KR101646698B1 - 물리 증착 장비의 공자전 지그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지대를 코팅 대상물의 크기와 모양에 따라 다르게 설치할 필요 없이, 지지대의 수량으로 코팅 대상물의 수량을 제어할 수 있도록, 코팅 대상물이 실장되어지는 샤프트를 가진 자전기어가 3개의 회전축을 따라서 동시에 공자전하도록 구성하는 공자전 지그 시스템이다. 본 발명은 또한 코팅 대상물이 회전작동시에 상호 충돌하지 않고, 많은 수량의 제품을 실장할 수 있으므로 생산성 향상을 이룰 수 있다.

Description

물리 증착 장비의 공자전 지그 시스템{Zig System for Revolving and Rotating in PVD coating machine}

본 발명은 PVD(Physical Vapor Deoposition) 코팅 장비의 공자전 지그 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 PVD 코팅 장치에서 소형 코팅 대상물을 코팅하기에 적합한 다축 공자전 지그 시스템에 관한 것이다.

통상의 물리 증착(PVC) 아크 코팅 장비는 코팅 장비의 챔버내에서 타겟 표면에 아크 스팟을 형성하여 전자기적으로 이를 코팅 대상물에 증착시킨다. 아크 코팅 장비의 챔버내에는 코팅 대상물을 실장시키는 지지대가 구비되어 있다. 지지대는 챔버 아래에 설치된 턴테이블의 공자전 지그 시스템의 기어에 의해 회전하는 축에 고정되어 기어의 회전과 함께 회전된다. 따라서 지지대에 실장된 코팅 대상물은 기어, 회전축 및 지지대의 회전으로 챔버내에서 행성처럼 회전축 둘레로 회전하여 아크 스팟이 골고루 코팅되게 한다.

도 1 내지 도 3은 현재 사용중인 종래 기술의 턴테이블 공자전 지그 시스템의 구성을 도시하며, 최외각에 도시한 캐리어 기어(1), 캐리어 기어(1) 상에 회전축을 가지며 중앙의 고정기어(2)와 맞물려 있는 아이들 기어(3)와 아이들 기어(3)와 맞물려 회전하는 6쌍의 1차 자전기어(4)를 포함하고 있다. 여기서 도시한 바와 같이, 메인기어와 6축용 기어, 12축용 기어가 서로 맞물리도록 구성되어 전체 메인 기어의 회전과 동시에 6축용 기어, 12축용 기어가 또한 회전한다. 메인 기어는 최외각에 도시한 캐리어 기어(1)로서 언급될 수 있으며, 6축용 기어는 아이들 기어(3)를 의미하며, 12축용 기어는 6쌍의 1차 자전기어(4)를 의미한다. 메인 기어의 회전하게 되는 힘은 전동모터로부터 발생되며 모터의 rpm을 설정하여 회전 속도를 조절하도록 되어 있다. 코팅 대상물을 지지대에 실장하고 나서 회전 작동중에 코팅 대상물이 서로 충돌하지 않아야 한다. 따라서 6축은 넓은 간격으로 비교적 코팅 대상물이 클 경우에 사용되며, 12축은 코팅 대상물의 크기가 작을 때 사용될 수 있다. 그리고 크기가 매우 작은 경우는 6축과 12축을 동시에 사용할 수도 있다. 이와 같이 현재의 공자전 지그 시스템은 지지대를 설치할 축을 최대한 18축까지 사용할 수 있다.

