KR102304749B1 - 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈은 일단에 길이방향으로 스플라인 홈이 형성되고, 일측에 루츠 로터 고정부가 돌출되어 형성되는 샤프트; 상기 샤프트에 관통되어, 상기 스플라인 홈과 상기 루츠 로터 고정부 사이에 위치되는 루츠 로터; 상기 루츠 로터를 관통하여 상기 샤프트에 결합되는 결합핀; 및 상기 스플라인 홈에 결합되어 상기 스플라인 홈을 따라 슬라이딩되는 볼 스플라인; 을 포함한다.

Description

진공펌프의 분리형 샤프트 모듈{separated type shaft module of vacuum pump}
본 발명은 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈에 관한 것으로, 샤프트와 루츠 로터가 분리되어 유지보수가 용이하고, 샤프트 및 루츠 로터의 내식성을 향상시키며, 샤프트에 연결된 타이밍 기어의 파손을 방지할 수 있는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈에 관한 것이다.
진공펌프(vacuum pump)는 반도체, 디스플레이, 태양전지 제조라인의 진공 공정장치에 진공을 형성시키는 장치로, 식각, 증착 등의 진공공정을 수행하는 진공챔버에 연결되어 진공챔버에 진공을 형성시키는 장치이다.
도 1은 일반적인 진공펌프의 개략도이다. 진공펌프는 외관을 형성하고 내부에 챔버(51)가 형성된 하우징(50), 하우징(50)에 구비되고 챔버(51)에 수용되는 한 쌍의 샤프트 모듈(1a, 1b), 샤프트 모듈(1a, 1b)의 단부에 구비되어 샤프트 모듈(1a, 1b)을 지지하는 플레이트(80), 샤프트 모듈(1a, 1b)을 회전시키는 구동부(60), 한 쌍의 샤프트 모듈(1a, 1b)을 연결하는 타이밍 기어(70)를 포함한다.
여기서, 샤프트 모듈(1a, 1b)에는 챔버(51)에 수용되는 로터(20)가 복수개 구비되며, 루츠 로터(21)(roots rotor)를 시작으로 복수개의 클로 로터(23)(claw rotor)가 순차적으로 배치된다. 샤프트 모듈(1a, 1b)과 하우징(50)에는 베어링(R)이 구비된다. 하우징(50)의 인입부(i)는 배관으로 진공챔버에 연결되어 기체를 인입시키고, 하우징(50)의 토출부(e)는 배기장치 내지 유틸리티 설비에 연결되어 압축기체를 배출시킨다.
이때, 구동부(60)가 샤프트 모듈(1a, 1b)을 회전시키면 한 쌍의 샤프트 모듈(1a, 1b)이 타이밍 기어(70)에 의해 회전되고, 챔버(51)에 수용된 로터(20)가 서로 회전되어 챔버(51)로 인입된 기체를 압축시켜 외부로 배출시켜, 진공펌프에 연결된 진공챔버에 진공을 형성시킨다. 이 경우, 하우징(50)에는 압축기체가 유동되는 통로(P)가 복수개 형성될 수 있다.
통상적으로, 반도체 또는 디스플레이 제조라인의 진공챔버에서는 식각 공정, CVD 공정 등이 수행되며, 각 공정에서 발생하는 폐가스는 진공펌프로 유동된다. 이때, 폐가스는 진공펌프에서 파우더 형태의 공정 부산물을 발생시켜 진공펌프에 축적되는데, 이러한 공정 부산물들은 진공펌프를 부식시키거나 진공펌프에 증착되어 진공펌프의 성능을 저하시킨다.
이때, 공정 부산물들은 샤프트(10)나 루츠 로터(21)의 표면에 많이 증착되므로, 진공펌프의 사용수명을 연장하기 위하여는 샤프트(10)나 루츠 로터(21)를 교체해 주어야 하는데, 일반적인 샤프트(10) 및 루츠 로터(21)는 일체로 형성되어 있어, 둘 중 하나만 교체하지 못하고 하나의 모듈로서 전체를 교체하여 교체비용이 과다하게 발생하는 문제점이 있다.
