KR101369306B1 - 회전력 전달장치 - Google Patents

Abstract

회전력 전달장치가 개시되며, 상기 회전력 전달장치는 챔버의 내외측으로 통공되는 중공부를 갖는 몸체; 상기 중공부에 구비되고 일측에 방사상으로 구비되는 복수의 내측자석을 갖는 제1 샤프트; 상기 중공부에 구비되고 일측에 상기 복수의 내측자석을 외측에서 바라보도록 방사상으로 둘러싸는 복수의 외측자석을 갖는 제2 샤프트; 및 상기 중공부의 영역이 분리되도록 상기 복수의 내측자석과 상기 복수의 외측자석 사이에 개재되는 실링유닛을 포함하되, 상기 복수의 내측자석 및 상기 복수의 외측자석은 중심을 향한 극성이 둘레방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치될 수 있다.

Description

회전력 전달장치{ROTATORY FORCE TRANSMISSION APPARATUS}

본원은 회전력 전달장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중 박막을 증착하는 공정은 고진공 또는 초고진공 등의 진공 시스템 내에서 수행된다. 이 공정을 수행하기 위해서는 대기 상태에서 구동되는 외부 구동 유닛의 회전력을 진공 시스템 내부의 피회전 물체에 전달하는 회전력 전달장치가 필요하다.

종래의 회전력 전달장치는 외부 구동 유닛과 연결되는 입력 샤프트 및 피회전 물체와 연결되는 출력 샤프트를 구비하고, 대기 상태인 외부와 진공 상태인 챔버 내부를 분리시키는 밀봉기구가 구비된다. 이러한 밀봉기구로는 메커니컬 실 또는 자성유체 실을 사용한다. 하지만 메커니컬 실을 사용하는 경우, 외기의 유입을 막기 위해 구비되는 오링의 마모가 심하다는 문제점이 있고, 자성유체 실을 사용하는 경우, 회전력 전달장치가 구동됨에 따라 틸팅이 일어나 순간적으로 리크가 발생한다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 회전력 전달장치에 자성 유체가 구비되어 입력 샤프트의 회전을 출력 샤프트에 마찰이 발생하지 않도록 하여 전달시킨다. 그러나, 자성 유체는 비교적 고가로 제조되기 때문에 회전력 전달장치의 비용이 높아진다는 문제점이 있다.

또다른 종래의 회전력 전달장치로는 대한민국 공개특허공보 제 10-2011-0026391호(2011.03.15)에 개시된 회전력 전달장치가 있다. 이러한 회전력 전달장치는 출력 샤프트에는 복수개의 자석이 포함된 제1 자석 유닛이 구비되어 있고, 입력 샤프트에는 복수개의 자석이 포함된 제2 자석 유닛이 구비되어 있다. 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛은 서로 마주보도록 배치되어 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛 사이의 인력에 의해 외부 구동 유닛의 회전력이 피회전체에 전달된다. 제1 자석 유닛에 포함된 복수개의 자석들은 중심을 향해 같은 극성이 배치되어 있다.

따라서, 제2 자석 유닛에 포함된 복수개의 자석들은 회전력 전달을 위해 제1 자석 유닛과 인력이 작용하도록 배치된 자석들과 슬립방지를 위해 제1 자석 유닛과 척력이 작용하도록 배치된 자석들로 이루어진다. 즉, 제2 자석 유닛은 회전력을 전달하기 위한 자석들과 별도로 슬립방지를 위한 자석들을 포함하며, 제2 자석 유닛에 포함된 자석들중 일부의 자석들만 제1 자석 유닛과 인력이 작용하므로 모든 자석들이 인력이 작용할 때 보다 인력의 세기가 약하다.