그러나, 아크 코팅 장비의 챔버내에 많은 코팅 대상물을 실장하여 코팅하는 것이 시간과 비용면에서 효과적인 것은 이 기술분야의 종사자라면 누구나 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 이를 해결하기 위해서 현존의 공자전 지그 시스템을 이용할 경우에는 최대 18축까지 가능하지만, 코팅 대상물이 보다 소형인 경우에, 코팅 대상물을 보다 많이 챔버내에 실장하여 코팅시키기 위해서는, 지지대를 확장해서 코팅 대상물을 실장하는 방법을 생각해 낼 수 있다. 예를 들어, 특허 공고 번호 1990-0015094에서는 숟가락의 진공이온도 방법 및 지그 장치에서는 숟가락을 양 연장부에 현가시키는 가로대를 지지대로서 개시하고 있다. 이 방법은 간단하지만, 지지대의 회전 반경이 크기 때문에, 코팅 대상물이 챔버의 내벽에 부딪칠 우려가 있고 코팅 대상물끼리 아크 스팟의 이동 경로를 방해할 우려가 있기 때문에, 이런 방법으로 코팅 대상물을 보다 많이 실장하는데는 한계가 있다.

실용신안 등록번호 20-0253901는 멀티아크 이온코팅용 다용도 지그장치를 개시하며, 여기서 지그 장치는 코팅 대상물을 다수개 실장하기 위한 다수개의 클립이 구비된 지지부들을 포함하고 있다. 코팅 대상물의 크기, 코팅부위에 따라 지그장치의 구성요소를 달리 조립함으로서, 하나의 지그장치로서 여러가지의 형상을 연출해 낼 수 있으며, 조립식이므로 하자 발생시 부분적 교체가 가능하며, 코팅상태가 우수하다는 효과가 있으나, 지지부상에 실장된 코팅 대상물이 여러 구성요소(예를 들어, 클램프, 연결부, 지지부, 클립, 연결지지편)들을 통해서 실장되기 때문에 보다 안정적으로 고정될 수 없다.

본 발명은 종래 기술의 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지지대를 코팅 대상물의 크기와 모양에 따라 다르게 설치할 필요 없이, 동일한 형상의 지지대의 수량으로 코팅 대상물의 수량을 제어할 수 있는 공자전 지그 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 실장된 코팅 대상물이 보다 안정적으로 고정될 수 있고, 아크 스팟이 코팅 대상물에 골고루 코팅될 수 있도록 도움을 주는 공자전 지그 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 공자전 지그 시스템은 코팅 대상물이 실장되어지는 샤프트를 가진 자전기어가 3개의 회전축을 따라서 동시에 공자전하도록 구성한다.

따라서, 본 발명의 공자전 지그 시스템은 최외각의 캐리어 기어, 캐리어 기어와 맞물려 회전하는 6쌍의 1차 자전기어, 1차 자전기어 사이와 중앙의 고정기어와 맞물려 있는 아이들 기어와 1차 자전기어 각각에 설치된 2차 자전기어 세트를 포함하고 있다. 2차 자전기어 세트는 바닥면상에 고정된 내접기어와 내접기어를 동심으로 이격되며 내접기어와 맞물려 있는 2개 이상의 2차 자전기어를 포함한다. 2차 자전기어의 축중앙에는 지지대를 설치할 샤프트가 설치되어질 것이다.

양호한 실시 예에서는, 2차 자전기어 세트를 챔버 내측 바닥면에 설치할 수 있다.

다른 양호한 실시 예에서는, 코팅 대상물이 보다 큰 경우에, 3개의 2차 자전기어중 하나에만 샤프트를 설치하고 설치된 샤프트에 지지대를 설치할 수 있다.

또 다른 양호한 실시 예에서는, 코팅 대상물의 크기가 매우 큰 경우에, 2차 자전기어에 지지대를 설치하지 않고 1차 자전기어에만 설치할 수 있다.

또 다른 양호한 실시 예에서는, 2차 자전기어 세트의 자전기어를 3개 설치할 수 있다. 따라서, 종래의 6축, 12축으로 사용된 턴테이블 방식에서 12축의 각 축당 연동할 수 있는 3개의 기어쌍을 한 세트로 구성함으로써 총 36축을 이용할 수 있도록 재구성할 수 있게 하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 지지대를 코팅 대상물의 크기와 모양에 따라 다르게 설치할 필요 없이, 동일한 형상의 지지대의 수량으로 코팅 대상물의 수량을 제어할 수 있어서, 보다 용이하게 다양한 크기의 코팅 대상물을 처리할 수 있다.

