KR20120113900A - 베벨기어 구동식 승강 스테이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로미터 헤드의 수평회전운동을 베벨기어의 구동을 통해 상하 직선운동으로 변환시켜 정밀한 높이 조절이 가능한 베벨기어 구동식 승강 스테이지에 관한 것이다.

Description

베벨기어 구동식 승강 스테이지{bevel gear driving type elevated stage}
본 발명은 마이크로미터 헤드의 수평회전운동을 베벨기어의 구동을 통해 상하 직선운동으로 변환시켜 정밀한 높이 조절이 가능한 베벨기어 구동식 승강 스테이지에 관한 것이다.
종래, 정밀한 높이 조절이 가능한 승강 스테이지로는 크로스 롤러 가이드 2조 삽입형 승강 스테이지와, 크로스 롤러 가이드 3조 삽입형 승강 스테이지가 있다.
크로스 롤러 가이드 2조 삽입형 승강 스테이지는 마이크로미터 헤드 회전시 지렛대가 회전하여 탑 플레이트를 상하 이동시키는 방식으로, 크로스 롤러 가이드를 수직으로 세워 2조 삽입해서 직진 가이드 역할을 한다.
그런데, 크로스 롤러 가이드와 마이크로미터 헤드의 행정이 고정적이어서, 사용자가 행정변경을 원할 경우 마이크로미터 헤드와 크로스 롤러 가이드를 늘림으로써 두께와 사이즈가 커진다.
또한, 사용자가 마이크로미터 헤드로 구동시키지 않고 탑 플레이트를 손으로 잡아당기고 고정할 경우 스프링의 수명이 저하된다.
또한, 2중 크로스 롤러 가이드 삽입형으로 각각에 대한 예압이 필요하고, 진동발생지역에 사용할 경우 예압이 풀릴 우려가 있다.
한편, 크로스 롤러 가이드 3조 삽입형 승강 스테이지는 크로스 롤러 가이드 3조 삽입형 각도에 따라 수직으로 이동하는 방식으로, 각도를 따라 움직이기 때문에 2조 삽입형 승강 스테이지보다 하중이 높다.
2조 삽입형 승강 스테이지와 마찬가지로, 크로스 롤러 가이드와 마이크로미터 헤드의 행정이 고정적이어서, 사용자가 행정변경을 원할 경우 마이크로미터 헤드와 크로스 롤러 가이드를 늘림으로써 두께와 사이즈가 커지고, 각각의 크로스 롤러 가이드에 대해 예압이 필요하고, 미세진동으로 인해 예압이 풀릴 경우 3몸체를 분해 후 다시 예압해서 조립해야 한다.
1SET 가공 시 부품 개수가 많고, 구조가 복잡하고 조립이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 베벨기어 회전운동을 직선 이송 방식을 변화시키는 간단한 구조로 조립이 쉬운 베벨기어 구동식 승강 스테이지를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 베벨기어 구동식 승강 스테이지는,
바디; 상기 바디 상방에 배치되는 캐리지 플레이트; 상기 바디에 설치되는 회전운동기구; 상기 회전운동기구의 회전을 직선운동으로 변환시켜 상기 캐리지 플레이트를 상하로 승강시키는 승강직선운동기구를 포함하되,
상기 회전운동기구는 상기 바디의 일측면에 회전 가능하게 설치되는 구동베벨기어와, 상기 구동베벨기어에 맞물리는 피동베벨기어와, 상기 바디에 설치되어 상기 피동베벨기어를 지지하는 베어링을 포함하고,
상기 승강운동기구는 상기 피동베벨기어의 중심에 형성되는 암나사부와, 상기 암나사부와 체결되며 상단에 상기 캐리지 플레이트가 설치되는 수나사봉과, 상기 피동베벨기어의 회전에 따라 상기 수나사봉의 승강을 안내하는 승강안내부를 포함한다.
본 발명의 청구항 2에 기재된 베벨기어 구동식 승강 스테이지는,
상기 구동베벨기어에 회전동력을 전달하는 마이크로미터 헤드는 구동 샤프트에 의해 상기 구동베벨기어에 연결되고,
상기 구동 샤프트를 클램핑하는 탄성 클램프가 상기 바디에 설치되되,
상기 탄성 클램프는 그 사이에 상기 구동 샤프트의 축부가 배치되는 상측 블록과 하측 블록, 상기 상측 블록의 일단과 상기 하측 블록의 일단을 일체로 연결하며 상기 바디에 체결되는 연결블록, 상기 상측 블록의 타단과 상기 하측 블록의 타단에 설치되는 조임부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
회전운동기구를 승강직선운동기구로 전환시키기 때문에 높은 하중에 견디면서 정밀한 높이 조절이 가능하다.
베벨기어와 베어링(크로스 롤러 링) 적용을 통한 부품 간략화를 실현하여 구조가 간단하며 콤팩트하다.
상하이동을 하기 위해선 2조나 3조의 크로스 롤러 가이드를 삽입하므로 구조가 복잡하고 가이드에 대한 각각의 예압이 필요한데 종래와 달리, 구조가 간단하여 마이크로미터 헤드 쪽에 부착된 기어의 예압만을 적용하므로 조립이 쉽다.
