KR20030030725A - 센서 감지형 앵글밸브 - Google Patents

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KR20030030725A
KR20030030725A KR1020010063072A KR20010063072A KR20030030725A KR 20030030725 A KR20030030725 A KR 20030030725A KR 1020010063072 A KR1020010063072 A KR 1020010063072A KR 20010063072 A KR20010063072 A KR 20010063072A KR 20030030725 A KR20030030725 A KR 20030030725A
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Abstract

본 발명은 센서 감지형 앵글밸브의 샤프트의 유동을 방지하고, 샤프트와 밀폐판을 분리가능한 구조로 하며, 샤프트의 회전에 관계없이 그 위치를 정확히 감지하기 위한 것이다. 이러한 목적의 본 발명은, 실플레이트(160)의 관통공(162)에 샤프트(140)를 가이드하는 제 2오링(172) 및 부싱(174)을 결합하고, 샤프트(140)의 선단에는 나사부(142)를 형성하고 밀폐판(144)에 너트부(146)를 형성하여 서로 결합시키며, 피스톤(132)에 링형의 마그네트(180)를 결합하고 마그네트(180)의 자기장을 감지하는 한쌍의 홀센서(182)를 브래킷(184)에 장착하여 에어실린더(130)의 외부에 부착한 센서 감지형 앵글밸브로서, 샤프트(140)와 밀폐판(144)이 분리되므로 벨로우즈(150)의 교환시 샤프트(140)와 피스톤(132)은 교환하지 않게 되고, 샤프트(140)가 실플레이트(160)에 고정된 제 2오링(172)과 부싱(174)에 의해 가이드되므로 샤프트(140) 및 샤프트(140)에 연결된 피스톤(132)의 유동이 방지되어 에어실린더(130)의 내벽이 보호되며, 마그네트(180)의 형상이 링과 같으므로 피스톤(132)이 회전하더라도 홀센서(182)가 피스톤(132)의 동작을 정확히 감지할 수 있는 효과가 있다.

Description

센서 감지형 앵글밸브{SENSOR DETECTION TYPE ANGLE VALVE}
본 발명은 센서 감지형 앵글밸브에 관한 것으로, 특히 공기의 유로를 개폐하는 밀폐판을 움직이는 샤프트의 유동을 방지하여 에어실린더를 보호하고, 샤프트와 밀폐판을 분리가능한 구조로 하여 교환을 용이하게 하며, 샤프트의 회전에 관계없이 그 위치를 정확히 감지할 수 있는 센싱구조를 제공하기 위한 것이다.
일반적으로 반도체나 엘씨디는 고정밀도를 가지므로 높은 청결도와 특수한 제조기술이 요구되고 있다. 이러한 이유로 반도체 소자는 공기중에 포함된 이물질의 접촉을 가장 완벽하게 차단할 수 있는 진공상태에서 제조되어진다. 따라서 반도체 제조장치의 진공 작업구역과 대기와의 밀폐 기술도 반도체 제품의 품질에 많은 영향을 주게 된다.
상기의 반도체 소자는 기능이 다양해지고 메모리의 용량이 증가될수록 칩내의 집적도가 필수적으로 향상되어야 하고, 그 만큼 제조기술 및 공정기술 그리고장비기술이 뒷받침되어야 한다. 특히, 반도체가 고집적화 되면 칩내의 선폭이 더욱 미세하게 관리되어야 하고, 이에 따른 오염물 관리의 중요성이 더욱 커지게 된다.
대기중에는 니트로겐(Nitrogen), 옥시겐(Oxygen), 네온(Neon) 등 많은 오염원이 있는데, 반도체 제조공정에는 반도체 소자의 집적공정이 이루어지는 챔버내의 공기와 이에 포함된 오염원을 진공펌프를 사용하여 배출시키고 있다.
한편, 챔버와 진공펌프와의 사이에 설치되어 진공펌프의 흡입력을 챔버로 전달하거나 차단하는 기능을 수행하는 센서 감지형 앵글밸브가 알려져 있다.
