KR101967681B1 - 울트라 마이크로톰 장치 - Google Patents

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KR101967681B1
KR101967681B1 KR1020180132944A KR20180132944A KR101967681B1 KR 101967681 B1 KR101967681 B1 KR 101967681B1 KR 1020180132944 A KR1020180132944 A KR 1020180132944A KR 20180132944 A KR20180132944 A KR 20180132944A KR 101967681 B1 KR101967681 B1 KR 101967681B1
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허환
권희석
이계승
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한국기초과학지원연구원
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Abstract

본 발명은 울트라 마이크로톰 장치에 관한 것으로서, 길이방향 일측에 시편이 장착되는 시료 홀더가 형성되는 시편 구속부와, 시편 구속부의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부와, 동력부에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 캠과, 제1 캠의 회전에 대응하여 시편 구속부의 상하방향 운동 모션을 구현하는 제1 샤프트를 포함하는 상하방향 모션 구현부와, 동력부에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제2 캠과, 제2 캠의 회전에 대응하여 시편 구속부의 전후방향 운동 모션을 구현하는 제2 샤프트를 포함하는 전후방향 모션 구현부를 포함하여 이루어져, 보다 정밀한 운동 모션을 구현할 수 있는 울트라 마이크로톰 장치에 관한 것이다.

Description

울트라 마이크로톰 장치{Ultra microtome device}
본 발명은 나노미터 두께의 절편을 제작 및 탑재할 수 있는 울트라 마이크로톰 장치에 관한 것임.
생체시료 등의 3차원 나노구조 파악을 위해서는 절편을 나노미터 단위로 제작할 수 있는 절삭용 마이크로톰 장치와, 제작된 절편을 탑재할 수 있는 시료스테이지가 필요하며, 이렇게 제작된 초박절편(Ultrathin section)을 통하여 TEM, SEM, AFM 등의 관찰이 가능하게 된다.
이러한 초박절편 제작의 품질을 높이기 위해서는, 마이크로톰 장치가 정확한 모션을 구현할 수 있는 구동계를 가져, 마이크로톰 장치 구동 시 발생하는 진동을 최소화 해야 한다.
그러나, 이러한 마이크로톰 장치는 시료 홀더 및 스테이지에 관한 개발만 이루어 지고 있으며, 현재 마이크로톰 장치의 구동계는 단순히 수직방향 및 수평방향 이동만 가능한 초기 형태에서 더 이상 개발이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 진동의 최소화 가능한 새로운 구동계를 가지는 마이크로톰 장치의 필요성이 대두되고 있다.
특허문헌 1) 국내공개특허공보 제2001-0013218호(명칭: 외과용 마이크로톰, 공개일: 2001.02.26)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진동을 최소화 하여, 초박절편 높일 수 있는 구동계를 가지는 울트라 마이크로톰 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치는, 길이방향 일측에 시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100); 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200); 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 캠(310)과, 상기 제1 캠(310)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 상하방향 운동 모션을 구현하는 제1 샤프트(320)를 포함하는 상하방향 모션 구현부(300); 및 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제2 캠(410)과, 상기 제2 캠(410)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 전후방향 운동 모션을 구현하는 제2 샤프트(420)를 포함하는 전후방향 모션 구현부(400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)의 회전축이 되는 동력전달 샤프트(510)와, 상기 동력전달 샤프트(510)의 길이방향 일측에 결합되며 상기 동력부(200)에서 힘을 전달받아 상기 동력전달 샤프트(510)를 회전시키는 동력전달 풀리(520)로 구성되는 동력전달부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시편 구속부(100)의 측면에 배치되는 고정 플레이트(600)를 더 포함하고, 상기 시편 구속부(100)는 길이방향 타측에 상기 고정 플레이트(600)에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전 결합부(121)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 사프트(320)는 길이방향 일측이 상기 시편 구속부(100)의 길이방향 일측에 결합되고, 길이방향 타측이 상기 제1 캠(310)과 접하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시편 구속부(100)는 상기 시료 홀더(110)가 결합되는 일측 시편 구속부(100A)와, 상기 제1 회전 결합부(121)가 형성되는 타측 시편 구속부(100B)로 구분되고, 상기 타측 시편 구속부(100B)는 슬라이드 레일이 형성되는 가이드부(100B-1)와, 상기 가이드부(100B-1)를 따라 슬라이딩 이동하는 슬라이드 부재(100B-2)와, 상기 슬라이드 부재(100B-2)와 