KR101216665B1

KR101216665B1 - 피봇 어셈블리

Info

Publication number: KR101216665B1
Application number: KR1020100137899A
Authority: KR
Inventors: 윤해근; 서강열
Original assignee: (주)해피글로벌솔루션
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-12-28
Also published as: KR20120075964A

Abstract

본 발명은 내부에 중공부가 형성된 몸체와, 몸체의 일측에 구비되어 로봇암과 연결되는 연결바로 구성되며, 중공부의 내주연 둘레에는 단턱이 돌출형성되는 피봇(40); 단턱 하부에 배치되어 몸체의 중공부로 삽입되는 하부베어링(30); 단턱 상부에 배치되어 몸체의 중공부로 삽입되는 상부베어링(50); 링 형상으로 형성되며, 하부베어링의 내륜과 상부베어링의 내륜사이의 빈 공간으로 삽입되는 스페이서(60); 상부베어링의 상부에 안착되어 상부베어링의 내륜과 밀착되고, 볼트를 통해 피봇, 하부베어링, 상부베어링, 스페이서를 고정시키는 캡(70);을 포함하여 구성되는 피봇 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 피봇 어셈블리는 상?하부베어링의 내륜 사이의 빈 공간에 베어링 내륜에 작용하는 편향된 압력을 제거하고 베어링 자체유격을 최소화할 수 있는 스페이서를 삽입함으로써 베어링의 수명을 연장시킬 수 있고 파티클 발생 위험을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

피봇 어셈블리{A PIVOT ASSEMBLY}

본 발명은 피봇 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상?하부베어링의 내륜 사이의 빈 공간에 스페이서를 삽입하여 상?하부베어링과 피봇 사이의 유격을 최소화하고 베어링 내륜에 가해지던 편향된 압력을 제거함으로써, 베어링의 수명연장과 파티클 발생 위험을 최소화할 수 있는 피봇 어셈블리에 관한 것이다.

종래 웨이퍼 이송로봇은 크게 상승, 하강 및 회전되는 로봇몸체와, 이 로봇몸체에 장착되되 공정진행에 따라 신축되는 로봇암과, 로봇암의 끝단부에 결합되어 웨이퍼를 직접 로딩 또는 언로딩시켜주는 피봇 어셈블리 등으로 구성되어, 트랜스퍼 챔버 내에서 상승, 하강, 회전 및 신축에 의한 블레이드의 전후진 등으로 동작됨으로써 웨이퍼를 빠르게 로딩 또는 언로딩시키게 된다.

[도 1]은 종래의 피봇 어셈블리를 도시한 도면이다. 종래의 피봇 어셈블리는 하부커버(100), 부싱(110), 하부베어링(120), 피봇(130), 상부베어링(140), 캡(150), 웨이브와셔(160) 및 상부커버(170)를 포함하여 구성된다. 여기서, 베어링 두께는 4mm로 형성된다.

피봇 어셈블리 조립시 베어링의 유격으로 인한 피봇 자체의 유격을 방지하기 위하여 웨이브와셔(160)를 사용하여 베어링을 고정시켜 조립한다.

피봇(130) 내에 설치되는 베어링(120, 140)의 원활한 구동을 위해 통상적으로 윤활유의 일종인 그리스(grease)가 충진되는데, 베어링(120, 140)에 그리스가 충진된 상태에서 피봇 어셈블리를 조립하면, 볼트가 체결되는 힘과 웨이브와셔(160)의 과도한 탄성으로 인하여 내부에 가해지는 힘이 상부베어링(140)의 내륜(142), 볼(143), 외륜(141)과, 피벗(130) 몸체(132)에 형성된 단턱(133) 및 하부베어링(120)의 외륜(121), 볼(123), 내륜(122)으로 전달된다.

이같이 베어링(120, 140)에 편향된 압력이 작용하여 상부베어링(140)의 내륜(142)과 하부베어링(120)의 내륜(122)이 빈 공간부(A) 방향으로 밀리게 되고, 과도한 압력에 베어링 내부의 볼과 내/외륜에 코팅되어 있던 그리스 성분이 분해가 되고, 단기간 내에 경화되어 파티클(particle)이 발생하게 된다.

