KR20230013880A - 티타늄 코팅 증착용 장치 - Google Patents

티타늄 코팅 증착용 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 중공부재를 상하단에서 견고하게 지지하여 이송하면서 중공부재의 표면에 티타늄 코팅 증착용 장치로서, 수직축을 기준으로 회전하는 원판형의 플레이트를 구비한 상부부재(100); 상기 상부부재에 상단에 연결되고 코팅 대상인 내부 중공부재가 결합되어 이송되는 지그(200);를 포함하고, 상기 지그는, 수직방향으로 구비되는 긴 막대 형상의 지그 몸체부(220); 및 상기 몸체부의 상하에서 소정 거리 이격되어 마주보면서 배치되고, 코팅 대상인 상기 중공부재의 상단과 하단을 각각 결합되는 상부지지부재(250)와 하부지지부재(260);를 포함하고, 상기 상부지지부재와 하부지지부재 각각은, 상기 지그 몸체부가 체결되는 체결구를 중앙에 구비하고 방사상으로 형성된 방사상 가지부(251); 상기 방사상 가지부의 끝단에 수직방향으로 결합되는 나비볼트부(253); 및 상기 나비볼트부의 하단에 결합되는 원추형 부재로서, 상기 중공부재의 상단이 결합되는 원추형 결합부(255);로 이루어지는 것이 특징이다.

Description

티타늄 코팅 증착용 장치{APPRATUS FOR DEPOSITING TITANIUM COATINGS}
본 발명은 티타늄 증착 코팅 작업을 위한 지그를 포함하는 장치로서, 구체적으로는 티타늄 코팅 작업시에 코팅 대상물을 용이하게 지지하면서 코팅 장치 내부로 이송할 수 있는 지그 장치에 대한 것이다.
스테인리스 제품의 상품성을 향상시키기 위해, 화학적 또는 기계적 방법으로 표면을 가공하여 장식성을 부여할 수 있다. 이러한 가공 방법의 일종으로서, 탄화티타늄(TiC) 등을 증착시키는 PVD(Physical Vapor Deposition) 코팅을 통해 부품에 다양한 색상을 부여할 수 있다. 일반적으로 PVD 코팅장치는 챔버와 챔버 내에 시료대, 가스주입구, 진공배기구, 히터 등으로 구성되어 있다.
PVD 증착 공법은 물리적인 공정을 이용하여 원자 또는 분자를 기판의 표면에 증착시키는 과정이며, 이를 통해 제품의 표면에 고강도, 내마모성, 방열성, 내부식성 등 성능을 향상시키고 또한 표면에 다양한 고급스런 이미지를 줄 수 있는 공법이다. PVD 증착 공법으로는 진공 증발, 스퍼터링, 이온 도금(중공 음극 이온 도금, 열 음극 이온 도금, 아크 이온 도금, 반응성 이온 도금, 무선 주파수 이온 도금, DC 방전 이온 도금)등이 있을 수 있다.
PVD 코팅은 코팅 대상이 되는 제품을 챔버 내부로 이송하여 산화티타늄을 증착시키는 과정을 거치게 되고, 챔버 내부의 온도가 보통 200~500℃에 이르는 고온 상태이고 코팅 대상이 되는 제품의 형상이 다양하므로 이를 지지하여 이송하고 또한 증착 코팅이 제품의 표면에 골고루 이루어지도록 하기 위한 장치가 필요하였다.