또한, 이러한 종래의 회전력 전달장치는 챔버 내부에 출력 샤프트만이 존재하므로 진공 시스템이 대형화되는 경우 출력 샤프트만 길어지게 되어 하중을 버티기 위해서 추가 기구물이 필요하고, 피회전 물체에 회전력을 전달 시 회전되는 출력 샤프트를 지지할 수 있는 장치가 없어 출력 샤프트가 많은 하중을 견디지 못한다. 또한, 챔버 내부에 출력 샤프트만이 존재하고 나머지 장치는 모두 챔버 내부에 구비되어 외부로의 공간제약이 크고, 고온에서 사용시 자력이 손실되어 자석의 효율이 떨어질 우려가 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 강력하고 안정적인 회전력 전달이 이루어지고 실링부의 마모나 틸팅 없이 보다 명확한 실링이 이루어질 수 있으며, 추가적인 지지부재 없이도 높은 하중을 견딜 수 있고, 챔버 외부의 공간 제약을 경감하는 회전력 전달장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 고온의 공정에서도 자석의 효율이 떨어질 우려가 없는 회전력 전달장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 회전력 전달장치는, 챔버의 내외측으로 통공되는 중공부를 갖는 몸체, 상기 중공부에 구비되고 일측에 방사상으로 구비되는 복수의 내측자석을 갖는 제1 샤프트, 상기 중공부에 구비되고 일측에 상기 복수의 내측자석을 외측에서 바라보도록 방사상으로 둘러싸는 복수의 외측자석을 갖는 제2 샤프트 및 상기 중공부의 영역이 분리되도록 상기 복수의 내측자석과 상기 복수의 외측자석 사이에 개재되는 실링유닛을 포함하되, 상기 복수의 내측자석 및 상기 복수의 외측자석은 중심을 향한 극성이 둘레방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치될 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전력 전달장치는, 상기 실링유닛의 단부를 상기 중공부의 둘레에 고정하는 홀더를 포함할 수 있고, 상기 홀더는 상기 제1 샤프트의 둘레를 둘러싸는 홀더몸체 및 상기 제1 샤프트의 축이 일정하게 유지되도록 상기 홀더몸체와 상기 제1 샤프트 사이에 개재되는 제1 베어링 부를 포함할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전력 전달장치는, 상기 몸체에 상기 제2 샤프트의 축이 일정하게 유지되도록 상기 제2 샤프트를 감싸는 제2 베이링 부를 포함할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전력 전달장치는, 상기 실링유닛은 둘레를 따라 외측으로 연장되는 연장부재를 포함할 수 있고, 상기 연장부재는 상기 홀더에 의해 상기 중공부의 둘레에 고정될 수 있으며, 상기 중공부에 둘레 방향을 따라 형성된 턱 상에 홈이 형성되어 상기 홈에 장착되는 실링부재를 포함할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전력 전달장치는, 상기 복수의 외측자석 및 상기 복수의 내측자석 중 적어도 어느 하나는 영구 자석일 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전력 전달장치는, 상기 복수의 외측자석 및 상기 복수의 내측자석 중 적어도 어느 하나의 온도를 낮추기 위한 냉각 장치를 더 포함할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 복수의 내측자석과 복수의 외측자석이 중심을 향한 극성이 둘레방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치됨으로써 각각의 자석들이 회전력 전달과 슬립방지 역할을 모두 할 수 있으므로 인력이 극대화되어 원활하게 회전력을 전달할 수 있으며, 자석을 사용함으로써 회전력 전달장치가 저가로 제조될 수 있다.

또한, 제1 베어링 부와 제2 베어링 부가 각각 제1 샤프트와 제2 샤프트의 둘레를 감싸 지지하도록 함으로써, 각 샤프트의 회전 축에 진동이 발생되는 것을 방지하여 안정적인 회전력 전달이 이루어지도록 하며, 작용 하중에 대해 보다 높은 강성을 갖는 샤프트가 확보될 수 있어, 진공 시스템이 대형화되는 경우에도 지지부재의 추가 없이도 소정 이상의 하중을 견딜 수 있게 된다.

또한, 실링유닛이 제1 샤프트 및 제2 샤프트의 사이에 이격된 상태로 독립적으로 구비됨으로써, 실링유닛의 마모나 틸팅을 방지할 수 있으며, 실링부재를 통하여 외기의 유입이 이중으로 차폐될 수 있다.

또한, 자석의 온도를 낮추는 냉각 장치가 구비됨으로써, 고온의 공정에서도 자석의 효율이 유지될 수 있어, 회전력 전달이 다양한 온도 여건에서도 안정적으로 이루어질 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 회전력 전달장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도1의 A-B선을 따라 절개한 단면을 나타낸 개략적인 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원의 일 실시예에 따른 회전력 전달장치(이하 '본 회전력 전달장치'라 함)(1)에 대해 설명한다.

본 회전력 전달장치(1)는 외부 구동 유닛(미도시)의 회전력을 챔버(3) 내부의 피회전체(미도시)로 전달한다. 반도체 제조 공정에서 박막을 증착하는 공정 등은 진공 상태에서 수행된다. 이는 반도체의 불량률을 낮추기 위함이다.

챔버(3)의 외부는 대기 상태이고, 챔버(3)의 내부는 진공 상태이므로, 회전력 전달장치(1)는 대기 상태에서 구동되는 외부 구동 유닛의 회전력을 진공 상태에 있는 피회전체에 전달한다.

본 회전력 전달장치(1)는 몸체(10)를 포함한다.

몸체(10)는 챔버(3)를 관통하여 챔버(3)의 내부와 외부를 연결한다.

종래의 회전력 전달장치는 챔버(3)의 내부에 외부 구동 유닛의 회전력을 챔버(3)의 내부로 전달하는 샤프트만이 챔버(3)의 내부에 위치하도록 구비되어 있었으나, 본 회전력 전달장치(1)는 몸체(10)의 일부가 챔버(3)의 내부에 위치하도록 구비됨으로써, 제1 샤프트(30) 또는 제2 샤프트(50) 중 챔버(3)의 내부에 존재하는 샤프트를 지지하여 하중이 샤프트와 몸체(10)에 균일하게 분배될 수 있고, 챔버(3)가 대형화됨에 따라 별도의 샤프트 지지기구가 필요없다.

또한, 몸체(10)의 일부가 챔버(3)의 내부에 위치하므로 외부 공간의 제약이 적다.

