KR102509335B1 - 진공 리니어모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 리니어모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 리니어모터로서 코어리스 코일이 설치되는 베이스와 베이스커버를 서스로 바꾸고 베이스커버를 베이스에 용접시킴으로써 내열성능을 높여 배부름 현상이나 아웃개싱이 발생하지 않고, 비록 조립과정에서 잔류공기가 미세하게 남더라도 이에 상관없이 신호선이 연결되는 커넥터부위를 통한 아웃개싱을 원천차단하여 진공 리니어모터 동작시 발생하는 불량을 미연에 방지하며, 장수명화를 달성할 수 있도록 개선된 진공 리니어모터에 관한 것이다.

Description

진공 리니어모터{vacuum linear motor}

본 발명은 진공 리니어모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 리니어모터로서 코어리스 코일이 설치되는 베이스와 베이스커버를 서스로 바꾸고 베이스커버를 베이스에 용접시킴으로써 내열성능을 높여 배부름 현상이나 아웃개싱이 발생하지 않고, 비록 조립과정에서 잔류공기가 미세하게 남더라도 이에 상관없이 신호선이 연결되는 커넥터부위를 통한 아웃개싱을 원천차단하여 진공 리니어모터 동작시 발생하는 불량을 미연에 방지하며, 장수명화를 달성할 수 있도록 개선된 진공 리니어모터에 관한 것이다.

전자업계와 반도체업계의 고객들로부터 진공 상태에서 안정적으로 작동될 수 있는 리니어모터(Linear Motor)의 수요가 급속도로 증가하고 있다.

특히, 리소그래피(lithography) 장비 및 자동화 웨이퍼(Wafer) 검사장비를 생산하는 기업들은 나노미터 단위까지의 정확도와 초고속 위치 선정용 리니어모터를 요구하고 있다.

중요한 것은 무엇보다 진공 상태에서 리니어모터의 안정적인 동작을 위해 아웃개싱(Outgassing)이 없어야 한다는 것이다.

아웃개싱은 진공 상태를 방해할 뿐만 아니라, 제품 불량을 초래하기 때문에 매우 중요한 문제이다.

이러한 요청 때문에 종래 진공 리니어모터는 도 1의 예시와 같이, 다수의 코어리스 코일이 장착된 후 에폭시 몰딩되어 밀폐된 하우징(12)의 양측 외표면을 서스커버(14)로 마감하여 진공 상태에서 동작중 아웃개싱이 생기지 않도록 하고 있다. 이때, 서스커버(14)에서 사용되는 서스(SUS)는 Steel Use Stainless을 말한다.

이렇게 만들어진 리니어모터(10)는 자석인 마그네틱트랙(미도시)을 따라 직선왕복운동하거나 혹은 그 반대로 마그네틱트랙이 움직일 수도 있다.

이 경우, 마그네틱트랙은 다양한 형태가 될 수 있으나 통상 'U' 형상의 마그네틱트랙이며, 리니어모터(10)가 삽입된 상태에서 동작하도록 구성된다.

그런데, 상기 서스커버(14)는 하우징(12)의 외표면에 본딩되어 있는 상태이므로 진공 리니어모터의 동작시 발생되는 발열에 의해 본딩이 파괴되면서 서스커버(14)가 부분적으로 탈락하는 문제가 발생되었다.

더구나, 서스커버(14)가 떨어지게 되면 하우징(12) 외표면과의 사이에 공간이 생기고, 그 공간으로 하우징(12) 외표면이 부풀어 오르면서 배부름 현상이 유발되는데, 이것은 다시 마그네틱트랙과 간섭되면 동작불량은 물론, 파티클을 다량 생성시켜 고진공도를 요하는 공정에서 공정불량을 야기하게 된다.

한편, 리니어모터(10)의 구동 및 제어를 위한 신호선(18)이 연결단자(16)를 통해 하우징(12)에 접속되며, 하우징(12) 내부가 에폭시로 완전히 밀실하게 채워져 공기가 거의 없는 상태를 유지하게 되어 신호선(18)과 연결단자(16)를 통해 발생되는 아웃개싱은 차단하도록 하고 있다.

