KR100685166B1 - 메탈벨로우즈가 부착된 고효율 방진 에어 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메탈 벨로우즈가 부착된 고효율 방진 에어 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 에어 마운트가 고무와 에어(Air)의 점성 댐핑을 합성시켜서 제작됨으로 인해, 스프링상수를 일정 이하로 낮출 수가 없어 방진효율이 낮고 재료의 물성이 시간과 외부환경에 따라 변하여 방진효과가 일정하지 못한 문제점을 개선하고자, 본 발명에서는 '

'형상의 제1플레이트와 '

'형상의 제2플레이트사이에 메탈 벨로우즈를 삽입한 에어 마운트를 구성함으로서, 방진대상물의 편심하중을 제1플레이트 및 제2플레이트를 통해 균일하게 분포되도록 지지하면서,그 방진대상물에서 발생되는 진동을 내부의 메탈 벨로우즈 탄성체의 변형으로 의해 완화시킬 수 있어 방진 효율이 높고, 강한 내구성을 갖고 수십만 회의 반복적인 압축인장에도 복원력을 그대로 유지할 수 있어 장기간 사용할 수 있는 방진용 에어 마운트를 제공하는데 그 목적이 있다.

메탈 벨로우즈, 제1·2플레이트, 방진, 에어 마운트

Description

메탈벨로우즈가 부착된 고효율 방진 에어 마운트{THE AIR MOUNTS WITH METAL BELLOWS}

도 1-1a는 편심 하중을 받을 경우 안전성이 결여된 에어마운트를 도시한 일실시예도,

도 1-1b는 횡하중을 받을 경우 저항력이 부족한 에어마운트를 도시한 일실시예도,

도 2는 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트의 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트의 구성요소 중 메탈 벨로우즈를 도시한 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 메탈 벨로우즈를 제작하기 위한 본 발명의 용접형 벨로우즈의 제조방법을 설명하기 위한 블록도,

도 6은 도 5의 제조방법에서 부식방지를 위한 불활성가스를 공급하는 방법을 설명하기 위한 블록도,

도 7은 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트의 결합 단면도.

※ 도면 부호의 간단한 설명 ※

10 : 메탈 벨로우즈 20 : 제1플레이트

21 : 지지판 22 : 제1커버부

30 : 제2플레이트 31 : 베이스판

32 : 제2커버부 33 : 가이드 베어링

본 발명은 반도체 제조장비인 결합(Assembly) 장비 및 FAB(Fabrication) 장비에서, 기기내에서 발생된 진동이 주변으로 전달되는 것을 차단하는 메탈벨로우즈로 구성된 에어 마운트에 관한 것이다.

일반적으로, 기계의 방진은 기계를 고무 패드, 고무 마운트, 스프링 마운트, 에어 마운트 등으로 탄성 지지하여 기계 작동시 발생하는 가진력이 구조체로 전달되는 것을 차단하거나, 또는 그 역으로 주변 진동이 보호대상의 기계로 전달되는 것을 차단하는 방법이다.

모든 탄성 재료는 모두 방진 재료로 사용될 수 있는데, 탄성 재료 중에서 금속스프링은 선형성이 뛰어나고 물성이 온도 등의 주변 환경에 거의 영향을 받지 않 으므로 설계시 방진효과를 비교적 정확히 예측할 수 있고, 방진효과 또한 확실히 유지된다.

그리고 2Hz 정도의 비교적 낮은 고유진동수를 가지는 방진시스템을 구성할 수 있으므로 비교적 높은 방진효율을 얻을 수 있어 일반적인 기계의 방진에 가장 보편적으로 이용된다. 그러나 스프링 자체의 진동인 서징 현상으로 고주파 진동은 잘 차단되지 않아 구조전달음이 발생할 수 있고, 재료 자체의 감쇠율이 낮아 과도 응답 시간이 길고 공진시 진동이 크게 증폭되며, 스프링을 기계와 그 기계가 설치되는 구조체에 고정하기가 어렵고, 지지 상태가 불안정하다.

탄성 재료 중에서 고무는 다양한 형상으로 만들 수 있고, 금속과 부착성이 우수하여 타 부위와 고정이 용이하다. 그리고 재료 내부 감쇠율이 상당히 크므로 공진시 진동의 증폭이 크지 않고 과도 응답 시간이 짧으며, 서징이 발생하지 않는다.

그러나 통상적인 고무 마운트의 경우 스프링상수를 일정 이하로 낮출 수가 없어 방진효율이 낮고 재료의 물성이 시간과 외부환경에 따라 변하여 방진효과가 일정하지 못하다.

