KR20050107330A - 반송 샤프트 및 반송 샤프트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)기판 등과 같은 각종 반도체 부품을 이송함에 있어서, 동력장치에 의해 회전이 이루어지고 LCD기판이 얹혀져 이송되는 반송 샤프트에 관한 것이다. 본 발명의 반송 샤프트는 다수의 가이드 롤러들이 외주면에 설치되는 외부파이프, 외부파이프의 내부에 압입되는 내부파이프, 외부파이프와 내부파이프의 양단에 각각 끼워져 고정되는 그리고 베어링에 의해 지지되는 한 쌍의 지지봉을 포함한다. 이러한 구성의 반송 샤프트는 자중을 최소화할 수 있어, 장축의 반송 샤프트에 사용될 경우에, 장축으로 인한 자체 하중과 이송물에 의한 하중으로 인해 중심부위가 하방으로 처져 변형되는 것을 최소화할 수 있다.

Description

반송 샤프트 및 반송 샤프트의 제조방법{TRANSFER SHAFT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)기판 등과 같은 각종 반도체 부품을 이송함에 있어서, 동력장치에 의해 회전이 이루어지고 LCD기판이 얹혀져 이송되는 반송 샤프트 및 반송 샤프트의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, LCD(liquid crystal display) 소자는 증착 공정, 확산 공정, 패터닝 공정 및 열처리 공정 등 다양한 공정 등에 의하여 제작되고 있으며, 이러한 공정들은 챔버(chamber), 배스(bath) 또는 확산로와 같은 기판 처리 장치 내에서 진행되고 있다.
챔버, 배스 또는 확산로와 같은 기판 처리 장치는 LCD용 기판 즉, 유리 기판을 지지 및 이송시키기 위한 수단으로 이송장치(Conveyor)가 주로 사용되고 있다.
이러한 이송장치는 유리 기판을 지지 및 이송시키기 위한 다수의 반송 샤프트를 포함하고 있다. 이들 반송 샤프트는 동력전달수단에 의해 설정된 위치에서 회전이 이루어지는 바, 원활한 회전을 위해 양측 단부에는 베어링이 설치되며, 이송물의 크기나 사용 목적에 따라, 폭과 길이가 설정된다.
상기와 같은 종래의 이송장치에 사용되는 반송 샤프트는 이송하고자 하는 이송물의 크기에 따라, 그 길이가 설정되는바, 반송 샤프트의 길이가 짧을 경우에는 별다른 무리없이 원활한 이송이 이루어진다. 그러나, LCD기판과 같이 비교적 폭이 넓고 떨림이나 충격에 대한 주의가 요구되는 반도체 부품을 이송하기 위한 이송장치에서는 길이가 긴 장축의 반송 샤프트가 사용되고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 유리 기판(s)의 하단에는 유리 기판(s)을 지지 및 이송시키는 반송 샤프트(10)가 다수개 설치되고, 이들 반송 샤프트(10)들은 유리 기판(s)의 장축 방향으로 다수개가 평행하게 배치된다. 일반적으로 LCD에 사용되는 유리 기판(s)의 사이즈는 약 1000mm×1200mm를 가지며, 반송 샤프트(10)들은 상술한 바와 같이 대형의 유리 기판(s)을 이송시킬 수 있도록 1500 내지 2600mm의 길이를 갖는다.
그러나, 상기한 기판 처리 장치의 반송 샤프트(10)은 스테인레스스틸 소재로 가늘고 긴 형태학상 문제, 기판의 무게로 가해지는 하중, 유리 기판(s) 상부에 공급되는 분사 유체의 힘 및 유체의 하중 등으로 인하여, 도 9와 같이 소정 길이(D)만큼 처짐이 발생된다.