한편, 구동부(60)는 일반적으로 전기 모터로 실시되어 샤프트 모듈을 회전시키는데, 전기 모터에서 발생하는 전자기력에 의해 도 1에 도시된 샤프트(10)의 길이방향으로 공차만큼 샤프트(10)를 유동시킬 수도 있다.
이 경우, 각 샤프트 모듈의 단부에는 타이밍 기어(70)가 구비되는데, 한 쌍으로 구성된 두 개의 샤프트 모듈 중에서 구동부(60)에 연결된 샤프트 모듈(1a)만 길이방항(D)으로 유동되면, 나머지 샤프트 모듈(1b)의 타이밍 기어(70)와 치합불량이 발생되어 타이밍 기어(70)의 파손이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 샤프트와 루츠 로터가 분리되어 유지보수가 용이하고, 샤프트 및 루츠 로터의 내식성을 향상시키며, 샤프트에 연결된 타이밍 기어의 파손을 방지할 수 있는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈은 일단에 길이방향으로 스플라인 홈이 형성되고, 일측에 루츠 로터 고정부가 돌출되어 형성되는 샤프트; 상기 샤프트에 관통되어, 상기 스플라인 홈과 상기 루츠 로터 고정부 사이에 위치되는 루츠 로터; 상기 루츠 로터를 관통하여 상기 샤프트에 결합되는 결합핀; 및 상기 스플라인 홈에 결합되어 상기 스플라인 홈을 따라 슬라이딩되는 볼 스플라인; 을 포함하고, 상기 루츠 로터는, 상기 샤프트에 관통되고, 상기 결합핀이 결합되는 결합홈이 형성되는 중앙부; 상기 중앙부의 양측에 연장 형성되는 날개부; 및 상기 샤프트에 관통되고, 상기 중앙부에 돌출되게 형성되며, 상기 루츠 로터 고정부가 삽입되는 고정부 삽입홈이 개구되어 형성되는 플랜지; 를 포함한다.
또한, 상기 결합홈의 직경은 상기 결합핀의 직경과 동일한 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 샤프트 및 상기 루츠 로터가 250 ~ 300℃로 가열된 후, 상기 결합핀이 상기 결합홈에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 볼 스플라인은, 상기 샤프트에 관통되는 스플라인 바디; 상기 스플라인 바디에 함몰되어 형성되어, 상기 스플라인 홈에 삽입되는 복수개의 볼을 수용하는 레일부; 상기 레일부의 중앙에 돌출되게 형성되어, 상기 볼을 정렬하는 가이드부; 및 상기 스플라인 바디에 돌출되게 형성되는 스플라인 플랜지; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 샤프트 또는 상기 루츠 로터 중 적어도 어느 하나는, 상기 샤프트 또는 상기 루츠 로터 중 적어도 어느 하나의 표면에 형성되는 하부 DLC층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부 DLC층 상에는 상기 하부 DLC층보다 더 두꺼운 상부 DLC층이 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈은 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)가 파손된 경우, 결합핀(30)을 탈거시켜, 파손된 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)만을 교환할 수 있으므로, 진공펌프의 유지보수 비용이 절감된다.
또한, 샤프트 및 루츠 로터의 표면에 하부 DLC층 및 상부 DLC층이 형성되어 있으므로, 진공챔버로부터 인입되는 공정부산물이 접촉되는 샤프트(10) 및 루츠 로터(21)의 내식성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 샤프트 모듈(10a, 10b)의 단부에 볼 스플라인(40)이 구비되어, 제1샤프트 모듈(10a)의 유동 시에도 제2샤프트 모듈(10b)이 함께 유동되어 샤프트 모듈에 구비된 타이밍 기어(70)의 치합불량이 발생되지 않아, 타이밍 기어(70)를 장수명으로 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 샤프트 모듈이 장착된 진공펌프의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈의 길이방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 스플라인(40)의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈이 장착된 진공펌프의 단면도이다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 조작자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈의 길이방향 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 스플라인(40)의 구조도이다.
먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 샤프트 모듈은 일단에 길이방항(D)으로 스플라인 홈(11)이 형성되고, 일측에 루츠 로터 고정부(15)가 돌출되어 형성되는 샤프트(10), 샤프트(10)에 관통되어, 스플라인 홈(11)과 루츠 로터 고정부(15) 사이에 위치되는 루츠 로터(21), 루츠 로터(21)를 관통하여 샤프트(10)에 결합되는 결합핀(30), 및 스플라인 홈(11)에 결합되어 스플라인 홈(11)을 따라 슬라이딩되는 볼 스플라인(40)을 포함한다.
샤프트(10)는 길이방항(D)으로 길게 형성된다. 샤프트(10)는 후술하는 진공펌프의 하우징(50)에 수용된다. 샤프트(10)는 후술하는 구동부(60)의 회전 시 함께 회전된다.
샤프트(10)에는 복수개의 로터(20)(rotor)가 구비된다. 로터(20)는 후술하는 챔버(51)에 수용될 수 있다. 로터(20)는 샤프트(10)가 회전 시 샤프트(10)와 함께 회전된다.
로터(20)는 루츠 로터(21)(roots rotor) 및 클로 로터(21)(claw rotor)를 포함한다. 이 경우, 샤프트(10)의 길이방항(D)으로 루츠 로터(21) 및 복수개의 클로 로터(23)가 구비될 수 있다. 이때, 샤프트(10)에는 클로 로터(23)가 샤프트(10)로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정부재(13)가 결합될 수 있다.
샤프트(10)의 일단에는 샤프트(10)의 길이방항(D)(이하, '길이방향')으로 스플라인 홈(11)이 형성된다. 스플라인 홈(11)은 샤프트(10)의 단부 중 어느 하나에만 형성될 수 있다. 스플라인 홈(11)의 일측 단부는 개구된다. 스플라인 홈(11)에는 후술하는 볼 스플라인(40)이 결합된다.
샤프트(10)의 일측에는 루츠 로터 고정부(15)가 돌출되게 형성된다. 루츠 로터 고정부(15)는 샤프트(10)의 외주면에 돌출되게 형성된다. 루츠 로터 고정부(15)는 루츠 로터(21)의 결합지점을 안내하고, 루츠 로터(21)를 회전시키는 기능을 한다. 루츠 로터 고정부(15)는 후술하는 루츠 로터(21)의 고정부 삽입홈(217)에 삽입된다.
루츠 로터(21)는 샤프트(10)에 관통된다. 이 경우, 루츠 로터(21)에는 샤프트(10)가 관통되는 중공이 형성된다. 루츠 로터(21)는 스플라인 홈(11)과 루츠 로터 고정부(15) 사이에 위치된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 루츠 로터(21)는 샤프트(10)에 관통되고, 결합핀(30)이 결합되는 결합홈(211a)이 형성되는 중앙부(211), 중앙부(211)의 양측에 연장 형성되는 날개부(213), 및 샤프트(10)에 관통되고, 중앙부(211)에 돌출되게 형성되며, 루츠 로터 고정부(15)가 삽입되는 고정부 삽입홈(217)이 개구되어 형성되는 플랜지(215)를 포함한다.
중앙부(211)는 샤프트(10)에 관통된다. 중앙부(211)에는 결합홈(211a)이 형성된다. 결합홈(211a)은 중앙부(211)를 관통하여 형성된다. 결합홈(211a)에는 결합핀(30)이 결합된다.
날개부(213)는 중앙부(211)의 양측에 연장되어 형성된다. 날개부(213)는 후술하는 하우징(50)의 챔버(51) 내에 배치된다. 날개부(213)는 챔버(51)에 공차만큼 이격되어 배치될 수 있다. 날개부(213)는 샤프트(10)의 회전 시 회전되어, 후술하는 하우징(50) 내에서 챔버(51)로 인입된 기체를 압축시킨다.
플랜지(215)는 중앙부(211)에 돌출되게 형성된다. 플랜지(215)는 중앙부(211)에 샤프트(10)의 길이방항(D)으로 돌출되게 형성된다. 플랜지(215)는 샤프트(10)에 관통된다.