탄성 재료 중에서 에어 마운트는 미세 진동 및 충격 진동에 대하여 감쇠율이 크고 진동의 증폭이 크기 않으며 과도 응답 시간이 짧다. 또한 고유진동수 1Hz 이하인 방진 시스템까지 구성할 수 있으므로 다른 방진 재료에 비하여 방진 효과를 크게 할 수 있다.

그러나 기존의 에어 마운트들은 일반적으로 상, 하부에 고정판을 가진 벨로우즈 형상으로 제작되는데, 상기의 장점에도 불구하고, 도1의 1a)와 같이 편심 하중을 받을 경우 안전성이 결여되고, 도 1의 1b)와 같이 횡하중을 받을 경우 저항력이 부족하다. 또한 에어 마운트가 장비의 중량 등으로 하중을 받게 되면 벨로우즈가 압착되고 그 내부 공기 체적이 줄어들어 외부 하중에 비례하는 정적 변형을 나타내지 못하여 선형성이 상실되고 비선형 특성을 나타내게 된다. 이 경우 마운트의 스프링상수가 방진 시스템 설계에서 고려한 값을 유지하지 못하게 되어 방진효과가 예측과 달라지게 되는 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 국내등록실용신안공보 제20-0406164(등록일 : 2006년 1월 8일)에서는 상부 및 하부 고정판을 가진 에어 벨로우즈와, 그 에어 벨로우즈의 하부에 위치하며, 에어 벨로우즈의 하부고정판이 고정되는 공기 저장통과, 구멍이 뚫린 원파모양의 지지판에 한쪽 끝이 막힌 파이프가 부착된 형상으로서, 지지판이 에어 벨로우즈의 상부 고정판에 결합되는 하중 지지관과, 방진대상장비를 받치거나 고정하는 하중지지판 및 본 하중지지판의 중앙에 수직으로 접합되는 하중지지봉으로 구성되며, 하중지지봉이 하중 지지관의 파이프 속으로 삽입되는 하중 전달 장치로 구성된 방진용 에어 마운트가 제시된 바 있으나, 이는 에어 벨로우즈의 탄성막이 천연고무 또는 합성고무 등의 탄성재료로 이루어져서 장시간 사용시 상기에서 지적한 바와 같이 탄성재료의 물성이 시간과 외부환경에 따라 변하여 방진효과가 일정하지 못한 문제점이 발생하였다.

또한, 에어 벨로우즈 내부에 압축공기를 공급하는 공기 저장통이 에어 벨로우즈 하단에 설치됨으로 인해, 에어 벨로우즈 상단에 설치된 지지판을 통해 진공대상물의 하중(일예 : 100~300kg)이 가해질 경우에 상기 지지판과 공기 저장통 사이의 에어 벨로우즈가 눌러진 상태로 있게 되어 정상적인 진동 흡수 역할을 할 수 없게 되는 문제점이 발생하였다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 방진대상물의 편심하중을 제1플레이트 및 제2플레이트를 통해 균일하게 분포되도록 안전하게 지지하고, 그 방진대상물에서 발생되는 진동을 내부의 메탈 벨로우즈 탄성체의 변형으로 의해 완화시킬 수 있어 방진 효율이 높으며, 강한 내구성을 갖고 수십만 회의 반복적인 압축인장에도 복원력을 그대로 유지할 수 있어 장기간 사용할 수 있는 방진용 에어 마운트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트는,

스테인리스 재질의 중공형상으로 이루어져 축방향으로 탄성력을 갖고 신축되도록 하여 기기에서 발생된 진동이 주변으로 전파되는 것을 차단하는 메탈 벨로우즈와,

그 메탈 벨로우즈의 상부에 위치하며, 방진대상물과 1차적으로 접촉되어 진동을 메탈 벨로우즈로 전달하는 지지판이 형성되고, 그 지지판의 양측으로 메탈 벨로우즈를 보호하는 제1커버부가 형성되며, 그 지지판의 중앙에 메탈 벨로우즈의 중공부를 관통하여 제2플레이트의 가이드 베어링으로 삽입되도록 수직으로 접합된 지지봉이 형성된 '

'형상의 제1플레이트와,

상기 메탈 벨로우즈의 하부에 위치하며, 바닥과 접촉되는 부위에 제1플레이트 및 메탈 벨로우즈를 안전하게 지지하는 베이스판이 형성되고, 그 베이스판의 중앙에 메탈 벨로우즈의 중공부를 관통하여 제1플레이트의 지지봉이 삽입되도록 안내하는 가이드 베어링이 상방향으로 돌출되어 형성되고, 그 가이드 베어링의 일측에 제1커버부가 수직으로 직하된 부위로 메탈 벨로우즈를 보호하는 제2커버부가 형성된 '

'형상의 제2플레이트로 구성됨으로서 달성된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트의 사시도에 관한 것으로, 이는 메탈 벨로우즈(10), 제1플레이트(20), 제2플레이트(30)로 구성된다.