하지만, 완전한 진공상태가 아니기 때문에 잔류되어 있던 미량의 공기가 도 2와 같이, 신호선(18)을 구성하는 연선과 연선 사이 공간, 연선을 피복하는 내피복과의 사이 공간, 내피복을 감싸 외피복하는 외피복과의 사이 공간을 통해 아웃개싱되는 문제는 여전히 해소하지 못하고 있다.

국내 공개특허 제10-2020-0120865호(2020.10.22.) 리니어 모터 구조 국내 공개특허 제10-2017-0113274호(2017.10.12.) 진공용 리니어 모터의 가동자

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 진공 리니어모터로서 코어리스 코일이 설치되는 베이스와 베이스커버를 서스로 바꾸고 베이스커버를 베이스에 용접시킴으로써 내열성능을 높여 배부름 현상이나 아웃개싱이 발생하지 않고, 비록 조립과정에서 잔류공기가 미세하게 남더라도 이에 상관없이 신호선이 연결되는 커넥터부위를 통한 아웃개싱을 원천차단하여 진공 리니어모터 동작시 발생하는 불량을 미연에 방지하며, 장수명화를 달성할 수 있도록 개선된 진공 리니어모터를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 사각판형으로 형성되고, 판면방향으로 관통된 다수의 코일설치공(110)을 갖는 베이스(100); 상기 코일설치공(110)에 삽입 고정되는 코어리스 코일(200); 상기 베이스(100)의 일측면에 용접고정되는 제1베이스커버(140); 상기 베이스(100)의 타측면에 용접고정되는 제2베이스커버(150); 상기 코일설치공(110)의 상측에 형성된 도전판설치홈(120); 상기 도전판설치홈(120)에 삽입 고정되고 상기 코어리스 코일(200)로 전기를 인가하는 도전판(300); 상기 베이스(100)에 고정되고, 일단에는 상기 도전판(300)이 연결되며, 타단에는 리드선접속구(460)가 연결되는 접속단자(400);를 포함하고, 상기 베이스(100)와 제1,2베이스커버(140,150)로 밀봉된 내부에는 본딩수지로 에폭시수지가 충전된 것을 특징으로 하는 진공 리니어모터를 제공한다.

이때, 상기 제1베이스커버(140)의 일측면에는 상기 코일설치공(110)에 노출되는 다수의 용접돌기(144)가 일체로 형성되고; 상기 제2베이스커버(150)에는 상기 용접돌기(144)에 용접되는 돌기용접홀(154)이 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 접속단자(400)는 단자하우징(410)과, 상기 단자하우징(410)을 관통하여 다수 형성된 봉홀(420)과, 상기 봉홀(420)에 끼워져 양단이 양측에 노출되게 배치되어 단자 기능을 수행하는 니켈봉(430)과, 상기 봉홀(420)과 니켈봉(430) 사이를 밀봉하는 유리용접부(440)를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 진공 리니어모터로서 코어리스 코일이 설치되는 베이스와 베이스커버를 서스로 바꾸고 베이스커버를 베이스에 용접시킴으로써 내열성능을 높여 배부름 현상이나 아웃개싱이 발생하지 않고, 비록 조립과정에서 잔류공기가 미세하게 남더라도 이에 상관없이 신호선이 연결되는 커넥터부위를 통한 아웃개싱을 원천차단하여 진공 리니어모터 동작시 발생하는 불량을 미연에 방지하며, 장수명화를 달성할 수 있도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 진공 리니어모터의 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 진공 리니어모터의 신호선 연결부에서 발생되는 아웃개싱을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 진공 리니어모터의 예시도이다.
도 4는 도 3의 분해도이다.
도 5는 본 발명에 따른 진공 리니어모터의 베이스커버를 분리한 상태에서 코어리스 코일 일부를 제거하여 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 진공 리니어모터의 접속단자 구조를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 리니어모터 자체를 서스(SUS)로 제작하여 내열성과 내구성을 갖춤으로써 발열 환경에서도 배부름 현상이 발생하지 않도록 하고, 내부에 미량의 공기가 남아있다고 하더라도 커넥터 부위를 통한 아웃개싱 자체가 발생하지 않도록 접속단자를 통한 누기를 원천 차단함으로써 품질과 성능을 향상시키도록 구성된 것이다.

보다 구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 리니어모터는 베이스(100)를 포함한다.

상기 베이스(100)는 서스(SUS)로 제작되며, 사각판상으로 형성된다.

