KR101813485B1 - 가요성 기구 및 가요성 기구를 포함한 갠트리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가요성 기구 및 가요성 기구를 포함한 갠트리 장치에 관한 것이다. 상기 가요성 기구는 갠트리 빔의 운동 오차 또는 변형 등으로 인한 위치 공간 오차에 대한 보상을 진행함으로써, 가요성 유닛은 빔이 받는 외력에 상대적으로 가해지는 운동 축방향에서 강성이 향상되고, 이로써 빔이 운동 시 지체되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

가요성 기구 및 가요성 기구를 포함한 갠트리 장치{FLEXIBLE INSTRUMENT AND GANTRY UNIT INCLUDING THE FLEXIBLE INSTRUMENT}

본 발명은 운동 받침대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가요성 기구 및 가요성 기구를 포함한 갠트리 장치에 관한 것이다.

구조적 강성, 제조, 조립 및 제어 기술 측면의 한계로 인해, 운동 받침대는 운동 시 발생하는 기하학적 오차나 공간 오차를 피하기 어려운데, 위치 오차가 이동에 미치는 영향을 줄이기 위해 종래 기술에서는 다양한 기술수단으로 오차를 보상하고 있다. 여기에는 레이저 간섭계 기술로 운동경로를 조정해 오차로 인한 부분을 감소 또는 제거하는 것 외에도, 완충 또는 변형의 기술로 운동 오차 발생 시 운동 받침대에 미치는 부적절한 모멘트를 방지하거나 그 응력을 제거하는 방법이 있다.

더욱 상세하게는, 도 1에서 도시하는 종래 기술의 갠트리 장치(1)와 같이, 받침대(2)에 걸쳐 설치된 빔(3)의 일측에 변형이 수용되는 가요성 기구(4)가 설치되고, 여기에서 빔(3) 양단과 받침대(2) 사이의 상대적인 운동 오차가 발생할 경우, 상기 가요성 기구(4)는 동기화 오차로 인한 빔(3) 위치각 변화를 수용할 수 있기 때문에 빔(3)에 부적절한 응력이 발생하는 것을 막을 수 있다. 이와 같이 가요성 기구(4) 자체 강성을 이용한 기술수단을 통해 변형을 수용하는 효과를 구현함으로써 예측된 목적을 달성할 수 있다. 그러나 가요성 기구(4)의 강성으로 인해 빔(3)이 운동 시 지체되는 현상은 여전히 발생하기 때문에 개선할 필요가 있다.

본 발명에서는 높은 축방향 강성의 가요성 기구 및 가요성 기구를 포함한 갠트리 장치를 제안하고, 여기에서 가요성 기구는 그 변형으로 갠트리 빔 위치의 오차를 보상함으로써, 상기 가요성 기구가 빔 운동에 상대적인 하나의 운동 축방향에서 비교적 높은 강성을 가지도록 하여, 가요성 기구의 강성 부족으로 인해 운동 지체 또는 착오 재발생의 결함이 나타나는 것을 방지하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가요성 기구는 다수개의 가요성 유닛으로 변형이 가능하도록 제공하고, 상기 가요성 유닛은 상기 운동 축방향에 대응해 비교적 높은 강성을 가진다.

상기 가요성 유닛이 상기 축방향에서 비교적 높은 강성을 가진다는 것은, 상기 운동 축방향에 대응하는 가요성 유닛의 강성이 상기 운동 축방향 이외의 가요성 유닛 강성보다 높다는 것을 말한다.

상기 운동 축방향에 위치한 가요성 유닛의 강성을 향상시키는 기술수단에 있어서, 동일한 강성을 가진 상기 가요성 유닛을 설치 밀도 또는 각도에서 변화를 줌으로써, 다른 방향에서 다른 강성을 가지도록 만들거나, 또는 다른 강성을 가진 다른 가요성 유닛을 각각 설치함으로써 특정 방향의 강성을 향상시킬 수 있다.

