KR102581293B1

KR102581293B1 - Z축 경사이동식 경도 측정기

Info

Publication number: KR102581293B1
Application number: KR1020210127702A
Authority: KR
Inventors: 심상헌
Original assignee: 주토스 주식회사
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-09-21
Also published as: KR20230045170A

Abstract

본 발명은 기기 전체를 지지하는 프레임, 시험편을 세팅하는 앤빌, 시험과정을 컨트롤하는 디스플레이를 포함하며, 각각 XYZ축으로 이동하는 X스테이지 판, Y스테이지 판, Z스테이지체를 포함하여 이루는 경도 측정기로써, 이들 각 X/Y스테이지 판은 각 방향의 정밀 이동을 위한 여러 개의 크로스 롤러와, 앤빌의 위치 결정을 위한 위치제어 동작을 위하여 상기 X/Y스테이지 판 및 Z스테이지체에 각각 설치된 스텝 모터와, 상기 Z스테이지체는 소정의 동력원에 의하여 경사이동력을 발생하는 Z스테이지 경사블록과 이 Z스테이지 경사블록에 미끄럼 접촉하여 연동하여 승하강하는 앤빌 승하강체를 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기로서, 리니어 타입 크로스 롤러 면접촉 방식으로 Z축 이동을 하기 때문에, 시험 오차가 없는 경도측정기를 제공한다.

Description

Z축 경사이동식 경도 측정기{Z-axis slope-moving type hardness tester}

본 발명은 경도 측정기에 관한 것으로, 특히 Z축 경사블록을 이용한 경사이동으로 앤빌의 정밀하고 안정된 승하강이 가능한 방식 경도 측정기이다.

광물의 굳기[물질의 단단함과 무른 정도]를 나타내는 것을 경도라 하고 15단계의 수치로 표현한다. 현재 각 산업 분야에서 생산되는 제품의 굳기 측정에 활발하게 이용하고 있으며, 잘 알려진 대표적인 경도 측정기(이하, ‘측정기’라 함)는 브리넬, 로크웰, 비커스 방식이다.

일반적으로 경도는 금속재료의 기계적 성질을 알아내는 가장 간단한 방법으로 경도 시험은 재료 평가, 제조 공정의 품질 관리, 연구 및 개발에 유용하다. 대상물의 경도는 다수의 금속을 위한 인장 강도에 상호 관련될 수 있으며, 재료의 내마모성 및 연성의 지표를 제공한다. 대부분의 측정기의 측정 원리는 통상적인 압흔(壓痕, Pressure Mark) 경도 측정기가 피평가 재료의 표면에 소정 형상의 다이아몬드 압자(壓子, indenter)를 가압하는 방식을 사용한다. 다이아몬드 압자가 시험되는 재료로의 침투 또는 시험된 재료를 타격한 후 반발력과 관련된 계산을 기반으로 한다. 측정기는 수직항력 범위, 수직항력 분해능, 마찰력 범위, 마찰력 분해능 등의 요소가 고려되어야 한다. 압흔 치수는 부하 제거 후에 현미경으로 측정된다. 시험받는 재료의 경도의 결정은 압자에 인가된 힘을 압자에 의해 형성된 반영구적 자국의 투영 면적으로 나눔으로써 얻어질 수 있다. 통상의 상황에 있어서, 압흔 경도 측정기의 조작자는 다양한 부품의 외형들로부터 정밀한 거리에서 압흔들을 부품에 위치시켜야 한다.

최근에는 각 산업분야의 신제품 개발에 따른 요구에 부응하여 다양한 정밀 측정기가 개발되고 있다. 예컨대 폴리머, 매우 얇은 박막, 소프트한 조직 등 원자부터 나노 스케일의 모든 유형의 소재를 장시간으로 측정하며, 초저온이나 초고온 측정, 진공 챔버 버전의 측정기도 개시되고 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0941172/ 2010년02월01일 등록 2. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1013490/ 2011년01월31일 등록 3. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1841399/ 2018년03월16일 등록

측정기는 XYZ 스테이지 유닛을 포함하는 시료를 올려놓기 위한 흔들림 없는 앤빌(또는 정반)이 필요하다. 이 앤빌은 전후좌우 방향으로의 이동뿐만 아니라 상하방향으로의 거리 이동이 필요하다. 이들 각 XYZ 스테이지 유닛은 시험편의 무게를 지지하면서도 시험 순간의 필요한 하중에 견디도록 설계되어야 한다. 측정기의 정반은 어떠한 미세한 흔들림도 없어야 한다는 점이 요구되고 각 방향으로 XYZ 스테이지가 필요로 하며, 이는 오차 없는 정밀 이동이 보장되어야 한다.