본 발명은 또한 코팅 대상물이 회전작동시에 상호 충돌하지 않고, 종래 대비 2배 내지 3배의 제품수량을 실장할 수 있으므로 생산성 향상을 이룰 수 있다.

또한, 실장된 코팅 대상물이 보다 안정적으로 고정될 수 있고, 아크 스팟이 코팅 대상물에 골고루 코팅될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 챔버 내부에 설치된 턴테이블과 지지대를 도시하는 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 아크 코팅 장비의 하부에 설치된 공자전 지그 시스템의 사시도이다.
도 3은 도 2의 공자전 지그 시스템의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 아크 코팅 장비의 하부에 설치된 공자전 지그 시스템의 사시도이다.
도 5는 도 4의 공자전 지그 시스템의 평면도이다.
도 6은 도 4의 2차 자전기어 세트의 상세도이다.
도 7은 도 4의 하부에 설치된 공자전 지그 시스템의 상세도이다.

이하, 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 아크 코팅 장비의 하부에 설치된 지그 시스는, 종래 기술로서 도시한 도 2에 대응하며, 도 2의 공자전 지그 시스템에서 챔버내에 추가로 2차 자전기어 세트가 설치되어 있음을 알 수 있다.

여기서 알 수 있듯이, 본 발명의 공자전 지그 시스템은 최외각의 캐리어 기어(1), 캐리어 기어에 회전축을 가지며 중앙의 고정기어(2)와 맞물려 있는 아이들 기어(3), 아이들 기어(3)와 맞물려 회전하는 6쌍의 1차 자전기어(4)와, 1차 자전기어(4) 각각에 설치된 2차 자전기어 세트(5, 6)를 포함하고 있다. 2차 자전기어 세트는 물리 증착 장비의 챔버의 바닥면상에 고정된 내접기어(5)와 내접기어(5)를 동심으로 이격되며 내접기어(5)와 맞물려 있는 3개의 2차 자전기어(6)를 포함한다. 2차 자전기어(6)의 축중앙에는 지지대(7, 도 1참고)를 설치할 샤프트(8, 도 1참고)가 설치되어질 것이다.

도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명은 6쌍의 1차 자전기어(4)에 내접기어(5)를 장착하여 그 내측에 3개의 2차 자전기어(6)를 장착하고 있으며, 종래의 12축과 비교해서 36축을 형성할 수 있다. 따라서 종래의 12축에 비해서 코팅 대상물을 3배로 실장할 수 있다.

도 6은 내접기어(5)와 2차 자전기어(6)를 포함하는 2차 자전기어 세트를 상세히 도시하고 있다. 내접기어의 외경이 200인 경우에, 2차 자전기어(6)의 샤프트에 설치될 코팅 대상물이 서로 충돌하지 않는 최대 직경은 90이다. 여기서 특별히 언급이 없으면 단위는 mm이다. 양호한 실시 예에서는 내접기어의 피치 원지름(PCD)가 157.5이고, 2차 자전기어(6)의 피치 원지름이 47,5이다.

도시한 실시 예에서는 2차 자전기어(6)를 3개 도시하였지만, 필요에 따라서 2개 또는 4개 이상으로도 할 수 있다.

또한 양호한 실시 예에서는, 코팅 대상물이 큰 경우에, 도시한 3개의 2차 자전기어 세트중 하나의 자전 기어(6)만 샤프트(8)를 설치하고 설치된 샤프트에만 지지대(7)를 설치할 수 있다.

코팅 대상물이 매우 큰 경우에, 도시한 3개의 2차 자전기어에는 샤프트(8)를 설치하지 않고 1차 자전기어(4)의 중심축에 샤프트를 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 공자전 지그 시스템의 한 번의 설치로, 다양한 크기의 코팅 대상물을 처리할 수 있다.

