KR100667403B1

KR100667403B1 - Air cylinder

Info

Publication number: KR100667403B1
Application number: KR1020050099120A
Authority: KR
Inventors: 조성훈; 김형민
Original assignee: 주식회사 케이에스엠컴포넌트
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-01-10

Abstract

An air cylinder is provided to preclude the shaft from being swayed and the process from being stopped by forming a clearance between the internal diameter of the bushing and the external diameter of the shaft and forming a predetermined interval at the clearance. An air cylinder is composed of a housing mounted with an air line(10); a bushing(11) formed at both ends of the housing and formed with a penetration hole at the center; a piston arranged in the housing and moved by pneumatic pressure; and a shaft(21) integrally formed with the piston and longitudinally moved through the penetration hole of the bushing. The material of the bushing is WR300, and the external diameter of the shaft is coated with a hard chromium. A clearance is formed between the internal diameter of the bushing and the external diameter of the shaft. The clearance is formed with a predetermined interval to prevent the shaft from being shaken when the shaft is rotated.

Description

에어실린더{air cylinder}Air cylinder

도 1은 본 발명의 대상인 반도체 장비용 에어 실린더의 일부절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view of an air cylinder for a semiconductor device of the present invention.

도 2는 도 1에 따른 에어실린더에서 부싱이 분리되어 있는 절개사시도.Figure 2 is a perspective view of the bushing is separated from the air cylinder according to Figure 1;

도 3은 본 발명에 따른 에어 실린더의 절단면도.3 is a cross-sectional view of the air cylinder according to the present invention.

도 4 및 도 5는 에어실린더가 작동하는 모습을 나타내는 작동도.4 and 5 is an operation diagram showing a state in which the air cylinder operates.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 에어라인 11 : 부싱10: airline 11: bushing

11A : 관통홀 12 : 하우징 11A: through hole 12: housing

13 : 부싱결합면 14 : 관통홀의 내면13 bushing coupling surface 14 inner surface of through hole

15 : 하우징의 내부면 21 : 축15: inner surface of the housing 21: shaft

22 : 축의 외면 23 : 피스톤22: outer surface of the shaft 23: piston

24 : 피스톤링 25 : 원형판24: piston ring 25: round plate

31 : 간극 32 : 상부공간 31: gap 32: upper space

33 : 하부공간33: subspace

본 발명은 반도체 장비용 에어실린더에 사용되는 부싱에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편심 하중이 가해졌을 경우에도 에어실린더의 수명을 보장하기 위한 부싱 및 축의 재질 및 간격에 관한 것이다.The present invention relates to a bushing used in an air cylinder for semiconductor equipment, and more particularly, to the material and spacing of the bushing and shaft to ensure the life of the air cylinder even when an eccentric load is applied.

반도체 장비용 에어실린더에는 일반적으로는 하우징에 부싱을 적용하고 축과의 간격을 어떤 소정의 설정값을 유지해 축의 원활한 운동을 도모한다. 또한, 상기 부싱은 에어실린더의 동작중에 발생하는 축의 휨 또는 하우징과 축 사이의 동심도 이상에 의하여 하우징 및 축의 마모, 발열, 융착, 파손 등이 일어나는 것을 사전에 방지하는 역할도 동시에 수행한다.In general, an air cylinder for a semiconductor device applies a bushing to a housing and maintains a predetermined predetermined value at a distance from the shaft to achieve smooth movement of the shaft. In addition, the bushing also serves to prevent abrasion, heat generation, fusion, breakage, etc. of the housing and the shaft in advance due to the bending of the shaft or the concentricity between the housing and the shaft occurring during the operation of the air cylinder.