몸체(10)는 챔버(3)의 내외측으로 통공되는 중공부(11)를 포함한다.

도1을 참조하면, 중공부(11)에는 후술하는 제1 샤프트(30), 제2 샤프트(50) 및 실링유닛(70)이 구비된다.

또한, 몸체(10)는 제2 베어링 부(53)를 포함할 수 있다. 제2 베어링 부(53)는 제2 샤프트(50)의 축이 일정하게 유지되도록 중공부(11)의 내주와 제2 샤프트(53) 사이에 개재될 수 있다.

제2 베어링 부(53)는 후술하는 제2 샤프트(50)를 지지할 수 있다. 제2 샤프트(50)의 회전시 회전축을 일정하게 유지할 필요가 있는데, 도1을 참조하면 제2 베어링 부(53)는 제2 샤프트(50)를 감싸도록 구비되어 제2 샤프트(50)가 일정하게 회전할 수 있도록 지지한다.

도1을 참조하면, 제2 베어링 부(53)는 베어링 및 베어링이 장착되는 블럭부재로 구성될 수 있다. 베어링은 제2 샤프트(50)의 둘레를 일정하게 감쌀 수 있는 링 베어링임이 바람직하다. 베어링은 하중을 제2 샤프트(50)와 베어링에 균일하게 분배되도록 할 수 있다.

본 회전력 전달장치(1)는 제1 샤프트(30) 및 제2 샤프트(50)를 포함한다.

예시적으로, 제1 샤프트(30)가 챔버(3)의 내부에 구비되는 경우, 제1 샤프트(30)는 피회전체와 연결되고 제2 샤프트(50)는 외부 구동 유닛과 연결된다. 이 때, 외부 구동 유닛에 의해 회전력을 받는 제2 샤프트(50)는 제1 샤프트(30)를 통해 피회전체에 회전력을 전달할 수 있다. 이는 본 회전력 전달장치(1)의 일 예시에 불과하고, 이와 반대로 제2 샤프트(50)가 챔버(3)의 내부에, 제1 샤프트(3)가 챔버(3)의 외부에 위치할 수 있다.

제1 샤프트(30) 및 제2 샤프트(50)는 중공부(11)에 구비된다.

제1 샤프트(30)는, 도1에 도시된 바와 같이 몸체(10)의 일단으로부터 일부가 돌출되는 형태로 중공부(11)에 구비될 수 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 제1 샤프트(30)의 전부가 중공부(11) 내에 위치하여 몸체(10)의 일단으로부터 돌출되지 않는 형태로 구비될 수도 있다.

또한, 제2 샤프트(50)는, 도1에 도시된 바와 같이 몸체(10)의 일단으로부터 일부가 돌출되는 형태로 중공부(11)에 구비될 수 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 제2 샤프트(50)의 전부가 중공부(11) 내에 위치하여 몸체(10)의 일단으로부터 돌출되지 않는 형태로 구비될 수도 있다.

앞서 살핀 바와 같이, 제1 샤프트(30)의 타측은 외부 구동 유닛과 연결될 수 있고, 제2 샤프트(50)의 타측에는 피회전체가 배치될 수 있다.

예시적으로, 제1 샤프트(30)의 타측이 외부 구동 유닛과 연결되는 경우, 제2 샤프트(50)는 피회전체와 연결될 수 있다. 이 때, 복수의 내측자석(31)은 제1 샤프트(30)가 회전됨에 따라 회전되고, 후술하는 복수의 외측자석(51) 사이에 발생하는 자력에 의해 복수의 외측자석(51)을 회전시키고 이에 의해 제2 샤프트(50)가 회전되어 피회전체에 회전력을 전달할 수 있다.

하지만 이하에서는, 설명의 편의를 위해 본 회전력 전달장치(1)의 일 실시예 중 제1 샤프트(30)의 타측은 외부 구동 유닛과, 제2 샤프트(50)의 타측은 피회전체와 연결되는 경우를 한정하여 설명한다. 즉, 제1 샤프트(30)가 외부 구동 유닛으로부터 회전력을 받아 제2 샤프트(50)를 통해 피회전체에 회전력을 전달하는 경우를 한정한다. 다만, 제1 샤프트(30) 및 제2 샤프트(50)와 연결되는 대상이 이와 반대될 수 있다.

또한, 제1 샤프트(30)는 일측에 방사상으로 구비되는 복수의 내측자석(31)을 가진다.

회전력 전달장치(1)는 챔버(3)의 내부를 진공상태로 유지시키면서 외부 구동 유닛에 의해 발생되는 회전력을 챔버(3)의 내부에 위치하는 피회전체에 전달한다. 이 때, 회전력 전달장치(1)는 후술하는 실링유닛(70)으로 챔버(3)의 내부로 외기가 유입되는 것을 막고, 회전력의 전달은 제1 샤프트(30)의 일측에 구비되는 복수의 내측자석(31)과 제2 샤프트(50)의 일측에 구비되는 복수의 외측자석(51) 사이에 발생하는 인력에 의해 수행될 수 있다.