종래, 측정기의 앤빌은 스크류 결합방식의 Z축 이동을 이용하고 있다. 회전하는 스크류축 상에 설치된 정반은 스크류 결합 방식을 이용하고 있다. 스크류나 기어의 설계에서 원활한 작동을 위하여 백래시(backlash)를 적용한다. 이들 기계요소는 승하강 회전 시에는 어긋남이, 시험 순간의 시험편에 작용하는 충격에는 밀림이나 흔들림이 필연적으로 발생한다. 밀링 머신 등 공작기계에서는 공작기계가 가진 백래시를 고려하여 치수를 조정함으로써 해결하지만, 측정 분야의 측정기에서의 백래시는 측정값의 오류를 초래한다. 또 백래시는 마모에 의해 그 오차가 증가하기 때문에 진동이나 소음을 발생시키고 기계의 수명을 저하시키는 한편 정밀 시험을 달성하지 못하는 원인이 된다.

본 발명은 경도 측정기에 있어서 Z축 이동 시의 기계요소 결함에 따른 오차나 백래시에 의한 오차를 해소하는 측정기를 제공함에 그 목적이 있다.

종래 경도 측정기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 Z축 경사이동식 경도 측정기는 다음과 같은 발명을 개시한다.
적어도 각각 XYZ축으로 이동하는 X스테이지 판, Y스테이지 판, Z스테이지체를 포함하여 이루는 경도 측정기에 있어서,
상기 Y스테이지 판은 내측 상부에 일정 간격을 두고 한 쌍의 수평 크로스 롤러가 설치되고,
상기 Z스테이지체는 소정의 동력원에 의하여 경사이동력을 발생하는 Z스테이지 경사블록과, 이 Z스테이지 경사블록에 미끄럼 접촉하여 연동하여 승하강하는 앤빌 승하강체를 포함하며,
상기 Z스테이지 경사블록은 그 양측 하부에 직선운동하는 수평 크로스 롤러를 더 포함한다.

삭제

하나의 가능한 구현 방식에 있어서, 상기 Y스테이지 판은 서로 마주보고 수직으로 고정 부착되는 한 쌍의 고정대와, 이 고정대 안쪽에는 일정 간격을 두고 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 크로스 롤러를 포함할 수 있다.

삭제

상기 Z스테이지 경사블록은 길이방향의 상하 양측이 돌출된 지지벽을 가지며, 이들 지지벽 중, 상측의 지지벽은 길이방향으로 일정 각도를 가지는 경사 지지벽을 포함할 수 있다.

상기 지지벽은 상하면 바깥 측에 길이방향을 따라서 경사 크로스 롤러 및 수평 크로스 롤러를 고정하기 위한 고정홈을 포함할 수 있다.

상기 Z스테이지체의 동력원은 스텝 모터와 샤프트 방식으로 연결되고 상기 Y스테이지 판 상에 설치되는 볼 스크류와, 상기 Z스테이지 경사블록에 볼 스크류 방식으로 설치되는 볼 스크류 너트에 의하여 발생하는 것을 포함할 수 있다.

상기 앤빌 승하강체는 상부에 앤빌을 고정 지지하면서 하부에 Z스테이지 경사블록과 미끄럼 결합되며, Z스테이지 경사블록의 운동공간을 확보하는 빈 공간과, 양측 하부에 형성된 이동벽을 포함할 수 있다.

상기 이동벽은 그 외면에 형성된 제1 내지 제4 수직 고정홈과, 이들 제1 내지 제4 수직 고정홈에 설치되는 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 롤러 가이드를 포함할 수 있다.

상기 이동벽은 그 내면 양측에는 설치되는 한 쌍의 경사 크로스 롤러를 포함할 수 있다.