이와 같이 기존의 반도체 장비에 사용되는 에어실린더에 적용하는 부싱의 재질은 일반적으로 브론즈를 사용하며, 축의 코팅재로는 일반적으로 니켈도금을 사용한다. 경우에 따라서 축의 코팅재로 그 이외의 것을 사용하기도 하지만 대체로 이러한 재질로 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 재질을 가진 부싱과 축은 정상적으로 운전하는 경우, 즉 축에 정상하중이 작용하는 경우에는 문제가 없으나, 중심이 어느 한쪽에 치우쳐 있는 편심 하중이 작용하는 경우 상술한 재질의 조합으로는 실제 작업상 요구되는 600만 회 왕복운동의 수명을 견뎌내지 못하는 단점이 있었다.As such, the material of the bushing applied to the air cylinder used in the conventional semiconductor equipment generally uses bronze, and the coating material of the shaft generally uses nickel plating. In some cases, other materials may be used as the coating material of the shaft, but it is generally used as such a material. Bushings and shafts with these materials do not have a problem when operating normally, that is, when a normal load is applied to the shaft, but when an eccentric load with a centered bias is applied to one side, the combination of the above materials requires practical work requirements. There was a drawback of not being able to endure the life of 6 million reciprocating movements.

즉, 상술한 재질을 가진 축과 부싱에 편심 하중이 작용할 경우 부싱 또는 축에 마모가 발생하며, 그 마모 발생부위에서 마모되는 양만큼 부싱과 축간의 간격이 확장된다. 이와 같은 간격의 확대로 인하여 엔드플레이(Endplay)가 발생하여 정밀 수직 운동 및 수평 운동시 축이 흔들리게 되며, 동시에 이 축이 지지하고 있는 물체도 함께 떨리는 현상이 발생하고 있다.That is, when an eccentric load is applied to the shaft and bushing having the above-described material, wear occurs in the bushing or the shaft, and the gap between the bushing and the shaft is extended by the amount worn at the wear-producing region. Due to the expansion of the gap, the endplay occurs and the axis shakes during the precision vertical motion and the horizontal motion. At the same time, the object supported by the axis also shakes.

이러한 떨림 또는 엔드플레이는 일반공정에 비하여 고정밀도가 요구되는 정밀공정의 경우 공정상의 불량을 야기할 수 있다. 이러한 공정상의 불량이 반도체 장비에서 발생하면 막대한 피해를 야기하는 문제점이 있다.Such shaking or end play may cause process defects in the case of precision processes requiring high precision compared to general processes. If such process defects occur in semiconductor equipment, there is a problem that causes enormous damage.

본 발명은 상기 에폭시 파우터 코팅 및 장착식 절연체를 가진 모터의 회전자가 가진 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다.The present invention has been proposed to solve the problem of the rotor of the motor having the epoxy powder coating and the mounting insulator.

본 발명은 축에 편심하중이 작용하는 경우에도 에어실린더가 정상적인 작동을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to enable the air cylinder to operate normally even when an eccentric load is applied to the shaft.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에어실린더는 에어라인이 장착되어 있는 하우징과; 상기 하우징의 양단에 형성되어 있으며 그 중앙에 관통홀이 형성된 부싱과; 상기 하우징내에 배치되고 상기 에어라인을 통해 흡배기되는 공압에 의해 이동하는 피스톤과; 상기 피스톤과 일체로 형성되어 있으며 상기 부싱의 관통홀을 통하여 길이방향으로 이동하는 축으로 구성되어 있으며; 상기 부싱의 재질은 더블유알 300이고, 상기 축의 외경에는 경질크롬코팅이 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the air cylinder according to the present invention includes a housing in which an air line is mounted; Bushings formed at both ends of the housing and having a through hole formed at a center thereof; A piston disposed in the housing and moved by pneumatic air intake and exhaust through the airline; It is formed integrally with the piston and consists of an axis moving in the longitudinal direction through the through hole of the bushing; The material of the bushing is WU 300, characterized in that the hard chromium coating is coated on the outer diameter of the shaft.

또한, 상기 부싱의 내경과 축의 외경사이의 간극은 축의 회전시 축의 떨림을 방지하는 소정의 간격을 이루고 있으며, 상기 소정의 간격은 0.035 ∼ 0.065mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the gap between the inner diameter of the bushing and the outer diameter of the shaft forms a predetermined interval to prevent the shaking of the shaft during rotation of the shaft, the predetermined interval is characterized in that 0.035 ~ 0.065mm.

또한, 부싱의 외경은 하우징의 내경보다 소정의 길이만큼 크게 형성되고, 상기 부싱과 하우징이 그 구멍과 축 사이에 체결여유가 있는 억지 끼워맞춤(interference fit)결합되어 있고, 상기 소정의 길이는 0.07mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the outer diameter of the bushing is formed to be larger than the inner diameter of the housing by a predetermined length, the bushing and the housing are coupled to an interference fit with a coupling margin between the hole and the shaft, and the predetermined length is 0.07. It is characterized by being mm.