도1을 참조하면, 복수의 내측자석(31)은 제1 샤프트(30)의 일측에서 제1 샤프트(30)의 둘레를 따라 구비될 수 있다. 이 때, 복수의 내측자석(31)은 제1 샤프트(30)의 측면 또는 단부에 고정되거나 끼워지거나 부착되는 형태로 구비될 수 있다.

복수의 내측자석(31)은 후술하는 복수의 외측자석(51)과의 사이에 생기는 인력을 통해 제1 샤프트(30)의 회전력을 복수의 외측자석(51)에 전달한다.

제2 샤프트(50)는 일측에 방사상으로 구비되는 복수의 외측자석(51)을 가진다.

도1 및 도2를 참조하면, 복수의 외측자석(51)은 제2 샤프트(50)의 일측에서 제2 샤프트(50)의 둘레를 따라 구비될 수 있다. 이 때, 복수의 외측자석(51)은 제2 샤프트(50)의 측면 또는 단부에 고정되거나 끼워지거나 부착되는 형태로 구비될 수 있다.

복수의 외측자석(51)은 복수의 내측자석(31)을 외측에서 바라보도록 방사상으로 둘러싼다.

외부 구동 유닛이 구동됨에 따라 제1 샤프트(30)와 복수의 내측자석(31)이 회전된다. 이 때, 복수의 내측자석(31)과 복수의 외측자석(51) 사이에 발생되는 인력에 의해 내측자석(31)이 회전됨에 따라 외측자석(51)도 회전된다. 따라서, 내측자석(31)과 외측자석(51) 사이에 인력이 극대화되어야 내측자석(31)의 회전에 따른 외측자석(51)의 회전을 극대화시킬 수 있다. 이를 위해, 도1에 도시된 바와 같이, 내측자석(31)과 외측자석(51) 사이에 인력이 극대화될 수 있도록 외측자석(51)은 내측자석(31)을 외측에서 바라보도록 방사상으로 둘러싸되, 내측자석(31)과 외측자석(51)의 축 방향에 대한 위치가 같도록 구비됨이 바람직하다.

복수의 내측자석(31) 및 복수의 외측자석(51)은 중심을 향한 극성이 둘레방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치된다. 도 2를 참조하면, 제1 샤프트(30)와 제2 샤프트(50) 각각에 배치되는 자석들(31, 51)은 둘레 방향을 따라 N극, S극이 번갈아 나타나도록 배치된다.

이를 통해 도 2에 나타난 바와 같이, 복수의 내측자석(31)과 복수의 외측자석(51)은 서로 동일한 극성끼리는 척력이 작용하여 밀어내므로 인력이 작용하는 서로 다른 극성끼리 마주보는 상태로 고정된다.

특히 이러한 배치에 의하면, 복수의 외측자석(51) 중 하나에 대해 샤프트(30, 50)의 회전 방향으로 이웃하는 다음 내측자석(31)으로는 동일한 극성을 갖는 자석이 배치되어 있으므로, 회전 시 슬립이 일어나려고 하면 해당 외측자석(51)과 회전 방향으로 이웃하는 내측자석(31) 간의 척력이 발생하여 이러한 배치관계 만으로 슬립 발생이 방지될 수 있다. 따라서 본원에 의하면, 슬립 방지를 위한 구성을 별도로 부가하지 않더라도 회전 시 슬립현상의 발생이 자동적으로 방지될 수 있다.

복수의 외측자석(51)과 복수의 내측자석(31)이 중심을 향한 극성이 번갈아가며 달라지도록 배치되므로, 회전 시 내측자석(31)과 외측자석(51) 사이에 인력 또는 척력이 앞서 살핀 바와 같이 슬립이 방지되는 방향으로 작용되므로, 제1 샤프트(30)로부터 제2 샤프트(50)로의 회전력 전달이 슬립 없이 안정적으로 이루어질 수 있다.

종래의 회전력 전달장치와 대비하여 살펴보면, 종래의 회전력 전달장치는 슬립을 방지하기 위해 배열된 자석들 사이마다 필수적으로 척력발생용 자석들을 부가하여야만 하고, 이러한 척력발생용 자석들은 오로지 슬립 방지를 위한 구성일 뿐이며, 인력에 의한 회전력 전달에는 전혀 관여하지 못한다. 반면, 본 회전력 전달장치(1)는 인력에 의한 회전력 전달에 관여하는 자석들(31, 51)이 슬립 방지의 역할까지 함께 수행하게 되는바, 본 회전력 전달장치(1)에 의하면 종래에 비해 크게 향상된 회전력 전달 및 슬립 방지가 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 회전력 전달장치(1)는 복수의 내측자석(31)이 종래의 회전력 전달장치와 달리 중심을 향한 극성이 둘레 방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치됨으로써 복수의 외측자석(51) 각각은 회전력을 전달하는 역할과 슬립을 방지하는 역할을 모두 수행할 수 있다.

또한, 슬립방지를 위한 외측자석(51)을 따로 구비할 필요가 없게 되므로, 상호 인력을 통해 회전력을 전달하는 외측자석(51) 및 이에 대응되는 내측자석(31)이 종래에 비해 훨씬 많은 쌍으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 종래의 회전력 전달장치에 비해 인력이 극대화 될 수 있어 회전력의 전달이 보다 명확하고 효과적으로 이루어질 수 있다.