이와 같이 반송 샤프트(10)이 소정 길이만큼 처지게 되면, 그 상부에 놓여지는 기판(s)이 평형을 유지하기 어려워, 기판 표면으로 도포되는 현상액(20)이 불균일하게 도포되는 등의 공정 불균형이 발생된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 패널의 대형화로 길이가 길어지는 반송 샤프트의 처짐 정도를 최소화 할 수 있는 반송 샤프트 및 그것의 제조 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 목적은 자체 하중을 최소화할 수 있는 반송 샤프트 및 그것의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반송 샤프트는 다수의 가이드 롤러들이 외주면에 설치되는 외부파이프; 상기 외부파이프의 내부에 압입되는 내부파이프; 상기 외부파이프와 상기 내부파이프의 양단에 각각 끼워져 고정되는 그리고 베어링에 의해 지지되는 한 쌍의 지지봉을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 외부파이프는 스테인레스스틸 또는 폴리염화비닐로 이루어지고 상기 내부파이프는 탄소섬유강화플라스틱으로 이루어지며, 상기 탄소섬유강화플라스틱의 탄성변형 범위는 60-70(ton)이고, 상기 외부파이프의 두께는 0.5-0.7mm, 상기 내부파이프의 두께는 3.0-3.6mm일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지봉은 상기 내부파이프와 접하는 외주면에 원주방향으로 홈들이 형성된다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반송 샤프트의 제조 방법은 외부파이프를 준비하는 단계; 상기 외부파이프의 내부에 끼워질 내부파이프를 준비하는 단계; 상기 외부파이프 속에 상기 내부파이프를 압입하여 결합시키는 단계; 상기 내부파이프의 양단에 지지봉을 삽입하여 결합시키는 단계; 상기 지지봉과 상기 외부파이프의 접합부분을 용접하는 단계; 및 상기 용접부분을 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 외부파이프는 스테인레스스틸 또는 폴리염화비닐로 이루어지고 상기 내부파이프는 탄소섬유강화플라스틱으로 이루어지며, 상기 탄소섬유강화플라스틱의 탄성변형 범위는 60-70(ton)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 외부파이프 준비단계는 띠상의 스테인레스스틸 판재를 단면이 원형이 되도록 점차적으로 말아주고, 상기의 판재가 원형으로 말리면 양단이 맞닿는 이음부를 용접하여 외부파이프를 만드는 단계; 상기 외부파이프의 이음부에 형성된 비드를 제거하는 단계; 상기 외부파이프를 어닐링처리 하는 단계; 및 상기 외부파이프의 진직도를 교정하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명의 기본적인 의도는 기판 반송을 위해 사용되는 반송 샤프트의 무게 하중을 가볍게 하여 자중에 의한 처짐량을 개선하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명자는 스테인레스스틸의 외부파이프 내부에 무게 하중이 가벼운 탄소섬유강화플라스틱으로 제작된 내부파이프를 삽입한 이중파이프 구조의 반송 샤프트를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반송 샤프트의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 반송 샤프트의 측단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 반송 샤프트의 정단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반송 샤프트(100)는 중공체인 본체파이프(110)와, 본체파이프(110) 양단에 설치되는 한 쌍의 지지봉(120)으로 이루어진다.
본체파이프(110)는 외부파이프(112)와 내부파이프(114)로 이루어지는 2중파이프 구조로, 외부파이프(112)의 사이즈는 외경지름이 25-35mm, 길이가 1800-2000mm일 때 두께는 0.5-0.7mm 범위를 갖는 스테인레스스틸 파이프로 형성한다. 도 2에서 점선으로 도시한 바와 같이, 외부파이프(112)에는 일정 간격마다 기판(s)의 저면을 지지하는 다수의 가이드 롤러(119)들이 설치될 수 있다. 내부파이프(114)는 외부파이프(112) 내부에 삽입되어 설치된다. 내부파이프(114)는 탄소섬유강화플라스틱으로 이루어지는 것으로, 외부파이프(112)에 압입되어 삽입된다. 내부파이프는(114) 외부파이프(112)보다 길이가 짧으며, 외부파이프(112)보다 6배정도 두꺼운 3.0-3.6mm의 두께로 이루어진다. 외부파이프(112) 내부에 압입된 내부파이프(114)의 탄성변형(elastic strain)의 범위는 60-70(ton)이 바람직하다. 외부파이프(112)의 재질은 스테인레스스틸 보다 가격이 저렴한 폴리염화비닐(PVC)을 선택적으로 사용할 수 있다.