더욱 상세한 기술 내용에 있어서, 상기 가요성 기구는 제1 결합유닛; 상기 제1 결합유닛과 격리되고 상호 간에 제1 축방향에서 마주보고 이동하는 제2 결합유닛; 상기 제1 축방향에 위치하고 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이에 브릿지 설치되고, 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이가 마주보고 이동함에 따라 변형되는 제1 가요성 유닛; 및 상기 제1 축방향에 위치하지 않고 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이에 브릿지 설치되는 제2 가요성 유닛을 포함한다. 상기 유닛의 조합을 통해 상기 제1 가요성 유닛의 강성이 상기 제2 가요성 유닛의 강성보다 크게 만들어, 상기 제1 가요성 유닛의 상기 제1 축방향에서의 변형 저항을 향상시킨다.

상기 제1 결합유닛에는 개구단부가 있고, 상기 제2 결합유닛은 상기 제1 결합유닛 개구단부 내에 위치하고, 상기 제1 및 제2 가요성 유닛이 상기 제1 결합유닛의 개구단부 내와 상기 제2 결합유닛 사이에 위치하도록 한다.

상기 제1 가요성 유닛의 설치 밀도는 상기 제2 가요성 유닛의 설치 밀도보다 크다.

상기 제1 및 제2 가요성 유닛은 각각 판상 리드이다.

상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛은 상호간에 제2 축방향에서 마주보고 이동하고, 상기 제2 축방향에 위치하여 대응하는 제2 가요성 유닛의 강성을 상기 제2 축방향에 위치하지 않고 대응하는 제2 가요성 유닛의 강성보다 크게 만든다.

상기 제1 및 제2 가요성 유닛은 각각 두께가 다르다.

더 나아가, 본 발명의 가요성 기구는 갠트리 장치와 결합할 수 있다. 더욱 상세하게는, 갠트리 장치는 제1 가요성 기구를 포함하고, 상기 제1 가요성 기구는 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛이 서로 마주보고 이동하도록 각각 상기 갠트리 장치의 빔에 설치함으로써, 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛이 상기 빔의 운동으로 인행 상대적으로 운동할 때, 상기 가요성 유닛을 변형시킨다.

상기 빔의 공간 위치 변화로 인해 갠트리 장치는 상기 제1 가요성 기구와 각각 상기 빔에 설치되는 제2 가요성 기구를 더 포함한다. 상기 제2 가요성 기구는 제3 결합유닛; 상기 제3 결합유닛과 격리되고 상호 간에 제1 축방향에서 마주보고 이동하는 제4 결합유닛; 제1 축방향에 위치하고 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛 사이에 브릿지 설치되고, 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛 사이가 마주보고 이동함에 따라 변형되는 제3 가요성 유닛; 및 상기 제1 축방향에 위치하지 않고 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛 사이에 브릿지 설치되는 제4 가요성 유닛을 포함한다. 상기 유닛의 조합을 통해 상기 제3 가요성 유닛의 강성이 상기 제4 가요성 유닛의 강성보다 크게 만듦으로써, 상기 제3 가요성 유닛의 상기 제1 축방향에서의 변형 저항을 향상시킨다.

상기 제1 결합유닛 및 상기 제3 결합유닛은 각각 상기 빔 양단에 고정 설치되고, 상기 제2 결합유닛 및 상기 제4 결합유닛은 각각 상기 슬라이딩 연결유닛에 접착 설치된다.