탄성부재(100B-3A)로 연결되는 탄성결합부(100B-3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 샤프트(420)는 길이방향 일측에 위치되며 상기 슬라이드 부재(100B-2)와 연결되는 슬라이드 샤프트(421)와, 길이방향 타측에 위치되며 상기 제2 캠(410)과 접하게 배치되는 동력전달 샤프트(422)와, 길이방향 일측이 상기 슬라이드 샤프트(421)와 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 상기 동력전달 샤프트(422)에 결합되며, 측면에 상기 고정 플레이트(600)에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전 결합부(423-1)가 형성되는 연결 샤프트(423)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료 홀더(110)와 일정간격 이격 배치되는 나이프 홀더(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 캠(310)은 상기 동력전달 샤프트(510)가 끼워지는 회전축 결합공(311)이 편심지게 배치되며 원형 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 캠(410)은 반경방향 일측에 반지름 길이가 L1인 호선 형상의 제1 돌출부(411)가 형성되고, 반경방향 타측에 반지름 길이가 L2인 호선 형상의 제2 돌출부(412)가 형성되는 것을 특징으로 한다.(L1<L2)
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치는, 특정 운동 모션을 반복 구현하여 대상물체(1)를 가공하는 울트라 마이크로톰 장치에 있어서, 시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100); 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200); 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 샤프트(320); 상기 제1 샤프트(320)에 결합되어 상기 제1 샤프트(320) 회전 시 동시 회전하며, 구현하고자 하는 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션을 조절하기 위한 특정 형상을 가지는 복수개의 캠; 길이방향 일측이 복수개의 상기 캠 중 어느 하나의 캠에 접하게 배치되고 길이방향 타측이 상기 시편 구속부(100)와 연결되어, 상기 캠 회전 시 캠이 미는 힘을 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션을 구현하는 힘으로 전환시키는 복수개의 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 길이방향 일측에 시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100); 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200); 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 캠(310)과, 상기 제1 캠(310)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 상하방향 운동 모션을 구현하는 제1 샤프트(320)를 포함하는 상하방향 모션 구현부(300); 및 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제2 캠(410)과, 상기 제2 캠(410)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 전후방향 운동 모션을 구현하는 제2 샤프트(420)를 포함하는 전후방향 모션 구현부(400); 및 상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)의 회전축이 되는 동력전달 샤프트(510)와, 상기 동력전달 샤프트(510)의 길이방향 일측에 결합되며 상기 동력부(200)에서 힘을 전달받아 상기 동력전달 샤프트(510)를 회전시키는 동력전달 풀리(520)로 구성되는 동력전달부(500);를 포함하며, 상기 동력전달 샤프트(510) 회전 시 상기 제1 캠(310) 및 상기 제2 캠(410)이 동시 회전하여, 상기 시편 구속부(100)가 상기 상하방향 모션 구현부(300)가 구현하는 상하방향 운동 모션과 상기 전후방향 모션 구현부(400)가 구현하는 전후방향 운동 모션이 결합된 복합 운동 모션을 구현하는 것을
또한, 특정 운동 모션을 반복 구현하여 대상물체(1)를 가공하는 울트라 마이크로톰 장치에 있어서, 시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100); 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200); 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 샤프트(320); 상기 제1 샤프트(320)에 결합되어 상기 제1 샤프트(320) 회전 시 동시 회전하며, 구현하고자 하는 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션을 조절하기 위한 특정 형상을 가지는 복수개의 캠; 길이방향 일측이 복수개의 상기 캠 중 어느 하나의 캠에 접하게 배치되고 길이방향 타측이 상기 시편 구속부(100)와 연결되어, 상기 캠 회전 시 캠이 미는 힘을 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션을 구현하는 힘으로 전환시키는 복수개의 샤프트;를 포함하며, 복수개의 상기 캠은 서로 다른 형상을 가져, 상기 동력전달 샤프트(510)의 회전에 대응하여 복수개의 상기 캠이 동시에 회전 시, 상기 시편 구속부(100)는 각각의 상기 캠 형상에 대응하여 나타나는 운동 모션이 결합된 복합 모션을 구현하는 것을
본 발명인 울트라 마이크로톰 장치는, 캠으로 구동계를 구성하여 구동 시 일정한 모션을 반복 구현 가능한 장점이 있다.
