KR101339008B1 - 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하기 위하여 사용하는 픽커 액츄에이터에 적용하기 위한 다각형 가이드이며, 보다 구체적으로, 다각형으로 설계 제작되어 볼을 수용할 수 있는 다수의 볼 수용홈이 각각의 면에 형성된 일체형 볼 케이지를 구비하며, 상기 다각형 볼 케이지 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입한 후, 삽입 체결되어 볼이 수용홈에서 이탈하지 않고 구름운동을 하도록 하는 다각형 관통구가 형성된 하우징을 구비하며, 상기 볼이 볼 수용홈에 삽입 체결된 볼 케이지의 내부에 가이드포스트를 삽입 체결하여 가이드포스트 또는 하우징이 볼의 구름운동에 의하여 직선왕복운동을 할 수 있도록 구성된 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드에 관한 것이다.

Description

고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드{Polygonal type guide with heavy load and high precision}
본 발명은 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하기 위하여 사용하는 픽커 액츄에이터(picker actuator)에 적용하기 위한 다각형 가이드이며, 보다 구체적으로, 다각형으로 설계 제작되어 볼을 수용할 수 있는 다수의 볼 수용홈이 각각의 면에 형성된 일체형 볼 케이지를 구비하며, 상기 다각형 볼 케이지 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입한 후, 삽입 체결되어 볼이 수용홈에서 이탈하지 않고 구름운동을 하도록 하는 다각형 관통구가 형성된 하우징을 구비하며, 상기 볼이 볼 수용홈에 삽입 체결된 볼 케이지의 내부에 가이드포스트를 삽입 체결하여 가이드포스트 또는 하우징이 볼의 구름운동에 의하여 직선왕복운동을 할 수 있도록 구성된 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드에 관한 것이다.
픽커 액츄에이터(picker actuator)는 주로 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하는 시스템에 적용되는 것으로서 주로 공압 실린더를 적용하여 픽앤 플레이스 액츄에이터(pick & place Actuator)를 설계 제작하여 사용하고 있으며, 기존의 픽커 액츄에이터(picker actuator)에 채용되어 있는 가이드의 경우를 살펴보면, 회전을 방지할 수 있는 구조로 설계 제작되어 있으며, 크게 2가지로 나눌 수 있다.
그 하나는 에어 실린더와 LM(linear motion) 가이드를 체결하여 설계 제작된 것이며, 미니츄어 타입을 주로 이용하고 있고, 다른 하나는 에어 실린더와 미그럼 가이드를 이용하여 설계 제작된 것으로 4각 형태로 채택 적용하고 있다.
이들 두 가지 형태 모두 진직도에 대한 내구성이 짧고, 스트로크내의 위치 정확도가 떨어져 흔들림(약 0.2 - 0.4mm 정도)이 크게 발생하는 문제점이 있다.
또한, 미끄럼 타입의 경우에는 LM 가이드 타입의 수명과 대비하여 약 1/3배 정도로 짧은 문제점이 있다.