상기 제1 가요성 기구의 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛은 상호 간에 제2 축방향에서 마주보고 이동하고, 상기 제2 가요성 기구의 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛은 상호 간에 제2 축방향에서 마주보고 이동하고, 상기 제1 가요성 기구의 상기 제2 축방향에 위치하고 대응하는 제2 가요성 유닛과 상기 제2 가요성 유닛의 상기 제2 축방향에 위치하고 대응하는 제4 가요성 유닛 상호 간의 강성을 다르게 만든다. 이를 통해 상기 제1 및 제2 가요성 기구가 다른 방향에서 다른 강성을 가지도록 함으로써, 상기 빔의 다른 방향의 위치 오차 변화에 적절히 대응하도록 하는데, 더욱 상세하게는 빔이 평면에서 운동할 때 동기화 착오로 인해 회전 및 수축하거나, 또는 열팽창수축 하에서의 변형 등으로 인한 공간 위치 변화에 대응하도록 한다.

상기 제3 결합유닛에는 개구단부가 있고, 상기 제4 결합유닛은 상기 제3 결합유닛 개구단부 내에 위치하고, 상기 제3 및 제4 가요성 유닛이 상기 제3 결합유닛의 개구단부 내와 상기 제4 결합유닛 사이에 위치하도록 한다.

도 1은 종래의 갠트리 장치의 입체 설명도이고;
도 2는 본 발명 실시예 갠트리 장치의 입체도이고;
도 3은 본 발명 실시예 갠트리 장치의 정면도이고;
도 4는 본 발명 실시예의 제1 가요성 기구의 설명도이고;
도 5는 본 발명 실시에의 제2 가요성 기구의 설명도이고;
도 6은 본 발명 실시예의 갠트리 장치의 조감도이고;
도 7은 본 발명 다른 실시예의 제2 가요성 기구 평면도이고; 및
도 8은 본 발명 다른 실시예의 제1 가요성 기구 평면도이다.

먼저, 도 2 및 3에서 도시하는 바와 같이, 본 발명 실시예에서 제안하는 갠트리 장치(10)는 주로 베이스(20), 빔(30), 제1 가요성 기구(40) 및 제2 가요성 기구(50)를 포함한다.

베이스(20)에는 베이스 바디(21)가 있고, 두 개의 입체기둥(22)은 각각 상기 베이스 바디 상측 베이스면의 두 단부 상방에 고정 설치되고, 두 개의 서로 격리된 가이드 홈(23)는 각각 베이스 바디(21) 상측 베이스면 상방에 설치되고, 서로 평행하게 일직선을 따라 각자 적절한 길이로 연장되고, 두 개의 선형 모터로 구성된 구동유닛(24)은 각각 상기 입체기둥(22) 꼭대기 단부에 설치된다.

빔(30)에는 제1 및 제2 슬라이딩 연결유닛(31, 32)이 있고, 각각 상기 구동유닛(24)에 연결되어 각 가이드 홈(23) 내로 슬라이딩 설치되고, 각 가이드 홈(23)의 인도를 받아 가상의 제1 축방향(x)을 따라 직선으로 왕복 이동하고, 빔 바디(33)는 베이스 바디(21) 상방에 위치하고, 제1 및 제2 슬라이딩 연결유닛(31, 32) 사이에 위치하고, 상기 양단(331, 332)은 각각 제1 및 제2 가요성 기구(40, 50)에 걸쳐 연결되고, 간접적으로 제1 및 제2 슬라이딩 연결유닛(31, 32) 사이에 브릿지 연결되고, 빔(30)을 베이스(20)에 슬라이딩 설치함으로써 제1 축방향(x)을 따라 직선 왕복 이동하게 만든다.