상기 측정기는 진공챔버를 위한 적어도 2개 이상의 공압 튜브 라인, 전원공급 라인 보호용 케이블베이어, 가동 부분을 덮는 안전커버를 포함할 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 Z축 경사이동식 경도 측정기는, 오차가 발생할 수 밖에 없는 스크류 방식의 점접촉 Z축 이동 기계 결합에서 탈피하여, 리니어 타입 크로스 롤러 면접촉 방식을 채택하기 때문에, 측정기의 상하방향으로의 이동 시 시험편의 무게를 지지하면서도 가볍고 무거운 다양한 시험편에 폭넓게 대응하며, 시험 순간의 필요한 하중에 대응하여 측정기의 앤빌 에 어떠한 미세한 흔들림도 발생하지 않게 함으로써 정밀 시험이 가능한 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 경사이동방식 경도 측정기의 주요 부분을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 주요 얼개를 나타내는 분해사시도,
도 3은 도 2에 적용하는 Z스테이지 경사블록을 나타내는 배면 사시도,
도 4는 도 2의 Z스테이지 경사블록을 나타내는 배면도,
도 5는 도 2의 앤빌 승하강체를 나타내는 저면 사시도,
도 6은 Z스테이지 경사블록과 앤빌 승하강체의 조립구조를 나타내는 사시도이다.

본 발명자는 측정기에서 순간하중과 고하중에 견디는 위치 오차가 없는 앤빌을 지지하면서 상하로 승하강을 반복함에도 불구하고 오차가 없는 방식은 점접촉이 아닌 면접촉이어야 한다는 결론에 이르렀고, 이에 적합한 기계요소로서 크로스롤러에 주목한다. 본 발명에서 크로스 롤러 또는 크로스 롤러 가이드는 매우 중요한 구성요소 중 하나이다. 크로스롤러 가이드는 선접촉으로 하중을 지탱하기 때문에 롤러 레이스와 원통 굴림대 간의 여압을 정밀하게 관리하여 높은 강성을 유지하고 높은 정도를 확보한다. 2열의 롤러가이드가 평행하게 설치되어 스핀들로부터 모든 직사각형 방향의 하중을 가할 수 있다. 크로스 롤러 베어링은 재순환 과정이 없어 순수한 축 방향 부하를 제외한 모든 부하를 지속적으로 운반한다. 또 십자형 구조로 인해 롤러에는 절반의 부하만 가해진다. 원통형 롤러는 슬라이딩 레일에서 돌출된 V자 형상을 취하도록 장착되어 있다. 이는 부하를 운반하는 다른 레일의 V형 홈(노치)과 부합한다. 롤러는 라인 전체에 걸쳐 여타 장치와 접촉할 수 있다. 라인의 특정 지점에만 접촉할 수 있는 볼 베어링과의 차이점이다. 크로스 롤러 베어링은 높은 정확도와 낮은 마찰을 실현하는 구조여서 씰을 사용하지 않음으로 인하여 메인티넌스 상황이 자유롭다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’,‘접속되어’,‘설치되어’있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소의 상/위, 하/아래, 좌/우, 전/후에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 도면에서 각 부품, 영역, 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

본 발명의 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서에서, ‘포함하다’ 또는 ‘가지다’, ‘설치하다’ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한 측정기, 측정기, 경도기, 경도계 등의 용어는 이들 용어가 가지는 일반적인 의미를 나타내며 실질적으로 동일한 의미를 갖는다.

본 발명에서 피측정물을 올려 놓는 정반은 진공 스테이지(vacuum stage)를 포함하고, 커플링은 두 축을 직접 연결하여 회전이나 동력을 전달하는 구성 요소이며, 리니어 가이드는 견고하면서도 고강성과 부드러운 이동을 하는 구성요소이다. 크로스롤러 가이드는 롤러를 상호 직교시켜서 조립된 케이지가 레일에 가공된 V홈을 따라 이동하는 롤러형 또는 강구를 짧은 피치 간격으로 지지된 볼케이지가 레일에 가공된 V홈을 이동하는 저마찰 고정도로 구동되는 볼형을 포함한다. 볼 스크류는 마찰이 거의 없는 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 기계적 선형 액추에이터로서, 높은 스러스트 하중을 견디고 내부 마찰을 최소화하면서 정밀 나사 역할을 하는 볼 베어링의 나선형 궤도를 제공하는 구성요소를 의미한다.

