KR20180098680A - 보링 헤드 코팅용 홀더 - Google Patents

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KR20180098680A
KR20180098680A KR1020187024030A KR20187024030A KR20180098680A KR 20180098680 A KR20180098680 A KR 20180098680A KR 1020187024030 A KR1020187024030 A KR 1020187024030A KR 20187024030 A KR20187024030 A KR 20187024030A KR 20180098680 A KR20180098680 A KR 20180098680A
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클라우스 하이네-켐프켄스
마틴 호흐슈와저
미카엘 디에츠
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오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 페피콘
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Abstract

본 발명은 다수의 보오라를 갖는 홀더에 관한 것으로, 보오라 팁들의 코팅에 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 홀더들은 보오라 팁들이 원통형 벽 상에 정지하고, 홀더들을 동일한 최소 거리를 두고 코팅소스를 지나 회전시킬 수 있는 방식으로 보오라들을 코팅 유닛내에 배치하는 것을 가능하게 한다. 상기 홀더는 홀들을 구비한 굴곡진 제 1벽, 홀들 또는 슬릿들을 구비하고 굴곡진 제 2벽 및, 상기 제 1벽과 제 2벽의 홀들에 삽입된 보오라들의 스토퍼 기능을 하는 제 3벽을 포함한다.

Description

보링 헤드 코팅용 홀더{HOLDER FOR BORING HEAD COATING}
본 발명은 보오라(borers)의 코팅 및 이를 위한 홀더(holders)에 관한 것이다.
보오라(borers) 마멸을 개선하기 위해, 그 팁들(tips) 및 칩플루트들(chip flutes)을 예컨대 티타늄 질화물 또는 알루미늄 크롬 질화물과 같은 경질재료 층들로 코팅하는 것이 알려져 있다. 일반적으로 이러한 층들의 코팅을 위해 예컨대 아크 증착(arc evaporation), 전자빔 증착 또는 스퍼터링과 같은 PVD 프로세스들이 배치 프로세스(batch process)에서 사용된다. 여기서 배치 프로세스는 코팅될 보오라들을 가진 홀더들(holders)이 로딩되고 이러한 홀더들이 일종의 턴테이블에 배치됨으로써, 회전에 의해 보오라들이 코팅 소스에 수차례 노출되도록 하는 것을 의미한다. 그렇게 하면서, 보오라 헤드들 및 팁 바로 뒤 영역만 코팅되도록 하는 방식으로 홀더들을 구성하도록 시도되었다.
독일특허 DE 600 02 579 T2 로부터 보오라들이 삽입될 수 있는 개구 배열이 제공된, 적어도 하나의 천공(穿孔) 외벽을 가지는 홀더를 사용하는 것이 알려져 있다. 홀더의 내부 구멍 안에는 외벽에 평행하고 해당 개구부들을 갖는 지지벽이 제공되어, 샤프트들을 가진 보오라들이 기본적으로 평행하게 배열될 수 있게 한다. 또한, 보오라들이 기본적으로 외벽으로부터 동일한 정도로 돌출되도록 하기 위해, 홀더의 구멍 안에, 외벽으로부터 안쪽으로 일정 거리를 두고 스토퍼(stop)가 제공된다. 이 홀더는, 외부 환경으로부터 외벽 내의 보오라 부분을 차폐하기 위한 중공 홀더로 구성되어 홀더 내부의 대기에 여전히 홀더가 노출되도록 한다.
그러나 독일특허 DE 600 02 579 T2에 개시된 홀더는, 다각형(polygon) 형태로 디자인되어 있고 다각형 형상의 외부 표면으로부터 코팅하는 동안에 보오라들이 돌출된다는 단점이 있다. 따라서 보오라 팁들이 코팅 소스를 넘어서 회전한다면, 다각형의 코너들에 가까이 배치되어 있는 보오라들은 다각형 표면의 중심에 배치되어 있는 이 보오라들에 비해 코팅 소스에 대한 최소 거리가 줄어든다. 이로 인해 보오라들의 코팅 두께가 달라지는 원치 않는 결과를 야기한다. 또한, 다각형들의 코너들에 가까이 배치되어 있는 보오라들은, 코팅 소스와 최소 거리에 있을 때, 코팅 소스의 표면에 수직으로 서 있지 않다. 따라서 칩플루트(chip flute)의 한쪽이 차단되어 있는 반면, 다른 한쪽은 소스에 보다 직접적으로 노출된다. 현 시점에서는 대부분의 재료가 보오라 표면 위에 증착되므로, 이는 보오라들의 바람직하지 않은 비대칭 코팅을 야기한다. 홀더는 중공이어야 하므로 로딩의 유연성(flexibility of loading)이 현저히 감소하는 것도 추가 단점이다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 문제들을 적어도 부분적으로 해소하는 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은, 홀더가 중공 홀더(a hollow holder)가 아닌, 서로 이격된 적어도 3개의 벽들(walls)로 구성된 샌드위치로 제작함으로써 해결되며, 이 벽들은 홀더를 턴테이블 위에 배치시, 대체로 턴테이블의 외형을 따라 커브가 지도록 하는 방식으로 굴곡되어 있다. 이러한 방법으로 종래기술의 다각형 형태를 피할 수 있다.
