KR102353798B1 - 이차원 소재 박리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐니스터를 편심 운동(eccentric motion) 및 각 운동(angular motion)시켜 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내 물질로부터 이차원 소재를 박리하는 장치에 있어서, 캐니스터 캐리어와 베이스 플레이트 사이에 텐션 스프링 어셈블리를 구비함으로써, 구조 단순화를 통해 장치의 내구성을 향상 및 진동을 흡수할 수 있는 이차원 소재 박리 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차원 소재 박리 장치에 관한 것으로, 캐니스터를 편심 운동(eccentric motion) 및 각 운동(angular motion)시켜 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내부의 물질로부터 그래핀, hBN, MoS2, WS2, phosphoren 등의 이차원 소재를 박리하는 이차원 소재 박리 장치에 관한 것이다.
그래핀(Graphene)은 탄소 원자들의 sp2 결합으로 이루어진 벌집모양의 2차원 평면 구조 탄소 동소체이다. 그래핀은 축구공모양의 풀러렌(Fullerene, C60)과 원기둥 모양의 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 다층구조의 흑연(Graphite)과 함께 나노구조의 탄소 동소체의 한 가지로 분류될 수 있다. 2004년 영국 맨체스터 대학의 Geim과 Novoselov는 스카치 테이프를 사용하여 흑연으로부터 그래핀을 박리시켰고 이후 그래핀의 독특하고 뛰어난 물성을 확인하였으며, 이후 많은 연구자들이 다양한 응용 연구들을 진행하고 있다.
탄소 원자에 있는 4개의 최외각전자들 중에 3개의 전자는 육각형의 구조를 이루기 위해 σ-결합을 형성하고, 남은 1개의 전자들이 이루는 긴 범위의 π-공액구조(π-conjugation)로 인해 그래핀은 우수한 물리적, 전기적 특성을 가지게 된다. 그래핀은 반도체 소재의 주원료인 실리콘보다 100배 이상의 높은 전자 이동도와, 구리보다 100배 이상의 전기전도도를 갖는다. 인장 강도는 강철의 200배 이상이며, 신축성이 좋아 10% 이상 면적을 늘리거나 구부려도 전기전도도가 감소하지 않는다. 또한, 현존하는 물질 중 가장 높은 열전도도를 가지는 다이아몬드보다 2배 이상 높은 열전도성을 지닌다.
단층 흑연(Monolayer graphite)의 합성은 일찍이 1975년에 B. Lang이 백금 단결정 위의 탄소를 열분해하여 그 결과 Mono-, Multi-layer 흑연이 형성되는 것을 보이면서 연구되어 왔다. 하지만 각각의 백금 결정면 위에 형성된 여러 시트들의 특성 간에 일관성 부족과 이 결과물의 유용한 응용을 정의하지 못함으로써, 이 공정은 넓리 연구되지 못하였다. 하지만, 2004년에 Novoselov 가 물리적 박리를 통한 그래핀 공정의 재현성을 보임으로서, 이후 그래핀 합성 공정은 물리·화학적 박리 법(Exforliation), 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition), 에피택셜 성장법(Epitaxial growth) 등의 방법으로 만들어지고 있다.
물리적 박리법은 테이프나 Shear Stress 등을 가하여 물리적인 방법으로 그래핀을 박리하는 방법이다. 이 방법으로는 연구에 필요한 양질의 그래핀을 얻을 수 있으나, 대면적이나 대량생산은 어렵다. 하지만 용액내에서 회전력을 가하여 흑연으로부터 그래핀을 박리하는 공정은 아직 초기단계이나 어느 정도 대량생산의 가능성을 보여주고 있다. 아직은 대학이나 연구소에서 연구를 진행 중이다.
화학적 박리법은 용매를 이용하는 방법으로서 강산과 산화제를 이용하여 산화흑연(Graphite Oxide)의 제조를 통한 박리를 유도한 후, 환원(Reduction) 공정 거쳐 그래핀을 얻는 방법이다. 화학적 박리법은 그래핀의 대량 생산에 가장 유리한 것으로 알려진 방법으로 알려졌지만, 강산을 이용한 흑연의 산화로 인하여 환원 후 그래핀의 결함 및 산소 작용기의 완벽한 제거가 어려우며, 화학적 박리법에 의한 그래핀은 많은 결함으로 인하여 물성이 좋지 않은 단점이 있다.
화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition)은 고온에서 Ni, Cu, Pt 등과 같이 탄소에 쉽게 흡착되는 금속을 SiO2 기판 위에 촉매층으로 증착하고, 메탄, 수소 등이 존재하는 혼합가스 분위기와 1,000℃ 이상의 고온조건에서 탄소가 촉매층과 반응한 후, 냉각을 시키면 촉매층에 녹았던 탄소원자들이 표면에서 결정화 되어 그래핀을 형성하는 공정이다. 그러나 유연전극등으로의 활용을 위해서는 전사(Transfer), 금속기판 에칭등의 추가 공정이 필요하여 비교적 높은 공정단가를 가지는 단점이 있다.
에피택셜 성장법은 실리콘 카바이드(SiC) 등의 탄소가 결정 구조에 흡착, 포함되어 있는 재료를 1,500℃의 고온에서 열처리하면 실리콘이 증발되고 SiC 중의 탄소가 결정 표면을 따라 그래핀을 형성하게 된다. 이 공정은 다른 공정에 의해 형성된 그래핀 보다 좋지 않은 물성을 가지며, 재료가 비싸고 공정이 복잡하다는 단점이 있다.