또한, 서로 다른 모션을 구현하는 캠이 하나의 회전축을 가지므로 각각의 캠이 서로 다른 회전축을 가질 시, 각각의 캠이 개별 작동되며 나타나는 복합모션 모션 구현 오차를 최소화 가능한 장점이 있다.
상세히 설명하면, 각각의 캠이 구현하는 모션이 합쳐져 복합 모션이 구현되는 경우, 각각의 캠이 구동하는 시점 또는 구동하는 속도가 미세하게 달라져 복합 모션이 지정된 임의의 모션과 달라지는 문제점이 발생하므로, 서로 다른 캠이 하나의 회전축을 가지게 하여 이러한 문제점을 해결 한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명인 울트라 마이크로 톰 장치를 나타낸 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명인 울트라 마이크로 톰 장치를 나타낸 측면도.
도 5는 본 발명인 울트라 마이크로 톰 장치를 나타낸 전면도.
도 6은 본 발명인 울트라 마이크로 톰 장치의 제1 캠을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명인 울트라 마이크로 톰 장치의 제2 캠을 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명인 울트라 마이크로 톰 장치에 나이프 홀더가 형성된 것을 나타낸 사시도.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 울트라 마이크로톰 장치(1000)에 관하여 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)의 전체 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)의 구동계를 좀더 자세히 나타내기 위하여 고정 플레이트(600)를 제거한 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 길이방향 일측에 시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100)와, 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200)와, 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 캠(310)과, 상기 제1 캠(310)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 상하방향 운동 모션을 구현하는 제1 샤프트(320)를 포함하는 상하방향 모션 구현부(300)와, 상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제2 캠(410)과, 상기 제2 캠(410)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 전후방향 운동 모션을 구현하는 제2 샤프트(420)를 포함하는 전후방향 모션 구현부(400)를 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 시료 홀더(110)에 시편이 장착되고, 상기 동력부(200)에서 전달되는 동력을 이용하여 상기 상하방향 모션 구현부(300) 및 상기 전후방향 모션 구현부(400)가 상기 시편 구속부(100)를 지정된 방향으로 일정하게 움직여, 시편 구속부(100)가 임의의 모션을 반복 구현 가능하게 한 것이다.
이때, 상기 시편 구속부(100)가 지정된 일정한 움직임을 반복 구현 가능하게 하기 위하여, 상기 제1 샤프트(320)가 상기 제1 캠(310)의 회전에 의해 상하방향으로 움직여 상기 상하방향 모션 구현부(300)가 상기 시편 구속부(100)의 상하방향 운동 모션을 구현하는 것을 권장하며, 상기 전후방향 모션 구현부(400) 또한 상기 제2 캠(410)의 회전에 대응하여 상기 제2 샤프트(420)가 전후방향으로 움직여 상기 시편 구속부(100)의 전후방향 모션을 구현하는 것을 권장한다.