도 1은 종래의 센서 감지형 앵글밸브를 도시한 단면도이다.
이 센서 감지형 앵글밸브는, 내부에 형성된 중공(12)과, 챔버와 중공(12)을 연결하는 제 1통로(14)와, 중공(12)과 진공펌프를 연결하는 제 2통로(16)를 갖는 몸체(10); 중공(12)으로부터 외부로 형성된 개구부(18)에 결합되고, 중심에 관통공(62)이 형성된 실플레이트(60); 개구부(18)의 외측에서 몸체(10)에 결합된 에어실린더(30); 에어실린더(30) 내에서 왕복되는 피스톤(32); 에어실린더(30) 내에서 피스톤(32)을 탄성지지하는 압축스프링(34); 압축스프링(34)과 대향되는 방향에서 피스톤(32)에 연결되고, 관통공(62)으로 통과된 샤프트(40); 중공(12) 내에서 실플레이트(60)에 결합된 벨로우즈(50); 벨로우즈(50)의 상부에서 샤프트(40)에 결합되어 제 1통로(14)를 개폐하는 밀폐판(42);으로 이루어진다.
상기 센서 감지형 앵글밸브는 피스톤(42)의 외주면에 제 1오링(70)을 삽입하여 에어실린더(30)의 내부벽과 피스톤(42)의 사이로 공기가 누출되는 것을 방지하고, 실플레이트(60)의 관통공(62)에도 제 2오링(72)를 삽입하여 관통공(62)과 샤프트(40)의 사이로 공기의 누출을 방지하였다.
도 2는 도 1에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 에어실린더를 도시한 사시도이고, 도 3 내지 도 5는 도 1에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 사용상태 단면도이다.
센서 감지형 앵글밸브는 피스톤(42)에 원통형의 마그네트(80)를 삽입하고, 마그네트(80)를 감지하는 2개의 홀센서(82)를 브래킷(84)에 고정하고 브래킷(84)을 에어실린더(30)의 외부에 장착하였다. 브래킷(84)은 반원형의 두 개의 띠형태로 이루어지고, 에어실린더(30)의 외주면에 스크류(86)를 사용하여 체결한다. 그리고 홀센서(82)는 일측 브래킷(84)에만 장착된다.
한편, 샤프트(40)와 밀폐판(42)은 일체형으로 이루어진다. 그리고 벨로우즈(50)는 링형의 얇은 철판을 여러장 용접하여 상하로 신축되게 한 것으로, 일단부는 실플레이트(60)에 용접되어 고정되고, 타단부는 밀폐판(42)에 용접되어 고정된다.
이와 같은 센서 감지형 앵글밸브는, 진공펌프가 작동하지 않을 때에는, 밀폐판(42)이 제 1통로(14)를 폐쇄하여 챔버내의 공기가 진공펌프로 이동하지 못하게 된다.
그리고 피스톤(32)과 실플레이트(60)의 사이에 공기를 주입하면, 공기압에 의해 피스톤(32)이 압축스프링(34)측으로 이동하면서 샤프트(40)를 관통공(62)으로부터 일정한 길이 만큼 인출시키게 된다. 따라서 샤프트(40)가 밀폐판(42)을 제 1통로(14)로부터 이탈시키게 되어 챔버내의 공기가 중공(12) 및 제 2통로(16)를 통하여 진공펌프로 이동하게 된다.
그리고 에어실린더(30)에서 공기를 빼내면 압축스프링(34)의 탄성에 의해 피스톤(32)이 샤프트(40)를 중공(12)의 내부로 밀게 되고, 샤프트(40)는 밀폐판(42)으로 제 1통로(14)를 폐쇄하여 챔버내의 공기가 진공펌프로 이동하지 못하도록 한다.