한편, 최근 2차원 물질의 본연의 물성을 연구하기 위해서 기존의 기판의 단점을 보완하는 새로운 기판으로 육방정계 질화붕소(h-BN, hexagonal boron nitride)가 주목받기 시작했다. h-BN은 강한 공유결합(sp2-hybridized)으로 붕소와 질소가 결 합되어 있어 표면에 불포화결합을 가지고 있지 않고, 원자수준 에서 평평한 구조를 가지고 있다. 또한 그래핀과 유사하게 투명 하고 유연하면서 우수한 기계적 물성을 가지고 있다. 또한 절연 특성을 가지고 있으면서도 우수한 열전도성으로 2차원 물질 연구 및 응용에 적합한 기판으로 사용될 물질로 주목받고 있다.
h-BN 나노 구조체는 기계적 박리법, 볼 밀링 방법, 화학적 박리법 등의 방법으로 제조된다. 먼저 기계적 박리법은 그래핀의 기계적 박리법과 동일한 방법으로 접착성 테이프를 이용해 반복적으로 단결정 h-BN을 벗겨내는 과정을 통해 원하는 두께의 2차원 구조체를 얻는 방법이다. 이 방법을 통해 만들어진 2차원 결정은 단결정 h-BN을 이용해서 제작되기 때문에 고품질의 h-BN 2차원 구조체를 만드는 좋은방법이나 원하는 두께의 결정을 대면적으로 얻기에는 적합하지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 볼 밀링 방법과 화학적 박리 방법 연구가 진행되었다. 볼 밀링(ball-milling) 방법은 h-BN 결정에 고속으로 운동하는 구슬을 이용해 h-BN 결정에 직접적으로 전단응력을 가함으로써 층간의 반데르발스결합을 끊고 2차원 구조로 분리하는 방법이다. 이 방법은 대량생산은 가능하지만 박막 사이즈와 두께조절의 어려움, 그리고 오염 등의 문제점이 존재한다. 다른 대안으로서 화학적 박리법은 단결정 h-BN에서 층별로 분리를 시키는 방법이며, 대량생산의 측면에서는 장점을 가지고 있지만 용매나 작용기의 잔존 문제, 두께 조절의 어려움과 더불어 대면적 합성이 불가능하다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 양질의 이차원 나노 구조체를 낮은 공정단가로 대량생산할 수 있는 방법이 요구되고 있으며, 이에 따라 본 발명은 물리적 박리법을 이용하여 그래핀뿐만 아니라 hBN, MoS2, WS2, phosphoren 등의 이차원 소재를 대량생산할 수 있는 새로운 기술을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술이 속하는 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 선행기술이 가지는 문제점을 설명하도록 한다.
공개특허공보 제10-2017-0079352호는 그래핀 박리원심분리장치에 관한 것이고, 공개특허공보 제10-2017-0015742호는 전기화학적 전처리 및 전단 유동 박리를 이용한 비산화 그래핀 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 선행문헌들은 그라파이트계 물질과 유체가 담긴 하우징을 회전시켜, 유체의 회전 유동에 의해 발생하는 전단력으로 그라파이트계 물질을 박리하여 그래핀을 제조하는 기술이 기재되어 있다. 그러나 상기 선행기술문헌들에서는 한축으로만 유체가 회전하기 때문에 그라파이트계 물질을 박리하기 위한 전단응력이 크지 않아 대량의 그래핀을 생산하는데 한계가 있었다.
또한, 공개특허공보 제10-2015-0002625호는 기계적 박리 장치에 관한 것으로, 다중축 수단을 이용하여 미립자 재료를 기계적으로 박리시키는 장치에 관한 기술이 기재되어 있다. 상기 선행기술문헌은 다중축 수단을 이용하여 그라파이트계 물질과 매질이 들어있는 통을 운동시키기 때문에 다중축의 각 축마다의 운동에 의한 전단응력이 발생하여 대량의 그래핀을 생산할 수 있는 효과가 있으나, 스태빌라이저 조립체와 이를 구동시키는 구동계의 복잡한 구조로 인하여 내구성이 현격히 떨어지는 문제가 있었고, 또한 스태빌라이저 조립체에 의해 캐니스터 캐리어가 회전하면서 케니스터도 회전 운동(ratational motion)하게 되어 임계하중(critical force)에서 볼밀링의 효과를 감소시켜 결과적으로 전단력을 감소시키는 문제가 있었다.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 캐니스터를 편심 운동(eccentric motion) 및 각 운동(angular motion)시켜 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내 물질로부터 이차원 소재를 박리할 수 있도록, 모터로부터 동력을 전달받아 회전되는 샤프트 양측에 결합되는 캐니스터 어셈블리가 구비되는 이차원 소재 박리 장치에 있어서, 캐니스터에 불필요한 회전 운동(rotation motion)이 가해지지 않도록 하면서도 진동을 최대한 흡수할 수 있는 구조를 가지는 이차원 소재 박리 장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터를 편심운동 및 각운동시켜 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내 물질로부터 이차원 소재를 박리하는 이차원 소재 박리 장치는, 지지대; 상기 지지대 상에 설치되는 베이스 플레이트; 모터, 모터에 구비되는 구동 샤프트, 및 상기 구동 샤프트에 장착되는 풀리를 포함하며, 상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 모터 어셈블리; 메인 샤프트, 및 상기 메인 샤프트의 양쪽 단부 사이에 장착되며 동력전달벨트에 의해 상기 풀리와 연결되어 상기 모터로부터 동력을 전달받아 상기 메인 샤프트를 회전시키는 빅풀리를 포함하며, 상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 메인 샤프트 어셈블리; 양 단부를 사선으로 편심하여 관통하는 관통홀이 구비되는 원통형 몸체를 가지며 상기 관통홀을 통해 상기 메인 샤프트의 단부에 장착되는 편심체, 및 상기 편심체의 원통형 몸체 외주면에 장착되는 적어도 1개 이상의 편심체 볼베어링을 포함하며, 상기 메인 샤프트의 양 단부에 각각 구비되는 편심체 어셈블리; 상기 메인 샤프트에 결합되어 메인 샤프트의 회전을 지지하며, 상기 베이스 플레이트 상에서 상기 빅풀리를 기준으로 상기 메인 샤프트의 양측 부분에 각각 설치되는 베어링 블록 어셈블리; 캐니스터, 및 상기 편심체 볼베어링을 사이에 두고 상기 편심체에 장착되며 상기 편심체에 장착시 상기 편심체의 원통형 몸통에 수직하는 면 방향으로 연장되어 있는 몸체를 가지고 몸체 둘레를 따라 상기 캐니스터가 장착되는 캐니스터 캐리어를 포함하며, 상기 편심체 어셈블리에 각각 구비되는 캐니스터 어셈블리; 및 상기 메인 샤프트 양측에 위치한 캐니스터 캐리어와 상기 베이스 플레이트를 텐션 스프링으로 연결하는 구조를 가지며, 각 캐니스터 캐리어마다 적어도 하나 이상 구비되는 텐션 스프링 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 텐션 스프링 어셈블리는, 상기 메인 샤프트 양측에 위치한 캐니스터 캐리어와 베이스 플레이트에 연결되는 구조에 있어서, 양측이 대칭되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 텐션 스프링 어셈블리는, 상기 캐니스터 캐리어측에 고정되는 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체; 상기 베이스 플레이트측에 고정되는 베이스 플레이트측 베어링 구조체; 및 상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체와 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체를 연결하는 텐션 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체 또는 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체는, 상기 베어링 구조체 내 베어링; 상기 베어링 구조체 내 베어링을 관통하여 상기 베어링 구조체 내 베어링의 양 단부에 