본 발명은 티타늄 코팅 증착에 사용되는 제품 이송용 지그를 제공하는 것이며 나아가 이송용 지그를 포함하는 장치를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명은, 중공부재를 상하단에서 견고하게 지지하여 이송하면서 중공부재의 표면에 티타늄 코팅 증착용 장치로서, 수직축을 기준으로 회전하는 원판형의 플레이트를 구비한 상부부재(100); 상기 상부부재에 상단에 연결되고 코팅 대상인 내부 중공부재가 결합되어 이송되는 지그(200);를 포함하고,
상기 지그는, 수직방향으로 구비되는 긴 막대 형상의 지그 몸체부(220); 및 상기 몸체부의 상하에서 소정 거리 이격되어 마주보면서 배치되고, 코팅 대상인 상기 중공부재의 상단과 하단을 각각 결합되는 상부지지부재(250)와 하부지지부재(260);를 포함하고,
상기 상부지지부재와 하부지지부재 각각은, 상기 지그 몸체부가 체결되는 체결구를 중앙에 구비하고 방사상으로 형성된 방사상 가지부(251); 상기 방사상 가지부의 끝단에 수직방향으로 결합되는 나비볼트부(253); 및 상기 나비볼트부의 하단에 결합되는 원추형 부재로서, 상기 중공부재의 상단이 결합되는 원추형 결합부(255);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 코팅하는 증착용 장치를 제공한다.
상기 나비볼트부의 회전에 의해 상기 원추형 결합부는 상기 지그 몸체부의 길이방향을 따라 이동하면서, 상기 중공부재의 상단 및 하단이 상기 상부지지부재 및 하부지지부재 각각의 원추형 결합부의 측면에 밀착되어 결합되고, 고온의 티타늄 증착 환경에서 상기 중공부재의 내부에서 발생하는 가스를 배출하기 위하여, 상기 원추형 결합부(255)의 측면(255a)에는 길이방향을 따라 가스 배출홈(255b)이 형성되는 것이 좋다.
또한, 본 발명은 상기 원판형의 플레이트에 형성되는 다수 개의 관통구(152); 상기 관통구를 관통하여 구비되는 지그 회전축(160); 및 상기 지그 회전축의 하단에 구비되고 상기 지그의 상단이 걸리는 후크(165);를 더 포함하고, 상기 원판형 플레이트는 상기 상부부재에 중심부가 결합된 상태에서 제1회전 속도로 공전 회전하고, 상기 지그 회전축(160)은 상기 원판형 플레이트와 함께 공전 회전하면서 동시에 제2속도로 자전 회전함으로써, 상기 중공부재는 상기 공전 회전과 동시에 자전 회전을 하게 되어 균일한 증착이 이루어지도록 한다.
상기 상부부재는, 상기 원판형 플레이트에 결합되어 같이 회전하는 부재로서, 내주면에는 내측기어(175)가 형성된 링 형상의 회전링 부재(170); 외주면에는 상기 내측기어에 맞물리는 기어가 형성되고, 중앙에는 상기 지그 회전축이 결합되는 지그 회전 기어(180);를 포함하여, 상기 회전링 부재가 회전함에 따라 상기 원판형 플레이트가 공전 회전하고, 동시에 상기 지그 회전 기어가 자전 회전하게 된다.
본 발명은 위와 같은 구성에 의해서 상기 지그가 티타늄 코팅 증착 대상이 되는 파이프와 같은 내부 중공부재를 상하단에서 견고하게 고정할 수 있고 용이하게 코팅 챔버로 이송할 수 있게 되고, 또한 전체적으로 공전회전하면서 동시에 자전회전함에 따라 코팅이 대상 제품의 표면에 균일하게 효과적으로 이루어지는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명에 따른 중공부재에 티타늄 코팅을 하는 증착용 장치의 개략적인 사시도이며,
도 2는 본 발명의 장치 중 중공부재를 상하단에서 고정하는 지그이며,
도 3은 도 2의 지그에 결합되는 상단지지부재의 사시도이며,
도 4 및 도 5는 본 발명의 상단지지부재의 일부인 원추형 결합부에 중공부재가 결합되는 개념적인 모습이며,
도 6은 본 발명에 따른 증착용 장치에서 중공부재가 결합된 지그가 공전하면서 자전하는 원리를 보여주는 그림이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들이며 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 중공부재에 티타늄 코팅을 하는 증착용 장치의 개략적인 사시도이며, 도 2는 본 발명의 장치 중 중공부재를 상하단에서 고정하는 지그이며, 도 3은 도 2의 지그에 결합되는 상단지지부재의 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 상단지지부재의 일부인 원추형 결합부에 중공부재가 결합되는 개념적인 모습이며, 도 6은 본 발명에 따른 증착용 장치에서 중공부재가 결합된 지그가 공전하면서 자전하는 원리를 보여주는 그림이다.