본 발명은 실시예와 도면들에 기초하여 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개별 홀더의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개별 홀더의 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 홀더들이 코팅 설비 내에 배치되어 있는 모습이며, 턴테이블의 위에서 본 모양을 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 개별 홀더의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 개별 홀더의 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도 2c는 본 발명의 제 2실시예에 따른 가변 스토퍼 수단들을 가진 개별 홀더의 단면을 나타낸다.
도 2d는 본 발명의 제 2실시예에 따른 홀더들이 코팅 설비 내에 배치되어 있는 모습이며, 턴테이블의 위에서 본 모양을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 개별 홀더의 단면을 나타낸다.
도 3b는 본 발명의 제 3실시예에 따른 개별 홀더의 분해도를 나타낸다.
제 1실시예에 따른 홀더는, 원의 세그먼트를 따라 굴곡져 있고 보오라들(107)이 삽입될 수 있는 홀들(105)의 배열로 천공된 제 1벽(103)을 포함한다. 또한 이 홀더는 홀들(111)로 천공되고 굴곡진 제 2 벽(109)을 더 포함하며, 그 굴곡은 반드시 제 1벽(103)의 굴곡에 대응되고, 그 홀들(111)은 반드시 제 1벽(103)의 홀들(105)에 대응되도록 배치된다. 제 2벽(109)은 그 오목 면상의 제 1벽(103)으로부터 이격되게 배치된다. 이 홀더는 또한 그 오목 면상의 제 2벽(109)로부터 이격되게 배치된 제 3벽(113)을 포함하는데, 제 3벽에는 제 1벽 및 제 2벽의 홀들에 대응되는 홀들이 없다. 관련 홀더가 도 1a의 단면도 및 도 1b의 분해도에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1c는 관련 홀더들이 어떻게 코팅 설비 내에 배치될 수 있는가를 나타낸다. 이 도면은 하나의 원내에 배치되고 홀더들이 회전하는 곳을 지나서 예컨대 4개의 코팅 소스들(121, 123, 125 및 127)에 의해 둘러싸인 홀더들을 나타낸다. 이 도면은 홀더들의 굴곡(curve)이 코팅 설비의 크기에 맞게 채택되어야 한다는 것을 명확히 보여준다. 따라서 홀더들의 굴곡 반경(curve radius)은 작은 코팅 설비에서는 0.2m 및 큰 코팅 설비에서는 3m 사이에 있다. 도 1c는 또한 각각의 보오라들이 동일한 최소 거리에서 코팅 소스를 지나 회전하는 것을 명확히 나타낸다. 또한 본 발명의 제 1실시예로는 칩플루트들(chip flutes)의 비대칭 코팅 문제가 아직 해결되지 못했음이 명백해진다.
상기 문제는 본 발명에 따른 최종의 바람직한 제 2실시예로 해결된다. 제2 실시예에 따른 홀더는, 원의 세그먼트를 따라 굴곡져 있고 보오라들(207)이 삽입될 수 있는 홀들(205)의 배열로 천공된 제 1벽(203)을 포함한다. 또한 이 홀더는 홀들(211)로 천공되고 원의 세그먼트를 따라 굴곡진 제 2벽(209)를 더 포함한다. 제 2벽(209)은 그 오목 면상의 제 1벽(203)으로부터 이격되게 배치된다. 이 홀더는 원의 세그먼트를 따라 굴곡진 제 3벽(213)을 포함한다. 제 3벽(213)은 그 오목 면상의 제 2벽(209)으로부터 이격되게 배치된다. 제 3벽(213)에는 제 1벽 또는 제 2벽에 대응되는 홀들이 없다. 이 3개의 벽들의 굴곡(curve)은, 배치가 완료될 경우, 원들의 중심들이 서로의 위에 중첩되도록 하는 방식으로 선택된다. 제 2벽(209)의 홀들(211)은, 보오라들(207)이 제 1벽(203) 및 제 2벽(209)을 통해 로딩되고 제 3벽(213)에 대해 마지막으로 멈출 경우, 보오라들(207)이 반드시 방사상으로 배열되는 방식으로 제 1벽(203)의 홀들(205)과 정렬된다.