돌출되는 베어링 샤프트; 및 상기 베어링 구조체 내 베어링의 양 단부에 돌출되어 있는 상기 베어링 샤프트에 고정되며, 단면이 ‘ㄷ’자 형태를 가지는 베어링 홀더;를 포함하며, 상기 베어링 홀더는 캐니스터 캐리어측 또는 베이스 플레이트측에 연결되며, 상기 베어링은 상기 텐션 스프링에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체는, 상기 캐니스터 캐리어의 중심 높이 위치에 결합되며, 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체는, 상기 베이스 플레이트에 결합되어 상부방향으로 연장되어 있는 베어링 구조체 결합용 수직 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 텐션 스프링은, 고무재질의 코팅층이 형성되어 있는 판형 코일 스프링인 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 지지대의 상부에는 적어도 3개 이상의 진동흡수 마운트;가 구비되며, 상기 베이스 플레이트는 상기 진동흡수 마운트에 장착됨으로써, 상기 지지대 상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 베어링 블록 어셈블리는, 상기 메인 샤프트가 장착되는 홀이 구비되어 있는 베어링 블록; 상기 베어링 블록의 홀에 구비되어 상기 메인 샤프트의 회전시 마찰 저항을 감소시켜주는 메인 샤프트 볼베어링; 및 상기 메인 샤프트 볼베어링이 상기 베어링 블록에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 베어링 블록 일 측면에 결합되는 베어링 블록 커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 베어링 블록은, 직육면체 형태의 몸체를 가지며, 양측면의 하부에는 상기 베이스 플레이트와 볼트에 의해 고정되는 베어링 블록 고정부가 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터는, 일 단부에 개구부가 형성되어 있는 원통형 형태를 가지는 캐니스터 몸체; 및 상기 캐니스터 몸체의 개구부에 결합되는 캐니스터 커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 몸체의 외면에는, 상기 캐니스터가 상기 캐니스터 캐리어에 고정되었을 때 진동을 흡수하는 캐니스터 고정용 O-링;이 적어도 하나 이상 구비되며, 원통형 몸체의 수직방향으로 캐니스터 몸체 외주면을 따라 상기 캐니스터 고정용 O-링이 결합될 수 있는 O-링 결합홈;이 상기 캐니스터 몸체의 외주면에 적어도 2개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 O-링 결합홈은, 상기 캐니스터 몸체에 음각 형태로 형성되거나, 또는 결합홈을 이루는 양 경사면이 상기 캐니스터 몸체에 양각 형태로 형성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 몸체는, 상기 캐니스터 커버가 결합되었을 때 상기 캐니스터 몸체 내부를 밀폐할 수 있도록, 상기 캐니스터 몸체의 개구부 내주면에 밀폐용 O-링;이 구비되며, 상기 캐니스터 몸체의 개구부 내주면에는 상기 밀폐용 O-링이 결합되는 O-링 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 커버는, 상기 캐니스터 몸체의 개구부 내부로 삽입되는 형태로 결합되는 구조를 가지며, 상기 캐니스터 몸체는, 상기 캐니스터 커버 결합시 상기 캐니스터 커버의 밀폐력을 향상시킬 수 있도록, 상기 캐니스터 커버 결합시 외부로 노출되는 상기 캐니스터 몸체의 개구부 내주면에 결합되는 스냅링;이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 캐리어는, 원통형 또는 다각통형 형태의 몸체에서, 중심부에는 상기 편심체 어셈블리가 장착되는 장착홀이 구비되고, 상기 캐니스터의 원통형 몸체 중 적어도 일부를 수용하는 캐니스터 결합용 요(凹)부가 상기 캐니스터 캐리어 몸체 둘레를 따라 동일한 간격으로 적어도 3개 이상 구비되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 어셈블리는, 상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터를 고정시키는 캐니스터 캐리어 픽스;를 포함하며, 상기 캐니스터 캐리어 픽스는, 상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터 결합시 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부에 수용되지 않고 돌출되는 상기 캐니스터의 원통형 몸체 부분을 감싸며 상기 캐니스터 캐리어에 고정되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 어셈블리는, 원통형 또는 다각통형 형태의 몸체에서, 중심부에는 상기 편심체 어셈블리가 장착되는 장착홀이 구비되고, 상기 캐니스터의 원통형 몸체 중 적어도 일부를 수용하는 캐니스터 결합용 요(凹)부가 상기 캐니스터 캐리어 몸체 둘레를 따라 동일한 간격으로 적어도 3개 이상 구비되어 있는 구조를 가지며, 상기 캐니스터 어셈블리는, 상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터를 고정시키는 캐니스터 캐리어 픽스;를 포함하며, 상기 캐니스터 캐리어 픽스는, 상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터 결합시 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부에 수용되지 않고 돌출되는 상기 캐니스터의 원통형 몸체 부분에서 상기 캐니스터의 O-링 결합홈를 감싸며 상기 캐니스터 캐리어에 고정되도록 상기 캐니스터의 O-링 결합홈의 수만큼 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부는 원호형의 홈 형태이며, 상기 캐니스터 캐리어 픽스는, 양 단부의 일부가 상기 캐니스터의 외주면에 대응하는 원호형 아치 형태를 가지는 구조로서, 두 개의 캐니스터 캐리어 픽스의 일 단부가 상호 결합되어 하나의 캐니스터를 캐니스터 캐리어에 고정하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 메인 샤프트의 일 단부에 위치한 상기 편심체 및 상기 캐니스터 캐리어는, 타 단부에 위치한 상기 편심체 및 상기 캐니스터 캐리어에 대하여 형태와 기울기에 있어서 대칭이 되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 편심체는, 상기 편심체가 상기 캐니스터 캐리어에 결합시 상기 편심체 볼베어링이 상기 빅풀리가 위치하는 상기 메인 샤프트의 내측 방향으로 이탈되지 않도록 상기 메인 샤프트의 내측 방향에 위치한 편심체 일 단부에 상기 편심체의 원통형 몸체보다 넓은 지름을 가지는 편심체 캡부;가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 편심체 어셈블리는, 상기 편심체가 상기 캐니스터 캐리어에 결합시 상기 편심체 볼베어링이 상기 메인 샤프트의 외측 방향으로 이탈되지 않도록 상기 캐니스터 캐리어의 외측 허브에 결합되는 베어링 커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 캐니스터를 편심 운동(eccentric motion) 및 각 운동(angular motion)시켜, 캐니스터 내부에서 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내부의 물질로부터 이차원 소재를 박리할 수 있도록, 모터로부터 동력을 전달받아 회전되는 샤프트 양측에 결합되는 캐니스터 어셈블리가 구비되는 이차원 소재 박리 장치에 있어서, 이차원 소재 박리 장치의 진동을 흡수하는 구성으로, 캐니스터 캐리어와 베이스 플레이트 사이에 텐션 스프링 어셈블리를 구비함으로써, 구조 단순화를 통해 이차원 소재 박리 장치의 