아울러, 종래의 회전력 전달장치는 중심을 향한 극성이 둘레방향을 따라 N극 또는 S극으로 같은 극성이 배치되도록 하여 복수개의 내측자석(31)이 서로 같은 극성을 맞대고 있으므로 자력이 손실될 수 있다. 반면, 본 회전력 전달장치(1)는 중심을 향한 극성이 번갈아 가며 달라지도록 배치되어 자력의 손실을 방지할 수 있다.

복수의 외측자석(51)은 복수의 내측자석(31)과 각각 일대일 대응될 수 있다.

전술한 바와 같이, 각각의 외측자석(51)은 회전력 전달과 슬립방지 역할을 모두 할 수 있어 종래의 회전력 전달장치와 같이 슬립방지를 위한 별도의 외측자석(51)이 구비될 필요가 없다. 따라서, 종래에는 외측자석(51)에 슬립방지를 위한 자석이 필요하였지만, 본 회전력 전달장치(1)는 외측자석(51)이 내측자석(31)과 일대일 대응되도록 구비될 수 있다.

복수의 외측자석(51) 은 영구 자석일 수 있다. 또한, 복수의 내측자석(31)은 영구 자석일 수 있다.

본 회전력 전달장치(1)는 자성유체 대신 실링유닛(70)을 구비하고, 영구 자석을 통해 회전력을 전달하는 구조를 가지므로, 고가의 자성 유체를 이용하는 종래의 회전력 전달장치에 비해 저가로 제조될 수 있어 경제성이 확보될 수 있다.

본 회전력 전달장치(1)는 실링유닛(70)을 포함한다.

앞서 설명한 바와 같이, 반도체 제조 공정에서 반도체의 불량률을 낮추기 위해 챔버(3)의 내부는 고진공 또는 초고진공의 상태를 유지할 수 있어야 한다. 이를 위해, 실링유닛(70)은 챔버(3)의 내부와 외부를 완전히 분리시키도록 구비되어 외부의 대기가 챔버(3)의 내부로 유입되지 않도록 한다.

실링유닛(70)은 중공부(11)의 영역이 분리되도록 복수의 내측자석(31)과 복수의 외측자석(51) 사이에 개재된다.

앞서 설명한 바와 같이, 실링유닛(70)은 챔버(3)의 내부와 외부를 분리시키되, 외부 구동 유닛에 의해 발생되는 회전력을 내측자석(31)과 외측자석(51) 사이의 자력을 통해 챔버(3) 내부의 피회전체로 전달될 수 있도록 하는 위치에 구비된다.

따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 실링유닛(70)은 복수의 내측자석(31)과 복수의 외측자석(51) 사이에 개재될 수 있다. 도1에 도시된 바와 같은 위치에 실링유닛(70)이 개재되는 경우, 외측자석(51)과 내측자석(31) 사이에 인력이 발생되어 제1 샤프트(30)로부터 제2 샤프트(50)에 회전력이 전달되고, 동시에 챔버(3)의 외부와 내부가 분리될 수 있다.

도2를 참조하면, 실링유닛(70)은 내측자석(31)과 외측자석(51)이 회전시 실링유닛(70)에 접촉되어 마찰이 발생되지 않도록 복수의 내측자석(31) 및 복수의 외측자석(51)과 적정한 거리를 두고 개재됨이 바람직하다. 또한, 외측자석(51)에 내측자석(31)의 인력이 극대화되어 회전력이 보다 원활하게 전달될 수 있도록 복수의 내측자석(31) 및 복수의 외측자석(51)은 실링유닛(70)을 사이에 두고 최소한의 거리를 두고 배치될 수 있어야 한다

다시 말해, 최소한의 거리를 둔다는 것은 복수의 내측자석(31) 및 복수의 외측자석(51)들이 실링유닛(70)과 접촉되지 않는 한도 내에서 인력이 극대화될 수 있도록 되도록 가깝게 배치됨을 의미할 수 있다.

실링유닛(70)은 컵 형상일 수 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 실링유닛(70)은 제1 샤프트(30)의 일측에 배치된 복수의 내측자석(31)과 제2 샤프트(50)의 일측에 배치된 복수의 외측자석(51) 사이에 개재되어 챔버(3)의 내부와 외부를 분리시키도록 컵 형상을 가질 수 있다.

실링유닛(70)은 연장부재(71)를 포함할 수 있다. 이러한 연장부재(71)는 실링유닛(70)의 둘레를 따라 외측으로 연장될 수 있다.

연장부재(71)는 챔버(3)의 외부와 내부를 분리시켜 챔버(3)의 내부를 진공 상태로 유지시킬 수 있다. 자세한 내용은 후술하기로 한다.

연장부재(71)는 중공부(11)의 둘레에 고정될 수 있다.