종래의 에어 실린더와 LM(linear motion) 가이드와 에어 실린더와 미그럼 가이드를에서 문제점을 해결하여 진직도에 대한 내구성이 우수하고, 정도를 높일 수 있는 가이드의 연구 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 다각형 케이지를 일체형으로 설계 제작하되, 다각형 각각의 면에 수많은 볼을 수용할 수 있는 볼 수용홈을 형성하고, 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결하여 내부에 위치하는 가이드포스트와 외부에 위치하는 하우징을 서로 체결하여 구름운동을 하도록 구성함으로써 직선왕복운동을 할 때 높은 정도를 유지하도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 다각형 가이드의 볼 케이지 각각의 면에 다수의 볼 수용홈을 형성하고, 각각의 면에 형성된 다수의 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결하여 각각의 면에서 볼들이 구름운동을 하는 구성으로 채용함으로써 앞뒤좌우에서 안정된 정도로 진동 및 흔들림을 최소화하고 진직성을 향상시키는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 하중에 견디는 능력을 높이기 위하여 다각형 각각의 면에서 구름운동을 하는 볼의 접촉면적을 넓게 제공하기 위한 일체형 다각형 볼 케이지 각각의 면에 수많은 볼 수용홈을 형성하고, 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결할 수 있는 일체형인 다각형 케이지와 다수의 볼을 수용하여 보다 내구성을 높이는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하기 위하여 사용하는 픽커 액츄에이터(picker actuator)에 적용하기 위하여, 다각형으로 설계 제작되어 볼을 수용할 수 있는 다수의 볼 수용홈이 각각의 면에 형성된 일체형 다각형 볼 케이지를 구비하며, 상기 다각형 볼 케이지 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입한 후, 삽입 체결되어 볼이 수용홈에서 이탈하지 않고 구름운동을 하도록 하는 다각형 관통구가 형성된 하우징을 구비하며, 상기 볼이 볼 수용홈에 삽입 체결된 케이지의 내부에 가이드포스트를 삽입 체결하여 가이드포스트 또는 하우징이 볼의 구름운동에 의하여 직선왕복운동을 할 수 있도록 구성된 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 아주 작은 LED 등을 이동할 때 사용하는 픽커 액츄에이터에 채용 적용되므로 진직도와 정도가 높은 가이드가 요구되며, 이를 이루기 위하여 다각형 일체형 케이지 각각의 면에 다수의 볼 수용홈을 형성하고, 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결하여 각각의 면에서 볼들이 구름운동을 하도록 구성함으로써 앞뒤좌우(4방향)의 등하중을 받아 안정된 정밀도로 진동 및 흔들림을 최소화하고 진직성가 향상된 다각형 가이드를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 하중에 견디는 능력을 높이기 위하여 다각형의 각각의 면에서 구름운동을 하는 볼의 접촉면적을 넓게 제공하고, 사면이 하나로 성형 제작된 일체형 볼 케이지를 제공함으로써 일체형 볼 케이지 각각의 면에 수많은 볼 수용홈을 일정간격으로 형성하고, 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결할 수 있는 일체형 다각형 볼 케이지로 설계 제작하여 보다 내구성이 높은 다각형 가이드를 구현하는데 있다.
본 발명은 다각형 볼 케이지를 설계 제작하되, 다각형 각각의 면에 수많은 볼을 수용할 수 있는 볼 수용홈을 일정간격으로 형성하고, 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입하여 내부에 위치하는 가이드포스트와 외부에 위치하는 하우징이 서로 체결하여 구름운동을 하도록 구성함으로써 직선왕복운동을 할 때 높은 정도를 유지하는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 다각형 볼 케이지 각각의 면에 다수의 볼 수용홈을 형성하고, 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결하여 각각의 면에서 볼들이 구름운동을 하는 구성을 채용함으로써 앞뒤좌우에서 안정된 정도로 진동 및 흔들림을 최소화하고 진직성을 향상시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 하중에 견디는 능력을 높이기 위하여 일체형 다각형 볼 케이지 각각의 면에서 구름운동을 하는 볼의 접촉면적을 넓게 제공하기 위한 일체형 볼 케이지의 각각의 면에 수많은 볼 수용홈을 일정간격으로 형성하고, 형성된 볼 수용홈에 볼을 수용함으로써 보다 높은 내구성을 향상시키는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다양한 형상의 다각형 가이드(a, b, c)를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 다각형 가이드 내부에 체결되는 일체형 볼 케이지를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 볼 케이지에 형성된 볼 수용홈을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 다각형 가이드의 사용 예(픽커 액츄에이터)를 도시한 것이다.
<도면부호에 대한 간단한 설명>
11 ; 가이드포스트 12 ; 볼 케이지
13 ; 하우징
21 ; 케이지 22 ; 볼 수용홈
23 ; 볼
X ; 볼 수용홈의 상부 직경
Y ; 볼 수용홈의 하부 직경
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
본 발명은 주로 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하기 위하여 사용하는 고정도 및 고내구성이 필요한 픽커 액츄에이터(picker actuator)에 채용되는 다각형 가이드이다.