내구성을 향상시킬 수 있고, 보다 효과적으로 이차원 소재 박리 장치의 진동을 흡수할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 구비되는 텐션 스프링 어셈블리를 통하여 캐니스터 캐리어가 편심체의 회전에 따라 함께 회전되는 것을 방지함으로써, 임계하중에서 볼 밀링의 효과가 감소되어 결과적으로 전단력이 감소시킬 수 있는 캐니스터의 회전 운동(ratation motion)을 억제하여, 짧은 시간에 고표면적의 이차원 소재 입자를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 캐니스터 캐리어에 캐니스터를 결합하는 구조에 있어서, 캐니스터 외면에 O-링을 구비하고 이를 캐니스터 캐리어 픽스가 클램핑 형식으로 고정함으로써, 이차원 소재 박리 장치의 진동 흡수성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 좌측도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 우측도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 후면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 메인 샤프트 어셈블리에 대해 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 메인 샤프트에 대해 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 빅풀리에 대해 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체 어셈블리에 대해 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체에 대해 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체 볼베어링에 대해 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체 베어링 커버에 대해 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 베어링 블록 어셈블리에 대해 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 베어링 블록 어셈블리의 분해도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 캐니스터 캐리어에 대해 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 캐니스터 캐리어 픽스에 대해 나타낸 도면이다.
도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 캐니스터에 대해 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 좌측도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 우측도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 나타낸 후면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 메인 샤프트 어셈블리에 대해 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 메인 샤프트에 대해 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 빅풀리에 대해 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체 어셈블리에 대해 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체에 대해 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체 볼베어링에 대해 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 편심체 베어링 커버에 대해 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 베어링 블록 어셈블리에 대해 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 베어링 블록 어셈블리의 분해도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 캐니스터 캐리어에 대해 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 캐니스터 캐리어 픽스에 대해 나타낸 도면이다.
도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치의 캐니스터에 대해 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 본 발명에 따른 이차원 소재 박리 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 이차원 소재 박리 장치는 상기 편심체가 원통형 몸체 중심에서 사선으로 편심된 축을 회전축으로 하여 회전하면서 상기 캐니스터를 여러 방향으로 운동(편심 운동 및 각 운동)시켜 캐니스터 내부에 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내 물질로부터 그래핀, hBN, MoS2, WS2, phosphorene 등의 이차원 소재를 박리한다.
특히, 본 발명은 복잡한 진동 흡수 장치 또는 스태빌라이저 대신 상기와 같이 텐션 스프링 어셈블리를 구비함으로써, 구조적 단순화를 통하여 이차원 소재 박리 장치의 내구성을 향상시키고, 진동 흡수 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)에 대해 나타낸 사시도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 평면도 및 후면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 캐니스터(71)를 편심운동 및 각운동시켜 캐니스터 내부의 물질로부터 이차원 소재를 박리하는 이차원 소재 박리 장치(100)에 관한 것으로서, 지지대(10), 베이스 플레이트(20), 모터 어셈블리(30), 메인 샤프트 어셈블리(40), 2개의 편심체 어셈블리(50), 2개의 베어링 블록 어셈블리(60), 2개의 캐니스터 어셈블리(70) 및 2개의 텐션 스프링 어셈블리(80)를 포함하여 구성된다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 지지대(10)의 상부에는 적어도 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상의 진동흡수 마운트(11)가 구비되며, 상기 베이스 플레이트(20)는 상기 진동흡수 마운트(11)에 장착됨으로써, 상기 지지대(10) 상에 설치된다. 이때 상기 진동흡수 마운트(11)는 스프링 또는 탄성체를 포함하여 구성됨으로써 효과적으로 진동을 흡수하도록 구성될 수 있다
상기 베이스 플레이트(20)는 상기 지지대(10) 상에 설치되며, 상기 모터 어셈블리(30)는 상기 베이스 플레이트(20) 상에 설치되며, 모터(31), 모터에 구비되는 구동 샤프트(32), 및 상기 구동 샤프트(32)에 장착되는 풀리(33)를 포함한다.
상기 메인 샤프트 어셈블리(40)는 상기 베이스 플레이트(20) 상에 설치되며, 메인 샤프트(41), 및 상기 메인 샤프트(41)의 양쪽 단부 사이에 장착되며 동력전달벨트에 의해 상기 풀리와 연결되어 상기 모터(31)로부터 동력을 전달받아 상기 메인 샤프트(41)를 회전시키는 빅풀리(42)를 포함한다.
상기 편심체 어셈블리(50)는 상기 메인 샤프트(41)의 양 단부에 각각 구비되는 것으로, 양 단부를 사선으로 편심하여 관통하는 관통홀이 구비되는 원통형 몸체를 가지며 상기 관통홀을 통해 상기 메인 샤프트(41)의 단부에 장착되는 편심체(51), 및 상기 편심체의 원통형 몸체 외주면에 장착되는 적어도 1개 이상의 편심체 볼베어링(52)을 포함한다.