이러한 파티클은 반도체 웨이퍼의 품질저하 문제를 발생시키고 베어링의 미끄럼 면을 마모시켜서 베어링의 수명을 단축시키고, 베어링의 마모로 인해 피봇 내부 부품들 간의 유격(흔들림) 발생으로 웨이퍼 이동의 정밀성이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 주목적은 기존 제품의 외형 및 사이즈 변경없이 피봇 어셈블리의 구조적인 개조와 베어링 변경 및 재가공을 통해 베어링의 수명을 연장시키고 파티클 발생 위험을 최소화할 수 있는 피봇 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 피봇 어셈블리는, 일면의 양측에 각각 원통형으로 돌출되게 형성된 돌출부와, 돌출부의 중심부에 형성되어 외부의 볼트가 끼워지는 나사홀이 구비된 하부커버; 내주벽이 돌출부의 외주벽에 맞물리도록 돌출부에 삽입되고, 외주벽은 외부에 밀착되며, 하부커버의 일면에 안착되는 부싱; 하부외륜과, 하부외륜의 내측에 동심원상으로 연결되는 하부내륜과, 하부외륜 및 하부내륜 사이에 맞물려 고정된 하부볼을 구비하고, 내주벽이 부싱의 외주벽에 밀착된 상태로 부싱과 나란히 하부커버의 일면에 안착되는 하부베어링; 상부외륜과, 상부외륜의 내측에 동심원상으로 연결되는 상부내륜과, 상부외륜 및 상부내륜 사이에 맞물려 고정된 상부볼을 구비하고, 하부베어링의 상부에 하부베어링과 일정거리 이격되게 나란히 배치된 상태에서 내주벽이 부싱의 외주벽에 밀착되는 상부베어링; 내측에 중공부가 형성된 원형의 몸체와, 중공부에 대응하는 몸체의 내주벽 둘레를 따라 돌출 형성된 단턱과, 몸체의 일측으로 돌출되어 외부의 로봇암에 연결되는 연결부를 구비하고, 단턱이 하부외륜과 상부외륜 사이에 밀착되게 끼워진 상태에서 몸체의 내주벽이 하부베어링과 상부베어링의 외측벽에 밀착된 상태로 하부베어링과 상부베어링의 외측벽을 따라 일정각도 회전되는 피봇; 중공인 링 형태로 이루어져 하부내륜과 상부내륜 사이에 끼워진 상태에서 내주벽은 부싱의 외주벽에 밀착되고, 단면의 두께는 단턱의 단면 두께보다 상대적으로 작게 형성되는 스페이서; 상부내륜의 상면을 밀착하는 상태로 상부베어링의 상부에 안착되며, 중앙부를 관통하는 볼트가 나사홀에 끼워지는 과정을 통해 하부커버의 일면에 순차적으로 적층된 부싱, 하부베어링, 피봇, 스페이서, 상부베어링을 일체로 고정시키는 캡; 캡에 대응하는 부분에 개구된 삽입구가 형성되며, 삽입구의 테두리부 하면이 캡의 테두리부 상면에 밀착된 상태에서 삽입구의 테두리부와 캡의 테두리부를 동시에 관통하여 끼워지는 볼트를 통해 하부커버와 일체로 결합되는 상부커버;를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

삭제

본 발명의 피봇 어셈블리는 상?하부베어링의 내륜 사이의 빈 공간에 베어링 내륜에 작용하는 편향된 압력을 제거하고 베어링 자체유격을 최소화할 수 있는 스페이서를 삽입함으로써, 베어링의 수명을 연장시킬 수 있고 파티클 발생 위험을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