상기, 부싱 및 축의 재질에 관하여 자세히 설명하면 다음과 같다.The material of the bushing and the shaft will be described in detail as follows.

더블유알300(WR300) 재질은 피크(PEEK)에 긴 탄소 섬유를 강화한 재질의 상품명으로서, 상기 PEEK는 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)의 약자이다. 이 재질은 열소산 특성, 내화학성, 내열충격성, 내충격성, 벗겨지거나 눌어붙지 않는 특성 및 낮은 마찰계수(내마모성) 등을 가진 우수한 성질을 나타낸다. 이와 같이 탄소 섬유의 강화는 열소산 특성, 내열충격성, 내충격성, 내마모성을 향상시키는데 있어 중요한 역할을 한다. 이러한 특성들은 부싱으로 사용하기에 이상적인 조건이라 할 수 있겠다.WRU 300 (WR300) is a brand name of a material reinforced with a long carbon fiber at the peak (PEEK), the PEEK is an abbreviation of polyetheretherketone. This material has excellent properties such as heat dissipation properties, chemical resistance, thermal shock resistance, impact resistance, peeling and non-sticking properties, and low coefficient of friction (wear resistance). As such, carbon fiber reinforcement plays an important role in improving heat dissipation characteristics, thermal shock resistance, impact resistance, and wear resistance. These characteristics are ideal conditions for use as a bushing.

경질 크롬 도금은 기존의 니켈 도금보다 경도를 대폭 강화시키는 것이다. 이는 기존 니켈 도금 표면이 부싱과 접촉할 경우 떨어지거나 벗겨져 나가던 것을 방지하기 위함이다. Hard chromium plating is to significantly strengthen the hardness than conventional nickel plating. This is to prevent the existing nickel-plated surface from falling off or peeling off when it comes in contact with the bushing.

이러한 재질의 조합은 축에 있어서는 축의 마모와 균열, 깨짐 등을 방지하며, 부싱에는 낮은 마찰계수와 높은 윤활성 및 고강도성을 확보함으로써 마모됨이 없이 부드럽게 미끄러지며 축의 원활한 운동을 유지시켜주는 역할을 하게 한다.This combination of materials prevents abrasion, cracking, and cracking of the shaft. The bushing has a low coefficient of friction, high lubricity and high strength, so that it slides smoothly without abrasion and maintains smooth movement of the shaft. do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에어실린더를 상세히 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타낸다.Hereinafter, an air cylinder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote members having the same function.

도 1은 본 발명의 대상인 반도체 장비용 에어 실린더의 일부절개 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 에어실린더에서 부싱이 분리되어 있는 절개사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 에어 실린더의 절단면도이다.1 is a partially cutaway perspective view of an air cylinder for semiconductor equipment of the present invention, FIG. 2 is a cutaway perspective view of the bushing separated from the air cylinder according to FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the air cylinder according to the present invention. .

본 발명에 따른 에어실린더는 하우징(12), 부싱(11), 피스톤(23), 축(21로 구성되어 있으며 그 상세한 구성은 다음과 같다.,Air cylinder according to the present invention is composed of a housing 12, a bushing 11, a piston 23, a shaft 21 and the detailed configuration thereof is as follows.

하우징(12)는 그 양측면 또는 일측면에 에어라인(10)이 장착되어 있고, 그 양단에는 굽어져서 내측을 향하는 부싱결합면(13)을 구비하고 있으며, 전체적인 하우징(12)의 형상은 원통으로 되어 있다. The housing 12 is equipped with an air line 10 on both sides or one side thereof, and is provided with a bushing engaging surface 13 which is bent and directed inward at both ends thereof, and the overall shape of the housing 12 is cylindrical. It is.

부싱(11)은 상기 하우징의 양단에 형성된 부싱결합면(13)에 억지 끼워 맞춤으로 결합되고, 재질은 더블유알 300이며, 그 중앙에는 관통홀(11A)이 형성된다. The bushing 11 is forcibly fitted to the bushing coupling surface 13 formed at both ends of the housing, and the material is a double UL 300, and a through hole 11A is formed at the center thereof.