상기 베어링 블록 어셈블리(60)는 상기 베이스 플레이트(20) 상에서 상기 빅풀리(42)를 기준으로 상기 메인 샤프트(41)의 양측 부분에 각각 설치되며,
상기 메인 샤프트(41)에 결합되어 메인 샤프트(41)의 회전을 지지한다.
즉, 상기 메인 샤프트(41)는 상기 베어링 블록 어셈블리(60)에 결합되는 형태로 상기 베이스 플레이트(20) 상에 설치되는 것이다.
상기 캐니스터 어셈블리(70)는 상기 편심체 어셈블리(50)에 각각 구비되는 것으로, 내부에 박리 대상 물질을 포함하는 소재를 담을 수 있는 캐니스터(71), 및 상기 편심체 볼베어링(52)을 사이에 두고 상기 편심체(51)에 장착되며, 상기 편심체(51)에 장착시 상기 편심체(51)의 원통형 몸통에 수직하는 면 방향으로 연장되어 있는 몸체를 가지고, 몸체 둘레를 따라 상기 캐니스터(71)가 장착되는 캐니스터 캐리어(72)를 포함한다.
또한, 텐션 스프링 어셈블리(80)는 각 캐니스터 캐리어(72)마다 적어도 하나 이상 구비되어 이차원 소재 박리 장치(100)의 진동을 흡수하는 것으로, 상기 캐니스터 캐리어(72)가 상기 편심체(51)의 회전에 의해 상기 메인 샤프트(41)의 길이방향을 축으로 하여 회전되는 것을 방지하고, 진동을 흡수하기 위하여 상기 메인 샤프트(41) 양측에 위치한 캐니스터 캐리어(72)와 상기 베이스 플레이트(20)를 텐션 스프링(83)으로 연결하는 구조를 가진다.
상기 텐션 스프링 어셈블리(80)는, 상기 캐니스터 캐리어(72)측에 고정되는 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체(81), 상기 베이스 플레이트측에 고정되는 베이스 플레이트측 베어링 구조체(82) 및 상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체(81)와 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체(82)를 연결하는 텐션 스프링(83)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체(81) 또는 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체(82)는, 상기 베어링 구조체 내 베어링, 상기 베어링 구조체 내 베어링을 관통하여 상기 베어링 구조체 내 베어링의 양 단부에 돌출되는 베어링 샤프트 및 상기 베어링 구조체 내 베어링의 양 단부에 돌출되어 있는 상기 베어링 샤프트에 고정되며, 단면이 ‘ㄷ’자 형태를 가지는 베어링 홀더를 포함하고, 상기 베어링 홀더는 캐니스터 캐리어(72)측 또는 베이스 플레이트측에 연결되며, 상기 베어링은 상기 텐션 스프링(83)에 연결되는 구조를 가진다.
또한, 상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체(81)는상기 캐니스터 캐리어(72)의 중심 높이 위치에 결합되고, 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체(82)는 상기 베이스 플레이트(20)에 결합되어 상부방향으로 연장되어 있는 베어링 구조체 결합용 수직 플레이트에 결합되는 구조를 가진다.
한편, 상기 텐션 스프링(83)은, 고무재질의 코팅층이 형성되어 있는 판형 코일 스프링으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 텐션 스프링 어셈블리(80)는, 상기 메인 샤프트(41) 양측에 위치한 캐니스터 캐리어(72)와 베이스 플레이트(20)에 연결되는 구조에 있어서, 양측이 대칭되는 구조를 가짐으로써, 구동시 좌우 불균형에 의한 진동 발생을 방지한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 메인 샤프트 어셈블리(40)에 대해 나타낸 사시도이다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 메인 샤프트 어셈블리(40)는 상기 베이스 플레이트(20) 상에 설치되는 메인 샤프트(41) 및 상기 메인 샤프트(41)의 양쪽 단부 사이에 장착되며 동력전달벨트를 통해 상기 모터(31)로부터 동력을 전달받아 상기 메인 샤프트(41)를 회전시키는 빅풀리(42)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 모터 어셈블리(30)의 구동 샤프트(32)에 장착되는 풀리(33)는 상기 메인 샤프트(41)에 장착되어 있는 빅풀리(42)와 동력전달벨트에 의해 연결됨으로써, 상기 구동 샤프트(32)의 회전에 대응하여 상기 메인 샤프트(41)가 회전하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 메인 샤프트(41)에 대해 나타낸 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 메인 샤프트(41)는 중심부로부터 양방향으로 2단에 걸쳐 지름이 감소하는 구조를 가진다. 중심부의 가장 지름이 큰 부위에는 상기 빅풀리(42)가 장착되고, 메인 샤프트(41)의 양방향으로 두 번째로 지름이 큰 부위는 상기 베어링 블록 어셈블리(60)에 결합되며, 메인 샤프트(41)의 양 단부의 세 번째로 지름이 작은 부위는 상기 편심체 어셈블리(50)가 장착되는 구조를 가진다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 빅풀리(42)에 대해 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 빅풀리(42)는 중심부가 소정의 높이를 가지는 원통형 형상으로 돌출되어 있는 원반 형태의 몸체를 가지며, 상기 빅풀리(42)는 중심부에 상기 메인 샤프트(41)가 관통하여 결합되도록 메인 샤프트 결합구가 형성되어 있으며, 상기 원반 형태의 몸체 둘레를 따라 상기 동력전달벨트가 결합되는 벨트 결합홈이 형성되어 있는 구조를 가진다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 편심체 어셈블리(50)에 대해 나타낸 사시도이다.
도 10에 나타난 바와 같이, 상기 편심체 어셈블리(50)는 상기 메인 샤프트(41)의 양 단부에 각각 구비되는 것으로, 양단을 편심하여 관통하는 관통홀이 구비되는 원통형 몸체를 가지며, 상기 관통홀을 통해 상기 메인 샤프트(41)의 단부에 장착되는 편심체(51), 상기 편심체의 원통형 몸체 외주면에 장착되는 적어도 1개 이상의 편심체 볼베어링(52) 및 상기 편심체 볼베어링(52)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 베어링 커버(53)(도 11)를 포함하여 구성된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 편심체(51)에 대해 나타낸 사시도이다.
도 10에 나타난 바와 같이, 상기 편심체(51)는 양 단부을 편심하여 관통하는 관통홀이 구비되는 원통형 몸체를 가지며, 상기 관통홀을 통해 상기 메인 샤프트(41)의 단부에 장착된다.