상기 메탈 벨로우즈(10)는 스테인리스 재질의 중공형상으로 이루어져 축방향으로 탄성력을 갖고 신축되도록 하여 기기에서 발생된 진동이 주변으로 전파되는 것을 차단하는 것으로, 이는 도 4에서 도시한 바와 같이 웨이브진 환형의 다이어프램(11)들이 지그재그 형상을 갖도록 다이어프램(11)들의 내경 부위(13)와 외경 부위(12)들이 복수개로 용접 이음되어 축방향으로 길다랗게 형성된다.

본 발명에 따른 메탈 벨로우즈의 제조방법을 상세히 설명한다.

먼저, 도 5에서 도시한 바와 같이 다수의 금속판을 겹쳐, 원형 디스크 형상의 금속판들을 제작한다(S100).

이어서, 이 디스크형 금속판들에는 프레스 가공에 의해서 동시에 웨이브가 형성된다(S110).

이어서, 웨이브진 금속판들을 각각의 용접형 벨로우즈의 규격에 맞게 절단하여 다이어프램들을 분리시킨다(S120).

이러한 다이어프램들은 아래 위 방향으로 내경 부위가 고정되도록, 열 방출 성능이 좋은 동(Cu) 및 스테인리스와 같은 금속 재료로 이루어진 지그들과 함께 원통 형상의 제1용접형틀에 적층된다(S130).

여기에서, 제1용접형틀의 내부에서 다이어프램들의 사이에 적층되는 지그들은 링형 지그들과 경사 웨이브형 지그들로서, 다이어프램들의 사이에 교대로 적층된다(S131).

이렇게 적층된 제1용접형틀의 안쪽으로 플라즈마(Plasma) 용접기 또는 티그(Tig) 용접기의 용접 노즐을 배치시켜 다이어프램 두 장을 한 쌍으로 하여 접촉되는 내경 부위를 자동 용접을 실시한다.

이때, 제1용접형틀은 제1턴테이블에 의해 회전되며, 상술한 용접 노즐에서 분사되는 온도 10,000℃ 정도의 고열과 적정량으로 공급되는 용접 전류는 다이어프램 두 장을 한 쌍으로 한 각각의 내경 부위를 제살 용접시킨다(S140). 여기서, 제살 용접이란 통상적으로 자동 및 수단으로 공급되는 용접봉을 녹여 접합면을 형성하는 것이 아니라, 고열과 적정량의 용접 전류에 의해 모재 자신이 녹아 접합면을 형성하는 용접의 한 형태를 의미한다.

또한, 본 발명에서는 도 6에서 도시한 바와 같이 다이어프램의 내경 부위를 용접시, 용접 부위의 반대쪽(back-bead)에서 산화반응으로 인한 부식이 발생되는 것을 방지하도록, 불활성가스가 제1용접형틀을 통해 다이어프램의 외경쪽에서 용접 부위의 반대쪽 공간으로 공급되는 단계를 더 포함할 수 있다(S141).

또한, 본 발명에서는 1차적으로 내경 부위가 용접된 각각의 다이어프램 쌍들을 제1용접형틀에서 분리시킬 때, 경사웨이브형 지그를 분리시키는 단계를 포함한다(S142).

그리고, 내경 부위가 용접된 각각의 다이어프램 쌍들은 일반적인 용접 검사를 통해서, 내경 부위의 용접 상태를 개별적으로 검사 받는다(S143).

용접 검사를 끝낸 각 쌍의 다이어프램들은 다시 제2용접형틀에 적층된다(S150). 또한, 적층되는 다이어프램들은 제2턴테이블에 의해서 제2용접형틀과 동시에 회전하면서, 앞서 설명한 바와 같은 용접기의 용접 노즐에서 발생하는 고열과 용접 전류에 의해 제살 용접된다(S160).

이때, 용접 부위의 반대쪽에서 부식이 발생되는 것을 방지하도록, 상술한 불 활성가스는 제2용접형틀에서 분사되어 다이어프램의 내경 부위의 반대쪽 공간으로 공급된다(S161).