본 발명에서는 에어실린더의 하우징(12)과 부싱 결합면(13)에서는 부싱(11)과 하우징(12)이 억지 끼워 맞춤으로 결합되는데, 알루미늄 하우징에 이러한 억지 끼워 맞춤의 한 종류인 열박음으로 결합한다. 이때 부싱(11)의 외경이 하우징(12)의 내경보다 0.07mm 크게, 즉 열박음 억지 끼워 맞춤 공차를 0.07 밀리미터로 하여 열박음 결합한다. 이때, 부싱은 상술한 바와 같이 하우징의 양단에 형성된 부싱결합면(13)에 끼워맞춤 된다. 열박음에 의한 억지 끼워 맞춤으로 결합함에 따라 장시간 장치가 동작하여도 흔들리거나 부싱이 하우징에서 빠져나올 염려는 없게 된다.In the present invention, in the housing 12 and the bushing engaging surface 13 of the air cylinder, the bushing 11 and the housing 12 are coupled by an interference fit, which is coupled to the aluminum housing by one type of interference fit. do. At this time, the outer diameter of the bushing 11 is 0.07 mm larger than the inner diameter of the housing 12, that is, the shrink fit coupling tolerance is set to 0.07 mm. At this time, the bushing is fitted to the bushing engaging surface 13 formed on both ends of the housing as described above. The combination of tight fit by shrink fit ensures that the device will not shake or bush out of the housing even if the device is operated for a long time.

피스톤(23)은 하우징의 내부공간에 배치되어 하우징의 내부공간을 분할할 수 있도록 원형판형상을 이루고 있으며, 상기 피스톤(23)으로 인하여 하우징은 2부분 으로 분할된다. 이때, 피스톤(23)의 위쪽 공간을 상부공간(32), 피스톤(23)의 아래쪽 공간을 하부공간(33)이라 한다. 상기 형성된 공간내부에서 상하로 이동하는 피스톤(23)은 에어라인을 통해 흡배기되는 공압에 의하여 움직인다.The piston 23 is disposed in the inner space of the housing to form a circular plate shape so as to divide the inner space of the housing, the housing is divided into two parts by the piston (23). At this time, the upper space of the piston 23 is the upper space 32, the lower space of the piston 23 is referred to as the lower space (33). The piston 23 moving up and down in the formed space is moved by the pneumatic air intake and exhaust through the air line.

이때, 상기 피스톤(23)의 원주방향에는 피스톤링(24)이 끼워지게 되며, 상기 피스톤링(24)은 상기 피스톤(23)이 하우징의 내부면(15)과 접하고 있어, 상기 피스톤이 하우징의 내부에서 상하로 이동할 때 상부공간(32)과 하부공간(33)의 기밀성을 유지하기에 충분한 크기를 가지고 있다.At this time, the piston ring 24 is fitted in the circumferential direction of the piston 23, the piston ring 24 is in contact with the inner surface 15 of the piston 23, the piston of the housing It has a size sufficient to maintain the airtightness of the upper space 32 and the lower space 33 when moving up and down inside.

축(21)은 길이방향으로 길게 뻗은 원형막대형상을 이루고 있으며, 상기 축(21)의 일단은 소정의 두께를 가진 원판형상으로 편심하중을 발생시키는 원형판(25)과 결합되어 있으며, 그 축(21)의 중앙부분에는 상기 피스톤(23)이 일체로 형성되어 있다. 상기 축은 경질크롬코팅에 의하여 형성되어 있으며, 더블유알300으로 구성된 부싱과 접촉하여 상술한 바와 같이 축이 원활하게 회전운동할 수 있도록 한다. 상기 축(21)은 부싱(11)의 중앙에 형성된 관통홀(11A)에 끼워지게 되며, 피스톤(23)이 부싱(11)과 부싱(11)사이의 하우징(12)의 내부공간에 넣어져 있다.The shaft 21 has a circular rod shape extending in the longitudinal direction, one end of the shaft 21 is coupled to the circular plate 25 for generating an eccentric load in a disk shape having a predetermined thickness, the shaft ( The piston 23 is integrally formed at the central portion of the 21. The shaft is formed by hard chromium coating, and in contact with the bushing composed of W200 300 to allow the shaft to rotate smoothly as described above. The shaft 21 is fitted into the through hole 11A formed at the center of the bushing 11, and the piston 23 is inserted into the inner space of the housing 12 between the bushing 11 and the bushing 11. have.