이하에서는 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 파이프와 같은 내부가 중공인 제품(이하, 중공부재라고 함)을 코팅하기 위해 사용하는 지그에 대한 것으로, 중공인 제품은 단면이 원형인 파이프와 같은 부재이거나 단면이 사각형인 각형 부재일 수도 있다. 다만, 이하 설명에서는 단면 원형인 파이프 형상을 예로 들어 설명한다.
본 발명의 지그(200)는 중공부재의 상하단 중공 공간에 결합되어 견고하게 지지하는 원뿔형 결합체를 구비하고 있어서 상단과 하단에서 지지가 용이하며 또한 전체적으로 이송하는 동작이 편리하게 구성된다. 또한, 이하 설명할 바와 같이 중공부재를 공전 및 자전 동작이 가능하게 구성하여 균일한 코팅이 이루어지게 하였다.
구체적으로 보면, 본 발명은, 상부부재(100)와 상부부재에 착탈가능하게 결합되고 코팅 대상인 중공부재에 결합되어 이를 지지하는 지그(200)와 상기 상부부재의 하단에 구비되어 티타늄 증착 코팅이 이루어지는 공간인 챔버(C)로 이루어진다. 다만, 상기 챔버(C) 내부에서 코팅 내지 증착이 이루어지는 과정은 이 분야에서 통상적으로 사용하는 처리과정을 거치고 있으므로 이부분은 본 발명의 핵심 내용이 아닌 바 증착 과정에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 상기 상부부재(100)는 상하 이동하여 챔버를 개폐하는 부재이면서 동시에 코팅 대상인 중공부재(300)가 메달려서 장착되는 곳이다. 상부부재의 하부에는 수직방향을 기준으로 회전하는 원판형의 플레이트(150)가 구비된다.
그리고, 상기 지그(200)는 상기 상부부재에 상단이 걸려서 착탈 가능하게 연결되고 코팅 대상인 내부 중공부재가 결합된다. 이를 위해 상기 지그는, 수직방향으로 구비되는 긴 막대 형상의 지그 몸체부(220)와, 상기 몸체부의 상하에서 소정 거리 이격되어 마주보면서 배치되고, 코팅 대상인 상기 중공부재의 상단과 하단을 각각 결합되는 상부지지부재(250)와 하부지지부재(260)로 이루어진다.
그리고, 상기 상부지지부재(250)는 상기 지그 몸체부(220)가 체결되는 체결구를 중앙에 구비하고 방사상으로 형성된 방사상 가지부(251)를 갖는다. 상기 체결구를 관통하여 지그 몸체부(220)가 결합된다. 방사상 가지부(251)는 지그 몸체부에 체결된 상태에서 상하 이동을 금지하도록 하기 위해 수평방향으로 볼트를 체결하여 방사상 가지부의 이동을 제한하게 된다.
그리고, 상기 방사상 가지부의 끝단에는 수직방향으로 나비볼트부(253)가 체결되고, 상기 나비볼트부의 하단에는 원추형 부재로서 상기 중공부재의 상단이 결합되는 원추형 결합부(255)가 구비된다. 나비볼트부의 외주면에는 나사산이 형성되어 있어서 상단에 있는 나비볼트를 회전시킴에 따라 나비볼트부(253)는 상하방향으로 상대적 이동이 가능하여 중공부재의 상단에 맞춰여 결합할 수 있다. 그리고, 상기 원추형 결합부(255)의 원추 형상에 의해 중공부재의 상단 중공부분에 용이하게 견고하게 결합된다(도 4 및 도 5 참고).
다시 말하면, 상기 나비볼트부의 회전에 의해 상기 원추형 결합부는 상기 지그 몸체부의 길이방향을 따라 이동하기 때문에, 상기 중공부재의 상단 및 하단이 상기 상부지지부재 및 하부지지부재 각각의 원추형 결합부의 측면에 밀착되어 결합된다.