본 발명에 따른 다각형 가이드를 설계 제작하기 위하여서는 일체형 다각형 볼 케이지 각각의 면에 다수의 볼을 수용할 수 있는 다수의 볼 수용홈이 각각의 면에 형성된 볼 케이지(ball cage)를 구비한다.
상기 다각형 볼 케이지에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입한 후 체결할 때 수용된 볼이 이탈하지 않으면서 자유로운 구름운동을 할 수 있도록 일정간격이 유지되도록 설계 제작된 하우징을 구비한다.
상기 다각형 볼 케이지의 내부에 삽입 체결되어 볼 케이지가 삽입 체결된 하우징이 볼의 구름운동에 의하여 유한직선왕복운동을 할 수 있도록 하는 가이드포스트(guide post)를 구비한다.
다각형 볼 케이지 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 수용된 볼이 회전하여 구름운동을 함에 의하여 가이드포스트를 따라 직선왕복운동을 하도록 구성된 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드의 구현이 가능하다.
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따른 다각형 가이드를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 다각형 가이드 내부에 체결되는 일체형 볼 케이지를 도시한 것이다.
본 발명의 기술적 구성을 도 1 및 도 2에 기초하여 살펴본다.
본 발명은 주로 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하기 위하여 사용하는 픽커 액츄에이터(picker actuator)에 채용되는 다각형 가이드이다.
본 발명에 따른 다각형 가이드의 진직도는 10㎜ 직선 운동 시에 0.01㎜ 이하를 유지한다.
하나의 구체적인 실시 예로, 본 발명에 따른 다각형 가이드는 0.5㎜× 0.5㎜ 크기의 LED 칩을 이송하는 픽커 액츄에이터에 적용 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 다각형 가이드를 설계 제작하기 위하여서는 다각형 케이지 각각의 면에 다수의 볼(23)을 수용할 수 있는 다수의 볼 수용홈(22)이 각각의 면에 형성된 볼 케이지(21)를 구비한다.
도 2는 본 발명에 따른 볼을 수용하는 케이지(21, 도2의 (b))와 볼이 수용된 케이지(도2의 (a))이며, 도 3은 본 발명에 사용된 다각형 케이지에 형성된 볼 수용홈(22) 형상을 구체적인 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3에서, 구체적인 하나의 예로 볼(23)의 직경이 0.6㎜ 일 때, 볼(23)이 삽입되는 X의 직경이 0.7㎜ 로 형성하고, 볼을 관통하여 이탈하지 않게 잡아주는 역할을 하는 볼 걸림부인 Y의 직경을 0.5㎜로 형성한다.
이와 같이 볼 케이지를 형성하면, 볼이 케이지에 형성된 볼 수용홈(22)에 위치하면 아래로 관통하지 아니하므로 조립이 용이하다. X의 직경을 0.7㎜로 하는 것은 볼이 케이지 내부에서 볼이 자유롭게 구름운동을 할 수 있도록 하는데 있다.
볼 수용홈(22)을 형성할 때, 도 3에서와 같이 구름운동을 하는 볼과 케이지의 접촉면적(마찰면적)을 최소화하여 효율적인 구름이 이루어지도록 게이지에 볼 수용홈을 형성할 때, 도 3에서와 같이 직경 0.7㎜ 로 수직되게 최대한 아래로 내려와서 볼을 잡아주는 0.5㎜ 직경의 볼 걸림부를 형성하는 것이 바람직하다.
앞서 구체적인 하나의 실시 예에서와 같은 크기의 가이드포스트, 케이지 및 볼 크기로 제작할 경우에 다각형 가이드의 외측에 위치하는 하우징의 폭은 7㎜ 정도로 형성할 수 있다.
도 3에서 X와 Y 직경의 크기는 볼의 직경을 고려하여 X의 경우 볼의 직경보다 크게 형성하고, Y의 경우 볼이 통과하지 않을 정도의 크기로 형성하여 조립이 용이하면서 구름운동을 원활하게 하는 구성이면 족하다.