또한, 상기 축(21)이 끼워지는 관통홀의 내면(14)와 축(21)의 외면(22)의 사이에는 소정의 간극(31)이 형성되게 된다. 상기 간극(31)은 본 발명의 경우 0.035mm ~ 0.065mm의 사이 범위를 가지는 것이 바람직하며, 그 이유에 대해서는 후술하기로 한다.In addition, a predetermined gap 31 is formed between the inner surface 14 of the through hole in which the shaft 21 is fitted and the outer surface 22 of the shaft 21. In the case of the present invention, the gap 31 preferably has a range of 0.035 mm to 0.065 mm, and the reason thereof will be described later.

상술한 구성을 가진 에어실린더의 작동 방법을 도 4 및 도 5를 통하여 살펴본다. An operation method of the air cylinder having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

도 2에서 보면, 피스톤링(24)과 하우징(12)의 내부면(15)이 접촉하면서 실린더 내부의 공간 즉, 하우징(12)과 축(21) 사이에 생기는 공간을 격리, 분할하여 2개의 공간으로 나눈다. 하부공간(33)에 에어라인(10)을 통하여 공기가 공급되면 피스톤링(24)에 의하여 기밀이 유지되면서 피스톤(23)은 상방향으로 올라가게 된다. 이 피스톤(23)이 위로 움직임에 따라 상기 피스톤과 일체로 형성된 축(21)도 동시에 상방향으로 상승하게 된다. 특히, 상기 피스톤링(24)은 하우징(12)의 내부면(15)에 기밀을 유지할 수 있을 정도의 크기를 가지고 피스톤을 감싸고 있어, 하부공간(33)의 공기가 상부공간(32)로 이동하지 못하게 되며, 피스톤이 상방향으로 밀어올리는 압력으로 작용하게 된다. 2, the piston ring 24 and the inner surface 15 of the housing 12 come into contact with each other to isolate and divide the space inside the cylinder, that is, the space generated between the housing 12 and the shaft 21. Divide by space When air is supplied to the lower space 33 through the air line 10, the piston 23 is raised upward while the airtightness is maintained by the piston ring 24. As the piston 23 moves upward, the shaft 21 integrally formed with the piston also rises upward at the same time. In particular, the piston ring 24 has a size enough to maintain airtightness on the inner surface 15 of the housing 12, so as to surround the piston, the air in the lower space 33 is moved to the upper space 32 This will cause the piston to push upwards.

상술한 방법과 동일하게 상부공간(32)에 공기가 공급되면 하부공간에 공기가 공급된 경우와는 반대로 피스톤(23)을 하방향으로 이동하게 되며, 또한 상기 피스톤과 결합된 축(21)도 동시에 하방향으로 이동하게 된다. In the same manner as described above, when air is supplied to the upper space 32, the piston 23 is moved downward as opposed to when air is supplied to the lower space, and the shaft 21 coupled to the piston is also used. At the same time, it moves downward.

이와 같이, 상부공간 및 하부공간에의 공기의 공급이 번갈아 반복적으로 이루어지면, 피스톤은 지속적으로 상하 왕복운동을 하게된다. 이와 같이 상하운동의 과정에서 부싱(11)은 축(21)의 원활한 운동을 보장하는 중요한 역할을 한다.As such, when the supply of air to the upper space and the lower space is alternately repeated, the piston continuously moves up and down. As such, the bushing 11 plays an important role in ensuring smooth movement of the shaft 21 in the vertical movement.