플랜지(215)에는 고정부 삽입홈(217)이 개구되어 형성된다. 고정부 삽입홈(217)은 샤프트(10)의 루츠 로터 고정부(15)에 대응되는 형상으로 형성된다. 고정부 삽입홈(217)에 루츠 로터 고정부(15)가 삽입되어, 샤프트(10)에 루츠 로터(21)를 정위치시킬 수 있게 된다.
결합핀(30)은 루츠 로터(21)를 관통하여 샤프트(10)에 결합된다. 이 경우, 결합핀(30)은 루츠 로터(21)는 샤프트(10)에 견고하게 결합시켜, 루츠 로터(21)가 샤프트(10)에 상대회전 되지 않게 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합홈(211a)의 직경은 결합핀(30)의 직경과 동일한 크기로 형성된다. 즉, 일반적인 결합홈(211a)은 결합핀(30)의 직경보다 0.01mm 이상 크게 가공되어, 결합홈(211a)에 결합핀(30)이 삽입된다. 이 경우, 샤프트(10)가 장시간 회전되고 후술하는 폐가스에 노출되어 가열될 경우, 결합홈(211a)과 결합핀(30)의 사이에 이격이 발생하여, 결합홈(211a)으로부터 결합핀(30)이 이탈될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합홈(211a)의 직경은 결합핀(30)의 직경과 동일한 크기로 형성된다. 여기서, 결합핀(30)은 결합홈(211a)에 바로 삽입되지 않고, 루츠 로터(21) 및 샤프트(10)가 가열된 후 결합핀(30)이 결합홈(211a)에 삽입된다. 만약, 결합핀(30)이 결합홈(211a)에 바로 삽입되면, 결합핀(30) 및 결합홈(211a)의 가공오차나 표면 거칠기에 의하여, 결합홈(211a)에 결합핀(30)이 결합되지 않게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트(10) 및 루츠 로터(21)는 가열 온도에서 가열된다. 이 경우, 가열 온도는 250 ~ 300℃로 실시될 수 있다. 샤프트(10) 및 루츠 로터(21)가 가열되면, 결합홈(211a)의 직경이 열팽창에 의해 원래의 직경보다 0.003mm ~ 0.01mm 크게 확장될 수 있다.
이때, 결합홈(211a)의 직경이 결합핀(30)의 직경보다 일시적으로 크게 형성되므로, 결합핀(30)이 결합홈(211a)에 삽입될 수 있게 된다. 또한, 결합홈(211a)에 결합핀(30)의 결합이 완료된 후, 샤프트(10) 및 루츠 로터(21)가 냉각되면 결합홈(211a)의 직경이 열팽창된 직경보다 작아지므로 매우 견고하게 결합홈(211a)에 결합핀(30)이 결합되게 된다.
이에 따라, 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)가 파손된 경우, 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)를 가열한 후 결합핀(30)을 탈거시켜, 파손된 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)만을 교환할 수 있으므로, 진공펌프의 유지보수 비용이 절감된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21) 중 적어도 어느 하나는 DCL 코팅된다. DLC(Diamond Like Carbon) 코팅은 모재의 표면에 DLC층을 형성시키는 코팅으로, DLC층은 다이아몬드와 흑연의 중간상이다. DLC층은 흑연의 낮은 마찰계수와 다아이몬드의 높은 경도 및 내부식성을 보유한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DLC층은 하부 DLC층 및 상부 DLC층을 포함할 수 있다. 이 경우, 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)의 표면에 하부 DLC층이 형성되고, 하부 DLC층 상에 상부 DLC층이 형성될 수 있다.
먼저, 하부 DLC층의 제조방법에 대하여 설명한다.
샤프트(10) 또는 루츠 로터(21) 중 어느 하나(이하, '모재')를 반응기에 안착시킨다. 여기서 반응기는 아크를 발생시켜 플라즈마를 생성시킬 수 있는 공지의 반응기로 실시될 수 있다. 반응기 내부에는 진공이 형성된다. 이때, 반응기의 진공도는 5 * 10-5 torr로 형성된다.