이러한 구조의 본체파이프(110)의 양단에는 베어링(130)에 의해 지지되는 지지봉(120)이 설치된다. 지지봉(120)은 내부파이프(114)가 끼워지는 제1고정부(124)와, 외부파이프(112)가 끼워지는 제2고정부(122)를 갖는다. 제1고정부(124)에는 접착제가 도포되어 내부파이프(114)가 상기 접착제에 의해 고정되며, 제1고정부(124)(내부파이프와 접하는 외주면)에는 원주방향으로 홈(124a)들이 형성된다. 그리고 지지봉(120)에는 외부의 동력장치로부터 동력을 전달받는 동력전달부재(도시됨)가 설치될 수 있다.
도 4는 반송 샤프트의 제조 방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 반송 샤프트(100)의 제조 방법은 외부파이프(112)와 내부파이프(114)를 준비하는 단계(s12), 외부파이프(112) 내부에 내부파이프(114)를 압입하여 결합하는 단계(s14). 이렇게 만들어진 본체파이프(110)의 양단에 지지봉(120)을 삽입하여 결합하는 단계(s16), 지지봉(120)과 본체 파이프(110)의 외부파이프(112) 접합부분을 용접 처리하는 단계(s18). 용접부분의 비드를 연마 공정으로 제거하는 단계(s20), 통상의 후속 처리(전면 조도 연마, 진직도 검사/교정 그리고 전면 전해연마)(s22)를 순차적으로 처리하는 단계로 이루어진다. 이러한 과정 중에서, 외부파이프(112)는 두께가 얇기 때문에 인발 가공 방식이 아닌 롤러 가공 방식으로 제작되는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면서 외부파이프(112)의 제조 과정을 살펴보면, 일정 폭으로 된 띠상의 스테인레스스틸 판재(P)는 다수의 롤러(212)들이 수평방향으로 연속해서 배열된 롤러 가공부(210)를 거치면서 단면이 원형이 되게 점차적으로 말리게 된다. 이렇게 판재(P)가 원형으로 말리면서 양단이 서로 맞닿은 이음부는 롤러가공부(2100)의 후방에 설치된 용접부(220)에서 용접된다. 그리고 외부파이프(112)의 이음부에 형성된 비드는 용접비드 제거부(240)에서 제거하면 원형의 외부파이프(112)가 형성된다. 이렇게 만들어진 외부파이프(112)는 소정 온도로 가열한 다음 서서히 냉각하여 처리하는 어닐링처리를 거친 후 진직도 교정 과정을 거치게 된다.
그리고, 내부파이프(114)는 카본원단을 일정 크기로 재단하는 단계, 재단된 카본원단에 수지도포 및 적층성형단계, 카본원단을 금형에 부착 후 가압하여 롤러로 마는 롤링/성형 단계, 수지경화단계 그리고 탈형하는 단계를 통해 제작되며, 이러한 과정은 공지 기술로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 탄소섬유 강화플라스틱 소재의 내부파이프는 상기의 방식 이외에 다양한 공지의 방식으로 만들어질 수 있다. 여기서 카본 원단은 일본의 토레이 회사(Toray Industrial Inc.)에서 생산하는 제품(탄성변형 범위 60-70ton) 을 사용하였다.
한편, 본체파이프(110)의 양단에 지지봉(120)을 삽입하여 결합하는 과정은 지지봉(120)의 제1고정부(124)에 접착제를 도포한 상태에서 이루어지며, 내부파이프(114)는 접착제에 의해 지지봉(120)에 결합된다.
도 6은 본 발명에 따른 반송 샤프트와 스테인레스스틸 소재의 반송 샤프트, 그리고 이중파이프 구조인데 탄성변형 범위가 20-30ton인 탄소섬유 강화플라스틱 소재의 내부파이프를 갖는 이중파이프 구조의 반송 샤프트의 처짐량을 비교한 표이다. 도 7은 도 6에 표시된 3개의 반송 샤프트들의 위치별 처짐량 비교 챠트이다.