그런데, 상기와 같은 종래의 센서 감지형 앵글밸브는 벨로우즈(50)가 수십만번 또는 수백만번의 확장 또는 축소되는 과정을 거치게 되면, 벨로우즈(50)를 구성하는 철판끼리의 이음부 또는 벨로우즈(50)와 밀폐판(42)과의 이음부 및 벨로우즈(50)와 실플레이트(60)와의 이음부에 균열이 발생하여 공기가 누설되는 현상이 발생한다. 이 경우 챔버와 진공펌프를 연결하는 센서 감지형 앵글밸브로 공기가 누설되어 챔버내를 진공상태로 변화시키지 못하게 된다.
따라서 벨로우즈(50)에서 공기가 누설되면, 즉시 벨로우즈(50)를 교체하여야 한다. 그런데 종래의 센서 감지형 앵글밸브는 벨로우즈(50)와 실플레이트(60)와 밀폐판(42) 및 샤프트(40)가 일체로 고정되어 있어서, 벨로우즈(50)의 교환시에 실플레이트(60)와 밀폐판(42) 및 샤프트(40)도 모두 교환하여야 한다. 따라서 종래의 센서 감지형 앵글밸브는 벨로우즈(50)의 교환시에 부품의 손실이 큰 문제점이 있었다.
또한, 샤프트(40)는 실플레이트(60)에 고정된 제 2오링(72)에 의해 가이드되는데, 제 2오링(72)과 샤프트(40)의 접촉부위는 원형의 선형태를 이루므로, 샤프트(40)가 미세하게 유동할수 있는 여지가 있게 된다. 이와 같이 샤프트(40)가유동하면 샤프트(40)와 일정한 간격을 두고 이격되어 샤프트(40)에 연결된 피스톤(42)측은 더욱 큰 폭으로 유동하게 된다. 따라서 센서 감지형 앵글밸브를 장기간 사용할 때에는 샤프트(40)의 유동에 의해 피스톤(42)이 유동하여 피스톤(42)에 고정된 제 1오링(70)이 에어실린더(30)의 내부벽에 스크래치를 발생시켜 에어실린더(30)의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.
그리고, 마그네트(80)의 형상이 원통형이므로 대략 마그네트(80)로부터 60°의 반경내에 자기장이 분포되고, 이 범위 내에 있는 홀센서(82)에서 자기장을 감지하게 된다. 그런데 도 4와 같이 센서 감지형 앵글밸브의 사용중에 밀폐판(42) 및 샤프트(40)가 회전하는 경우가 발생하는데, 이때 피스톤(32)도 함께 회전하여 마그네트(80)의 자기장의 범위가 홀센서(82)를 벗어나게 된다. 특히 엘씨디 공정에 사용되고 있는 포스핀(PH3), 실란(SiH4)등의 화학 가스는 대기중에 유입되거나 기체의 혼합시 자발연소(폭발)하게 된다. 따라서 홀센서(82)에서 제 1통로(14)의 개폐를 부정확하게 인식하여 센서 감지형 앵글밸브가 완전하게 밀폐되지 않았는데 밀폐되었다고 인식하게 되면 사고가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 공기의 유로를 개폐하는 밀폐판을 움직이는 샤프트의 유동을 방지하여 에어실린더를 보호하고, 샤프트와 밀폐판을 분리가능한 구조로 하여 교환을 용이하게 하며, 샤프트의 회전에 관계없이 그 위치를 정확히 감지할 수 있는 센싱구조를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래 센서 감지형 앵글밸브의 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 에어실린더를 도시한 사시도.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 사용상태 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 센서 감지형 앵글밸브의 단면도.
도 7은 도 6에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 분해 단면도.
도 8은 도 6에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 에어실린더를 도시한 사시도.
도 9는 도 6에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 마그네트를 도시한 사시도.