또한, 상기 편심체(51)가 상기 캐니스터 캐리어(72)에 결합시 상기 편심체 볼베어링(52)이 상기 빅풀리(42)가 위치하는 상기 메인 샤프트(41)의 내측 방향으로 이탈되지 않도록 상기 메인 샤프트(41)의 내측 방향에 위치한 편심체(51) 일 단부에 상기 편심체(51)의 원통형 몸체보다 넓은 지름을 가지는 편심체 캡부가 형성되어 있는 구조를 가진다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 편심체 볼베어링(52)에 대해 나타낸 사시도이다.
상기 편심체 볼베어링(52)은 상기 편심체(51)의 원통형 몸체 외주면에 적어도 1개 이상 장착되어 상기 편심체(51)의 회전에 따라 발생하는 상기 편심체(51) 외주면과 상기 캐니스터 캐리어(72)의 허브 내주면 사이의 마찰저항을 감소시킨다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 편심체 베어링 커버(53)에 대해 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 편심체 어셈블리(50)는, 상기 편심체(51)가 상기 캐니스터 캐리어(72)에 결합시 상기 편심체 볼베어링(52)이 상기 메인 샤프트(41)의 외측 방향으로 이탈되지 않도록 상기 캐니스터 캐리어(72)의 외측 허브에 결합되는 베어링 커버(53)를 포함하여 구성된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 베어링 블록 어셈블리(60)에 대해 나타낸 사시도이다.
도 14에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)는, 상기 베이스 플레이트 상에 설치되며 상기 빅풀리(42)와 상기 2개의 편심체(51) 사이 위치의 상기 메인 샤프트(41) 부분이 장착되어, 상기 메인 샤프트(41)의 회전을 지지하는 2개의 베어링 블록 어셈블리(60)를 포함한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 베어링 블록 어셈블리(60)의 분해도이다.
도 15에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 베어링 블록 어셈블리(60)는, 상기 메인 샤프트(41)가 장착되는 홀이 구비되어 있는 베어링 블록(61), 상기 베어링 블록(61)의 홀에 구비되어 상기 메인 샤프트(41)의 회전시 마찰 저항을 감소시켜주는 메인 샤프트 볼베어링(62) 및 상기 메인 샤프트 볼베어링(62)이 상기 베어링 블록(61)에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 베어링 블록(61) 일 측면에 결합되는 베어링 블록 커버(63)를 포함하여 구성된다.
상기 베어링 블록(61)은, 직육면체 형태의 몸체를 가지며, 양측면의 하부에는 상기 베이스 플레이트(20)와 볼트에 의해 고정되는 베어링 블록 고정부가 돌출되어 있는 형태를 가진다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 캐니스터 캐리어(72)에 대해 나타낸 사시도이다.
상기 캐니스터 어셈블리(70)는 액상 매질, 밀링용 볼 및 박리 대상 물질이 담기는 캐니스터(71) 및 상기 편심체 볼베어링(52)을 사이에 두고 상기 편심체(51)에 장착되며, 상기 편심체(51)에 장착시 상기 편심체(51)의 원통형 몸통에 수직하는 면 방향으로 연장되어 있는 몸체를 가지고, 몸체 둘레를 따라 상기 캐니스터(71)가 장착되는 캐니스터 캐리어(72)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 캐니스터 캐리어(72)는, 원통형 또는 다각통형 형태의 몸체를 가지며, 중심부에는 상기 편심체 어셈블리(50)가 장착되는 장착홀이 구비되고, 상기 캐니스터(71)의 원통형 몸체 중 적어도 일부를 수용하는 캐니스터 결합용 요(凹)부가 상기 캐니스터 캐리어(72) 몸체 둘레를 따라 동일한 간격으로 적어도 3개 이상 구비된다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 캐니스터 캐리어 픽스(73)에 대해 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6 및 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 캐니스터 어셈블리(70)는, 상기 캐니스터 캐리어(72)에 상기 캐니스터(71)를 고정시키는 캐니스터 캐리어 픽스(73)를 포함한다.
상기 캐니스터 캐리어 픽스(73)는 상기 캐니스터 캐리어(72)에 상기 캐니스터(71) 결합시 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부에 수용되지 않고 돌출되는 상기 캐니스터(71)의 원통형 몸체 부분을 감싸며 상기 캐니스터(71)를 상기 캐니스터 캐리어(72)에 고정되는 구조를 가진다.
이를 위하여, 상기 캐니스터 캐리어 픽스(73)는 하기 캐니스터(71)의 O-링 결합홈의 수와 상기 캐니스터(71)의 수를 곱한 수만큼 포함하는 것이 바람직하다.
상기 캐니스터 캐리어 픽스(73)의 형태에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부는 원호형의 홈 형태이며, 상기 캐니스터 캐리어 픽스(73)는 양 단부의 일부가 상기 캐니스터(71)의 외주면에 대응하는 원호형 아치 형태를 가지는 구조로서, 두 개의 캐니스터 캐리어 픽스(73)의 일 단부가 상호 결합되어 하나의 캐니스터(71)를 캐니스터 캐리어(72)에 고정하는 구조를 가진다.
한편, 상기 메인 샤프트(41)의 일 단부에 위치한 상기 편심체(51) 및 상기 캐니스터 캐리어(72)는, 타 단부에 위치한 상기 편심체(51) 및 상기 캐니스터 캐리어(72)에 대하여 형태와 기울기에 있어서 대칭이 되도록 결합됨으로써, 이러한 대칭 구조로 인하여 장치에서 발생하는 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 소재 박리 장치(100)의 캐니스터(71)에 대해 나타낸 사시도이다.
도 18 도시된 바와 같이, 상기 캐니스터(71)는, 일 단부에 개구부가 형성되어 있는 원통형 형태를 가지는 캐니스터(71) 몸체 및 상기 캐니스터(71) 몸체의 개구부에 결합되는 캐니스터(71) 커버를 포함한다.
상기 캐니스터(71) 몸체는 상기 캐니스터(71)가 상기 캐니스터 캐리어(72)에 고정되었을 때 진동을 흡수하는 캐니스터(71) 고정용 O-링이 구비되며, 원통형 몸체의 수직방향으로 캐니스터(71) 몸체 외주면을 따라 캐니스터(71) 고정용 O-링이 결합될 수 있는 O-링 결합홈이 상기 캐니스터(71) 몸체의 외주면에 적어도 2개 이상 형성되어 있는 형태를 가진다.