본 발명에서 측정기의 일반적인 필수 구성요소는 이미 존재하는 것으로 이해하고 그 상세한 설명은 생략한다. 예를들어 인텐터는 텅스텐 카바이드 볼 또는 둥근 다이아몬드 원뿔을 포함하며 배율렌즈, 4K+, 풀 컬러, 통합 카메라 시스템, 시험 중 인텐터의 위치, 압흔 상태나 시험 데이타를 표시하는 디스플레이, 시험편 고정 앤빌을 포함하며, 측정기의 정밀설치를 위한 수평맞춤 받침대, 테이블 또는 프레임은 당연히 존재하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 경사이동방식 경도 측정기의 주요 부분을 나타내는 사시도, 도 2는 주요 얼개를 나타내는 분해사시도이다. 이들 도면에서 부호 100은 측정기 맨 하부에 배치되는 X스테이지 판(Y-stage plate), 200은 이 X스테이지 판(100)의 상부에 접촉 설치되는 Y스테이지 판, 300은 이 Y스테이지 판(200)의 상부에 접촉 설치되는 Z스테이지체이다. 이 Z스테이지체(300) 상부에 일반적인 엔빌(400)이 여러 가지 형태의 시스템을 갖추고 설치된다. 이들 각 X,Y,Z스테이지체(100),(200),(300)는 초정밀 이동을 위하여 이동수단으로써 이들 부품의 양측에 크로스 롤러를 적용하고 있다. 부호 102, 104, 202 및 204, 302, 304는 각 스테이지 판을 정밀 이동하기 위한 한 쌍의 크로스 롤러이다. 이들 크로스 롤러(102),(102),(202),(204),(302),(304)는 각각의 스텝 모터(SM1),(SM2),(SM3)에 의하여 정밀한 속도, 토크, 정확한 위치 결정을 위한 위치제어가 가능하도록 각 판을 가이드한다. 컴퓨터로 제어되는 스텝 모터는 모터, 베어링 및 포지셔닝 시스템의 구성요소에 의하여 동작제어 위치결정 시스템(Motion-Control positioning System)에 의하여 작동된다.

이 측정기는 진공챔버를 위한 여러 개의 공압 튜브 라인이나 전원공급 라인을 보호하기 위한 2개 이상의 케이블베이어(150),(250)의 보호를 위한 안전커버(140)와, 직선운동 등의 가동 부분에는 안전운전과 이물질 침입을 방지하기 위하여 이 부분을 덮는 안전커버(240),(340)가 포함될 수 있다.

상기 Y스테이지 판(200)의 내측 상부에는 일정 간격을 두고 한 쌍의 수평 크로스 롤러(272),(274)가 설치되고 이들에 대응하여 Z스테이지체(300)의 Z스테이지 경사블록(360)의 양측 하부에는 수평 크로스 롤러(372),(374)가 설치된다.

또 Y스테이지 판(200) 상에는 서로 마주보고 수직으로 고정 부착되는 한 쌍의 고정대(211),(213)가 포함되고, 이 고정대(211),(213) 안쪽에는 일정 간격을 두고 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 크로스 롤러(282),(284),(286),(288)가 설치된다.

도 3은 도 2에 적용하는 Z스테이지 경사블록을 나타내는 배면 사시도, 도 4는 Z스테이지 경사블록을 나타내는 배면도이다. Z스테이지 경사블록(360)은 전체적으로 가운데에 빈 공간(361)을 가지는 장방형을 이루며 길이방향의 상하 양측이 돌출된 지지벽(362),(364),(366),(368)을 형성하고 있다. 이들 지지벽(362),(364),(366),(368) 중, 상측의 지지벽(362),(364)은 길이방향으로 일정 각도를 가지는 경사 지지벽(362),(364)으로 형성되어 있다. 이들 지지벽(362),(364),(366),(368)의 상하면 바깥 측에는 길이방향을 따라서 경사 크로스 롤러(302),(304) 및 수평 크로스 롤러(372),(374)를 고정하기 위한 고정홈(363),(365),(367),(369)이 형성된다. Z스테이지 경사블록(360)의 중앙에는 후술하는 볼 스크류를 받아들이는 볼 스크류 너트(380)가 장착된다.

도 5는 도 2의 앤빌 승하강체를 나타내는 저면 사시도이다. 이 앤빌 승하강체(310)는 그 상부에 앤빌(400)을 고정 지지하면서 그 하부에 Z스테이지 경사블록(360)과 미끄럼 결합된다. 전체적으로 장방형을 이루며 하부 전체가 빈 공간으로 되어 Z스테이지 경사블록(360)의 운동공간을 확보하고 양측에는 하부로 뻗어난 이동벽(311),(313)이 형성된다. 이들 이동벽(311),(313)의 외면에는 제1 내지 제4 수직 고정홈(312),(314),(316),(318)이 형성되어 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 롤러 가이드(322),(324),(326),(328)의 설치공간을 확보하고 있다.