이후, 반응기에 아크를 발생시킨다. 발생된 아크에 의해 불활성가스 및 카본이 플라즈마화 된다. 이 경우, 플라즈마는 자기장을 이용하여 자기 여과시킬 수 있다.
여과된 플라즈마는 모재에 증착된다. 이 경우, 모재에는 고접압이 인가된다. 이에 따라, 여과된 플라즈마를 이용하여 모재의 표면에 하부 DLC층이 형성될 수 있다. 이때, 하부 DLC층의 두께는 5 nm 내지 300 nm로 형성된다.
상부 DLC층은 하부 DLC층 상에 적층된다. 상부 DLC층은 하부 DLC층의 형성 시 발생된 플라즈마를 사용한다. 이 경우, 별도의 불활성가스를 주입하지 않고, 하부 DCL층의 형성 시 이미 형성된 플라즈마를 사용한다. 이때, 별도의 불활성가스를 주입하지 않아 플라즈마 내에서 불활성가스의 비율이 감소하게 되므로, 카본의 비율이 높아지게 된다.
상부 DLC층은 카본의 비율이 높은 플라즈마로 형성되어, 하부 DLC층 상에 적층된다. 상부 DLC층은 하부 DLC층 보다 더 두껍게 형성된다. 이때, 상부 DLC층의 두께는 0.5 um 내지 5 um로 형성될 수 있다.
이 경우, 모재와 하부 DLC층의 부착강도가 향상된 상태에서 하부 DLC층보다 두꺼운 상부 DLC층이 형성되므로, 모재와 DLC층의 부착강도 및 DLC층의 두께를 모두 확보할 수 있다.
이에 따라, 진공챔버로부터 인입되는 공정부산물이 접촉되는 샤프트(10) 또는 루츠 로터(21)의 내식성을 확보할 수 있게 된다.
한편, 볼 스플라인(40)은 스플라인 홈(11)에 결합된다. 볼 스플라인(40)은 스플라인 홈(11)을 따라 슬라이딩된다. 볼 스플라인(40)은 하우징(50)에 고정될 수 있다. 이 경우, 볼 스플라인(40)의 위치가 고정되면, 샤프트(10)가 볼 스플라인(40)에 대해 유동될 수 있다. 볼 스플라인(40)의 작동에 대하여는 도 6에서 설명한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 스플라인(40)은 샤프트(10)에 관통되는 스플라인 바디(41), 스플라인 바디(41)에 함몰되어 형성되어 스플라인 홈(11)에 삽입되는 복수개의 볼(B)을 수용하는 레일부(43), 레일부(43)의 중앙에 돌출되게 형성되어 볼(B)을 정렬하는 가이드부(45), 및 스플라인 바디(41)에 돌출되게 형성되는 스플라인 플랜지(47)를 포함한다.
스플라인 바디(41)는 볼 스플라인(40)의 외관을 형성한다. 스플라인 바디(41)는 샤프트(10)에 관통된다. 스플라인 바디(41)의 내부에는 복수개의 볼(B)이 구비된다. 스플라인 바디(41)는 진공펌프의 하우징(50)에 고정될 수 있다.
레일부(43)는 스플라인 바디(41)에 함몰되게 형성된다. 레일부(43)에는 복수개의 볼(B)이 수용된다. 레일부(43)는 일측에 개구부(43a)가 형성된다. 이 경우, 개구부(43a)는 스플라인 홈(11)에 대향된다. 이때, 레일부(43)에 수용된 볼(B) 중 개구부(43a)에 위치된 볼(B)은 스플라인 홈(11)에 접촉된다.
볼 스플라인(40)이 스플라인 홈(11)에 결합되면, 복수개의 볼(B)이 스플라인 홈(11)에 접촉되어 유동된다. 이 경우, 복수개의 볼(B)은 레일부(43)를 따라 유동되어 서로 순환됨에 따라, 볼 스플라인(40)이 스플라인 홈(11)을 따라 유동될 수 있게 된다.