또한, 도 1을 참조하면 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)의 회전축이 되는 동력전달 샤프트(510)와, 상기 동력전달 샤프트(510)의 길이방향 일측에 결합되며 상기 동력부(200)에서 힘을 전달받아 상기 동력전달 샤프트(510)를 회전시키는 동력전달 풀리(520)로 구성되는 동력전달부(500)를 더 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 도 3의 측면도에 도시된 바와 같이, 상기 상하방향 모션 구현부(300)가 시편 구속부(100)를 상하 방향으로 움직이고, 상기 전후방향 모션 구현부(400)가 시편 구속부(100)를 전후 방향으로 움직이며, 상하방향 움직임과 전후방향 움직임이 서로 합쳐져 도 3에 도시된 상측으로 향하는 제1 모션(M1)과, 전측으로 움직이는 제2 모션(M2)과, 전측 하방으로 곡선 형태로 움직이는 제3 모션(M3)과, 후측 하방으로 곡선 형태로 움직이는 제4 모션(M4)과, 후측으로 움직이는 제5 모션(M5)을 구현한다.
이때, 상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)이 개별적으로 회전할 경우, 제1 캠(310)에 의해 구현되는 상하방향 운동 모션과, 제2 캠(410)에 의해 구현되는 전후방향 운동 모션이 합쳐지는 과정에서 오차가 발생하여, 상기 시편 구속부(100)가 지정된 정확한 움직임을 구현하지 못할 수 있으므로, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)이 하나의 상기 동력전달 샤프트(510)에 의해 동시에 회전하게 하고, 상기 동력전달 샤프트(510)가 길이방향 일측에 결합된 상기 동력전달 풀리(520)의 회전에 대응하여 회전하게 함으로써, 제1 캠(310)과 제2 캠(410)이 개별적으로 회전할 경우 발생하는 문제점을 해소 한 것이다.
그리고, 상기 동력전달 풀리(520)는 상기 동력부(200)와 벨트(B)로 서로 연결되어, 동력부(200)의 모터 회전력이 벨트(B)를 통해 동력전달 풀리(520)로 전달되므로, 모터의 회전에 대응해여 동력전달 풀리(520)가 회전함은 물론이다.
즉, 상기 동력부(200) 동작 시 모터가 회전하게 되고, 모터의 회전력이 상기 벨트(B)를 통해 상기 동력전달 풀리(520)로 전달되며, 상기 동력전달 풀리(520) 회전 시 상기 동력전달 샤프트(510)가 회전하게 되므로, 동력전달 샤프트(510)의 회전에 대응하여 상기 제1 캠(310) 및 상기 제2 캠(410)이 동시 회전하여, 상기 시편 구속부(100)가 상기 제1 캠 (310) 및 상기 제2 캠(410)의 가장자리 형상에 대응되는 복합 모션을 구현하게 되는 것이다.
또한, 도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 상기 시편 구속부(100)의 측면에 배치되는 고정 플레이트(600)를 더 포함하고, 상기 시편 구속부(100)는 길이방향 타측에 상기 고정 플레이트(600)에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전 결합부(121)가 형성될 수 있다.
상세히 설명하면, 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 위에서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 제1 모션(M1), 제2 모션(M2), 제5 모션(M5)과 같은 단순 직선운동 외에도 제3 모션(M3) 및 제4 모션(M4)과 같은 곡선 움직임을 구현한다.
이때, 제3 모션(M3) 및 제4 모션(M4)과 같은 곡선 움직임의 경우 단순히 시편 구속부(100)가 상하방향으로 움직이는 직선 이동만으로는 구현할 수 없으므로, 본 발명에서는 상기 시편 구속부(100)가 상기 고정 플레이트(600)와 상기 제1 회전 결합부(121)를 통해 회전 가능하게 결합되게 함으로써, 상기 제1 캠(310)의 회전에 대응하여 상기 제1 샤프트(320)가 상기 시편 구속부(100)를 상측으로 밀 시 시편 구속부(100)가 상기 제1 회전 결합부(121)를 회전축으로 상방으로 회전하고, 제1 샤프트(320)가 제1 캠(310)에 의해 상측으로 움직이기 전의 위치로 복원되면 시편 구속부(100)가 하방으로 회전하여 상기 시료 홀더(110)에 고정된 시편의 단부가 곡선 형태로 움직일 수 있게 한 것이다.