그리고, 상기 베이스(100)에는 이를 판면방향으로 관통하여 코일설치공(110)이 형성되되, 상기 코일설치공(110)은 일정간격을 두고 다수 형성된다.

또한, 상기 코일설치공(110)은 리브(112)에 의해 서로 분리 구획되고, 상하단이 막혀있는 타원형상에 가깝게 형성된다.

이때, 상기 코일설치공(110)의 상단부는 베이스(100)의 두께방향으로 일정깊이 절삭되어 도전판설치홈(120)이 형성된다.

즉, 상기 베이스(100)의 상단부 일측면이 일정깊이 파이게 형성되는 것이다.

아울러, 상기 도전판설치홈(120)에는 도전판(300)이 삽입 고정되고, 상기 도전판(300)의 일단은 접속단자(400)에 접속되어 전원은 물론 제어신호를 인가받을 수 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 도전판(300)은 인쇄회로기판 형태일 수 있다.

특히, 상기 리브(112)들 중 하나 건너 간격을 둔 리브(112)의 각 상단에 용접보스(130)가 형성된다.

다시 말해, 상기 용접보스(130)는 상기 베이스(100)의 양측면에 형성되는데, 베이스(100)의 양측면에서 판면방향으로 깍아 들어가면서 가공된 것이므로 결국 도전판설치홈(120) 상에 베이스(100)의 길이방향으로 일정간격을 두고 존재하게 된다.

한편, 상기 베이스(100)의 양측에는 서스(SUS) 재질로 제조된 사각판상의 제1,2베이스커버(140,150)가 용접고정된다.

이와 같이, 본 발명은 베이스(100)를 포함한 제1,2베이스커버(140,150) 모두 서스 재질로 만들어지기 때문에 배부름 현상을 억제하는 내구성이 높고, 아웃개싱 차단능력도 매우 높게 된다.

이때, 상기 제1베이스커버(140)는 상기 용접보스(130)와 대응되는 위치에 제1용접홀(142)이 타공 혹은 천공되는 형태로 형성된다.

또한, 상기 코일설치공(110)의 내부에 위치되게 상기 제1베이스커버(140)의 일측면에는 용접돌기(144)가 돌출되게 일체로 형성된다.

그리고, 상기 제2베이스커버(150)에도 상기 용접보스(130)와 대응되는 위치에 제2용접홀(152)이 타공 혹은 천공되는 형태로 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 용접돌기(144)와 대응되는 위치의 제2베이스커버(150) 상에는 돌기용접홀(154)이 타공 혹은 천공되는 형태로 형성된다.

이에 따라, 제1베이스커버(140)를 베이스(100)에 접촉시킨 상태에서 용접보스(130)와 제1용접홀(142)을 서로 용접시키면 도 5와 같은 형태가 된다. 이때, 도 5에서는 설명을 위해 코어리스 코일(200) 몇 개를 분리한 상태로 도시하였다.

이와 같이 상기 제1베이스커버(140)가 용접된 상태가 되면 코일설치공(110)의 일측면이 막히기 때문에 코어리스 코일(200)을 삽입 설치할 수 있게 된다.

이렇게 코어리스 코일(200)이 삽입 설치되면, 용접돌기(144)는 상기 코어리스 코일(200)의 내부 비어있는 공간상에 배치된다.

그리고, 코어리스 코일(200)의 단부는 도전판(300)에 접속되어 통전가능하게 구성된다.

이 상태에서 본딩수지로 에폭시수지가 채워진다.

이때, 상기 에폭시수지는 최대한 밀실하게 채워지며, 그 이후에 제2베이스커버(150)가 씌워진 후 제2용접홀(152)과 용접보스(130), 돌기용접홀(154)과 용접돌기(144) 간에 용접이 이루어져 견실하고 안정적으로 밀봉하게 된다.

여기에서, 상기 본딩수지의 내열성능을 더욱 높이기 위해, 상기 본딩수지는 상기 에폭시수지 100중량부에 대해, PPO수지(Polyehenylene Oxide) 10중량부, 구아검과 피로인산나트륨이 2:1의 중량비로 혼합된 혼합물 5중량부, HFP(Hexafluoropropylene) 2.5중량부, 폴리옥시메틸렌 2.5중량부를 더 첨가하여 구성할 수 있다.