도 10은 도 9는 도시한 마그네트의 자기장의 분포를 도시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
110: 몸체112: 중공
114: 제 1통로116: 제 2통로
118: 개구부130: 에어실린더
131: 플랜지132: 피스톤
134: 압축스프링140: 샤프트
142: 나사부144: 밀폐판
146: 너트부150: 벨로우즈
160: 실플레이트162: 관통공
170: 제 1오링172: 제 2오링
174: 부싱180: 마그네트
182: 홀센서184: 브래킷
186: 고정부188: 관통공
190: 센서부착부192: 단자설치부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 형성된 중공과, 챔버와 상기 중공을 연결하는 제 1통로와, 상기 중공과 진공펌프를 연결하는 제 2통로를 갖는 몸체; 상기 중공으로부터 외부로 형성된 개구부에 결합되고, 중심에 관통공이 형성된 실플레이트; 상기 개구부의 외측에서 상기 몸체에 결합된 에어실린더; 상기 에어실린더 내에서 왕복되는 피스톤; 상기 에어실린더 내에서 상기 피스톤을 탄성지지하는 압축스프링; 상기 압축스프링과 대향되는 방향에서 상기 피스톤에 연결되고, 상기 관통공으로 통과된 샤프트; 상기 중공 내에서 상기 실플레이트에 결합된 벨로우즈; 상기 벨로우즈의 상부에서 상기 샤프트에 결합되어 제 1통로를 개폐하는 밀폐판;을 갖는 센서 감지형 앵글밸브에 있어서, 상기 관통공에는 상기 샤프트를 가이드하는 제 2오링 및 부싱이 결합되고; 상기 샤프트의 선단에는 나사부가 형성되고, 상기 밀폐판에는 상기 나사부가 결합되는 너트부가 형성되며; 상기 피스톤에는 링형의 마그네트가 결합되고, 상기 마그네트의 자기장을 감지하는 한쌍의 홀센서가 브래킷에 의해 상기 에어실린더의 외부에 부착된 센서 감지형 앵글밸브를 제공한다.
이하에서는 본 발명에 따른 센서 감지형 앵글밸브의 양호한 실시예를 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 센서 감지형 앵글밸브의 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 분해 단면도이다.
먼저 본 실시예의 구성을 설명한다.
센서 감지형 앵글밸브는, 내부에 형성된 중공(112)과, 챔버와 중공(112)을 연결하는 제 1통로(114)와, 중공(112)과 진공펌프를 연결하는 제 2통로(116)를 갖는 몸체(110); 중공(112)으로부터 외부로 형성된 개구부(118)에 결합되고, 중심에 관통공(162)이 형성된 실플레이트(160); 개구부(118)의 외측에서 몸체(110)에 결합된 에어실린더(130); 에어실린더(130) 내에서 왕복되는 피스톤(132); 에어실린더(130) 내에서 피스톤(132)을 탄성지지하는 압축스프링(134); 압축스프링(134)과 대향되는 방향에서 피스톤(132)에 연결되고, 관통공(162)으로 통과된 샤프트(140); 중공(112) 내에서 실플레이트(160)에 결합된 벨로우즈(150); 벨로우즈(150)의 상부에서 샤프트(140)에 결합되어 제 1통로(114)를 개폐하는 밀폐판(144);을 갖는다.
도 8은 도 6에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 에어실린더를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 6에 도시한 센서 감지형 앵글밸브의 마그네트를 도시한 사시도이며, 도 10은 도 9는 도시한 마그네트의 자기장의 분포를 도시한 도면이다.
상기 관통공(162)에는 샤프트(140)를 가이드하는 제 2오링(172) 및 부싱(174)이 결합되고, 샤프트(140)의 선단에는 나사부(142)가 형성되며, 밀폐판(144)에는 나사부(142)가 결합되는 너트부(146)가 형성된다. 그리고 피스톤(132)에는 링형의 마그네트(180)가 결합되고, 마그네트(180)의 자기장을 감지하는 한쌍의 홀센서(182)가 브래킷(184)에 의해 에어실린더(130)의 외부에 부착된다.