[도 1]은 종래의 피봇 어셈블리를 도시한 단면도,
[도 2]는 본 발명에 따른 피봇 어셈블리를 개략적으로 도시한 구성도,
[도 3]은 본 발명에 따른 피봇 어셈블리의 조립단면도,
[도 4]는 본 발명에 따른 피봇 어셈블리의 분해사시도,
[도 5]는 본 발명에 따른 피봇 어셈블리의 결합사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피봇 어셈블리에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

[도 2]는 본 발명에 따른 피봇 어셈블리를 개략적으로 도시한 구성도, [도 3]은 본 발명에 따른 피봇 어셈블리의 조립단면도, [도 4]는 본 발명에 따른 피봇 어셈블리의 분해사시도, [도 5]는 본 발명에 따른 피봇 어셈블리의 결합사시도이다.

[도 2] 내지 [도 5]를 참조하면, 본 발명에 따른 피봇 어셈블리는 하부커버(10), 부싱(20), 하부베어링(30), 피봇(40), 상부베어링(50), 스페이서(60), 캡(70) 및 상부커버(80)를 포함하여 구성된다.

하부커버(10)의 내부 양측에는 원통형의 돌출부(12)가 형성되고, 돌출부(12)의 중심부에 나사홀(14)이 형성된다.
부싱(20)은 내주벽이 돌출부(12)의 외부벽에 맞물리도록 돌출부(12)에 삽입되고, 외주벽은 하부베어링(30)과 상부베어링(50)의 내주벽에 밀착된 상태에서 하부커버(10)의 일면에 안착된다.
하부베어링(30)은 하부외륜(31)과, 하부외륜(31)의 내측에 동심원상으로 연결되는 하부내륜(32)과, 하부외륜(31) 및 하부내륜(32) 사이에 맞물려 고정된 하부볼(33)을 구비하고, 내주벽이 부싱(20)의 외주벽에 밀착된 상태로 부싱(20)과 나란히 하부커버(10)의 일면에 안착된다.
상부베어링(50)은 상부외륜(51)과, 상부외륜(51)의 내측에 동심원상으로 연결되는 상부내륜(52)과, 상부외륜(51) 및 상부내륜(52) 사이에 맞물려 고정된 상부볼(53)을 구비하고, 하부베어링(30)의 상부에 하부베어링(30)과 일정거리 이격되게 나란히 배치된 상태에서 내주벽이 부싱(20)의 외주벽에 밀착된다.

하부베어링(30) 및 상부베어링(50)은 피봇(40)이 원활하게 움직일 수 있도록 하기 위한 것으로, 몸체(42)의 중공부(41)에 삽입되되, 하부베어링(30)은 피봇(40)의 단턱(43) 하부에 배치되고, 상부베어링(50)은 피봇(40)의 단턱(43) 상부에 배치된다. 그리고 하부베어링(30)의 하부내륜(32) 및 상부베어링(50)의 상부내륜(52)은 부싱(20)의 외주면에 끼움삽입된다.

삭제

여기서, 상?하부베어링(50, 30)은 내열성을 갖고, 적절한 강도를 가지는 재질로 제작된 세라믹 볼 베어링인 것이 바람직하다. 그리고 종래의 피봇 어셈블리의 베어링 두께는 4mm로 형성되었으나, 본 발명의 피봇 어셈블리의 베어링 두께는4.5 ~ 5mm로 형성된다. 더욱 바람직하게는 4.75mm로 형성된다. 베어링의 두께를 증가시킴에 따라, 기존의 베어링에 비해 상대적으로 외부 압력에 대해 충분한 강도를 가지게 되고, 베어링의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
피봇(40)은 내측에 중공부(41)가 형성된 원형의 몸체(42)와, 중공부에 대응하는 몸체의 내주벽 둘레를 따라 돌출 형성된 단턱(43)과, 몸체의 일측으로 돌출되어 외부의 로봇암(미도시)에 연결되는 연결부(44)를 구비하고, 단턱이 하부외륜과 상부외륜 사이에 밀착되게 끼워진 상태에서 몸체의 내주벽이 하부베어링과 상부베어링의 외측벽에 밀착된 상태로 하부베어링과 상부베어링의 외측벽을 따라 일정각도 회전된다.