도 2 및 4에서 도시하는 바와 같이, 제1 가요성 기구(40)에는 제1 결합유닛(41), 제2 결합유닛(42) 및 제1 가요성 유닛(43)이 포함된다. 제1 결합유닛(41)에는 개구단부가 있고, 개구단부로 제1 슬라이딩 연결유닛(31)의 방향으로 빔 바디(33)의 일단(331)에 접합 연결한다. 제2 결합유닛(42)은 제1 슬라이딩 연결유닛(31)에 접합 연결해 고정 설치하고, 제1 결합유닛(41)의 개구단부 내에 위치한다. 제1 가요성 유닛(43)은 각각 탄성을 가진 판상 리드이고, 제1 가요성 유닛(43)의 긴 축방향으로 외부 연장된 후, 서로 제1 가요성 기구(40)의 회전 중심에서 만난다. 제1 가요성 유닛(43)은 제1 결합유닛(41) 개구단부 내측벽면과 제2 결합유닛(42) 사이에 브릿지 연결되고, 제1 가요성 유닛(43)의 제1 축방향(x)의 설치 밀도를 증가시켜, 제1 가요성 유닛(43)의 제1 축방향(x)의 강성을 향상시킨다. 이로써 빔(30)이 제1 축방향(x)을 따라 직선 왕복 이동할 때, 설치수량이 상대적으로 많은 제1 가요성 유닛(43)이 비교적 높은 강성을 나타내 종래 기술의 결함이 발생하는 것을 방지한다.

도2 및 5에서 도시하는 바와 같이, 제2 가요성 기구(50)에 있는 제3 결합유닛(51), 제4 결합유닛(52)과 제3 가요성 유닛(53)이 제1 가요성 기구(40)의 유닛과 동일한 것 이외에, 제1 가요성 기구(40)는 더 나아가 다른 가상의 제2 축방향(y)에 위치하는 제4 가요성 유닛(54)을 더 추가한다. 제4 가요성 유닛(54)의 설치 밀도를 증가시킴으로써 제4 가요성 유닛(54)의 제2 축방향(y)의 강성을 향상시킬 수 있다.

상기 유닛의 조성을 통해 갠트리 장치(10)는 사용에 있어서, 제1 및 제2 가요성 기구(40, 50) 중의 제1 및 제3 가요성 유닛(43, 53)을 통해 제1 축방향(x)에서 가요성 유닛의 강성을 향상시킬 수 있고, 이로써 빔(30)이 외력을 받아 제1 축방향(x)을 따라 왕복 직선 운동할 때, 그 치제 현상이 개선되도록 할 수 있고, 동시에 제1 및 제2 가요성 유닛(43, 53) 자체의 탄성을 통해 비운동 축방향의 강성을 약화시킬 수 있으며, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 빔(30) 양단의 각 가이드 홈(23) 중의 동기화로 인해 착오가 발생할 경우, 제1 및 제2 가요성 기구(40, 50)는 빔(30)이 회전 변형 하에서 발생하는 위치 변화를 수용함으로써, 빔(30) 양단의 동기화 착오로 인한 부적절한 응력을 방지할 수 있고, 동시에 외부의 제어 시스템을 통해 빔(30)에 대해 회전 제어를 진행할 수 있다.

또한, 빔(30)이 온도 작용으로 인해 열팽창수축의 크기 변화가 나타날 때, 그 크기 변화의 신축방향은 제2 축방향(y)과 같고, 여기에서 제2 가요성 기구(40)의 제4 가요성 유닛(54)을 통해 제2 축방향(y)의 변형에 대응함으로써 빔(30)의 크기 변화를 보상할 수 있다.

상기 구체적인 효과 외에도, 제1 및 제2 가요성 기구(40, 50)는 종래 기술에 비해 체적이 더 작아 공간을 많이 차지하지 않는 것 이외에도, 고도가 높아지는 것을 방지함으로써 운동 중심이 위치 이동력을 제공하는 외부 구동유닛과 동일한 수평면에 있도록 만들어 과다한 모멘트의 발생을 줄일 수 있다.