한편, 상기 O-링 결합홈은 상기 캐니스터(71) 몸체에 음각 형태로 형성되거나, 또는 결합홈을 이루는 양 경사면이 상기 캐니스터(71) 몸체에 양각 형태로 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 캐니스터(71) 몸체는 상기 캐니스터(71) 커버가 결합되었을 때 상기 캐니스터(71) 몸체 내부를 밀폐할 수 있도록, 상기 캐니스터(71) 몸체의 개구부 내주면에 밀폐용 O-링이 구비되며, 상기 캐니스터(71) 몸체의 개구부 내주면에는 상기 밀폐용 O-링이 결합되는 O-링 결합홈이 형성되어 있다.
또한, 상기 캐니스터(71) 커버는 상기 캐니스터(71) 몸체의 개구부 내부로 삽입되는 형태로 결합되는 구조를 가지며, 상기 캐니스터(71) 몸체는 상기 캐니스터(71) 커버 결합시 상기 캐니스터(71) 커버의 밀폐력을 향상시킬 수 있도록, 상기 캐니스터(71) 커버 결합시 외부로 노출되는 상기 캐니스터(71) 몸체의 개구부 내주면에 결합되는 스냅링이 구비된다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 지지대
11 : 진동흡수 마운트
20 : 베이스 플레이트
30 : 모터 어셈블리
31 : 모터
32 : 구동 샤프트
33 : 풀리
40 : 메인 샤프트 어셈블리
41 : 메인 샤프트
42 : 빅풀리
50 : 편심체 어셈블리
51 : 편심체
52 : 편심체 볼베어링
53 : 베어링 커버
60 : 베어링 블록 어셈블리
61 : 베어링 블록
62 : 메인 샤프트 볼베어링
63 : 베어링 블록 커버
70 : 캐니스터 어셈블리
71 : 캐니스터
72 : 캐니스터 캐리어
73 : 캐니스터 캐리어 픽스
80 : 텐션 스프링 어셈블리
81 : 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체
82 : 베이스 플레이트측 베어링 구조체
83 : 텐션 스프링
100 : 이차원 소재 박리 장치
11 : 진동흡수 마운트
20 : 베이스 플레이트
30 : 모터 어셈블리
31 : 모터
32 : 구동 샤프트
33 : 풀리
40 : 메인 샤프트 어셈블리
41 : 메인 샤프트
42 : 빅풀리
50 : 편심체 어셈블리
51 : 편심체
52 : 편심체 볼베어링
53 : 베어링 커버
60 : 베어링 블록 어셈블리
61 : 베어링 블록
62 : 메인 샤프트 볼베어링
63 : 베어링 블록 커버
70 : 캐니스터 어셈블리
71 : 캐니스터
72 : 캐니스터 캐리어
73 : 캐니스터 캐리어 픽스
80 : 텐션 스프링 어셈블리
81 : 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체
82 : 베이스 플레이트측 베어링 구조체
83 : 텐션 스프링
100 : 이차원 소재 박리 장치
Claims (20)
- 캐니스터를 편심운동 및 각운동시켜 발생하는 전단력을 이용하여 캐니스터 내 물질로부터 이차원 소재를 박리하는 이차원 소재 박리 장치에 있어서,
지지대;
상기 지지대 상에 설치되는 베이스 플레이트;
모터, 모터에 구비되는 구동 샤프트, 및 상기 구동 샤프트에 장착되는 풀리를 포함하며, 상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 모터 어셈블리;
메인 샤프트, 및 상기 메인 샤프트의 양쪽 단부 사이에 장착되며 동력전달벨트에 의해 상기 풀리와 연결되어 상기 모터로부터 동력을 전달받아 상기 메인 샤프트를 회전시키는 빅풀리를 포함하며, 상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 메인 샤프트 어셈블리;
양 단부를 사선으로 편심하여 관통하는 관통홀이 구비되는 원통형 몸체를 가지며 상기 관통홀을 통해 상기 메인 샤프트의 단부에 장착되는 편심체, 및 상기 편심체의 원통형 몸체 외주면에 장착되는 적어도 1개 이상의 편심체 볼베어링을 포함하며, 상기 메인 샤프트의 양 단부에 각각 구비되는 편심체 어셈블리;
상기 메인 샤프트에 결합되어 메인 샤프트의 회전을 지지하며, 상기 베이스 플레이트 상에서 상기 빅풀리를 기준으로 상기 메인 샤프트의 양측 부분에 각각 설치되는 베어링 블록 어셈블리;
캐니스터, 및 상기 편심체 볼베어링을 사이에 두고 상기 편심체에 장착되며 상기 편심체에 장착시 상기 편심체의 원통형 몸통에 수직하는 면 방향으로 연장되어 있는 몸체를 가지고 몸체 둘레를 따라 상기 캐니스터가 장착되는 캐니스터 캐리어를 포함하며, 상기 편심체 어셈블리에 각각 구비되는 캐니스터 어셈블리; 및
상기 메인 샤프트 양측에 위치한 캐니스터 캐리어와 상기 베이스 플레이트를 텐션 스프링으로 연결하는 구조를 가지며, 각 캐니스터 캐리어마다 적어도 하나 이상 구비되는 텐션 스프링 어셈블리;를 포함하며,
상기 텐션 스프링 어셈블리는,
상기 메인 샤프트 양측에 위치한 캐니스터 캐리어와 베이스 플레이트에 연결되는 구조에 있어서, 양측이 대칭되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 텐션 스프링 어셈블리는,
상기 캐니스터 캐리어측에 고정되는 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체;
상기 베이스 플레이트측에 고정되는 베이스 플레이트측 베어링 구조체; 및
상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체와 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체를 연결하는 텐션 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체 또는 상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체는,
상기 베어링 구조체 내 베어링;
상기 베어링 구조체 내 베어링을 관통하여 상기 베어링 구조체 내 베어링의 양 단부에 돌출되는 베어링 샤프트; 및
상기 베어링 구조체 내 베어링의 양 단부에 돌출되어 있는 상기 베어링 샤프트에 고정되며, 단면이 ‘ㄷ’자 형태를 가지는 베어링 홀더;를 포함하며,
상기 베어링 홀더는 캐니스터 캐리어측 또는 베이스 플레이트측에 연결되며, 상기 베어링은 상기 텐션 스프링에 연결되는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 캐니스터 캐리어측 베어링 구조체는,
상기 캐니스터 캐리어의 중심 높이 위치에 결합되며,
상기 베이스 플레이트측 베어링 구조체는,
상기 베이스 플레이트에 결합되어 상부방향으로 연장되어 있는 베어링 구조체 결합용 수직 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 지지대의 상부에는 적어도 3개 이상의 진동흡수 마운트;가 구비되며,
