진공 펌프 유형의 에너지 소비량도 면밀히 검토해야 합니다. 이 진공 펌프는 다른 어떤 진공 기술보다도 에너지 비용이 더 높습니다. 경험상 흡입 용량 140세제곱미터에서 시작하는 건식 로터리 베인 진공 펌프의 경우 시간당 20% 더 많은 에너지가 필요합니다.

건식 로터리 베인 진공 펌프는 유지보수 및 에너지 비용으로 인해 시간당 약 100세제곱미터의 흡입 용량까지만 권장합니다. 사이즈가 작을수록 컴프레서 챔버의 직경이 작아지므로 베인의 마모 속도가 느려집니다. 이를 통해 베인의 원주 속도가 감소하고, 개별 베인이 로터 슬롯을 넘나들며 글라이딩할 때 교차하는 거리도 줄어듭니다.

MINK 클로 진공 펌프

1990년대 중반, Busch (부쉬) 진공 펌프 및 시스템은 진공 생성을 위한 완전히 새로운 원리인 MINK 클로 진공 펌프 기술을 개발했습니다. 이 기술은 지속적으로 개선되어 목공 산업에서 발판을 마련했습니다. 오늘날 이러한 3세대 진공 펌프는 이미 여러 주요 CNC 가공 제조업체에서 사용하고 있습니다. MINK 클로 진공 펌프는 오일이나 물 같은 사용 유체 없이도 작동 합니다. 2개의 갈고리 모양 로터가 하우징 안에서 움직입니다(그림 3). 로브 로터는 서로 또는 하우징과 접촉하지 않습니다. 즉, 마찰이 없어 마모가 발생하지 않으므로 유지보수가 불필요한 진공 생성 이 가능합니다. 유지보수 노력은 2년에 한 번 기어 오일 교환으로 제한됩니다. 또한 추출된 공기를 비접촉 압축하므로 다른 진공 펌프보다 전력 소비가 현저히 적다는 장점 이 있으며, MINK 클로 진공 펌프는 진공 클램핑에 가장 에너지 효율적인 진공 생성 유형에 속합니다.

기술적인 이유로, MINK 클로 진공 펌프는 수요에 따라 완전히 제어할 수 있는 유일한 진공 생성기입니다. 즉, 진공 펌프에 특정 설정점(최대 진공도)을 지정할 수 있습니다. 이 지점에 도달하면 속도가 자동으로 감소하거나 진공 펌프가 스스로 꺼지며, 이를 통해 에너지를 더욱 절약할 수 있습니다. 이러한 이유로, Busch (부쉬)는 시간당 40에서 900입방미터의 흡입 용량을 갖춘 에너지 절약형 및 속도 조절 모터 옵션을 제공합니다.

요약

다양한 방법으로 클램핑을 위한 진공을 생성할 수 있습니다. 원칙적으로 이상적인 진공 펌프 솔루션을 찾으려면 상황을 개별적으로 평가해야 합니다. 다이어그램(그림 4)은 예비 결정을 내릴 때 도움이 될 수 있습니다. 그러나 일반적으로 치수를 선택하고 선택할 때는 전문가와 상담하는 것이 좋습니다.