연장부재(71)는 실링유닛(70)의 둘레를 따라 외측으로 연장되어 중공부(11)의 둘레에 고정될 수 있다. 이러한 중공부(11)의 둘레에 대한 연장부재(71)의 고정을 통해 실링 유닛(70)의 실링, 즉 챔버(3)의 내부와 외부의 분리가 이루어질 수 있다.

중공부(11)에는 둘레 방향을 따라 턱이 형성될 수 있고, 턱에는 둘레를 따라 홈이 형성될 수 있다.

이러한 홈은 후술하는 실링부재(73)를 구비하기 위한 것으로, 홈이 형성되고 홈에 실링부재(73)를 구비하여 챔버(3)의 내부로 외기가 유입되지 않도록 할 수 있다.

실링유닛(70)은 홈에 장착되는 실링부재(73)를 포함할 수 있다.

도1을 참조하면, 실링부재(73)는 턱에 형성된 홈에 구비될 수 있다. 몸체(10)와 연장부재(71) 사이의 중공부(11)에 형성되는 홈에 실링부재(73)가 구비되는 경우, 몸체(10)에 의해 실링부재(73)가 꽉 눌리게 되어 챔버(3)의 내부로 외기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

실링부재(73)는 홈에 끼워지거나 부착되는 것일 수 있다. 예시적으로, 실링부재(73)는 오링(o-ring)일 수 있다.

종래의 회전력 전달장치는 챔버(3)의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위해 메커니컬 실 또는 자성유체 실을 사용한다. 메커니컬 실은 오링의 마모가 심하고, 자성유체 실은 틸팅이 일어나 순간적으로 리크가 발생할 수 있다.

따라서, 본 회전력 전달장치(1)는 외측자석(51)과 내측자석(31)의 인력을 이용하여 회전력을 전달하므로, 실링유닛(70)은 제1 샤프트(30)와 제2 샤프트(50)와 독립적으로 구비되어 마모가 발생되지 않고, 틸팅 현상을 방지할 수 있다.

또한, 실링부재(73)를 더 포함함으로써 실링유닛(70)만 존재할 경우 발생할 수 있는 외기 유입을 보다 확실하게 차단할 수 있다.

본 회전력 전달장치(1)는 홀더(90)를 더 포함할 수 있다.

도1을 참조하면, 홀더(90)는 중공부(11)에 위치할 수 있다. 홀더(90)는 실링유닛(70)과 접촉되어 챔버(3)의 내부로 외기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 홀더(90)는 제1 샤프트(30)를 둘러싸는 형태로 포함될 수 있어 제1 샤프트(30)의 회전 시 축을 일정하게 유지시킬 수 있다.

홀더(90)는 실링유닛(70)의 단부를 중공부(11)의 둘레에 고정할 수 있다.

홀더(90)는 중공부(11)에 고정될 수 있다. 도1을 참조하면, 홀더(90)는 몸체(10)의 일측에 볼트, 나사 등과 같은 체결부재를 통해 고정될 수 있다. 홀더(90)가 실링유닛(70)과 밀착되도록 고정됨으로써, 실링유닛(70)의 유동을 방지하여 챔버(3)의 내부로 외기가 유입되는 것이 보다 확실하게 방지될 수 있다.

홀더(90)는 홀더몸체(91)를 포함할 수 있다.

도1을 참조하면, 홀더몸체(91)는 몸체(10)의 일측에 고정될 수 있다. 이 때, 홀더몸체(91)는 나사, 볼트 등과 같은 체결부재를 통해 고정될 수 있다.

홀더몸체(91)는 제1 샤프트(30)의 둘레를 둘러쌀 수 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 홀더몸체(91)는 제1 샤프트(30)의 둘레와 이격되고 제1샤프트(30)의 둘레를 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다. 제1샤프트(30)와 홀더몸체(91)사이의 공간에는 후술하는 제1 베어링 부(93)가 구비될 수 있다. 이 때, 홀더몸체(91)는 제1 베어링 부(93)를 고정시켜 제1 베어링 부(93)가 제1 샤프트(30)의 축을 지지하도록 할 수 있다 .

홀더(90)는 제1 베어링 부(93)를 포함할 수 있다.

제1 베어링 부(93)는 제1 샤프트(30)의 축이 일정하게 유지되도록 홀더몸체(91)와 제1 샤프트(30) 사이에 개재될 수 있다. 이와 같이 제1 베어링 부(93)가 홀더몸체(91)와 제1 샤프트(30) 사이에 배치됨으로써, 제1 샤프트(30)의 회전 시 둘레 마찰이 최소화될 수 있으며, 축이 진동 등의 흔들림이나 편심 발생 없이 일정하게 유지될 수 있다.

도1을 참조하면, 제1 베어링 부(93)는 베어링 및 베어링이 장착되는 블럭부재로 구성될 수 있다. 베어링은 링 베어링임이 바람직하다.

홀더(90)는 연장부재(71)의 단부를 턱 상에 고정할 수 있다.