또한, 도 1내지 도 3을 참조하면 본 발명에서 상기 시편 구속부(100)는 상기 시료 홀더(110)가 결합되는 일측 시편 구속부(100A)와, 상기 제1 회전 결합부(121)가 형성되는 타측 시편 구속부(100B)로 구분되고, 상기 타측 시편 구속부(100B)는 슬라이드 레일이 형성되는 가이드부(100B-1)와, 상기 가이드부(100B-1)를 따라 슬라이딩 이동하는 슬라이드 부재(100B-2)와, 상기 슬라이드 부재(100B-2)와 탄성부재(100B-3A)로 연결되는 탄성결합부(100B-3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 시편 구속부(100)는 상기 전후방향 모션 구현부(400)에서 전달되는 힘에 대응하여 전후 방향으로 움직이는 모션을 구현하여야 하므로, 상기 가이드부(100B-1)가 상기 전측 시편 구속부(100B)와 연결되는 상기 슬라이드 부재(100B-2)를 감싸는 형태로 배치되되, 슬라이드 부재(100B-2)와 마주보는 상기 가이드부(100B-1)의 내주면에 슬라이드 부재(100B-2)의 이동 방향을 가이드하는 레일 또는 롤러가 위치되어 슬라이드 부재(100B-2)가 전후 방향으로만 이동 가능하게 하되, 가이드부(100B-1)의 후측 단부에 스프링과 같은 탄성부재(100B-3A)로 상기 슬라이드 부재(100B-2)의 후측과 연결되는 탄성결합부(100B-3)를 위치시켜, 상기 제2 샤프트(420)가 슬라이드 부재(100B-2)를 전측방향으로 밀어줄 시 탄성부재(100B-3A)가 탄성 변형되며 늘어나며 슬라이드 부재(100B-2)가 전측으로 이동하게 되고, 제2 샤프트(420)가 슬라이드 부재(100B-2)를 후측 방향으로 당겨주게 되면 상기 탄성부재(100B-3A)가 압축되며 슬라이드 부재(100B-2) 후측으로 이동하게 되는 것이다.
또한, 도 4를 참조하면 상기 제2 샤프트(420)는 길이방향 일측에 위치되며 상기 슬라이드 부재(100B-2)와 연결되는 슬라이드 샤프트(421)와, 길이방향 타측에 위치되며 상기 제2 캠(410)과 접하게 배치되는 동력전달 샤프트(422)와, 길이방향 일측이 상기 슬라이드 샤프트(421)와 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 상기 동력전달 샤프트(422)에 결합되며, 측면에 상기 고정 플레이트(600)에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전 결합부(423-1)가 형성되는 연결 샤프트(423)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면, 길이방향 타측에 위치되는 상기 동력전달 샤프트(422)가 상기 제2 캠(410)의 상측에 제2 캠(410)의 외주면과 접하게 배치되어, 제2 캠(410) 회전 시 제2 캠(410)의 외주면 형상에 대응하여 상기 연결 샤프트(423)가 회전하게 되고, 상기 연결 샤프트(423)의 회전에 대응하여 길이방향 일측에 위치되는 상기 슬라이드 샤프트(421)가 상기 슬라이드 부재(100B-2)를 후측 방향으로 당겨주거나 밀어주게 되는 것이다.
도 5에는 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치의 전면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에서 상기 제1 샤프트(320)는 상기 제1 캠(310)과 접하는 길이방향 타측에 형성되는 제1 롤러(321)를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 샤프트(420)는 상기 제2 캠(410)과 접하게 배치되는 상기 동력전달 샤프트(422)의 길이방향 타측에 형성되는 제2 롤러(422-1)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 롤러(321) 및 상기 제2 롤러(422-1)는 제1 캠(310) 및 제2 캠(410)과 접하는 외주면이 우레탄 재질로 형성되어, 캠과 롤러가 접하며 발생하는 충격을 우레탄이 흡수하여 장치가 구동하며 발생하는 진동을 최소화 할 수 있으며, 이 외에도 진동이 발생하는 각각의 구동부가 방진스프링(VS)로 연결되어 구동부에서 발생하는 진동을 최소화 가능함은 물론이다.