상기 Z스테이지체(300) 상부에는 통상의 앤빌(400)이 설치된다. Z스테이지체(300)는 앤빌 승하강체(310)와 Z스테이지 경사블록(360)라는 두 구성요소의 미끄럼 결합으로 구성되는데, 이 중 앤빌 승하강체(310) 상에 상기 앤빌(400)이 고정된다. 이동벽(311),(313)의 내면 양측에는 한 쌍의 경사 크로스 롤러(342),(344)가 설치된다.

도 6은 Z스테이지 경사블록과 앤빌 승하강체의 조립구조를 나타내는 사시도이다. 경사 크로스 롤러(342),(344)는 상기 Z스테이지 경사블록(360)의 경사 크로스 롤러(302),(304)와 미끄럼 접촉이 가능하게 결합되고 수평 크로스 롤러(372),(374)는 Z스테이지 경사블록(360)의 수평 크로스 롤러(372),(374)와 미끄럼 접촉이 가능하게 결합된다. 이동벽(311),(313)의 외면에는 제1 내지 제4 수직 고정홈(312),(314),(316),(318)이 형성되어 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 롤러 가이드(322),(324),(326),(328)의 설치공간을 확보하고 있다.

본 발명의 측정기의 각각의 X,Y,Z스테이지체(100),(200),(300)의 XYZ 축 방향으로의 이동은, 이들 구성요소의 측면이나 정면에 각각 별도 설치된 스텝 모터(SM1),(SM2),(SM3)에 의하여 이루어진다. X스테이지 판(100)은 도시하지 아니한 장치 전체를 고정지지하는 통상의 프레임 상에 설치되며, 이 프레임에 대하여 X축 방향으로 이동하며, Y스테이지 판(200)은 X스테이지 판(100) 상에서 Y축 방향으로 이동하며, Y스테이지 판(300)는 Y스테이지 판(200) 상에서 Z축 방향으로 이동한다.

본 발명의 중요한 구성요소인 Z스테이지 경사블록(360)과 앤빌 승하강체(310)의 작용에 대하여 설명한다. 도 6에서와 같이, Z스테이지 경사블록(360)은 스텝 모터(SM3)에 의하여 동작한다. Y스테이지 판(200) 상에 설치되는 스텝 모터(SM3)와 연동되는 볼 스크류(220)가 상기 Z스테이지 경사블록(360) 중앙에 설치된 볼 스크류 너트(380)를 관통하여 나사결합하고 있어 스텝 모터(SM3)의 제어에 의하여 Z스테이지 경사블록(360)이 Y스테이지 판(200) 상에서 Y방향으로 직선운동을 한다. 이 Z스테이지 경사블록(360)의 직선운동은 Y스테이지 판(200)의 Y축 방향 이동과는 별개로 작용한다.

Z스테이지 경사블록(360)이 Y스테이지 판(200) 상에서 Y축 방향으로 좌우운동하여 이동하면, Z스테이지 경사블록(360)과 앤빌 승하강체(310)의 각각의 소정 부위에 설치된 여러 개의 크로스 롤러가 미끄럼 접촉하여 앤빌 승하강체(310)를 Z축방향으로 상하운동한다.