홀더(90)는 연장부재(71)와 맞닿아 연장부재(71)의 단부가 턱 상에 고정되어 실링유닛(70)이 유동되지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 실링유닛(70)이 중공부(11)에 고정되어 챔버(3)의 내부에 외기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 실링부재(73)가 턱에 형성된 홈에 포함될 수 있는데, 홀더(90)에 의해 실링부재(73)가 홈에 완전히 밀착될 수 있어 보다 효과적으로 챔버(3)의 내부에 외기가 유입되지 않도록 막을 수 있다.

본 회전력 전달장치(1)는 챔버(3)의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위해 실링유닛(70)을 포함한다. 종래의 회전력 전달장치는 메커니컬 실과 자성유체 실을 사용한다.

이 때, 메커니컬 실은 정밀하게 다듬어진 두 개의 금속면을 마주보도록 접촉시켜, 한쪽은 고정시키고 다른 한쪽은 회전시켜 두 개의 금속면 사이에 외기의 유입을 막는다. 메커니컬 실은 외기의 유입을 더욱 효과적으로 막기 위해, 두 개의 금속면 사이에 오링을 삽입하는 경우가 있는데, 다른 한쪽의 금속면이 회전함에 따라 오링과 메커니컬 실 자체의 마모가 심하다.

또한, 자성유체 실은 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이에 자성유체를 구비하여 액상의 오링과 같은 기능을 하도록 하고, 이를 통해 외기의 유입을 막는다. 자성유체 실은 자성유체 자체가 비싸고, 어느 하나의 샤프트가 회전시 하중을 많이 받게 되면 틸팅이 일어나 순간적으로 리크가 발생할 수 있다.

따라서, 본 회전력 전달장치(1)는 컵 형태의 실링유닛(70)을 포함하여 챔버(3)의 내부로 외기의 유입을 막는다. 실링유닛(70)은 컵 형태로 포함되어 연장부재(71)가 중공부(11)의 턱과 홀더(90) 사이에 고정되고 챔버(3)의 내부로 외기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또는, 본 회전력 전달장치(1)는 오링과 같은 실링부재(73)가 턱에 형성된 홈에 포함되도록 할 수 있고, 홀더(90)에 의해 실링부재(73)가 홈에 밀착됨으로써 외기의 유입을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이 실링유닛(70)은 제1 샤프트(30) 및 제2 샤프트(50)와 독립적으로 구비되므로 마모될 염려가 없고, 틸팅이 일어날 염려가 없다.

본 회전력 전달장치(1)는 냉각 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.

자석은 여러가지 방법으로 각각의 원자들의 자기 모멘트를 강제로 한 방향으로 정렬되도록 만들어 놓은 것으로, 온도가 올라갈수록 자기 모멘트의 자유도가 커져 자석의 자기적 능력은 작아진다. 따라서, 회전력 전달장치(1)를 고온에서 사용할 경우, 외측자석(51)과 내측자석(31)의 온도가 올라가게 되어 자력이 손실될 수 있다.

냉각 장치는 복수의 외측자석(51) 및 복수의 내측자석(31) 중 적어도 어느 하나의 온도를 낮추도록 구비될 수 있다. 따라서, 이러한 냉각 장치를 통해 고온의 공정에서도 회전력 전달장치(1)의 성능이 안정적으로 확보될 수 있다.

또한, 몸체(10)는 순환부(미도시)를 포함할 수 있다. 순환부는 냉각 장치로부터 방출되는 냉각수를 순환시킬 수 있다.

냉각장치를 통해 복수의 외측자석(51) 및 복수의 내측자석(31) 중 적어도 어느 하나의 온도를 낮추는 방법으로 냉각수를 복수의 외측자석(51) 및 복수의 내측자석(31)이 포함된 몸체(10)에 냉각수를 순환시킬 수 있다. 예시적으로 순환부는 배관의 형태로 구비될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한, 몸체(10)는 냉각수 홀(13)을 구비할 수 있다. 냉각수 홀(13)은 몸체(10)의 일측에 구비될 수 있다. 이러한 냉각수 홀(13)을 통해 냉각수가 순환부로 유입되거나 순환부로부터 방출될 수 있다.

냉각장치가 회전력 전달장치(1)의 외부에서 회전력 전달장치(1)와 연결되는 형태로 구비되는 경우, 몸체(10)에 냉각수를 순환시킬 수 있도록 몸체(10)는 냉각수가 유입되는 냉각수 홀(13)을 구비할 수 있다.

도1을 참조하면, 냉각수 홀(13)은 챔버(3)의 외부와 연결되는 형태로 구비될 수 있다. 이러한 냉각수 홀(13)은 2개일 수 있고, 각각의 냉각수 홀(13)은 냉각수를 순환부로 유입시키는 홀과 순환된 냉각수를 방출하는 홀일 수 있다.