스페이서(60)는 중공인 링 형태로 이루어져 하부내륜(32)과 상부내륜(52) 사이에 끼워진 상태에서 내주벽은 상기 부싱의 외주벽에 밀착되고, 단면의 두께는 단턱(43)의 단면 두께보다 상대적으로 작게 형성됨이 바람직하다. 스페이서(60)는 내부가 중공으로 이루어지기 때문에 무게가 가벼워 피봇(40)의 회전시 연결부(44)의 로드(load)가 적게 걸리게 됨으로써, 연결부(44)에 링크되어 동작하는 로봇암(미도시)에 부담을 덜어 주게 된다.

스페이서(60)의 두께는 피봇(40)의 단턱(43)의 두께와 상?하부베어링(50, 30)의 유격을 감안하여 두께를 조절해서 설치하는 것이 바람직하며, 그 두께는 피봇(40)의 단턱(43) 두께보다 약 0.02 ~ 0.03mm 정도 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.

스페이서(60)의 두께가 피봇(40)의 단턱(43) 두께와 같거나 너무 클 경우에는 내부 부품들 간의 유격 발생으로 웨이퍼의 처짐 및 정확한 위치에 안착하지 못하는 문제가 발생한다. 반면, 스페이서(60)의 두께가 피봇(40)의 단턱 (43) 두께보다 너무 작을 경우에는 피봇(40) 어셈블리 조립시 볼트(B)를 조였을 때 베어링의 회전이 원활하지 못해 피봇이 원활하게 작동하지 않을 수 있으며, 베어링의 수명을 단축시키는 결과를 초래한다. 따라서, 스페이서(60)의 두께조절로 상?하부베어링(50, 30) 자체의 유격을 최소화하여 피봇(40) 자체의 유격을 최소화함으로써, 피봇의 회전을 원활하게 하면서 웨이퍼의 처짐을 방지할 수가 있는 것이다.

캡(70)은 상부내륜(52)의 상면을 밀착하는 상태로 상부베어링(50)의 상부에 안착되며, 중앙부를 관통하는 볼트(B)가 나사홀(14)에 끼워지는 과정을 통해 하부커버(10)의 일면에 순차적으로 적층된 부싱(20), 하부베어링(30), 피봇(40), 스페이서(60), 상부베어링(50)을 일체로 고정시킨다.
상부커버(80)는 캡에 대응하는 부분에 개구된 삽입구(82)가 형성되며, 삽입구의 테두리부 하면이 캡(70)의 테두리부 상면에 밀착된 상태에서 삽입구(82)의 테두리부와 캡(70)의 테두리부를 동시에 관통하여 끼워지는 볼트(S)를 통해 하부커버(10)와 일체로 결합된다.

삭제

종래의 캡은 내부에 웨이브와셔가 삽입되어 볼트 조임시 웨이브와셔의 과도한 탄성과 상?하부베어링 내륜 사이의 빈 공간으로 인해 베어링 내륜에 지나치게 큰 압력이 작용하여 베어링의 수명을 단축시키는 문제가 있었다. 하지만, 본 발명은 캡(70) 내부에 웨이브와셔를 제거하고 상?하부베어링(50,30) 내륜(32,52) 사이의 빈 공간에 스페이서(60)를 삽입함으로써, 베어링의 수명을 연장시키고 파티클 발생 위험을 최소화한 것이다.

상?하부베어링(50,30)에 그리스가 충진된 상태에서 피봇 어셈블리를 조립하면, 볼트(B)가 체결되는 힘에 의해서 캡(70)이 상부베어링(50)의 상부내륜(52)을 가압하게 된다. 이때, 내부에 가해지는 힘이 상부베어링(50)의 상부내륜(52), 스페이서(60), 하부베어링(30)의 하부내륜(32) 순으로 전달된다.