따라서, 각각의 용접에 의해서 지그재그 식으로 용접 이음된 다이어프램들은 축방향으로 탄성력을 갖고 신축 이음가능한 용접형 벨로우즈와 같은 구조를 갖게 되고, 초음파 세척과 같이 마무리 공정을 거치게 된다(S170).

다음으로, 본 발명에 따른 제1플레이트(20)는 '

'형상으로 이루어져 방진대상물을 지지하거나 고정하며, 방진대상물의 하중을 메탈 벨로우즈(10)를 통해 제2플레이트로 전달되도록 지지판(21), 제1커버부(22), 지지봉(23)으로 구성된다.

상기 지지판(21)은 메탈 벨로우즈(10)의 상부에 위치하며, 방진대상물과 1차적으로 접촉되어 진동을 메탈 벨로우즈(10)로 전달하는 역할을 한다.

상기 제1커버부(22)는 원통형으로 이루어져 지지판(21)의 양측으로 형성되어 메탈 벨로우즈(10) 둘레를 보호하는 역할을 한다.

여기서, 제1커버부(22)는 도 3에서 도시한 바와 같이 하단부의 끝단이 내향으로 돌출된 걸림바(22a)가 형성되어, 제2커버부(32)의 걸림턱(32a)과 짝을 이루며 연결되는 곳으로, 이는 메탈 벨로우즈(10)가 방진대상물의 하중에 의해 밑으로 눌러지고 복원됐을 때 기준설정치 이상 상승하지 못하도록 스톱퍼 역할을 하게 된다.

상기 지지봉(23)은 방진대상물의 하중을 메탈 벨로우즈(10)를 통해 제2플레이트(30)로 전달하는 역할을 하는 곳으로, 이는 지지판(21)의 중앙에 메탈 벨로우즈(10)의 중공부(14)를 관통하여 제2플레이트(30)의 가이드 베어링(33)으로 삽입되 도록 수직으로 접합된 지지봉(23)이 형성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 제2플레이트(30)는 '

'형상으로 이루어져 제1플레이트(20) 및 메탈 벨로우즈(10)로부터 전달된 하중을 안전하게 지지되도록 안내 역할을 하는 곳으로, 이는 하단부의 베이스판(31)과, 가이드 베어링(33), 제2커버부(32)로 구성된다.

상기 베이스판(31)은 메탈 벨로우즈(10)의 하부에 위치하며, 바닥과 접촉되는 부위에 제1플레이트(20) 및 메탈 벨로우즈(10)를 안전하게 지지하는 역할을 한다.

그리고, 베이스판(31)은 메탈 벨로우즈(10)의 하단 일측으로 공기 주입구(31a)가 형성되어 제1플레이트(20) 및 제2플레이트(30) 내부로 에어를 주입한다.

상기 가이드 베어링(33)은 베이스판(31)의 중앙에 메탈 벨로우즈(10)의 중공부(14)를 관통하여 제1플레이트(20)의 지지봉(23)이 삽입되도록 안내하는 역할을 하도록 도 3에서 도시한 바와 같이, 상방향으로 돌출되어 형성된다.

상기 제2커버부(32)는 원통형으로 이루어져 가이드 베어링(33)의 일측에 제1커버부(22)가 수직으로 직하된 부위로 형성되어 메탈 벨로우즈(10)를 보호하는 역할을 한다.

이때, 제2커버부(32)는 메탈 벨로우즈(10)가 방진대상물의 하중에 의해 밑으로 눌러졌을때 제1커버부(22)에 포함되면서 덮어지도록 그 외경이 제1커버부(22)보 다 짧게 설계되도록 한다.

그리고, 제2커버부(32)는 도 7에서 도시한 바와 같이 상단부의 끝단이 외향으로 돌출된 걸림턱(32a)이 형성되어 제1커버부(22)의 걸림바(22a)와 짝을 이루며 연결되는 곳으로, 이는 메탈 벨로우즈(10)가 방진대상물의 하중에 의해 밑으로 눌러지고 복원됐을 때 기준설정치 이상 상승하지 못하도록 스톱퍼 역할을 하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 메탈벨로우즈가 부착된 고효율 방진 에어 마운트의 구체적인 결합과정에 관해 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 메탈 벨로우즈(10)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 상부가 제1플레이트(20)의 삽입봉(23)으로 삽입되고, 그 제1플레이트(20)의 지지판(21) 하단부쪽으로 용접 결합되고, 하부가 제2플레이트(30)의 가이드 베어링(33)으로 삽입되고, 그 제2플레이트(30)의 베이스판(31) 상단부쪽으로 용접 결합된다.