본 회전력 전달장치(1)는 복수의 내측자석(31) 및 복수의 외측자석(51)의 중심을 향한 극성이 둘레방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치됨으로써, 복수의 내측자석(31)과 복수의 외측자석(51) 각각이 회전력 전달과 슬립방지 역할을 모두 수행할 수 있으므로 제1 샤프트(30)가 회전됨에 따라 모든 복수의 내측자석(31)과 복수의 외측자석(51) 사이에 인력이 작용할 수 있어 회전력 전달이 극대화 될 수 있다. 또한, 본 회전력 전달장치(1)는 서로 이격된 자석을 통해 회전력을 원격으로 전달하고, 서로 이격된 자석 사이에 독립적으로 배치되는 실링유닛(70)을 마모나 틸팅이 원천적으로 일어나지 않는 효율적인 실링 구조를 가지므로, 종래와 같이 고가의 자성유체를 이용할 필요가 없어, 저가로 제조될 수 있다.

또한, 몸체(10)에 제1 베어링 부(93)와 제2 베어링 부(53)가 포함됨으로써, 제1 샤프트(30)와 제2 샤프트(50)가 받는 하중을 균일하게 분배할 수 있고, 챔버(3)의 대형화에 따라 증대되는 하중에 대하여 별도의 지지부재 없이도 소정 이상 견딜 수 있는 강성이 확보될 수 있다.

또한, 실링유닛(70)이 회전력을 전달하는 제1 샤프트(30)와 회전력을 전달받는 제2 샤프트(50) 사이에 독립적으로 이격되어 배치되므로 마모될 염려가 없고 틸팅 현상을 방지할 수 있다.

또한, 내측자석(31) 및 외측자석(51)의 온도를 낮추어 자력의 손실을 방지할 수 있는 냉각장치를 포함함으로써, 고온에서도 본 회전력 전달장치(1)를 사용할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 회전력 전달장치 3: 챔버
10: 몸체 11: 중공부
13: 냉각수 홀 30: 제1 샤프트
31: 내측자석 50: 제2 샤프트
51: 외측자석 53: 제2 베어링 부
70: 실링유닛 71: 연장부재
73: 실링부재 90: 홀더
91: 홀더몸체 93: 제1 베어링 부

Claims (15)

1. 외부 구동 유닛의 회전력을 챔버 내부의 피회전체로 전달하는 회전력 전달장치에 있어서,
   상기 챔버의 내외측으로 통공되는 중공부를 갖는 몸체;
   상기 중공부에 구비되고 일측에 방사상으로 구비되는 복수의 내측자석을 갖는 제1 샤프트;
   상기 중공부에 구비되고 일측에 상기 복수의 내측자석을 외측에서 바라보도록 방사상으로 둘러싸는 복수의 외측자석을 갖는 제2 샤프트; 및
   상기 중공부의 영역이 분리되도록 상기 복수의 내측자석과 상기 복수의 외측자석 사이에 개재되는 실링유닛을 포함하되,
   상기 복수의 내측자석은 상기 중공부의 중심을 향한 극성이 둘레 방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치되고,
   상기 복수의 외측자석은 상기 중공부의 중심을 향한 극성이 둘레 방향을 따라 번갈아 가며 달라지도록 배치되며, 상기 복수의 내측자석과 각각 서로 다른 극성끼리 마주보도록 일대일 대응되는 것인 회전력 전달장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 샤프트의 타측은 상기 외부 구동 유닛으로부터 회전력을 전달받도록 상기 외부 구동 유닛과 연결되고,
   상기 제2 샤프트의 타측에는 상기 피회전체가 배치되는 회전력 전달장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실링유닛의 단부를 상기 중공부의 둘레에 고정하는 홀더를 더 포함하는 회전력 전달장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 홀더는,
   상기 제1 샤프트의 둘레를 둘러싸는 홀더몸체; 및
   상기 제1샤프트의 축이 일정하게 유지되도록 상기 홀더몸체와 상기 제1 샤프트 사이에 개재되는 제1 베어링 부를 포함하는 것인 회전력 전달장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 실링유닛은 컵 형상인 회전력 전달장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 실링유닛은 둘레를 따라 외측으로 연장되는 연장부재를 포함하되,
   상기 연장부재는 상기 중공부의 둘레에 고정되는 것인 회전력 전달장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 중공부에는 둘레 방향을 따라 턱이 형성되는 것인 회전력 전달장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 연장부재의 단부를 상기 턱 상에 고정하는 홀더를 더 포함하는 회전력 전달장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 턱에는 둘레를 따라 홈이 형성되고,
   상기 실링유닛은 상기 홈에 장착되는 실링부재를 포함하는 것인 회전력 전달장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는,
    상기 제2 샤프트의 축이 일정하게 유지되도록 상기 중공부의 내주와 상기 제2 샤프트 사이에 개재되는 제2 베어링 부를 포함하는 것인 회전력 전달장치.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 외측자석 및 상기 복수의 내측자석 중 적어도 어느 하나는 영구 자석인 회전력 전달장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 외측자석 및 상기 복수의 내측자석 중 적어도 어느 하나의 온도를 낮추기 위한 냉각 장치를 더 포함하는 회전력 전달장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 몸체에는 상기 냉각 장치로부터 방출되는 냉각수를 순환시키는 순환부를 포함하는 것인 회전력 전달장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 몸체의 일측에는 상기 냉각수가 유입되거나 방출되기 위한 냉각수 홀이 구비되는 것인 회전력 전달장치.

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