반도체 공압실린더 {Pneumatic cylinder}
도 1은 통상적인 복동식 공압실린더를 나타낸 도면 도 2는 본 발명에 의한 복동식 공압실린더를 나타낸 도면 도 3은 도 2의 오리피스의 상면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 101 : 실린더 몸체 102 : 피스톤 103 : 피스톤 로드 104, 105 : 공기 밸브 106, 107 : 속도 조절나사 108, 109 : 공기 입출관 110 : 제 1 공기실 111 : 제 2 공기실 112, 113 : 에어라인 200 : 오리피스
본 발명은 공압실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더에 공급되는 작동압력을 항상 일정하게 유지시켜주는 공압실린더에 관한 것이다. 일반적으로 공기나 유체의 흐름을 조절하여 실린더 내의 압력을 변화시켜서 이를 피스톤의 직선운동으로 바꾸는 장치에는 작동유체의 종류에 따라 크게 액체를 이용한 유압실린더와 기체를 이용한 공압실린더가 있다. 그 중에서 공기를 작동유체로 쓰는 공압실린더는 소형 경량화하기에 간편하고 웨이퍼 오염의 염려가 적어 반도체 공정 설비에서 각종 직선운동의 기계요소로서, 웨이퍼의 이송장치 등에 널리 사용되고 있다. 공압실린더에는 실린더 몸체와, 공기의 압력을 전달받는 피스톤과, 피스톤에 연결되어 동력을 전달하는 피스톤 로드와, 실린더 몸체 내로 공기를 주입하는 공기 입출관과, 공기의 흐름을 조절하는 공기 밸브와, 입출관의 공기량을 조절하는 피스톤 속도 조절나사로 구성되어 있다. 공압실린더에는 한 개의 에어라인을 구비하여 단방향의 속도조절만이 가능한 단동식과 두개 이상의 에어라인을 구비하여 양방향의 속도조절이 가능한 복동식이 있다. 통상적인 복동식 공압실린더를 도 1에 도시하였다. 도 1에서와 같이, 외부 공기와 충분히 밀폐되어 있는 실린더 몸체(1)는 내부에 피스톤(2)과, 피스톤(2)에 수직으로 연결되어 외부로 동력을 전달하는 피스톤 로드(3)를 포함하고 있으며 실린더 몸체의 상방과 하방에는 각각 공기의 입출입을 위한 공기 입출관(8)(9)이 있다. 상기 공기 입출관(8)(9)에는 공기가 유입되는 에어라인(12)(13)이 연결되어 있다. 일반적으로 피스톤(2)에 의해 격리된 두 공간을 제 1 공기실(10)과 제 2 공기실(11)이라고 부르고 제 1 공기실(10)과 제 2 공기실(11)의 공기 압력의 차가 피스톤(2)의 운동을 유발하게 된다. 이러한 두 공기실(10)(11)의 압력 차를 위해서 두 공기실(10)(11)에 공기를 공급하는 공기 입출관(8)(9)과 두 공기실의 공기 유입과 유출을 서로 상대적으로 동작시키는 두개의 공기 밸브(4)(5)가 있으며 또한 급격한 공기 유입과 유출을 막고 유입과 유출되는 공기의 양을 조절하여 피스톤(2)이 상향과 하향으로 각각 일정한 속도를 유지하도록 하기 위해서 상향 및 하향 피스톤 속도 조절나사(6)(7)가 있다. 이러한 구성에 따라, 공압실린더의 피스톤이 하강 운동할 때에는, 상기 공압실린더를 구성하는 실린더 몸체(1)의 상방 일측에 형성된 공기 입출관(8)을 통해 공기가 유입되고, 제 2 공기실(11)의 공기가 하방 일측에 위치하는 공기 입출관(9)을 통해 실린더 몸체(1)의 외부로 배기되면 피스톤(2)은 하향 이동한다. 한편, 공압실린더의 피스톤이 상승 운동할 때에는, 실린더의 하방 일측에 위치하는 공기 입출관(9)을 통해 실린더 몸체(1) 내부로 공기가 유입되고, 실린더 몸체(1)의 상방 일측에 형성된 공기 입출관(8)을 통해 공기가 배기되면 피스톤(2)은 상향 이동한다. 그런데 상기와 같은 두 개의 실린더가 연결된 공압실린더에서 양 공압실린더 중 어느 한쪽의 실린더에 공기 누설(Leak)이 발생하면, 다른 한쪽의 실린더에 더 많은 작동 압력이 가해지고 양 실린더의 행정능력이 같지 않게 되어, 한쪽의 실린 더에 많은 하중이 가해지게 된다. 그리하면 양 실린더의 균형이 맞지 않게 되고, 한쪽 실린더가 많은 하중을 받게 되어 수명이 단축되는 문제점이 발생한다. 또한 실린더가 하나인 경우에도, 실린더 내부에 공기 누설(Leak)이 발생한 경우 또는 공급되는 공기의 유속이 불규칙한 경우에 실린더의 피스톤이 불규칙한 속도로 움직이게 되어 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조 장비를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 작동압력이 불규칙하더라도 실린더 내부에 유입되는 압력을 항상 일정하게 유지시켜 주는 실린더를 제공함에 있다. 