마이크로미터 헤드, 크로스 롤러 가이드의 행정을 이용하기 때문에 행정이 제약적인 종래와 달리, 승강안내부의 길이(또는 키 홈의 길이)만을 수정하여 유저가 원하는 행정으로 대응이 가능하다.
지렛대의 원리를 이용하므로 무거운 물체가 장착될 시에 구동시키는 마이크로미터 헤드에서 쇠 갈리는 소리가 난 다던지 사용자가 움직이지 못할 정도로 헤드의 회전감이 떨어질 경우가 있는 종래기술과 달리, 기어의 감속을 2배 이상 줄여줌으로써 높은 하중을 견딜 수 있다.
측면에 고정장치가 진동으로 인해 고정이 풀린다는 문제가 있는 종래와 달리, 탄성을 이용해 구동 샤프트를 고정시켜 풀릴 우려가 없다.
수나사봉은 실질적으로 구동하는 다 줄 나사의 피치를 간소화(정밀화)함으로써 상하이동시 좌우 틀어짐, 백래시 등이 정밀한 높이 조절이 가능하다.
스프링 장착구조가 아닌 기어의 회전만으로 상하이동을 하기 때문에 종래와 같이 스프링의 수명에 영향이 전혀 없다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베벨기어 구동식 승강 스테이지를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 2-2선을 취하여 본 단면도.
도 3은 바디를 절취한 도 1의 분리 사시도.
도 4 내지 도 6은 도 1의 정면도, 우측면도 및 평면도.
이하, 본 발명의 상세한 설명을 첨부한 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베벨기어 구동식 승강 스테이지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 2-2선을 취하여 본 단면도이고, 도 3은 바디를 절취한 도 1의 분리 사시도이고, 도 4 내지 도 6은 도 1의 정면도, 우측면도 및 평면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 승강 스테이지는 바디(10), 바디(10) 상방에 배치되는 캐리지 플레이트(30), 바디(10)에 설치되는 회전운동기구(50), 회전운동기구(50)의 회전을 상하직선운동으로 변환시켜 캐리지 플레이트(30)를 상하로 승강시키는 승강직선운동기구(70)를 포함한다.
바디(10)는 상하 관통한 중공의 고정 블록이다.
캐리지 플레이트(30)는 상하(z축)로 승강 이송되는 승강 플레이트이다.
회전운동기구(50)는 바디(10)의 일측면에 회전 가능하게 설치되는 구동베벨기어(150)와, 구동베벨기어(150)에 맞물리는 피동베벨기어(250), 바디(10)에 설치되어 피동베벨기어(250)를 지지하는 베어링(350)과, 구동베벨기어(150)에 회전동력을 전달하는 마이크로미터 헤드(450)를 포함한다.
구동베벨기어(150)는 수평축(X축)을 회전중심축으로 갖게 배치되어 있다.
즉, 구동베벨기어(150)는 구동베벨치형이 형성되는 구동베벨치형부(151)와, 구동베벨치형부(151)를 지지하는 구동베벨기어축부(153)로 구성하여 있다.
구동베벨기어축부(153)는 바디(10)의 일측면에 형성된 관통공(11)에 회전 가능하게 배치된다.
이때, 구동베벨기어(150)의 회전 중심축의 센터를 맞춰 유지하기 위해, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 구동베벨기어축부(153)와 관통공(11) 사이에는 센터 링(155)이 개재되는 것이 바람직하다.
물론, 구동베벨기어축부(153)는 센터 링(155)에 대해 회전 가능하게 삽입 지지되어 있다.
피동베벨기어(250)는 바디(10)의 중공 내에 수직축(z축)을 회전중심축으로 갖게 배치되어 있다.
즉, 피동베벨기어(250)는 피동베벨치형이 형성되는 피동베벨치형부(251)와, 피동베벨치형부(251)를 지지하는 피동베벨기어축부(253)로 구성하여 있다.
피동베벨치형부(251)는 구동베벨치형부(151)와 맞물려 있다.
또한, 구동베벨기어(150)는 베벨 피니언(150), 피동베벨기어(250)는 베벨기어(250)로 구성되는 감속 기어로 배치되는 것이 바람직하다.
베벨 기어의 감속은 2배 정도 줄여줌으로써, 마이크로미터 헤드(450)의 우수한 회전감과 높은 하중에 견딜 수 있기 때문에, 종래 지렛대의 원리를 이용하는 경우 무거운 물체가 장착될 시에 구동시키는 마이크로미터 헤드에서 쇠 갈리는 소리가 난 다던지 사용자가 움직이지 못할 정도로 헤드의 회전감이 떨어지는 것을 확실히 방지한다.
또한, 구동베벨기어(150)와 피동베벨기어(250)를 맞물리게 하는 구조가 간단하여 구동베벨기어(150)의 예압만을 적용하므로 조립이 쉽다(종래에는 2조나 3조의 크로스 롤러 가이드를 삽입하므로 구조가 복잡하고 크로스 롤러 가이드에 대한 각각의 예압이 필요하다.)