또한 가요성 유닛의 축방향의 강성을 추가하는 기술수단을 이용해, 상기 실시예에서 언급한 한계를 극복할 뿐만 아니라, 가요성 유닛을 집중 또는 분산시키는 설치밀도 조절을 통해 특정 방향의 강성을 증가시키는 것 외에도, 다른 강성을 가진 다른 가요성 유닛을 조합 배치함으로써 목적을 달성한다. 예를 들어 도 7에서 도시하는 제2 가요성 기구(50a)에는 제2 축방향에 위치하지 않는 제4 가요성 유닛(54a)이 있고, 그 설치 밀도는 제2 축방향의 제4 가요성 유닛(54a)보다 작다. 또한 도 8에서 도시하는 제1 가요성 기구(40a)의 다른 실시상태와 같이, 제1 가요성 기구(40a)는 제1 축방향에 위치하지 않고 상기 제1 결합유닛(41a)과 상기 제2 결합유닛(42a) 사이에 브릿지 설치되는 제2 가요성 유닛(44a)을 더 포함한다. 바꿔 말하면, 수량의 변화, 물품 형상 또는 구조의 변화를 불문하고, 모두 높은 운동 축방향의 가요성 유닛의 강성을 향상시킬 수 있으며, 이는 본 발명의 보호범위에 속한다.

1: 갠트리 장치 2: 받침대
3: 빔 4: 가요성 기구
10: 갠트리 장치 20: 베이스
21: 베이스 바디 22: 입체기둥
23: 가이드 홈 24: 구동유닛
30: 빔 31: 제1 슬라이딩 연결유닛
32: 제2 슬라이딩 연결유닛 33: 빔 바디
331, 332: 단 40, 40a: 제1 가요성 기구
41, 41a: 제1 결합유닛 42, 42a: 제2 결합유닛
43: 제1 가요성 유닛 44a: 제2 가요성 유닛
50, 50a: 제2 가요성 기구 51: 제3 결합유닛
52: 제4 결합유닛 53: 제3 가요성 유닛
54, 54a: 제4 가요성 유닛
x: 제1 축방향 y: 제2 축방향

Claims (10)

