KR20060079477A - 모터의 과부하를 방지할 수 있는 유니버설조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 과부하를 방지할 수 있는 유니버설조인트에 관한 것으로, 소정의 구동 장치와 연결되어 상기 소정의 구동 장치의 구동력을 전달받는 제1축과, 상기 제1축과는 일직선 상에 놓여있지 아니하고 상기 구동 장치의 구동력을 전달받아 소정의 피동 장치를 구동시키는 제3축과, 상기 제1축 및 상기 제3축과는 각각 소정의 각도로 경사져 있고 상기 제1축에전달된 회전력을 상기 제3축에 전달하는 제2축을 포함하고, 상기 제1축과 상기 제2축, 그리고 상기 제2축과 상기 제3축은 톱니 모양의 기어의 맞물림에 의해서 소정 각도로 물리적으로 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 유니버설조인트의 연결 부분을 톱니 모양으로 함으로써 스테이지를 구동하기 위해 한 축이 모터에 의해 돌아갈 때 모터의 회전력이 그대로 전달될 수 있다. 따라서, 모터의 적은 회전력으로도 스테이지의 움직임이 가능해지므로 모터의 과부하를 없애거나 줄일 수 있는 효과가 있다. 그리고, 유격이 최소화되기 때문에 이로 인한 스테이지의 이동 오차를 최대한 줄일 수 있는 효과가 있다.

주사전자현미경(SEM), 스테이지(STAGE), 유니버설조인트(UNIVERSAL JOINT)

Description

모터의 과부하를 방지할 수 있는 유니버설조인트{Universal Joint Capable of Preventing Overload of Motor}

도 1은 종래 기술에 따른 유니버설조인트를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명의 구현예에 따른 유니버설조인트를 도시한 정면도.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

100; 유니버설조인트 110; 구동축

120; 전달축 130; 피구동축

본 발명은 반도체 장비에 쓰이는 유니버설조인트에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 유격을 방지하고 구동하는 모터의 과부하를 방지할 수 있는 유니버설조인트에 관한 것이다.

반도체 검사 장비인 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope) 장비는 챔버 내부의 스테이지를 구동시키기 위해선, 도 1에 도시된 바와 같이, 유니버설조인트(10; Universal Joint)를 이용하여 스테이지가 X, Y 축으로 움직이게 한다. 구체적으로는 스테이지의 양쪽에 유니버설조인트(10)가 하나씩 있고, 유니버설조인 트(10)는 각각의 모터로 구동된다. 스테이지의 구동을 위해 모터가 구동되면 모터의 구동력이 유니버설조인트(10)를 통해 스테이지로 전달된다.

그런데, 장비 구조상 스테이지와 연결되는 축(12)과 모터에 연결되는 축(14)이 일직선 상에 있지 않은 것이 종래이다. 따라서, 종래의 유니버설조인트(10)는 두 개의 고리로 연결된 각이 꺽이는 곳(A,B)이 두 곳 있게 되는 것이 필연적이었다. 이에 따라, 힘이 전달되는 동안 유니버설조인트(10)의 꺽임 부분(A,B)에 유격이 발생되어 스테이지의 이동에 오차가 생기는 문제점이 있었다. 또한, 유격이 생기는 만큼 모터에 부하가 더 걸림으로써 장비의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유격을 방지하고 모터의 과부하를 없애거나 최소화할 수 있는 유니버설조인트를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유니버설조인트는 어느 한 축이 회전될 때 모터의 과부하없이 회전력을 그대로 전달할 수 있는 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 실현할 수 있는 본 발명의 구현예에 따른 유니버설조인트는, 소정의 구동 장치와 연결되어 상기 소정의 구동 장치의 구동력을 전달받는 제1축과, 상기 제1축과는 일직선 상에 놓여있지 아니하고 상기 구동 장치의 구동력을 전달받아 소정의 피동 장치를 구동시키는 제3축과, 상기 제1축 및 상기 제3축과는 각각 소정의 각도로 경사져 있고 상기 제1축에전달된 회전력을 상기 제3축에 전달하는 제2축을 포함하고, 상기 제1축과 상기 제2축, 그리고 상기 제2축과 상기 제3축은 톱니 모양의 기어의 맞물림에 의해서 소정 각도로 물리적으로 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 구현예의 제1축과 제2축과의 기어의 맞물림과, 제2축과 제3축과의 기어의 맞물림은 동일 또는 상이한 기어비로 맞물려 있는 것을 특징으로 한다.