이와같은 부싱(11)은 상술한 바와 같이 일반적으로 브론즈를 주로 사용하여 왔으나, 본 발명에서는 더블유알300(WR300)을 사용하였다. 더블유알300(WR300) 재질의 부싱은 마찰계수가 낮아 축(21)과의 접촉시 축(21)이나 부싱(11) 자체의 마모가 발생하지 않게 하며, 벗겨지거나 붙들지 않는 성질이므로 접촉시에 축(21)의 코팅재를 벗겨 내거나 들러붙지 않는다. 또한, 열 충격과 물리적 충격에 대한 내구 성이 높아 쉽게 파손되거나 균열되지 않는다.As described above, the bushing 11 has generally used bronze mainly, but in the present invention, W2300 (WR300) is used. Bushings made of WRU 300 (WR300) have a low coefficient of friction so that the abrasion of the shaft 21 or the bushing 11 itself does not occur when the shaft 21 is in contact with the shaft 21. The coating material of the shaft 21 is not peeled off or stuck. In addition, it has high durability against thermal shock and physical shock and does not easily break or crack.

또한, 상기 부싱(11)에 끼워져서 축(21)은 일반적으로는 니켈을 이용하여 도금하고 있으나, 본 발명에서는 경질 크롬 도금을 사용한다. 이는 경질 크롬 도금의 경도가 니켈 도금보다 높아 회전시 축(21)의 외면(22)이 부싱(11)에 접촉하는 경우가 발생하여도 축(21)이 파손, 마모되지 않도록 하기 위함이다.In addition, although the shaft 21 is generally plated using nickel in the bushing 11, hard chromium plating is used in the present invention. This is to prevent the shaft 21 from being damaged or worn even if the hardness of the hard chromium plating is higher than that of the nickel plating, even if the outer surface 22 of the shaft 21 contacts the bushing 11 during rotation.

이와 같이 부싱과 축의 재질에 관하여 일련의 실험을 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.In this way, a series of experiments were performed on the material of the bushing and shaft, and the results are as follows.

< 실험 1 - 부싱의 재질 및 축의 코팅재질에 관한 실험>Experiment 1-Experiment on Material of Bushing and Coating Material of Shaft

본원발명Invention 종래제품Conventional Products 부 싱 재 질 Bushing material WR300WR300 브론즈bronze 축 코팅 재질 Shaft coating material 경질크롬코팅Hard Chrome Coating 니켈nickel 축의 치수(지름) Dimension of the axis (diameter) 49.993mm49.993mm 49.993mm49.993mm 부싱의 치수(지름) Bushing dimensions (diameter) 50.003mm50.003mm 50.003mm50.003mm 6백만 사이클후 표면손상여부Surface damage after 6 million cycles 축shaft 표면손상 없음No surface damage 표면손상 있음Surface damage 부싱bushing 표면손상 없음No surface damage 표면손상 있음Surface damage

본 실험에서는 부싱재질과 축의 코팅재질을 서로 달리하여 본원발명과 종래제품을 비교한 실험이다. 이 실험에서 축을 6백만회 왕복운동을 한 후 축과 부싱의 표면에 손상이 있는 지 여부를 파악하였다. 왕복운동시 일반적으로 축이 부싱에 접촉되지 않으나, 왕복운동과정에서 종종 축과 부싱이 서로 접촉을 하게 되며, 이상과 같이 축과 부싱이 접촉을 하는 경우 인용발명의 경우 표면에 손상이 발생하게 되었다. 그러나, 본원발명의 경우 부싱재질과 코팅재질을 강화하여 이러한 표면손상의 발생을 억제하였다.In this experiment, the present invention is compared with the conventional product by varying the bushing material and the shaft coating material. In this experiment, after 6 million reciprocations of the shaft, it was determined whether the shaft and bushing surface were damaged. In the reciprocating motion, the shaft is generally not in contact with the bushing, but in the reciprocating motion, the shaft and the bushing often come into contact with each other. . However, in the present invention, the surface material was suppressed by strengthening the bushing material and the coating material.

본 실험의 결과 종래의 재품의 경우 축과 부싱에 표면손상이 발생한다는 것 을 알 수 있었으며, 이와 같은 표면손상은 축의 왕복운동에 있어 마찰을 발생시키거나 운동에 대한 저항을 발생시키게 된다. 이러한 현상이 반복적으로 발생하게 되어 표면손상이 더욱 심해지면 축의 미세한 균열이 발생할 수 도 있으며, 이에 따라 축전체의 파손도 발생할 수 있다.As a result of this experiment, it was found that the surface damage occurs in the shaft and bushing in the case of the conventional products, and such surface damage causes friction or resistance to movement in the reciprocating motion of the shaft. If this phenomenon occurs repeatedly and the surface damage is more severe, fine cracking of the shaft may occur, and accordingly, damage to the entire body may occur.