도 6 및 도 7의 결과로부터 명백한 바와 같이, 1번 반송 샤프트의 경우 1mm 이상의 자중에 의한 처짐이 발생하여 사용할 수 없고, 2번 사프트의 경우에는 탄소섬유 강화플라스틱 소재의 내부파이프를 사용하여 무게를 줄이고 내부파이프의 탄성력으로 인해 샤프트 중심의 처짐량이 개선되었다. 하지만, 본 발명에서 규정하는 조건으로 제조된 3번의 반송 샤프트는 자중에 의한 처짐량 및 기판이 놓여졌을 때의 처짐량이 2번 반송 샤프트 보다도 현저하게 우수한 효과를 얻을 수 있다. 즉, , 20-30ton인 탄소섬유강화플라스틱 소재의 내부파이프를 갖는 2번 반송 샤프트 보다는 60-70ton인 탄소섬유강화플라스틱 소재의 내부파이프를 갖는 본 발명의 반송 샤프트가 보다 우수한 처짐량 감소 효과를 얻을 수 있었다.
이상에서, 본 발명에 따른 반송 샤프트의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 반송 샤프트의 자중을 최소화할 수 있어, 장축의 반송 샤프트를 이용할 경우에, 장축으로 인한 자체 하중과 이송물에 의한 하중으로 인해 중심부위가 하방으로 처져 변형되는 것을 최소화할 수 있다. 본 발명의 반송 샤프트는 처짐현상을 최소화함으로써, 불안정한 회전과 특정부위에 하중이 편중되어 과부하가 발생되고, 이로 인해 전체적인 이송장치의 이송에 대한 효율성과 작업 및 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반송 샤프트의 분해 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 반송 샤프트의 측단면도;
도 3은 도 1에 도시된 반송 샤프트의 정단면도;
도 4는 반송 샤프트의 제조 방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 외부파이프의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 반송 샤프트와 다른 타입의 반송 샤프트들의 처짐량을 비교한 표;
도 7은 도 6에 표시된 3개의 반송 샤프트들의 위치별 처짐량 비교 챠트;
도 8은 기존 반송 샤프트의 사용상태를 보여주는 도면;
도 9는 기존 반송 샤프트의 처짐상태를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
110: 본체파이프
112 : 외부파이프
114 : 내부파이프
120 : 지지봉

Claims (6)

  1. 반송 샤프트에 있어서:
    다수의 가이드 롤러들이 외주면에 설치되는 외부파이프;
    상기 외부파이프의 내부에 압입되는 내부파이프; 및
    상기 외부파이프와 상기 내부파이프의 양단에 각각 끼워져 고정되는 그리고 베어링에 의해 지지되는 한 쌍의 지지봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 샤프트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부파이프는 스테인레스스틸 또는 폴리염화비닐로 이루어지고 상기 내부파이프는 탄소섬유 강화플라스틱으로 이루어지며, 상기 탄소섬유강화플라스틱의 탄성변형 범위는 60-70(ton)이고, 상기 외부파이프의 두께는 0.5-0.7mm, 상기 내부파이프의 두께는 3.0-3.6mm인 것을 특징으로 하는 반송 샤프트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지봉은 상기 내부파이프와 접하는 외주면에 원주방향으로 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반송 샤프트.
  4. 반송 샤프트의 제조 방법에 있어서:
    외부파이프를 준비하는 단계;
    상기 외부파이프의 내부에 끼워질 내부파이프를 준비하는 단계;
    상기 외부파이프 속에 상기 내부파이프를 압입하여 결합시키는 단계;
    상기 내부파이프의 양단에 지지봉을 삽입하여 결합시키는 단계;
    상기 지지봉과 상기 외부파이프의 접합부분을 용접하는 단계; 및
    상기 용접부분을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 샤프트의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부파이프는 스테인레스 스틸 또는 폴리염화비닐로 이루어지고 상기 내부파이프는 탄소섬유강화플라스틱으로 이루어지며, 상기 탄소섬유강화플라스틱의 탄성변형 범위는 60-70(ton)인 것을 특징으로 하는 반송 샤프트의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 외부파이프 준비단계는
    띠상의 스테인레스스틸 판재를 단면이 원형이 되도록 점차적으로 말아주고, 상기의 판재가 원형으로 말리면 양단이 맞닿는 이음부를 용접하여 외부파이프를 만드는 단계;
    상기 외부파이프의 이음부에 형성된 비드를 제거하는 단계;
    상기 외부파이프를 어닐링처리 하는 단계; 및
    상기 외부파이프의 진직도를 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 샤프트의 제조 방법.
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