볼 케이지의 두께는 볼의 직경보다 작게 설계 제작하여 볼 케이지 내측에 위치하는 가이드포스트와 외부에 위치하는 하우징과의 마찰을 최소화하고, 볼 수용홈에 수용된 볼과의 마찰력 또한 작도록 구성하는 것이다.
상기 다각형 볼 케이지에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결한 후, 수용된 볼이 볼 수용홈으로부터 이탈하지 않으면서 체결 후 자유로운 구름운동을 할 수 있도록 설계 제작된 하우징을 구비한다.
상기 볼 케이지의 내부에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결항 후, 하우징을 관통하는 다각형 관통구와 체결되어 볼의 구름운동에 의하여 직선왕복운동을 할 수 있도록 구성된 가이드포스트(guide post)를 구비한다.
도 2에 기초하여 구체적인 실시 예를 살펴보면, 정사각형의 가이드포스트로 설계 제작할 경우에, 가이드포스트의 한 변의 폭이 3.9㎜ 이고, 볼은 앞서 하나의 실시 예에서 제시한 직경 0.6㎜를 사용할 경우에 다각형 하우징에 형성되는 정사각형 관통구의 한 변의 폭은 5.1㎜이 된다.
상기 하우징에 형성되는 정사각형 관통구의 한 변의 폭 5.1㎜ 는 가이드포스트의 한변의 폭 3.9㎜에 1.2㎜(볼 직경의 2배)를 더한 수치이며, 이는 서로 마주하는 볼 케이지 각각의 면에 볼을 삽입 체결할 경우에 삽입된 볼이 차지하는 폭만큼의 공간이 필요하고, 이는 볼 직경을 2배 한 치수이다.
즉, 고정도의 다각형 가이드를 이루기 위하여서는 다각형 각각의 면에서 형성되는 다각형 가이드포스트와 다각형 관통구를 구비한 하우징사이의 간격을 볼 직경 크기로 형성하는 것이 바람직하다는 것이다.
상기 가이드포스트와 하우징사이에 형성되는 간격, 각각의 면애 수용되는 볼의 수 등은 내구성, 정도, 볼 직경의 크기 및 구름운동 시 마찰력 등을 고려하여 상기 제시한 수치를 변형 응용하여 설계 제작할 수 있다.
상기 하나의 실시 예에서와 같이 빈틈이 없는 치수를 적용하여 설계 제작하고, 일체형 다각형 볼 케이지의 각각의 면에 수용된 볼이 회전하여 구름운동을 함에 의하여 가이드포스트를 따라 직선왕복운동을 하도록 구성할 때 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드의 구현이 가능하다.
본 발명의 다각형 가이드는 유한스트로그용이다.
본 발명에 따라 설계 제작되는 유한 스트로그용 다각형 가이드는 아주 작은 LED칩 등을 이동할 때 사용하는 액츄에이터('미니츄어'라고도 한다)에 채용 적용되므로 진직도와 정도가 높은 가이드가 요구되며, 높은 내구성이 필요하다.
먼저, 높은 진직도와 정도를 얻기 위하여서는 구름운동을 하는 볼을 수용하는 케이지를 내구성이 우수한 합성수지재 또는 녹슬지 않는 가벼운 금속재질로 일체형으로 성형 제작하고, 앞서 기술한 구체적인 하나의 실시 예 기초하여 설계 제작하여 형성된 모든 면에 볼을 삽입 체결하므로 앞뒤좌우에서 안정된 정도를 유지하여 진동 및 흔들림을 최소화하고 진직성을 크게 증가시킬 수 있다.
내구성을 증가시키는 구성에 대하여 살펴본다.
하중에 견디는 내구성은 다각형(polygon)의 각각의 면에서 구름운동을 하는 볼의 접촉 면적을 넓게 제공하기 위하여 볼케이지 각각의 면에 수많은 볼 수용홈을 일정간격으로 배열 형성하고, 볼 수용홈에 볼을 삽입 체결하여 구름운동하도록 구성하여 하중에 장기간 견딜 수 있도록 구성한다.