따라서, 본원발명에서는 이와같은 축과 부싱에 발생할 수 있는 균열 및 파손등을 방지하고자 부싱의 재질 및 축의 코팅면을 강화하고 있다.Therefore, in the present invention, the material of the bushing and the coating surface of the shaft are strengthened to prevent cracks and breakage that may occur in the shaft and the bushing.

한편, 본원발명에서는 또 다른 특징으로 부싱의 내경과 축의 외경사이의 간극을 0.035 ∼ 0.065mm로 하고 있으며, 이와 같이 간극을 소정의 범위로 함에 따라 축이 운동하는 경우 축에 떨림이 일어나는 것을 방지할 수 있다. In another aspect of the present invention, the gap between the inner diameter of the bushing and the outer diameter of the shaft is set to 0.035 to 0.065 mm. Thus, when the shaft moves in a predetermined range, it is possible to prevent the shaking of the shaft from occurring. Can be.

일반적으로 축(21)과 부싱(11)은 접촉을 최대한 방지하면서 축의 운동을 지지할 수 있는 간극을 설정하는 것이 무엇보다 중요하며, 간극이 너무 넓으면 직각도가 커져서 문제가 발생하고, 간극이 너무 적으면 운동하는 축에 진동이 발생하여 운동효율이 저하되게 된다. 따라서, 적절한 간극을 조정하는 것이 무엇보다 중요하다. In general, it is important to set the clearance between the shaft 21 and the bushing 11 to support the movement of the shaft while preventing the contact as much as possible, and if the clearance is too wide, problems arise due to the increase of the squareness. If too little, vibration occurs on the moving axis, and the exercise efficiency is lowered. Therefore, adjusting the appropriate gap is most important.

이와 같은 간극에 대한 영향을 살펴보고자 일련의 실험을 수행하였으며, 그 실험내용은 다음과 같다.In order to examine the effect on the gap, a series of experiments were carried out.

<실험 2 - 간극의 범위에 관한 실험>Experiment 2-Experiment on the Range of Gap

본원발명Invention 종래제품Conventional Products 간극Gap 0.035mm0.035mm 0.015mm0.015mm 진동 여부 (1000사이클 이후) Vibration (After 1000 Cycles) 1회실험1 experiment XX OO 2회실험2 experiments XX OO 3회실험3 experiments XX OO 마모 및 소음Wear and noise 1회실험1 experiment XX OO 2회실험2 experiments XX OO 3회실험3 experiments XX OO 직각도Squareness 1회실험1 experiment 0.05mm0.05mm 0.01mm0.01mm 2회실험2 experiments 0.03mm0.03mm 0.01mm0.01mm 3회실험3 experiments 0.05mm0.05mm 0.01mm0.01mm

본 실험에서는 간극을 0.035mm 및 0.015mm로 설정하여 실험을 수행하였으며, 이때 간극이 0.065이상인 경우에는 축의 왕복운동시 요구되는 직각도가 0.127mm를 넘게되어 실험을 실시하지 않는다.In this experiment, the experiment was conducted by setting the gap to 0.035mm and 0.015mm. In this case, when the gap is more than 0.065, the right angle required for the reciprocating motion of the shaft exceeds 0.127mm and the experiment is not performed.

상술한 실험 2에서 최적의 간극을 찾기 위하여 간극이 0.015mm 와 0.035로 하여 축의 왕복운동을 실시하였으며, 그 결과 1000사이클 후에 간극이 0.015인 경우에는 진동이 발생하였으며, 간극이 0.035mm 인 경우에는 진동이 발생하지 않았다. 또한, 운동효율과 관련이 깊은 마모 및 소음정도에 있어서도 간극이 0.015mm 인 경우 소음 및 마모가 발생하였으나, 본 발명의 경우에는 그러한 마모 및 소음이 발생하지 않았다. 따라서, 본 발명의 있어서 간극은 최소한 0.015보다는 커야 하며, 바람직하게는 0.035mm ∼ 0.065mm인 범위에서 최적임을 알아낼 수 있었다.In experiment 2, the shaft was reciprocated with 0.015mm and 0.035 in order to find the optimum gap.As a result, vibration occurred when the gap was 0.015 after 1000 cycles, and when the gap was 0.035mm This did not happen. In addition, in the wear and noise degree which is closely related to the movement efficiency, when the gap is 0.015mm, noise and abrasion occurred, but in the case of the present invention, such abrasion and noise did not occur. Therefore, the gap in the present invention should be found to be at least greater than 0.015, preferably in the range of 0.035mm to 0.065mm.