상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예적 양상(aspect)에 따른 내부의 피스톤 및 이와 연결된 피스톤 로드를 직선 이동시키기 위해 실린더 몸체 내에 공기를 공급하도록 연결된 적어도 하나 이상의 에어라인을 구비하는 공압실린더는, 상기 실린더 몸체 내에 유입되는 공기의 압력을 일정하게 유지시키는 오리피스를 상기 에어라인 상에 구비하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명될 것이다. 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지 는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 그러한 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 용도로 사용되어서는 아니 됨은 명백하다. 이하, 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 의한 복동식 공압실린더를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 공기와 충분히 밀폐되어 있는 실린더 몸체(101)는 내부에 피스톤(102)과, 피스톤(102)에 수직으로 연결되어 외부로 동력을 전달하는 피스톤 로드(103)를 포함하고 있으며 실린더 몸체의 상방과 하방에는 각각 공기의 입출입을 위한 공기 입출관(108)(109)이 있다. 상기 공기 입출관(108)(109)에는 공기가 유입되는 에어라인(112)(113)이 연결되어 있다. 피스톤(2)에 의해 격리된 두 공간을 제 1 공기실(110)과 제 2 공기실(111)이라고 부르고 제 1 공기실(110)과 제 2 공기실(111)의 공기 압력의 차가 피스톤(102)의 운동을 유발하게 된다. 이러한 두 공기실(110)(111)의 압력 차를 위해서, 두 공기실(110)(111)에 공기를 공급하는 공기 입출관(108)(109)과 두 공기실의 공기 유입과 유출을 서로 상대적으로 동작시키는 두개의 공기 밸브(104)(105)가 있으며, 또한 급격한 공기 유입과 유출을 막고 유입과 유출되는 공기의 양을 조절하여 피스톤(102)이 상향과 하향으로 각각 일정한 속도를 유지하도록 하기 위해서 상향 및 하향 피스톤 속도 조절나사(106)(107)가 있다. 이러한 공압실린더의 공기 입출관(108)(109)의 에어라인(112)(113) 상에 유 입되는 공기의 압력을 일정하게 유지시키는 오리피스(200, Orifice)를 설치한다. 도 3은 오리피스의 상면도이다. 도 3에서 보는 바와 같이, 오리피스 몸체(201) 내부에는 하나 이상의 홀(202)이 형성되어 있다. 상기 오리피스를 이용하여 유입되는 공기의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있는 원리를 살펴보면, 오리피스는 유량의 조절 ·측정 등에 사용되며, 원형으로 만들어진다. 오리피스는 기화기의 연료유(燃料油) 도입부분을 비롯하여 공기 ·증기 ·기름 ·가스 등의 유량제한에 쓰인다. 기체의 공급원과 배기펌프 사이의 관에 오리피스를 덧대면, 그 사이에 적당한 압력기울기를 형성시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 두 개의 실린더가 연결되어 작동하는 경우에 하나의 실린더에 공기 누설이 발생하거나, 실린더에 유입되는 공기의 유속이 불규칙하더라도, 실린더 내부로 유입되는 공기의 압력이 일정하게 유지되므로, 양 실린더의 균형이 달라지지 않고 따라 실린더의 수명 단축 문제를 방지할 수 있으며, 실린더를 이용한 반도체 공정 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다. 상기 본 발명의 원리는 복동식 공압실린더뿐만 아니라 단동식 공압실린더에도 적용 가능하다. 한편, 본 명세서와 도면에 개시된 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 예시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변화예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 자에게 는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 실린더가 연결되어 작동하는 경우에 하나의 실린더에 공기 누설이 발생하거나, 실린더에 유입되는 공기의 유속이 불규칙하더라도, 실린더 내부로 유입되는 공기의 압력이 일정하게 유지되므로, 양 실린더의 균형이 달라지지 않고 따라 실린더의 수명 단축 문제를 방지할 수 있으며, 실린더를 이용한 반도체 공정 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
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