본 발명에 따른 다각형으로 형성되는 가이드포스트, 볼 케이지 및 볼 케이지와 체결되는 하우징에 형성된 다각형 관통구에서 다각형은 앞서 하나의 실시 예로 정사각형을 포함하고, 직사각형 등을 포함하는 삼각형 이상을 말한다.
하우징의 형상은 원통형, 정사각형, 직사각형, 플랜지형 중에서 하나를 선택하여 제작하거나 용도 및 수요자들이 원하는 다양한 형상으로 변형 설계 제작할 수 있다.
본 발명은 반도체 칩 이송 및 LED 칩 분류기 등 작은 부품을 이송하기 위하여 사용하는 픽커 액츄에이터에 적용하기 위한 다각형 가이드이며, 보다 구체적으로, 다각형으로 설계 제작되어 볼을 수용할 수 있는 다수의 볼 수용홈이 각각의 면에 형성된 일체형 볼 케이지를 구비하며, 상기 다각형 볼 케이지 각각의 면에 형성된 볼 수용홈에 볼을 삽입한 후, 삽입 체결되어 볼이 수용홈에서 이탈하지 않고 구름운동을 하도록 하는 다각형 관통구가 형성된 하우징을 구비하며, 상기 볼이 볼 수용홈에 삽입 체결된 볼 케이지의 내부에 가이드포스트를 삽입 체결하여 가이드포스트 또는 하우징이 볼의 구름운동에 의하여 직선왕복운동을 할 수 있도록 구성된 고하중 및 고정도를 구비한 다각형 가이드를 제공할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (7)

  1. 반도체 칩 및 LED 칩 분류기와 같은 작은 부품을 이송하기 위한 소형 액츄에이터용 다각형 가이드에 있어서,
    소형 액츄에이터에 적용하기 위하여 다각형으로 제작되어 각각의 외부 면에 다수의 볼을 수용할 수 있도록 다수의 볼 수용홈이 각각의 면에 형성된 다각형 볼 케이지;
    상기 다각형 볼 케이지 각각의 면에 형성된 다수의 볼 수용홈에 삽입 체결되는 볼;
    볼 수용홈에 볼이 삽입 체결된 다각형 볼 케이지의 형상에 맞추어서 다각형 볼 케이지를 삽입 체결하여 볼이 구름운동을 하도록 다각형 관통구가 형성된 하우징; 및
    볼 수용홈에 볼이 삽입 체결된 다각형 볼 케이지의 내부에 삽입 체결되어 하우징이 볼의 구름운동에 의하여 직선왕복운동을 할 수 있도록 제작된 가이드포스트로 구성하되,
    상기 다각형 볼 케이지의 외부면에 형성된 볼 수용홈은 볼이 구름운동을 할 수 있도록 상부 직경을 볼의 직경보다 크게 형성하고, 하부는 볼이 통과하지 못하도록 볼의 직경보다 작게 형성된 볼걸림부로 구성된 소형 액츄에이터용 다각형 가이드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다각형 가이드는 내구성과 정도를 높이기 위하여 다각형 볼 케이지를 일체형으로 성형 제작하고, 다각형 각각의 면에서 형성되는 가이드포스트와 하우징사이의 간격을 다각형 볼 케이지에 수용되는 볼 직경 크기로 형성함을 특징으로 하는 소형 액츄에이터용 다각형 가이드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다각형 가이드는 유한 스트로크 운동을 하도록 구성함을 특징으로 하는 소형 액츄에이터용 다각형 가이드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 원통형, 정사각형, 직사각형, 플랜지형 중 하나를 선택하여 제작함을 특징으로 하는 소형 액츄에이터용 다각형 가이드.
  7. 청구항 1, 청구항 4, 청구항 5 및 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다각형 볼 케이지는 내구성을 가진 합성수지재 또는 녹슬지 않는 금속재질로 이루어짐을 특징으로 하는 소형 액츄에이터용 다각형 가이드.
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