도 2c는 어떻게 3개의 벽들이 브레이스들(251, 253)에 의해 서로 연결될 수 있는지를 나타낸다. 여기서 제 1벽(203)은 보오라들에 대한 각각의 홀들이 서로 정렬을 유지하도록 제 2벽(209)에 견고히 연결된다. 반면에, 제 2벽(209)과 제 3벽(213)의 거리는, 하나의 배치(batch)에서 다음의 배치로 변경될 수도 있는 보오라 길이를 코팅할 수 있도록 수정될 수 있다. 이는 예컨대 세장형 홀들(255)에 의해 달성될 수 있다. 도 2c의 점선 라인에 제 3벽(213)의 두번째 포지션이 도시되어 있다.
도 2d는 상기에 언급된 제 2 실시예에 따른 홀더들이 링 형상으로 배치되어 있는 코팅설비를 위에서 본 모양을 개략적으로 나타낸다. 도면으로부터, 모든 보오라들은 바깥쪽으로 방사상으로 돌출되어 있고 코팅 소스들에 대해 동일한 최소 거리를 두고 있음을 알 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 제 3실시예에 따르면, 홀더는 4개의 벽을 포함한다. 2개의 외벽들(303, 313)은 제 1실시예의 제 1벽 및 제 3벽과 일치한다. 2개의 외벽들(303, 313) 사이에 두개의 추가 벽들(309, 315)이 배치된다. 외벽(303) 가까이에 배치되어 있는 벽(309)은 벽(309)의 굴곡 방향에 수직으로 된 슬릿들(317)을 포함한다. 벽(313) 가까이에 배치되어 있는 벽(315)은 벽의 굴곡을 따라서 종방향의 슬릿들(319)을 포함한다. 이러한 배치로, 벽(303)에 대해 벽(309)을 방사상으로 슬라이딩시킴으로써, 보오라들의 방사상 배향(radial orientation)을 조절하는 것이 가능하다. 이는 예컨대, 동일 홀더를 상이한 챔버 직경을 가진 코팅 설비들 내에서 사용시에 장점이 있다.
상기 언급된 실시예들에서, 보오라 팁들이 스토퍼 수단 위치까지 홀더 안으로 로딩되는 경우, 보오라 팁들은 원통형 벽 상에서 정지한다. 이는 여러 원통들, 즉 여러 홀더들을 차례차례 포개어 적층할 수 있는 가능성을 제공한다.
코팅 설비 내에서 보오라들을 운반하는 홀더가 개시되는데, 제 1홀들(holes)로 천공된 제 1벽과, 보오라들이 제 1홀들에 각각 삽입될 수 있는 동시에 제 2홀들(holes) 또는 슬릿들(slits)에 삽입될 수 있도록 하는 방식으로 제 1홀들과 맞추어 정렬되는 제 2홀들 또는 슬릿들로 천공되고 제 1벽과 이격된 제 2벽을 포함하며, 이 홀더는 제 2벽과 이격되고 제 1홀들 및 제 2홀들 또는 슬릿들에 삽입되어 있는 보오라들의 스토퍼(stop)로 기능하기에 적합한 적어도 하나의 제 3벽을 포함하며, 적어도 제 1벽 및 제 3벽은 원의 세그먼트를 따라 굴곡져 있고 따라서 각각의 스토퍼 위치까지 보오라들을 삽입한 후, 제 3벽의 원의 세그먼트를 따라 이 홀더에서 보오라팁이 전체적으로 돌출되도록 하는 방식으로 디자인되어 있다.
제 2벽 자체는 원의 세그먼트를 따라 굴곡질 수 있다. 제 2벽은 그 오목 면상의 제 1벽과 이격되게 배치될 수 있고, 제 3벽은 제 1벽의 오목면상의 제 2벽과 이격되게 배치될 수 있으며, 이 제 2벽은 제 1벽과 제 3벽 사이에 배치된다.