그런데, 티타늄 증착이 이루어지는 상기 챔버 내부의 환경은 매우 고온의 상태가 된다. 그런데, 금속 재질의 상기 중공부재가 챔버 내부에 배치되어 증착 과정이 이루어지면 중공부재 내부에 존재하는 오일 등이 고온의 챔버 환경에서 기화되거나 연소되면서 가스가 발생할 수 있는데 원추형 결합부(255)의 구조상 중공부재의 일단과 견고하게 밀착결합됨으로써(도 5 참고), 중공부재(300)의 내부가 밀폐될 수 있다. 그러면, 중공부재 내부에서 발생하는 가스로 인해 제품에 문제가 생길 수 있으므로 가스를 외부로 배출하여야 한다.
본 발명에서는 중공부재의 내부에서 발생하는 가스를 배출하기 위하여, 내부 상황에 이루지 않도록 하기 위해서 상기 원추형 결합부(255)의 측면(255a)에 길이방향을 따라 가스 배출홈(255b)을 형성하도록 하였다. 이를 통해 중공부재를 결합은 견고하게 하되 내부 발생 가스 배출은 용이하게 한 것이다.
도 1을 보면, 본 발명의 상기 원판형의 플레이트에는 다수 개의 관통구(152)가 형성되어 있다. 상기 관통구를 관통하여 구비되는 지그 회전축(160)이 구비된다. 상기 지그 회전축의 하단에는 상기 지그의 상단이 걸리는 후크(165)가 구비된다. 그리고, 상기 지그(200)의 지그 몸체부(220)의 상단에는 횡방향으로 걸림돌기(221)가 형성되는데, 상기 걸림돌기가 상기 후크(165)에 걸려서 상기 지그(200)가 상부부재(100)에 결합된다. 다시 말하면, 코팅 대상 제품인 중공부재 다수 개가 상기 원추형 결합부(255)에 상하방향으로 결합된 상태에서 상기 지그(200)가 후크(165)와 걸림돌기(221) 구조에 의해 상부부재(100)에 걸리게 된다. 이렇게 지그가 원형 형상으로 다수 개(ex 24개) 상부부재에 메달린 상태에서 상기 챔버(C)로 이동하여 코팅이 이루어지게 된다.
또한, 본 발명은 균일한 코팅이 이루어지도록 중공부재를 결합한 지그가 공전 동작을 하면서 동시에 자전동작을 하도록 하였다.
즉, 상기 원판형 플레이트(150)는 상기 상부부재에 중심부가 결합된 상태에서 제1회전 속도로 공전 회전하게 된다. 즉, 도 1의 상태에서 원판형 플레이트(150)는 중앙지점을 중심으로 회전을 하는 것이다. 그리고, 상기 지그 회전축(160)은 그 자체 회전을 하도록 하였다. 즉, 상기 지그 회전축(160)은 상기 원판형 플레이트와 함께 공전 회전하면서 동시에 제2속도로 자전 회전하게 한 것이다. 이를 통해 상기 중공부재(300)는 챔버(C) 내부에서 상기 공전 회전과 동시에 자전 회전을 하게 되어 균일한 증착 코팅이 이루어지도록 한다.
이렇게 공전과 자전을 하는 구조를 다양한 구조가 가능할 것이다. 이 하나의 예로서, 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 상부부재는 회전링 부재(170)를 내부에 구비할 수 있다. 상기 회전링 부재(170)는 별도의 모터(미도시) 회전에 의해 회전하는 부재이며 상기 원판형 플레이트에 결합되어 있어서 회전링 부재의 회전에 의해 상기 원판형 플레이트가 회전하게 된다. 그리고, 회전링 부재의 내주면에는 내측기어(175)가 형성된다.