본 구현예의 제3축은 스테이지 축과 연결되고, 제1축은 스테이지를 구동시키는 모터와 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 유니버설조인트의 꺽임 부분을 없애고 연결 부분을 톱니 모양으로 형성함으로써 스테이지를 구동하기 위해 한 축이 모터에 의해 돌아갈 때 모터의 회전력이 그대로 전달될 수 있게 된다. 따라서, 모터의 적은 회전력으로도 스테이지의 원할한 움직임이 가능해지므로 모터의 과부하를 없애거나 줄일 수 있다. 그리고, 유격이 최소화되기 때문에 이로 인한 스테이지의 이동 오차를 최대한 줄일 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 유니버설조인트를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

구현예

도 2는 본 발명의 구현예에 따른 유니버설조인트를 도시한 정면도이다.

도 2를 참조하면, 본 구현예의 유니버설조인트(100; Universal Joint)는 일직선 상에 위치하지 않는 장치들 사이에 연결되어 어느 한 장치의 회전력을 다른 장치에 전달하는 동력 전달 장치이다.

일직선 상에 놓이지 않은 장치들 간에 구동력을 전달하기 위해 본 구현예의 유니버설조인트(100)의 양단은 일직선 상에 놓여있지 아니한 장치와 각각 연결된다. 구체적으로, 유니버설조인트(100)는 각각 일직선 형태의 제1축(110)과 제3축(130)을 포함하여 구성된다. 그리고, 유니버설조인트(100)는 제1축(110)과 제3축(130) 사이에 위치하여 어느 한 축, 예를 들어, 제1축(110)의 구동력을 제3축(130)에 전달하기 위한 일직선 형태의 제2축(120)을 포함하여 구성된다.

이하, 제1 내지 제3축(110,120,130)에 관하여 그 형태와 작용을 자세히 설명한다.

제1축(110)은 가령 모터와 같이 구동력(회전력)을 발생시키는 구동기와 연결되는 구동축이다. 이 구동축(110)은 구동기와 연결되어 능동적으로 회전한다. 이 구동축(110)의 일단은 상술한 바와 같이 구동기와 연결되고 제2축(120)과 마주보는 타단은 톱니 모양의 기어(112)가 형성되어 있다.

제2축(120)은 구동축(110)의 회전력을 후술하는 제3축(130)에 전달하는 동력전달축이다. 이 전달축(120)의 일단은 구동축(110)의 기어(112)와는 물리적으로 적합하게 맞물리는 톱니 모양의 기어(122)가 형성되어 있다. 따라서, 전달축(120)은 구동축(110)의 회전력을 물리적으로 전달받는다.

여기서, 전달축(120)은 구동축(110)의 회전력을 구동축(110)과는 일직선 상 에 놓여있지 아니한 후술하는 제3축(130)에 전달하여야 한다. 이를 위해서 전달축(120)은 구동축(110)의 축방향과는 소정의 각도(예: 30도)를 이루도록 경사져 있다. 따라서, 전달축(120)의 기어(122)와 구동축(110)의 기어(112)의 맞물리는 형태는 외접하는 형태, 즉 구동축(110)의 기어(112)의 상부 경사면과 전달축(120)의 기어(122)의 하부 경사면이 서로 접하는 형태로 맞물려 있다.

그리고, 전달축(120)의 타단은 제3축(130)과 연결되도록 일단의 형태와 동일 또는 유사하게 톱니 모양의 기어(124)가 형성되어 있다.

제3축(130)은 상술한 바와 같이 구동축(110)의 회전력을 전달축(120)을 매개로 하여 전달받아 소정의 기구(피동 기구)를 동작(회전)시키는 피구동축이다. 피구동축(130)의 일단은 소정의 기구와 연결된다. 그리고, 전달축(120)과 마주보는 피구동축(130)의 타단은 전달축(120)의 기어(124)와 동일 또는 유사하게 톱니 모양의 기어(124)가 형성되어 있다.