따라서, 내부에 가해지는 힘이 베어링(30,50)의 내,외륜(32,52,31,51) 사이에 위치한 볼(53,33)과 내,외륜(32,52,31,51)에 코팅되는 그리스에 전달되지 않게 되므로, 기존에 베어링 내륜에 가해지던 편향된 압력이 제거가 되어 베어링의 수명을 연장시키게 되며, 파티클 발생위험을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 하부커버 12 : 돌출부 14 : 나사홀
20 : 부싱 30 : 하부베어링 31 : 하부외륜
32 : 하부내륜 33 : 하부볼 40 : 피봇
41 : 중공부 42 : 몸체 43 : 단턱
44 : 연결부 50 : 상부베어링 51 : 상부외륜
52 : 상부내륜 53 : 상부볼 60 : 스페이서
70 : 캡 80 : 상부커버 82 : 삽입구
B : 볼트 S : 볼트

Claims

일면의 양측에 각각 원통형으로 돌출되게 형성된 돌출부(12)와, 상기 돌출부(12)의 중심부에 형성되어 외부의 볼트(B)가 끼워지는 나사홀(14)이 구비된 하부커버(10);
내주벽이 상기 돌출부의 외주벽에 맞물리도록 상기 돌출부에 삽입되고, 외주벽은 외부에 밀착되며, 상기 하부커버의 일면에 안착되는 부싱(20);
하부외륜(31)과, 상기 하부외륜의 내측에 동심원상으로 연결되는 하부내륜(32)과, 상기 하부외륜 및 상기 하부내륜 사이에 맞물려 고정된 하부볼(33)을 구비하고, 내주벽이 상기 부싱의 외주벽에 밀착된 상태로 상기 부싱과 나란히 상기 하부커버의 일면에 안착되는 하부베어링(30);
상부외륜(51)과, 상기 상부외륜의 내측에 동심원상으로 연결되는 상부내륜(52)과, 상기 상부외륜 및 상기 상부내륜 사이에 맞물려 고정된 상부볼(53)을 구비하고, 상기 하부베어링의 상부에 상기 하부베어링과 일정거리 이격되게 나란히 배치된 상태에서 내주벽이 상기 부싱의 외주벽에 밀착되는 상부베어링(50);
내측에 중공부(41)가 형성된 원형의 몸체(42)와, 상기 중공부에 대응하는 상기 몸체의 내주벽 둘레를 따라 돌출 형성된 단턱(43)과, 상기 몸체의 일측으로 돌출되어 외부의 로봇암에 연결되는 연결부(44)를 구비하고, 상기 단턱이 상기 하부외륜과 상기 상부외륜 사이에 밀착되게 끼워진 상태에서 상기 몸체의 내주벽이 상기 하부베어링과 상기 상부베어링의 외측벽에 밀착된 상태로 상기 하부베어링과 상기 상부베어링의 외측벽을 따라 일정각도 회전되는 피봇(40);
중공인 링 형태로 이루어져 상기 하부내륜과 상기 상부내륜 사이에 끼워진 상태에서 내주벽은 상기 부싱의 외주벽에 밀착되고, 단면의 두께는 상기 단턱의 단면 두께보다 상대적으로 작게 형성되는 스페이서(60);
상기 상부내륜의 상면을 밀착하는 상태로 상기 상부베어링의 상부에 안착되며, 중앙부를 관통하는 볼트(B)가 상기 나사홀에 끼워지는 과정을 통해 상기 하부커버의 일면에 순차적으로 적층된 상기 부싱, 상기 하부베어링, 상기 피봇, 상기 스페이서, 상기 상부베어링을 일체로 고정시키는 캡(70);
상기 캡에 대응하는 부분에 개구된 삽입구(82)가 형성되며, 상기 삽입구의 테두리부 하면이 상기 캡의 테두리부 상면에 밀착된 상태에서 상기 삽입구의 테두리부와 상기 캡의 테두리부를 동시에 관통하여 끼워지는 볼트(S)를 통해 상기 하부커버와 일체로 결합되는 상부커버(80);
를 포함하여 구성되는 피봇 어셈블리.
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