제 1, 2, 3벽은, 그 원들(circles)을 완성시 원들의 중심이 반드시 서로 위 아래로 중첩되어 놓이는 방식으로 원의 세그먼트가 굴곡지게 서로 상대적으로 배치되는 것이 유리하다.
본 발명은 상기에 언급된 홀더들을 가진 코팅 설비를 개시하고 있으며, 이 홀더들은, 코팅하는 동안 보오라들이 반드시 코팅 소스로부터 동일한 최소 거리를 가진 원형 궤적 내에서 코팅 소스와 있을 수 있도록 하는 방식으로, 코팅설비 내에 배치된다.
일련의 보오라들을 코팅하는 방법이 개시되었으며, 코팅을 위해 보오라들은 원형 궤적 내에서 회전하는 적어도 하나의 홀더에 삽입되고, 제 1홀들로 천공된 제 1벽 및, 제 2홀들 또는 슬릿들로 천공된 제 2벽을 포함하며, 홀더로부터 돌출되어 있는 보오라들의 팁들은 반드시 원통형 벽 상에 정지하고, 보오라들의 축들은 적어도 한 홀더의 회전 축에 평행하지 않으며 바람직하게는 원통형 벽에 수직이다.

Claims (6)

  1. 제 1홀들로 천공(穿孔)된 제 1벽; 및
    제 1벽으로부터 이격되고, 보오라들이 제 1홀들에 각각 삽입될 수 있는 동시에 제 2홀들 또는 슬릿들에 삽입될 수 있도록 하는 방식으로 제 1홀들과 정렬되는 제 2홀들 또는 슬릿들로 천공된 제 2벽을 포함하는 코팅 설비 내로의 보오라 운반용 홀더에 있어서,
    상기 홀더는,
    제 2벽으로부터 이격되고, 제 1홀들 및 제 2홀들 또는 슬릿들에 삽입된 보오라들의 스토퍼로 기능하는 적어도 하나의 제 3벽을 포함하며, 적어도 상기 제 1벽 및 제 3벽은 원의 세그먼트를 따라 굴곡져서, 각각의 스토퍼 위치까지 보오라들을 삽입한 후, 제 3벽의 원의 세그먼트를 따라 상기 홀더로부터 보오라 팁이 전체적으로 돌출되도록 하는 방식으로 굴곡지게 디자인되고,
    상기 홀더는,
    코팅시 보오라들이 반드시 코팅 소스로부터 동일한 최소 거리를 가진 원형 궤적 내에서 코팅 소스와 있을 수 있도록 하는 방식으로, 코팅 설비 내에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    코팅 설비 내로의 보오라 운반용 홀더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2벽도 원의 세그먼트를 따라 굴곡진 것을 특징으로 하는,
    코팅 설비 내로의 보오라 운반용 홀더.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2벽은 그 오목면 상의 제 1벽으로부터 이격되게 배치되고, 상기 제 3벽은 제 1벽의 오목면 상의 상기 제 2벽으로부터 이격되게 배치되고, 상기 제 2벽은 제 1벽과 제 3벽 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    코팅 설비 내로의 보오라 운반용 홀더.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3벽은, 그 원들을 완성시, 원들의 중심이 반드시 서로 위 아래로 중첩되어 놓이는 방식으로 원의 세그먼트가 굴곡지게 서로에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는,
    코팅 설비 내로의 보오라 운반용 홀더.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3벽은, 그 원들을 완성시, 원들의 중심이 반드시 서로 위 아래로 중첩되어 놓이는 방식으로 원의 세그먼트가 굴곡지게 서로에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는,
    코팅 설비 내로의 보오라 운반용 홀더.
  6. 일련의 보오라들을 코팅하는 방법에 있어서,
    코팅을 위해 보오라들은 원형 궤적 내에서 회전하는 적어도 하나의 홀더에 삽입되고, 제 1홀들로 천공된 제 1벽 및 제 2홀들 또는 슬릿들로 천공된 제 2 벽을 포함하며, 상기 홀더로부터 돌출되는 보오라들의 팁들은 반드시 원통형 벽 상에 정지하고, 상기 보오라들의 축들은 적어도 하나의 홀더의 회전 축에 평행하지 않고, 원통형 벽에 수직하며,
    상기 홀더는,
    코팅시 보오라들이 반드시 코팅 소스로부터 동일한 최소 거리를 가진 원형 궤적 내에서 코팅 소스와 있을 수 있도록 하는 방식으로, 코팅 설비 내에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    코팅 방법.
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