이는 Y스테이지 판(200)의 수평 크로스 롤러(372),(374)는 Z스테이지 경사블록(360)의 수평 크로스 롤러(372),(374)와 미끄럼 면 접촉하여 직선운동하면서, Z스테이지 경사블록(360)의 경사 크로스 롤러(302),(304)와 앤빌 승하강체(310)의 경사 크로스 롤러(342),(344)와 오차없는 면접촉을 하면서 미끄럼 접촉 동작을 하고, Y스테이지 판(200)의 고정대(211),(213)에 설치된 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 크로스 롤러(282),(284),(286),(288)가 앤빌 승하강체(310)의 이동벽(311),(313)에 설치된 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 롤러 가이드(322),(324),(326),(328)와 미끄럼 접촉하면서 앤빌 승하강체(310)를 상하 이동 운동한다. 결과적으로 앤빌 승하강체(310)는 앤빌(400)을 고정설치하고 있으므로 앤빌 승하강체(310)의 상하운동량에 따라 앤빌(400)도 상하운동을 하게 된다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: X스테이지 판
102,104,202,204,302,304: 크로스 롤러
140: 안전커버
150,250: 케이블베이어
200: Y스테이지 판
220: 볼 스크류
240,340: 안전커버
272,274:372,374 수평 크로스 롤러
282,284,286,288: 제1 내지 제4 수직 크로스 롤러
300: Z스테이지체
302,304,342,344: 경사 크로스 롤러
310: 앤빌 고정체
311,313: 이동벽
312,314,316,318: 제1 내지 제4 수직 고정홈
322,324,326,328: 제1 내지 제4 수직 롤러 가이드
360: Z스테이지 경사블록
361: 빈 공간
362,364,366,368: 지지벽
363,365,367,369: 고정홈
380: 볼 스크류 너트
400: 앤빌
SM1,SM2,SM3: 스테핑 모터

Claims

적어도 각각 XYZ축으로 이동하는 X스테이지 판(200), Y스테이지 판(200), Z스테이지체(300)를 포함하여 이루는 경도 측정기에 있어서,
상기 Y스테이지 판(200)은 내측 상부에 일정 간격을 두고 한 쌍의 수평 크로스 롤러(272),(274)가 설치되고,
상기 Z스테이지체(300)는 소정의 동력원에 의하여 경사이동력을 발생하는 Z스테이지 경사블록(360)과, 이 Z스테이지 경사블록(360)에 미끄럼 접촉하여 연동하여 승하강하는 앤빌 승하강체(310)를 포함하며,
상기 Z스테이지 경사블록(360)은 그 양측 하부에 직선운동하는 수평 크로스 롤러(372),(374)를 더 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 1에 있어서, 상기 Y스테이지 판(200)은 서로 마주보고 수직으로 고정 부착되는 한 쌍의 고정대(211),(213)와, 이 고정대(211),(213) 안쪽에는 일정 간격을 두고 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 크로스 롤러(282),(284),(286),(288)를 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 1에 있어서, 상기 Z스테이지 경사블록(360)은 길이방향의 상하 양측이 돌출된 지지벽(362),(364),(366),(368)을 가지며, 이들 지지벽(362),(364),(366),(368) 중, 상측의 지지벽(362),(364)은 길이방향으로 일정 각도를 가지는 경사 지지벽(362),(364)을 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 3에 있어서, 상기 지지벽(362),(364),(366),(368)은 상하면 바깥 측에 길이방향을 따라서 경사 크로스 롤러(302),(304) 및 수평 크로스 롤러(372),(374)를 고정하기 위한 고정홈(363),(365),(367),(369)을 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 1에 있어서, 상기 Z스테이지체(300)의 동력원은 스텝 모터(SM3)와 샤프트 방식으로 연결되고 상기 Y스테이지 판(200) 상에 설치되는 볼 스크류(220)와, 상기 Z스테이지 경사블록(360)에 볼 스크류 방식으로 설치되는 볼 스크류 너트(380)에 의하여 발생하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 1에 있어서, 상기 앤빌 승하강체(310)는 상부에 앤빌(400)을 고정 지지하면서 하부에 Z스테이지 경사블록(360)과 미끄럼 결합되며, Z스테이지 경사블록(360)의 운동공간을 확보하는 빈 공간과, 양측 하부에 형성된 이동벽(311),(313)을 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 6에 있어서, 상기 이동벽(311),(313)은 그 외면에 형성된 제1 내지 제4 수직 고정홈(312),(314),(316),(318)과, 이들 제1 내지 제4 수직 고정홈(312),(314),(316),(318)에 설치되는 네 쌍의 제1 내지 제4 수직 롤러 가이드(322),(324),(326),(328)를 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 7에 있어서, 상기 이동벽(311),(313)은 그 내면 양측에는 설치되는 한 쌍의 경사 크로스 롤러(342),(344)를 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
청구항 1에 있어서, 상기 측정기는 진공챔버를 위한 적어도 2개 이상의 공압 튜브 라인, 전원공급 라인 보호용 케이블베이어(150),(250), 가동 부분을 덮는 안전커버(140),(240),(340)를 포함하는 Z축 경사이동식 경도 측정기.
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