상기 베이스 플레이트는 상기 진동흡수 마운트에 장착됨으로써, 상기 지지대 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 베어링 블록 어셈블리는,
상기 메인 샤프트가 장착되는 홀이 구비되어 있는 베어링 블록;
상기 베어링 블록의 홀에 구비되어 상기 메인 샤프트의 회전시 마찰 저항을 감소시켜주는 메인 샤프트 볼베어링; 및
상기 메인 샤프트 볼베어링이 상기 베어링 블록에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 베어링 블록 일 측면에 결합되는 베어링 블록 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 베어링 블록은,
직육면체 형태의 몸체를 가지며, 양측면의 하부에는 상기 베이스 플레이트와 볼트에 의해 고정되는 베어링 블록 고정부가 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 캐니스터는,
일 단부에 개구부가 형성되어 있는 원통형 형태를 가지는 캐니스터 몸체; 및
상기 캐니스터 몸체의 개구부에 결합되는 캐니스터 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 캐니스터 몸체의 외면에는,
상기 캐니스터가 상기 캐니스터 캐리어에 고정되었을 때 진동을 흡수하는 캐니스터 고정용 O-링;이 적어도 하나 이상 구비되며,
원통형 몸체의 수직방향으로 캐니스터 몸체 외주면을 따라 상기 캐니스터 고정용 O-링이 결합될 수 있는 O-링 결합홈;이 상기 캐니스터 몸체의 외주면에 적어도 2개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 O-링 결합홈은,
상기 캐니스터 몸체에 음각 형태로 형성되거나, 또는 결합홈을 이루는 양 경사면이 상기 캐니스터 몸체에 양각 형태로 형성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 캐니스터 몸체는,
상기 캐니스터 커버가 결합되었을 때 상기 캐니스터 몸체 내부를 밀폐할 수 있도록, 상기 캐니스터 몸체의 개구부 내주면에 밀폐용 O-링;이 구비되며,
상기 캐니스터 몸체의 개구부 내주면에는 상기 밀폐용 O-링이 결합되는 O-링 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 캐니스터 커버는,
상기 캐니스터 몸체의 개구부 내부로 삽입되는 형태로 결합되는 구조를 가지며,
상기 캐니스터 몸체는,
상기 캐니스터 커버 결합시 상기 캐니스터 커버의 밀폐력을 향상시킬 수 있도록, 상기 캐니스터 커버 결합시 외부로 노출되는 상기 캐니스터 몸체의 개구부 내주면에 결합되는 스냅링;이 구비되는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 캐니스터 캐리어는,
원통형 또는 다각통형 형태의 몸체에서, 중심부에는 상기 편심체 어셈블리가 장착되는 장착홀이 구비되고, 상기 캐니스터의 원통형 몸체 중 적어도 일부를 수용하는 캐니스터 결합용 요(凹)부가 상기 캐니스터 캐리어 몸체 둘레를 따라 동일한 간격으로 적어도 3개 이상 구비되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 캐니스터 어셈블리는,
상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터를 고정시키는 캐니스터 캐리어 픽스;를 포함하며,
상기 캐니스터 캐리어 픽스는,
상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터 결합시 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부에 수용되지 않고 돌출되는 상기 캐니스터의 원통형 몸체 부분을 감싸며 상기 캐니스터 캐리어에 고정되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 캐니스터 어셈블리는,
원통형 또는 다각통형 형태의 몸체에서, 중심부에는 상기 편심체 어셈블리가 장착되는 장착홀이 구비되고, 상기 캐니스터의 원통형 몸체 중 적어도 일부를 수용하는 캐니스터 결합용 요(凹)부가 상기 캐니스터 캐리어 몸체 둘레를 따라 동일한 간격으로 적어도 3개 이상 구비되어 있는 구조를 가지며,
상기 캐니스터 어셈블리는,
상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터를 고정시키는 캐니스터 캐리어 픽스;를 포함하며,
상기 캐니스터 캐리어 픽스는,
상기 캐니스터 캐리어에 상기 캐니스터 결합시 상기 캐니스터 결합용 요(凹)부에 수용되지 않고 돌출되는 상기 캐니스터의 원통형 몸체 부분에서 상기 캐니스터의 O-링 결합홈를 감싸며 상기 캐니스터 캐리어에 고정되도록 상기 캐니스터의 O-링 결합홈의 수만큼 구비되는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 캐니스터 결합용 요(凹)부는 원호형의 홈 형태이며,
상기 캐니스터 캐리어 픽스는,
양 단부의 일부가 상기 캐니스터의 외주면에 대응하는 원호형 아치 형태를 가지는 구조로서, 두 개의 캐니스터 캐리어 픽스의 일 단부가 상호 결합되어 하나의 캐니스터를 캐니스터 캐리어에 고정하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 메인 샤프트의 일 단부에 위치한 상기 편심체 및 상기 캐니스터 캐리어는,
타 단부에 위치한 상기 편심체 및 상기 캐니스터 캐리어에 대하여 형태와 기울기에 있어서 대칭이 되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 편심체는,
상기 편심체가 상기 캐니스터 캐리어에 결합시 상기 편심체 볼베어링이 상기 빅풀리가 위치하는 상기 메인 샤프트의 내측 방향으로 이탈되지 않도록 상기 메인 샤프트의 내측 방향에 위치한 편심체 일 단부에 상기 편심체의 원통형 몸체보다 넓은 지름을 가지는 편심체 캡부;가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 편심체 어셈블리는,
상기 편심체가 상기 캐니스터 캐리어에 결합시 상기 편심체 볼베어링이 상기 메인 샤프트의 외측 방향으로 이탈되지 않도록 상기 캐니스터 캐리어의 외측 허브에 결합되는 베어링 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 소재 박리 장치.
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