가이드부(45)는 레일부(43)의 중앙에 돌출되게 형성된다. 가이드부(45)는 볼(B)을 정렬한다. 즉, 볼(B)이 스플라인 홈(11)에 접촉되어 유동 시, 가이드부(45)는 볼(B)을 일방향으로 유동되도록 정렬한다. 이에 따라, 볼(B)의 유동 시 가이드부(45)에 의해 볼(B)이 레일부(43)에서 안정적으로 유동될 수 있게 된다.
스플라인 플랜지(47)는 스플라인 바디(41)에 돌출되게 형성된다. 스플라인 플랜지(47)는 진공펌프의 하우징(50)에 고정될 수 있다. 스플라인 플랜지(47)가 하우징(50)에 고정되면, 샤프트(10)가 볼 스플라인(40)에 대해 유동된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈이 장착된 진공펌프의 단면도이다.
이하, 도 1 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈이 진공펌프에 사용되는 것을 설명한다.
일반적인 진공펌프는 도 1과 같이, 하우징(50)에 샤프트 모듈(1a, 1b)이 수용된다. 샤프트 모듈(1a, 1b)은 샤프트 모듈(1a, 1b)의 양단에 구비된 플레이트(80)에 의해 지지된다.
또한, 샤프트 모듈(1a, 1b)과 하우징(50)에는 베어링(R)이 구비된다. 하우징(50)의 인입부(i)는 배관으로 진공챔버에 연결되어 기체를 인입시키고, 하우징(50)의 토출부(e)는 배기장치 내지 유틸리티 설비에 연결되어 압축기체를 배출시킨다.
여기서, 상술한 것과 같이, 샤프트 모듈(1a)은 구동부(60)에 연결되는데, 구동부(60)에 연결된 샤프트 모듈(1a)은 구동부(60)의 전자기력에 의해 샤프트(10)의 길이방항(D)으로 유동되는 현상이 발생될 수 있다.
이때, 일반적인 진공펌프는 구동부(60)에 연결된 샤프트 모듈(이하, '제1샤프트 모듈(1a)')이 길이방항(D)으로 유동되어도, 나머지 샤프트 모듈(이하, '제2샤프트 모듈(1b)')은 하우징(50)에 지지되어 유동되지 않고 고정된다.
이 경우, 제1샤프트 모듈(1a)이 길이방항(D)으로 유동되면 제1샤프트 모듈(1a)에 결합된 타이밍 기어(70)가 유동되어 위치가 변화되나, 제2샤프트 모듈(1b)이 유동되지 않아 제2샤프트 모듈(1b)에 결합된 타이밍 기어(70)는 기존 위치에 위치되므로, 타이밍 기어(70)의 치합부(71)에 타이밍 기어(70) 간의 치합불량이 발생된다. 진공펌프의 샤프트 모듈은 고속으로 회전되므로, 타이밍 기어(70)의 치합불량에 따라, 타이밍 기어(70)의 파손이 발생될 수 있다.
본 발명의 경우, 제1샤프트 모듈(10a)이 길이방항(D)으로 유동될 때, 하우징(50)에 고정된 볼 스플라인(40)이 제1샤프트 모듈(10a)이 길이방항(D)으로 유동되도록 가이드 한다. 이 경우, 제1샤프트 모듈(10a)의 단부에 구비된 타이밍 기어(70)가 유동되어 위치가 변화된다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2샤프트 모듈(10b)은 제1샤프트 모듈(10a)과 함께 유동된다. 즉, 제1샤프트 모듈(10a)이 유동되어 제1샤프트 모듈(10a)의 타이밍 기어(70)가 유동되면, 하우징(50)에 고정된 볼 스플라인(40)에 의해, 제1샤프트 모듈(10a)이 길이방항(D)으로 유동된 만큼 제2샤프트 모듈(10b)의 타이밍 기어(70)가 유동되고, 타이밍 기어(70)와 함께 제2샤프트 모듈(10b)이 유동된다.
이때, 제2샤프트 모듈(10b)의 단부에는 제2샤프트 모듈(10b)이 길이방항(D)으로 유동될 수 있도록 결합공차(91)가 형성될 수 있다. 또한, 결합공차(91)에는 제2샤프트 모듈(10b)에 탄성력을 인가하는 탄성부재(93)가 구비될 수도 있다.