1. 제1 결합유닛;
   상기 제1 결합유닛과 격리되고 상호 간에 제1 축방향에서 마주보고 이동하는 제2 결합유닛;
   상기 제1 축방향에 위치하고 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이에 브릿지 설치되고, 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이가 마주보고 이동함에 따라 변형되는 제1 가요성 유닛;
   상기 제1 축방향에 위치하지 않고 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이에 브릿지 설치되는 제2 가요성 유닛을 포함하고;
   상기 제1 가요성 유닛의 강성이 상기 제2 가요성 유닛의 강성보다 크게 만들어, 상기 제1 가요성 유닛의 상기 제1 축방향에서의 변형 저항을 향상시키는 것을 특징으로 하는 가요성 기구.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 결합유닛에는 개구단부가 있고, 상기 제2 결합유닛은 상기 제1 결합유닛 개구단부 내에 위치하고, 상기 제1 및 제2 가요성 유닛이 상기 제1 결합유닛의 개구단부 내와 상기 제2 결합유닛 사이에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 기구.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 가요성 유닛이 각각 판상 리드인 것을 특징으로 하는 가요성 기구.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛은 상호간에 제2 축방향에서 마주보고 이동하고, 상기 제2 축방향에 위치하여 대응하는 제2 가요성 유닛의 강성을 상기 제2 축방향에 위치하지 않고 대응하는 제2 가요성 유닛의 강성보다 크게 만드는 것을 특징으로 하는 가요성 기구.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 가요성 유닛은 각각 두께가 다른 것을 특징으로 하는 가요성 기구.
6. 갠트리 장치에 있어서,
   하나의 베이스 바디, 두 개의 입체기둥, 두 개의 가이드 홈 및 두 개의 구동유닛을 포함하고, 상기 두 개의 입체기둥은 각각 상기 베이스 바디 상측 베이스면의 두 단부 상방에 고정 설치되고, 상기 두 개의 가이드 홈은 서로 평행하게 각각 상기 베이스 바디 상측 베이스면에 설치되고, 상기 두 개의 구동유닛은 각각 상기 입체기둥 꼭대기 단부에 설치되는 베이스;
   두 개의 슬라이딩 연결유닛 및 하나의 빔 바디를 포함하고, 각 상기 슬라이딩 연결유닛은 각 상기 가이드 홈 내에 슬라이딩 설치하고, 각 상기 구동유닛에 각각 연결되어 제1 축방향을 따라 왕복 이동하고, 상기 빔 바디는 상기 베이스 바디 상방에 위치하여 상기 두 개의 슬라이딩 연결유닛 사이에 위치하는 빔; 및
   제1 결합유닛, 제2 결합유닛, 제1 가요성 유닛 및 제2 가요성 유닛을 포함하고, 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛은 서로 마주보고 이동하며 상기 빔에 각각 설치되고, 상기 제1 가요성 유닛은 제1 축방향에 위치하여 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛에 브릿지 연결되고, 상기 제2 가요성 유닛은 상기 제1 축방향에 위치하지 않고 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛 사이에 브릿지 설치되고, 여기에서 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛이 상기 빔의 구동으로 인해 상대적으로 운동할 때, 상기 제1 가요성 유닛이 변형되는 제1 가요성 기구를 포함하고,
   상기 제1 가요성 유닛의 강성이 상기 제2 가요성 유닛의 강성보다 크고, 상기 제1 가요성 유닛의 상기 제1 축방향의 변형 저항을 향상시키는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 갠트리 장치
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제1 가요성 기구와 상기 빔 양단에 각각 설치되고, 제3 결합유닛, 제4 결합유닛, 제3 가요성 유닛 및 제4 가요성 유닛을 포함하고, 여기에서 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛은 서로 마주보고 이동하면서 상기 빔에 각각 설치되는 제2 가요성 기구를 더 포함하고, 상기 제3 가요성 유닛은 제1 축방향에서 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛 사이에 브릿지 연결되고, 상기 제4 가요성 유닛은 상기 제1 축방향에 위치하지 않고 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛 사이에 브릿지 연결되고, 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛이 상기 빔의 운동으로 인해 상대적으로 운동할 때, 상기 제3 가요성 유닛을 변형시키고,
   상기 제3 가요성 유닛의 강성이 상기 제4 가요성 유닛의 강성보다 크고, 상기 제3 가요성 유닛의 상기 제1 축방향의 변형 저항을 향상시키는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 갠트리 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 결합유닛 및 상기 제3 결합유닛은 각각 상기 빔 양단에 고정 설치되고, 상기 제2 결합유닛 및 상기 제4 결합유닛은 각각 상기 슬라이딩 연결유닛에 접착 설치되는 것을 특징으로 하는 갠트리 장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 가요성 기구의 상기 제1 결합유닛과 상기 제2 결합유닛은 상호 간에 제2 축방향에서 마주보고 이동하고; 상기 제2 가요성 기구의 상기 제3 결합유닛과 상기 제4 결합유닛은 상호 간에 제2 축방향에서 마주보고 이동하고, 상기 제1 가요성 기구의 상기 제2 축방향에 위치하고 대응하는 제2 가요성 유닛과 상기 제2 가요성 유닛의 상기 제2 축방향에 위치하고 대응하는 제4 가요성 유닛 상호 간의 강성을 다르게 만드는 것을 특징으로 하는 갠트리 장치.
10. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 결합유닛에는 개구단부가 있고, 상기 제2 결합유닛은 상기 제1 결합유닛 개구단부 내에 위치하고, 상기 제1 및 제2 가요성 유닛이 상기 제1 결합유닛의 개구단부 내와 상기 제2 결합유닛 사이에 위치하도록 하고;
    상기 제3 결합유닛에는 개구단부가 있고, 상기 제4 결합유닛은 상기 제3 결합유닛 개구단부 내에 위치하고, 상기 제3 및 제4 가요성 유닛이 상기 제3 결합유닛의 개구단부 내와 상기 제4 결합유닛 사이에 위치하도록 것을 특징으로 하는 갠트리 장치.

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