또한, 본 발명인 상기 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 위에서 설명한 제1 모션(M1) 내지 제5 모션(M5)을 구현하기 위하여 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)이 특정 형상을 가져야 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면 상기 제1 캠(310)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 동력전달 샤프트(510)가 끼워지는 회전축 결합공(311)이 편심지게 배치되며 원형 단면 형상을 가지고, 상기 제2 캠(410)은 도 7에 도시된 바와 같이 반경방향 일측에 반지름 길이가 L1인 호선 형상의 제1 돌출부(411)가 형성되고, 반경방향 타측에 반지름 길이가 L2인 호선 형상의 제2 돌출부(412)가 형성되는 단면 형상을 가질 수 있다.(L1<L2)
상세히 설명하면, 상기 제1 캠(310)은 원형 단면 형상을 가지되 상기 회전축 결합공(311)이 반경방향 일측에 편심지게 배치되어, 제1 캠(310) 회전 시 상측에 위치된 상기 제1 롤러(321)가 상측으로 이동하는 상승 운동과 하측으로 이동하는 하강 운동을 반복하게 되고, 상기 제2 캠(310)은 가장자리면에 서로 다른 반지름을 가지는 상기 제1 돌출부(411)와 상기 제2 돌출부(412)가 형성되어, 원의 가장자리를 따라 이동하는 상기 시편 구속부(100)의 회전 운동을 도 3에 도시된 제1 모션(M1) 내지 제5 모션(M5)으로 변환되게 한 것이다.
또한, 도 8을 참조하면 본 발명인 울트라 마이크로톰 장치(1000)는 상기 시료 홀더(110)와 일정간격 이격 배치되는 나이프 홀더(700)를 더 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 나이프 홀더(700)에 상기 시료 홀더(110)에 고정된 시편을 절단하는 나이프를 위치시켜, 시편 구속부(100)가 지정된 모션을 구현 시 시료 홀더(110)에 위치된 시편이 나이프 홀더(700)에 고정된 나이프에 의해 절삭 되게 한 것이다.
그리고, 상기 나이프 홀더(700)는 나이프 홀더 몸체(710)를 전후 방향으로 정밀하게 움직일 수 있는 나노 지그(720)를 포함할 수 있으며, 본 발명에서 상기 시료 홀더(110)는 상기 일측 시편 구속부(100A)가 일정한 위치에서 고정된 상태일 지라도 고정된 시편을 전후 방향으로 움직이는 구조를 가질 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 시편 구속부 100A : 일측 시편 구속부
100B : 타측 시편 구속부 100B-1 : 가이드부
100B-2 : 슬라이드 부재 100B-3 : 탄성결합부
100B-3A : 탄성부재 110 : 시료 홀더
121 : 제1 회전 결합부
200 : 동력부
300 : 상하방향 모션 구현부 310 : 제1 캠
311 : 회전축 결합공
320 : 제1 샤프트
400 : 전후방향 모션 구현부 410 : 제2 캠
411 : 제1 돌출부 412 : 제2 돌출부
420 : 제2 샤프트 421 : 슬라이드 샤프트
422 : 동력전달 샤프트 423 : 연결 샤프트
423-1 : 제2 회전 결합부
500 : 동력 전달부 510 : 동력전달 샤프트
520 : 동력전달 풀리
600 : 고정 플레이트
700 : 나이프 홀더

Claims (10)

  1. 길이방향 일측에 시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100);
    상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200);
    상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 캠(310)과, 상기 제1 캠(310)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 상하방향 운동 모션을 구현하는 제1 샤프트(320)를 포함하는 상하방향 모션 구현부(300); 및
    상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제2 캠(410)과, 상기 제2 캠(410)의 회전에 대응하여 상기 시편 구속부(100)의 전후방향 운동 모션을 구현하는 제2 샤프트(420)를 포함하는 전후방향 모션 구현부(400); 및
    상기 제1 캠(310)과 상기 제2 캠(410)의 회전축이 되는 동력전달 샤프트(510)와, 상기 동력전달 샤프트(510)의 길이방향 일측에 결합되며 상기 동력부(200)에서 힘을 전달받아 상기 동력전달 샤프트(510)를 회전시키는 동력전달 풀리(520)로 구성되는 동력전달부(500);를 포함하며,