이 경우, PPO수지(POLYEHENYLENE OXIDE)는 고온 내열성 수지로서, 저수분 흡수성(내수성)인한 전기 절연성, 치수 안정성 우수, 경도와 충격강도 우수하며, 가벼워 경량화가 가능한 장점이 있다.

그리고, 구아검과 피로인산나트륨은 방수성은 물론 섬유질로 인해 인장강도를 증대시키므로 팽창흡수력을 가진다.

뿐만 아니라, HFP(Hexafluoropropylene)는 내열성을 높이면서 경화안정화를 유지하고 동시에 굴곡강도를 확보하기 위해 첨가된다.

또한, 폴리옥시메틸렌은 비이온성 물질로서, 점도 조절 및 성형가공성 향상을 통해 PPO수지의 가공 특성을 보완하기 위해 첨가된다.

다른 한편, 상기 도전판(300)은 접속단자(400)에 접속되어 전원은 물론 제어신호를 인가받을 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 접속단자(400)는 도 6의 예시와 같이, 단자하우징(410)과, 상기 단자하우징(410)을 관통하여 다수 형성된 봉홀(420)과, 상기 봉홀(420)에 끼워져 양단이 양측에 노출되게 배치되어 단자 기능을 수행하는 니켈봉(430)과, 상기 봉홀(420)과 니켈봉(430) 사이를 밀봉하는 유리용접부(440)를 포함한다.

따라서, 상기 접속단자(400)는 유리로 용접된 유리용접부(440)로 인해 완벽하게 밀봉되기 때문에 접속단자(400)의 좌,우측이 완전히 차단되게 되어 이 접속단자(400)를 통한 아웃개싱은 전혀 발생하지 않게 된다.

이러한 구조의 접속단자(400)의 니켈봉(430) 일단에는 도전판(300)이 연결되고, 니켈봉(430)의 타단에는 리드선(450)이 접속된 리드선접속구(460)가 연결되어 진공 리니어모터의 구동을 제어할 수 있도록 구성된다.

때문에, 본 발명에서는 베이스(100) 내부에 공기가 미세하게 남아 있더라도 이 잔류공기의 아웃개싱을 상술한 접속단자(400)가 완벽하게 차단하게 되므로 구조적 안전성을 갖는다.

100: 베이스
200: 코어리스 코일
300: 도전판
400: 접속단자

Claims (3)

1. 사각판형으로 형성되고, 판면방향으로 관통된 다수의 코일설치공(110)을 갖는 베이스(100); 상기 코일설치공(110)에 삽입 고정되는 코어리스 코일(200); 상기 베이스(100)의 일측면에 용접고정되는 제1베이스커버(140); 상기 베이스(100)의 타측면에 용접고정되는 제2베이스커버(150); 상기 코일설치공(110)의 상측에 형성된 도전판설치홈(120); 상기 도전판설치홈(120)에 삽입 고정되고 상기 코어리스 코일(200)로 전기를 인가하는 도전판(300); 상기 베이스(100)에 고정되고, 일단에는 상기 도전판(300)이 연결되며, 타단에는 리드선접속구(460)가 연결되는 접속단자(400);를 포함하고, 상기 베이스(100)와 제1,2베이스커버(140,150)로 밀봉된 내부에는 본딩수지로 충전된 진공 리니어모터에 있어서;
   상기 제1베이스커버(140)의 일측면에는 상기 코일설치공(110)에 노출되는 다수의 용접돌기(144)가 일체로 형성되고; 상기 제2베이스커버(150)에는 상기 용접돌기(144)에 용접되는 돌기용접홀(154)이 형성되며;
   상기 접속단자(400)는 단자하우징(410)과, 상기 단자하우징(410)을 관통하여 다수 형성된 봉홀(420)과, 상기 봉홀(420)에 끼워져 양단이 양측에 노출되게 배치되어 단자 기능을 수행하는 니켈봉(430)과, 상기 봉홀(420)과 니켈봉(430) 사이를 밀봉하는 유리용접부(440)를 포함하고;
   상기 본딩수지는 에폭시수지 100중량부에 대해, PPO수지(Polyehenylene Oxide) 10중량부, 구아검과 피로인산나트륨이 2:1의 중량비로 혼합된 혼합물 5중량부, HFP(Hexafluoropropylene) 2.5중량부, 폴리옥시메틸렌 2.5중량부를 더 첨가하여 조성된 것을 특징으로 하는 진공 리니어모터.
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