이에 따라, 제1샤프트 모듈(10a)의 유동 시에도 제2샤프트 모듈(10b)이 함께 유동되어 샤프트 모듈에 구비된 타이밍 기어(70)의 치합불량이 발생되지 않아, 타이밍 기어(70)를 장수명으로 사용할 수 있게 된다.
이상, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 샤프트 20 : 로터
30 : 결합핀 40 : 볼 스플라인

Claims (6)

  1. 구동부에 연결되고, 길이방향으로 유동되는 제1샤프트 모듈; 및 타이밍 기어로 상기 제1샤프트 모듈에 연결되는 제2샤프트 모듈; 을 포함하고,
    상기 제1샤프트 모듈 또는 상기 제2샤프트 모듈은, 일단에 길이방향으로 스플라인 홈이 형성되고, 일측에 루츠 로터 고정부가 돌출되어 형성되는 샤프트; 상기 샤프트에 관통되어, 상기 스플라인 홈과 상기 루츠 로터 고정부 사이에 위치되는 루츠 로터; 상기 루츠 로터를 관통하여 상기 샤프트에 결합되는 결합핀; 및 상기 스플라인 홈에 결합되어 상기 스플라인 홈을 따라 슬라이딩되는 볼 스플라인; 을 포함하고,
    상기 루츠 로터는, 상기 샤프트에 관통되고, 상기 결합핀이 결합되는 결합홈이 형성되는 중앙부; 상기 중앙부의 양측에 연장 형성되는 날개부; 및 상기 샤프트에 관통되고, 상기 중앙부에 돌출되게 형성되며, 상기 루츠 로터 고정부가 삽입되는 고정부 삽입홈이 개구되어 형성되는 플랜지; 를 포함하고,
    상기 제2샤프트 모듈은, 상기 제1샤프트 모듈이 길이방향으로 유동되어 상기 제1샤프트 모듈의 상기 타이밍 기어가 유동되면, 하우징에 고정된 상기 볼 스플라인에 의해 상기 제1샤프트 모듈이 길이방향으로 유동된 만큼 상기 제2샤프트 모듈의 타이밍 기어가 유동되어, 상기 타이밍 기어와 함께 유동되는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합홈의 직경은 상기 결합핀의 직경과 동일한 크기로 형성되는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샤프트 및 상기 루츠 로터가 250 ~ 300℃로 가열된 후, 상기 결합핀이 상기 결합홈에 삽입되는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 볼 스플라인은,
    상기 샤프트에 관통되는 스플라인 바디;
    상기 스플라인 바디에 함몰되어 형성되어, 상기 스플라인 홈에 삽입되는 복수개의 볼을 수용하는 레일부;
    상기 레일부의 중앙에 돌출되게 형성되어, 상기 볼을 정렬하는 가이드부; 및
    상기 스플라인 바디에 돌출되게 형성되는 스플라인 플랜지;
    를 포함하는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트 또는 상기 루츠 로터 중 적어도 어느 하나는,
    상기 샤프트 또는 상기 루츠 로터 중 적어도 어느 하나의 표면에 형성되는 하부 DLC층을 포함하는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부 DLC층 상에는 상기 하부 DLC층보다 더 두꺼운 상부 DLC층이 형성되는 진공펌프의 분리형 샤프트 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019099A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Toyota Industries Corp ギヤポンプ
JP5215194B2 (ja) * 2006-03-02 2013-06-19 エドワーズ リミテッド ロータ組立体

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200489448Y1 (ko) * 2017-11-24 2019-06-19 하이윈 테크놀로지스 코포레이션 볼 스플라인 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5215194B2 (ja) * 2006-03-02 2013-06-19 エドワーズ リミテッド ロータ組立体
JP2010019099A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Toyota Industries Corp ギヤポンプ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230103361A (ko) 2021-12-31 2023-07-07 홍경순 쿨링수단을 구비하는 진공 펌프

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