본 발명의 부싱과 축의 재질 및 설계, 가공 방법의 선택은 반도체 장비용 에어실린더에 편심 하중이 작용할 때, 이로 인한 축의 휨 또는 변형 및 실린더의 운동효율 저하등의 이유로 축 및 부싱의 마모 및 파손으로 인해 발생하는 간극의 확 장으로 인한 축의 흔들림, 나아가서는 장비 또는 크게는 공정 자체의 정지로 이어질 수 있는 일련의 사태를 방지함과 동시에 기존의 부싱 및 축으로는 보장하지 못했던 연속 운전 600만 회의 운전 시간을 보장할 수 있다.The choice of the material, design, and processing method of the bushing and shaft of the present invention is caused by wear and breakage of the shaft and bushing due to the eccentric load applied to the air cylinder for semiconductor equipment, resulting in the deflection or deformation of the shaft and the reduction of the kinetic efficiency of the cylinder. 6 million continuous operations that were not guaranteed with conventional bushings and shafts, while preventing a series of events that could lead to shaft shaking due to the expansion of the resulting gaps and even equipment or largely downtime of the process itself. Time can be guaranteed.

Claims

에어라인이 장착되어 있는 하우징과, Housing with airline,

상기 하우징의 양단에 형성되어 있으며 그 중앙에 관통홀이 형성된 부싱과, Bushings formed at both ends of the housing and having a through hole formed at a center thereof;

상기 하우징내에 배치되고 상기 에어라인을 통해 흡배기되는 공압에 의해 이동하는 피스톤과,A piston disposed in the housing and moved by pneumatic air intake and exhaust through the airline;

상기 피스톤과 일체로 형성되어 있으며 상기 부싱의 관통홀을 통하여 길이방향으로 이동하는 축으로 구성되어 있으며,It is formed integrally with the piston and consists of a shaft that moves in the longitudinal direction through the through hole of the bushing,

상기 부싱의 재질은 더블유알 300이고, 상기 축의 외경에는 경질크롬코팅이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 에어실린더.The material of the bushing is WU 300, air cylinder characterized in that the hard chromium coating is coated on the outer diameter of the shaft.

제 1 항에 있어서, 상기 부싱의 내경과 축의 외경사이에는 간극이 형성되어 있으며, 상기 간극은 축의 회전시 축의 떨림을 방지하는 소정의 간격을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 에어실린더.The air cylinder according to claim 1, wherein a gap is formed between an inner diameter of the bushing and an outer diameter of the shaft, and the gap forms a predetermined interval to prevent shaking of the shaft when the shaft rotates.

제 2 항에 있어서, 상기 소정의 간격은 0.035 ∼ 0.065mm인 것을 특징으로 하는 에어실린더.The air cylinder according to claim 2, wherein the predetermined interval is 0.035 to 0.065 mm.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 부싱의 외경은 하우징의 내경보다 소정의 길이만큼 크게 형성되고, 상기 부싱과 하우징이 서로 억지 끼워 맞춤결합되어 있는 것을 특징으로 하는 에어실린더.The air cylinder according to any one of claims 1 to 3, wherein an outer diameter of the bushing is larger than an inner diameter of the housing by a predetermined length, and the bushing and the housing are forcibly fitted to each other.

제 4 항에 있어서, 상기 소정의 길이는 0.07mm인 것을 특징으로 하는 에어실린더.5. The air cylinder of claim 4, wherein the predetermined length is 0.07 mm.

제 4 항에 있어서, 상기 억지 끼워 맞춤결합은 열박음인 것을 특징으로 하는 에어실린더.5. The air cylinder of claim 4 wherein the interference fit is shrink fit.