이어서, 본 발명에 따른 제1플레이트(20)는 메탈 벨로우즈(10)의 중공부(14)에 지지봉(23)이 관통되면서 제2플레이트(30)의 가이드 베어링(33)에 삽입되고, 메탈 벨로우즈(10)는 지지판(21)의 하단부에 용접결합된다.

그리고 제1커버부(22)의 걸림바(22a)는 제2커버부(32)의 걸림턱(32a)과 짝을 이루며 연결된다.

이어서, 본 발명에 따른 제2플레이트(30)는 제1플레이트(20)의 지지봉(23)에 결합된 메탈 벨로우즈(10)의 중공부(14)가 가이드 베어링(33)쪽으로 관통되어 삽입됨과 동시에 제1플레이트(20)의 지지봉(23)도 가이드 베어링(33) 내부로 안내되어 삽입되고, 가이드 베어링(33)에 관통된 메탈 벨로우즈(10)는 베이스판(31)의 상단부에 용접결합된다.

그리고, 제2커버부(32)의 걸림턱(32a)은 제1커버부(20)의 걸림바(22a)와 짝을 이루며 연결된다.

이처럼 본 발명에서는 메탈 벨로우즈가 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 삽입되어 구성됨으로서, 방진대상물의 편심하중을 제1플레이트 및 제2플레이트를 통해 균일하게 분포되도록 안전하게 지지하고, 그 방진대상물에서 발생되는 진동을 내부의 메탈 벨로우즈 탄성체의 변형으로 의해 완화시킬 수가 있다.

상기에서 설명드린 바와 같이, 본 발명에 따르면 방진대상물의 편심하중을 제1플레이트 및 제2플레이트를 통해 균일하게 분포되도록 안전하게 지지하고, 그 방진대상물에서 발생되는 진동을 내부의 메탈 벨로우즈 탄성체의 변형으로 의해 완화시킬 수 있어 방진 효율이 높으며, 강한 내구성을 갖고 수십만 회의 반복적인 압축인장에도 복원력을 그대로 유지할 수 있어 장기간 사용할 수 있는 좋은 효과가 있다.

Claims (5)

1. 스테인리스 재질의 중공형상으로 이루어져 축방향으로 탄성력을 갖고 신축되도록 하여 기기에서 발생된 진동이 주변으로 전파되는 것을 차단하는 메탈 벨로우즈(10)와,

   그 메탈 벨로우즈(10)의 상부에 위치하며, 방진대상물과 1차적으로 접촉되어 진동을 메탈 벨로우즈(10)로 전달하는 지지판(21)이 형성되고, 그 지지판(21)의 양측으로 메탈 벨로우즈(10)를 보호하는 제1커버부(22)가 형성되며, 그 지지판(21)의 중앙에 메탈 벨로우즈(10)의 중공부(14)를 관통하여 제2플레이트(30)의 가이드 베어링(33)으로 삽입되도록 수직으로 접합된 지지봉(23)이 형성된 '

   

   '형상의 제1플레이트(20)와,

   상기 메탈 벨로우즈(10)의 하부에 위치하며, 바닥과 접촉되는 부위에 제1플레이트(20) 및 메탈 벨로우즈(10)를 안전하게 지지하는 베이스판(31)이 형성되고, 그 베이스판(31)의 중앙에 메탈 벨로우즈(10)의 중공부(14)를 관통하여 제1플레이트(20)의 지지봉(23)이 삽입되도록 안내하는 가이드 베어링(33)이 상방향으로 돌출되어 형성되고, 그 가이드 베어링(33)의 일측에 제1커버부(22)가 수직으로 직하된 부위로 메탈 벨로우즈(10)를 보호하는 제2커버부(32)가 형성된 '

   

   '형상의 제2플레이트(30)로 구성됨을 특징으로 하는 것에 있어서,

   메탈 벨로우즈(10)는 웨이브진 환영의 다이어프램(11)들이 지그재그 형상을 갖도록 다이어프램(11)들의 내경 부위(13)와 외경 부위(12)들이 복수개로 용접 이음되어 형성되고,베이스판(31)은 메탈 벨로우즈(10)의 하단일측으로 제1플레이트(20) 및 제2플레이트(30) 내부로 에어를 주입할 수 있는 공기 주입구(31a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 메탈 벨로우즈가 부착된 방진용 에어 마운트.
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