피구동축(130)은 소정의 각도로 경사져 있는 전달축(120)의 회전력을 전달받는다. 따라서, 전달축(120)의 기어(124)와 피구동축(130)의 기어(134)의 맞물리는 형태는 외접하는 형태, 즉 피구동축(130)의 기어(134)의 하부 경사면과 전달축(120)의 기어(124)의 상부 경사면이 서로 접하는 형태로 맞물려 있다.

한편, 구동축(110)의 기어(112)와 전달축(120)의 기어(122)와의 맞물림과, 전달축(120)의 기어(122)와 피구동축(130)의 기어(134)의 맞물림은 서로 동일한 기어비를 이룰 수 있다. 이와 다르게, 구동축(110)의 기어(112)와 전달축(120)의 기어(122)와의 맞물림과, 전달축(120)의 기어(122)와 피구동축(130)의 기어(134)의 맞물림은 상이한 기어비를 이룰 수 있다. 기어비의 동일비 또는 상이한 비에 따라 회전력이 등속으로 전달되는가 아니면 불등속으로 전달된다.

위와 같이 구성된 유니버설조인트(100)는 다음과 같이 동작한다.

피구동축(130)이, 예를 들어, 반도체 검사 장비인 주사전자현미경 장비의 스테이지의 축과 연결되고 구동축(110)이 모터와 연결되어 있다고 가정한다. 또한, 모터의 축과 스테이지의 축이 일직선 상에서 벗어나 있다고 가정한다.

구동축(110)이 모터의 회전력을 받아 회전한다. 이러한 구동축(110)의 회전이 기어들(112,122)의 맞물림으로 전달축(120)으로 전해진다. 전달축(120)에 전해진 모터의 회전력은 또 다른 기어들(124,134)의 맞물림으로 인해 피구동축(130)으로 전달된다. 이에 따라, 피구동축(130)과 연결된 스테이지가 X, Y 축으로 이동된다.

이때, 본 구현예의 유니버설조인트(100)는 꺽이는 부분이 톱니 모양의 기어가 서로 맞물리는 형태로 되어 있다. 그러기 때문에, 본 구현예의 유니버설조인트(100)를 모터와 스테이지 사이의 동력전달장치로 사용하면 모터의 회전력이 그대로 스테이지로 전달된다. 따라서, 모터의 과부하를 필요로 하지 아니하고 모터의 적은 회전력으로도 스테이지의 움직임이 가능해진다.

또한, 톱니 모양의 기어의 원활한 회전에 의해 모터의 구동력이 스테이지로 전달되기 때문에 유격이 최소화되어 스테이지의 이동 오차가 최대한 줄어들게 된다.

지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거나 수정할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유니버설조인트의 연결 부분을 톱니 모양으로 함으로써 스테이지를 구동하기 위해 한 축이 모터에 의해 돌아갈 때 모터의 회전력이 그대로 전달될 수 있다. 따라서, 모터의 적은 회전력으로도 스테이지의 움직임이 가능해지므로 모터의 과부하를 없애거나 줄일 수 있는 효과가 있다. 그리고, 유격이 최소화되기 때문에 이로 인한 스테이지의 이동 오차를 최대한 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 소정의 구동 장치와 연결되어 상기 소정의 구동 장치의 구동력을 제공받는 제1축과,

   상기 제1축과는 일직선 상에 놓여있지 아니하고 상기 소정의 구동 장치의 구동력을 전달받아 소정의 피동 장치에 구동력을 제공하는 제3축과,

   상기 제1축 및 상기 제3축과는 각각 소정의 각도로 경사져 있고 상기 제1축에제공된 구동력을 상기 제3축에 순차로 제공하는 제2축을 포함하고,

   상기 제1축과 상기 제2축과의 물리적 연결, 그리고 상기 제2축과 상기 제3축과의 물리적 연결 중에서 적어도 어느 하나는 톱니 모양의 기어의 맞물림에 의해서 소정 각도로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유니버설조인트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1축과 상기 제2축과의 기어의 맞물림과, 상기 제2축과 상기 제3축과의 기어의 맞물림은 동일 또는 상이한 기어비로 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 유니버설조인트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제3축은 스테이지 축과 연결되고, 상기 제1축은 상기 스테이지를 구동시키는 모터와 연결되는 것을 특징으로 하는 유니버설조인트.

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