그리고, 지그 몸체부를 회전시키는 지그 회전 기어(180)가 더 구비되는데, 상기 지그 회전 기어는 그 외주면에 상기 내측기어(175)와 맞물리는 기어가 형성되고, 그 중앙에는 상기 지그 회전축(160)이 결합된다. 이러한 구조를 통해, 상기 회전링 부재(170)가 회전함에 따라 상기 원판형 플레이트가 공전 회전하고, 동시에 상기 지그 회전 기어(180)가 자전 회전하게 되고, 그 결과 여기에 메달린 지그(200)는 챔버 내부에서 전체적으로 공전하면서 자전하게 된다. 그러므로, 코팅 대상 제품이 챔버 내부에서 공전 및 자전을 동시에 함에 따라 제품의 표면에 코팅이 균일하게 효과적으로 이루어진다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (5)

  1. 중공부재를 지지 이송하여 티타늄 코팅하는 증착용 장치로서,
    수직축을 기준으로 회전하는 원판형의 플레이트를 구비한 상부부재(100);
    상기 상부부재에 상단에 연결되고 코팅 대상인 내부 중공부재가 결합되어 이송되는 지그(200);를 포함하고,
    상기 지그는,
    수직방향으로 구비되는 긴 막대 형상의 지그 몸체부(220); 및
    상기 몸체부의 상하에서 소정 거리 이격되어 마주보면서 배치되고, 코팅 대상인 상기 중공부재의 상단과 하단을 각각 결합되는 상부지지부재(250)와 하부지지부재(260);를 포함하고,
    상기 상부지지부재와 하부지지부재 각각은,
    상기 지그 몸체부가 체결되는 체결구를 중앙에 구비하고 방사상으로 형성된 방사상 가지부(251);
    상기 방사상 가지부의 끝단에 수직방향으로 결합되는 나비볼트부(253); 및
    상기 나비볼트부의 하단에 결합되는 원추형 부재로서, 상기 중공부재의 상단이 결합되는 원추형 결합부(255);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 코팅하는 증착용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나비볼트부의 회전에 의해 상기 원추형 결합부는 상기 지그 몸체부의 길이방향을 따라 이동하면서, 상기 중공부재의 상단 및 하단이 상기 상부지지부재 및 하부지지부재 각각의 원추형 결합부의 측면에 밀착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 티타늄 코팅하는 증착용 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    고온의 티타늄 증착 환경에서 상기 중공부재의 내부에서 발생하는 가스를 배출하기 위하여, 상기 원추형 결합부의 측면에는 길이방향을 따라 가스 배출홈(255b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 티타늄 코팅하는 증착용 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원판형의 플레이트에 형성되는 다수 개의 관통구(152);
    상기 관통구를 관통하여 구비되는 지그 회전축(160); 및
    상기 지그 회전축의 하단에 구비되고 상기 지그의 상단이 걸리는 후크(165);를 더 포함하고,
    상기 원판형 플레이트는 상기 상부부재에 중심부가 결합된 상태에서 제1회전 속도로 공전 회전하고,
    상기 지그 회전축(160)은 상기 원판형 플레이트와 함께 공전 회전하면서 동시에 제2속도로 자전 회전함으로써, 상기 중공부재는 상기 공전 회전과 동시에 자전 회전을 하게 되어 균일한 증착이 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 코팅하는 증착용 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 상부부재는,
    상기 원판형 플레이트에 결합되어 같이 회전하는 부재로서, 내주면에는 내측기어(175)가 형성된 링 형상의 회전링 부재(170);
    외주면에는 상기 내측기어에 맞물리는 기어가 형성되고, 중앙에는 상기 지그 회전축이 결합되는 지그 회전 기어(180);를 포함하여,
    상기 회전링 부재가 회전함에 따라 상기 원판형 플레이트가 공전 회전하고, 동시에 상기 지그 회전 기어가 자전 회전하는 것을 특징으로 하는 티타늄 코팅하는 증착용 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN201669425U (zh) * 2010-05-27 2010-12-15 宝山钢铁股份有限公司 喷射成形管坯基体夹具
KR101230433B1 (ko) * 2012-07-05 2013-02-06 삼현도금 주식회사 전기도금설비의 지그 스윙장치
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KR20170114194A (ko) * 2016-04-05 2017-10-13 주식회사 화진 기상 증착 장치

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