    상기 동력전달 샤프트(510) 회전 시 상기 제1 캠(310) 및 상기 제2 캠(410)이 동시 회전하여, 상기 시편 구속부(100)가 상기 상하방향 모션 구현부(300)가 구현하는 상하방향 운동 모션과 상기 전후방향 모션 구현부(400)가 구현하는 전후방향 운동 모션이 결합된 복합 운동 모션을 구현하는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시편 구속부(100)의 측면에 배치되는 고정 플레이트(600)를 더 포함하고, 상기 시편 구속부(100)는 길이방향 타측에 상기 고정 플레이트(600)에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전 결합부(121)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 사프트(320)는 길이방향 일측이 상기 시편 구속부(100)의 길이방향 일측에 결합되고, 길이방향 타측이 상기 제1 캠(310)과 접하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 시편 구속부(100)는 상기 시료 홀더(110)가 결합되는 일측 시편 구속부(100A)와, 상기 제1 회전 결합부(121)가 형성되는 타측 시편 구속부(100B)로 구분되고,
    상기 타측 시편 구속부(100B)는 슬라이드 레일이 형성되는 가이드부(100B-1)와, 상기 가이드부(100B-1)를 따라 슬라이딩 이동하는 슬라이드 부재(100B-2)와, 상기 슬라이드 부재(100B-2)와 탄성부재(100B-3A)로 연결되는 탄성결합부(100B-3)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 샤프트(420)는 길이방향 일측에 위치되며 상기 슬라이드 부재(100B-2)와 연결되는 슬라이드 샤프트(421)와, 길이방향 타측에 위치되며 상기 제2 캠(410)과 접하게 배치되는 동력전달 샤프트(422)와, 길이방향 일측이 상기 슬라이드 샤프트(421)와 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 상기 동력전달 샤프트(422)에 결합되며, 측면에 상기 고정 플레이트(600)에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전 결합부(423-1)가 형성되는 연결 샤프트(423)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 시료 홀더(110)와 일정간격 이격 배치되는 나이프 홀더(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 캠(310)은 상기 동력전달 샤프트(510)가 끼워지는 회전축 결합공(311)이 편심지게 배치되며 원형 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제2 캠(410)은 반경방향 일측에 반지름 길이가 L1인 호선 형상의 제1 돌출부(411)가 형성되고, 반경방향 타측에 반지름 길이가 L2인 호선 형상의 제2 돌출부(412)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치. (L1<L2)
  10. 특정 운동 모션을 반복 구현하여 대상물체(1)를 가공하는 울트라 마이크로톰 장치에 있어서,
    시편이 장착되는 시료 홀더(110)가 형성되는 시편 구속부(100);
    상기 시편 구속부(100)의 운동 모션 구현을 위한 동력을 제공하는 동력부(200);
    상기 동력부(200)에서 전달되는 힘에 의해 회전하는 제1 샤프트(320);
    상기 제1 샤프트(320)에 결합되어 상기 제1 샤프트(320) 회전 시 동시 회전하며, 구현하고자 하는 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션을 조절하기 위한 특정 형상을 가지는 복수개의 캠;
    길이방향 일측이 복수개의 상기 캠 중 어느 하나의 캠에 접하게 배치되고 길이방향 타측이 상기 시편 구속부(100)와 연결되어, 상기 캠 회전 시 캠이 미는 힘을 상기 시편 구속부(100)의 운동 모션을 구현하는 힘으로 전환시키는 복수개의 동력전달 샤프트(510);를 포함하며,
    복수개의 상기 캠은 서로 다른 형상을 가져, 상기 동력전달 샤프트(510)의 회전에 대응하여 복수개의 상기 캠이 동시에 회전 시, 상기 시편 구속부(100)는 각각의 상기 캠 형상에 대응하여 나타나는 운동 모션이 결합된 복합 모션을 구현하는 것을 특징으로 하는, 울트라 마이크로톰 장치.
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