도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 주요 구성요소인 2차 자전기어 세트는 양호한 실시 예에서 챔버 내측의 바닥면에 설치될 수 있음을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명의 공자전 지그 시스템의 작동과 관련하여 설명하도록 하겠다.

먼저, 전동모터(도시 생략)에 연결된 캐리어 기어(1)가 전동 모터의 제어된 rpm에 따라서 회전하고, 캐리어 기어(1)에 축선을 갖는 아이들 기어(3)가 고정 기어(2)와 맞물려 회전한다. 그리고 아이들 기어(3)와 맞물려 있는 1차 자전기어(4)가 회전하고(도 3참조), 이에 따라서 1차 자전기어(4)와 동시에 1차 자전기어(4)의 회전축 상에 고정설치된 회전판에 3개의 2차 자전 기어(6)이 회전축을 중심으로 자전가능하게 설치되어 있어서 내접기어(5)와 맞물려 최종적으로 36개의 2차 자전기어(6)가 회전한다.

이런 작동으로 인해서, 먼저 캐리어 기어(1)의 회전축을 중심으로 1차 자전기어(4)는 행성 회전, 즉 공전하면서 자체 자전축을 중심으로 회전하게 되며, 동시에 2차 자전기어(6)는 캐리어 기어(1)의 회전축을 중심으로, 그리고 1차 자전기어(4)의 회전축을 중심으로 행성 회전하면서 또한 동시에 자체 자전축을 중심으로 회전한다. 따라서 2차 자전기어의 샤프트 또는 여기에 설치된 지지대에 실장되어진 코팅 대상물은 결국 3개의 회전축을 중심으로 회전하게 된다. 따라서, 아크 코팅 장비 챔버내에서 발생된 아크 스팟은 회전하는 코팅 대상물에 골고루 코팅되어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 36축을 이용하므로, 보다 많은 량의 코팅 대상물을 실장할 수 있으므로 생산성 향상을 이룰 수 있다. 또한 확장한 지지대에 고정된 코팅 대상물은 회전시 흔들려 떨어질 우려 등이 있으나, 본원에서는 하나의 샤프트에 하나의 지지대를 설치하고 여기에 코팅 대상물을 실장하므로, 코팅 대상물을 보다 안정적으로 고정한다. 그리고 아크 스팟의 이동 경로를 맞추어 2차 자전기어의 회전을 조절할 수 있게 하여 아크 스팟이 코팅 대상물에 골고루 코팅할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1: 캐리어 기어
2: 고정 기어
3: 아이들 기어
4: 1차 자전기어
5: 내접기어
6: 2차 자전기어
7: 지지대
8: 샤프트

Claims (6)

1. 최외각의 캐리어 기어, 상기 캐리어 기어상에 회전축을 가지며 중앙의 고정기어와 맞물려 있는 아이들 기어와 상기 아이들 기어와 맞물려 회전하는 1차 자전기어를 포함하는 공자전 지그 시스템에 있어서,
   상기 1차 자전기어 각각에 설치된 2차 자전기어 세트를 더 포함하며,
   상기 2차 자전기어 세트는 바닥면상에 고정된 내접기어와 상기 내접기어를 동심으로 이격되며 내접기어와 맞물려 있는 2개 이상의 2차 자전기어를 포함하는 공자전 지그 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 2차 자전기어의 축중앙에는 지지대를 설치할 샤프트가 설치되는 공자전 지그 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 2차 자전기어중 하나에만 샤프트를 설치하고 설치된 샤프트에 지지대를 설치하는 공자전 지그 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 1차 자전기어중 적어도 두 개 이상 샤프트를 설치하고 설치된 샤프트에 지지대를 설치하는 공자전 지그 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 2차 자전기어 세트를 챔버 내측 바닥면에 설치하는 공자전 지그 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 2차 자전기어 세트의 2차 자전기어를 3개 이상 설치하는 공자전 지그 시스템.

Images