마그네트(180)는 도 10과 같이, 다수의 구간별로 구분되어 착자된다. 그 이유는 마그네트(180)를 원형의 단일체로 착자할 경우에는, 그 자기장의 범위가 너무 커져서 피스톤(132)이 정상적으로 작동하지 않은 상태에서도 홀센서(182)가 마그네트(180)의 자기장을 감지하게 되어서 오작동의 원인이 되기 때문이다. 따라서 마그네트(180)를 구간별로 미세하게 착자하여 자기장의 범위를 축소시킴으로써 마그네트(180)가 홀센서(182)에 근접할 때만 감지되도록 한다.
브래킷(184)은, 에어실린더(130)의 플랜지(131)에 접촉되는 고정부(186)와, 고정부(186)에 연결되고 홀센서(182)가 부착되는 센서부착부(190)와, 센서부착부(190)에 연결되고 홀센서(182)로부터 인출된 전선의 단자가 설치되는 단자설치부(192)로 이루어진다. 고정부(186)에는 스크류로 플랜지(131)에 결합시키기 위한 관통공(188)이 형성된다.
상기 센서 감지형 앵글밸브는 피스톤(132)에 제 1오링(170)을 삽입하여 에어실린더(130)의 내부벽과 피스톤(132)의 사이로 공기가 누출되는 것을 방지한다.
한편, 벨로우즈(150)는 원형의 얇은 철판을 여러장 용접하여 상하로 신축되게 한 것으로, 일단부는 실플레이트(160)에 용접되어 고정되고, 타단부는 밀폐판(144)에 용접되어 고정된다.
이하에서는 상기와 같은 구성으로 된 센서 감지형 앵글밸브의 작용을 설명한다.
센서 감지형 앵글밸브는, 진공펌프가 작동하지 않을 때에는, 밀폐판(144)이 제 1통로(114)를 폐쇄하여 챔버내의 공기가 진공펌프로 이동하지 못하게 된다.
그리고 피스톤(132)과 실플레이트(160)의 사이에 공기를 주입하면, 공기압에 의해 피스톤(132)이 압축스프링(134)측으로 이동하면서 샤프트(140)를 실플레이트(160)로부터 일정한 길이 만큼 인출시키게 된다. 따라서 샤프트(140)가 밀폐판(144)을 제 1통로(114)로부터 이탈시키게 되어 챔버내의 공기가 중공(112) 및 제 2통로(116)를 통하여 진공펌프로 이동하게 된다.
그리고 에어실린더(130)에서 공기를 빼내면 압축스프링(134)의 탄성에 의해 피스톤(132)이 샤프트(140)를 중공(112)의 내부로 밀게 되고, 샤프트(140)는 밀폐판(144)으로 제 1통로(114)를 폐쇄하여 챔버내의 공기가 진공펌프로 이동하지 못하도록 한다.
그런데, 센서 감지형 앵글밸브는 벨로우즈(150)가 수십만번 또는 수백만번의 확장 또는 축소되는 과정을 거치게 되면, 벨로우즈(150)를 구성하는 철판끼리의 이음부 또는 벨로우즈(150)와 밀폐판(144)과의 이음부 및 벨로우즈(150)와 실플레이트(160)와의 이음부에 균열이 발생하여 공기가 누설되는 현상이 발생한다.
이 경우 피스톤(132)과 샤프트(140)를 회전시켜 샤프트(140)의 나사부(142)가 밀폐판(144)의 너트부(146)로부터 분리되게 한 다음, 벨로우즈(150)와 밀폐판(144)과 실플레이트(160)를 새것으로 교환한다. 그리고 다시 샤프트(140)의 나사부(142)를 너트부(146)에 체결하여 샤프트(140) 및 피스톤(132)을 결합시킨다.
따라서 본 실시예의 센서 감지형 앵글밸브는 종래와 달리 벨로우즈(150)의 교환시에 샤프트(140)와 피스톤(132)은 교환하지 않게 된다.
한편, 샤프트(140)는 실플레이트(160)에 고정된 제 2오링(172)과 부싱(174)에 의해 가이드되므로, 샤프트(140)의 유동이 방지된다. 따라서 샤프트(140)에 연결된 피스톤(132)측도 유동하지 않으므로 피스톤(132)에 접촉되는 에어실린더(130)의 내벽이 보호된다.
또한, 마그네트(180)의 형상이 링과 같으므로, 피스톤(132)이 회전하더라도 마그네트(180)의 자기장은 항상 홀센서(182)의 감지 범위내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 실플레이트(160)의 관통공(162)에 샤프트(140)를 가이드하는 제 2오링(172) 및 부싱(174)을 결합하고, 샤프트(140)의 선단에는 나사부(142)를 형성하고 밀폐판(144)에 너트부(146)를 형성하여 서로 결합시키며, 피스톤(132)에 링형의 마그네트(180)를 결합하고 마그네트(180)의 자기장을 감지하는 한쌍의 홀센서(182)를 브래킷(184)에 장착하여 에어실린더(130)의 외부에 부착한 센서 감지형 앵글밸브로서, 샤프트(140)와 밀폐판(144)이 분리되므로 벨로우즈(150)의 교환시 샤프트(140)와 피스톤(132)은 교환하지 않게 되고, 샤프트(140)가 실플레이트(160)에 고정된 제 2오링(172)과 부싱(174)에 의해 가이드되므로 샤프트(140) 및 샤프트(140)에 연결된 피스톤(132)의 유동이 방지되어 에어실린더(130)의 내벽이 보호되며, 마그네트(180)의 형상이 링과 같으므로 피스톤(132)이 회전하더라도 마그네트(180)의 자기장은 항상 홀센서(182)의 감지 범위내에 있게 되어 피스톤(132)의 동작을 정확히 감지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 내부에 형성된 중공(112)과, 챔버와 상기 중공(112)을 연결하는 제 1통로(114)와, 상기 중공(112)과 진공펌프를 연결하는 제 2통로(116)를 갖는 몸체(110); 상기 중공(112)으로부터 외부로 형성된 개구부(118)에 결합되고, 중심에 관통공(162)이 형성된 실플레이트(160); 상기 개구부(118)의 외측에서 상기 몸체(110)에 결합된 에어실린더(130); 상기 에어실린더(130) 내에서 왕복되는 피스톤(132); 상기 에어실린더(130) 내에서 상기 피스톤(132)을 탄성지지하는 압축스프링(134); 상기 압축스프링(134)과 대향되는 방향에서 상기 피스톤(132)에 연결되고, 상기 관통공(162)으로 통과된 샤프트(140); 상기 중공(112) 내에서 상기 실플레이트(160)에 결합된 벨로우즈(150); 상기 벨로우즈(150)의 상부에서 상기 샤프트(140)에 결합되어 제 1통로(114)를 개폐하는 밀폐판(144);을 갖는 센서 감지형 앵글밸브에 있어서,
    상기 관통공(162)에는 상기 샤프트(140)를 가이드하는 제 2오링(172) 및 부싱(174)이 결합되고;
    상기 샤프트(140)의 선단에는 나사부(142)가 형성되고, 상기 밀폐판(144)에는 상기 나사부(142)가 결합되는 너트부(146)가 형성되며;
    상기 피스톤(132)에는 링형의 마그네트(180)가 결합되고, 상기 마그네트(180)의 자기장을 감지하는 한쌍의 홀센서(182)가 브래킷(184)에 의해 상기 에어실린더(130)의 외부에 부착된 것을 특징으로 하는 센서 감지형 앵글밸브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 마그네트(180)는, 다수의 구간별로 구분되어 착자된 것을 특징으로 하는 센서 감지형 앵글밸브.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 브래킷(184)은, 상기 에어실린더(130)의 플랜지(131)에 접촉되는 고정부(186);
    상기 고정부(186)에 연결되고, 상기 홀센서(182)가 부착되는 센서부착부(190); 및
    상기 센서부착부(190)에 연결되고, 상기 홀센서(182)로부터 인출된 전선의 단자가 설치되는 단자설치부(192);를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 감지형 앵글밸브.
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