베어링(350)은 피동베벨기어축부(253)를 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.
즉, 베어링(350)의 내륜(351)은 피동베벨기어축부(253)의 외주면에, 베어링(350)의 외륜(353)은 바디(10)의 내주면 사이에 압입 개재되는 크로스 롤러 링(350)으로 구현되는 것이 바람직하다.
바디(10)의 관통공 내주면에는 크로스 롤러 링(350)의 압입 시의 상한 스토퍼(15)가 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 도 2와 같이 크로스 롤러 링(350)의 내륜측과 외륜측을 누르는 내륜누르개(355)와 외륜누르개(357)가 더 설치되는 것이 바람직하다.
내륜누르개(355)는 피동베벨기어축부(253)에 나사 체결되어 함께 회전하고, 크로스 롤러 링(350)의 내륜(351)을 방사 방향으로 눌러준다.
내륜(351)에는 피동베벨기어축부(253)와 내륜누르개(355)가 함께 압입되어 있어, 같이 방사 방향으로 눌러주면서 회전하는 구조이다.
외륜누르개(357)는 바디(10)에 나사 체결되어 크로스 롤러 링(350)의 외륜측 상하면을 상한 스토퍼(15)와 함께 상하로 눌러준다.
이러한 내륜누르개(355)와 외륜누르개(357)의 구성에 의해, 크로스 롤러 링(350)의 백래시를 없애 상하 승강시 좌우 틀어짐을 방지하여 초정밀 높이 조절이 가능하다.
승강운동기구(70)는 피동베벨기어(250)의 중심에 형성되는 암나사부(170)와, 암나사부(170)와 체결되는 수나사부(271)가 외주면에 형성된 수나사봉(270)과, 피동베벨기어(250)의 회전에 따라 수나사봉(270)의 승강을 안내하는 승강안내부(370)를 포함한다.
피동베벨기어(250)의 중심에는 샤프트 등이 결합되는 중공허브가 형성되어, 그 중공허브에 암나사부(170)가 형성되어 있다.
수나사봉(270)은 승강 높낮이에 따른 높이로 구성되고, 그 위에는 캐리지 플레이트(30)가 나사로 체결 고정되어 있다.
승강안내부(370)는 피동베벨기어(250)가 회전하면 같이 수나사봉(270)이 회전하는 것을 방지(즉 수나사봉이 자전하여 암나사부를 따라 상하로 승강되지 않는 것을 방지)하여 승강하도록 안내하는 승강안내기구이다.
승강안내부(370)는 수나사봉(270)의 길이방향으로 키 홈 형태로 형성된 안내홈(371)과, 안내홈(371)에 끼워지는 안내돌기(373)로 이루어진다.
안내홈(371)의 상단은 수나사봉(270)의 상단부터 형성되고, 안내홈(371)의 하단은 수나사봉(270)의 하단에서 일정 거리 떨어진 곳까지 형성되어 있다.
안내홈(371)의 하단에 형성되는 걸림턱(372)은 안내돌기(373)의 밑면에 접촉할 수 있어서 수나사봉(270)의 최대 상승 높이를 제한하는 스토퍼로서 작용한다.
안내돌기(373)는 바디(10)에 형성되어도 좋지만, 수나사봉(270)의 직경이 피동베벨기어(250)의 직경보다 상당히 작기 때문에, 안내돌기(373)가 형성된 별도의 안내돌기판(375)이 바디(10)의 상단에 체결 고정되는 것이 바람직하다.
물론, 안내돌기(373)가 수나사봉(270)에 형성되고, 안내홈(371)이 안내돌기판(375)에 형성되어 좋다. 이 경우 수나사봉(270)의 길이방향을 따라 안내돌기(373)를 형성해야 하기 때문에, 안내홈(371) 보다 가공할 부위가 더 많고 복잡해 바람직하진 않다.
한편, 구동베벨기어(150)와 마이크로미터 헤드(450)는 구동 샤프트(550)에 의해 연결되는 것이 바람직하다.
구동 샤프트(550)는 구동베벨기어(150)의 중심에 삽입되어 키 등으로 고정 결합된다.
이와 같이, 안내홈(371)의 길이만을 수정하여 유저가 원하는 행정(높낮이 조절)으로 대응이 가능하다.
또한, 바디(10)의 일측면에는 구동 샤프트(550)를 클램핑하는 탄성 클램프(650)가 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 탄성 클램프(650)는 캐리지 플레이트(30)를 원하는 위치에 조절 결정한 후 구동 샤프트(550)가 헛도는 것을 방지하게 잡아주는 구성이다.
탄성 클램프(650)는 'ㄷ'자 형태로서, 상측 블록(651)과 하측 블록(653), 상측 블록(651)의 일단과 하측 블록(653)의 일단을 일체로 연결하는 연결블록(655), 상측 블록(651)의 타단과 하측 블록(653)의 타단에 설치되는 조임부(657)를 포함한다.
연결블록(655)은 볼트(656)에 의해 바디(10)에 체결 고정되어, 상측 블록(651)과 하측 블록(653)의 타단이 서로 오므려지거나 펴지는 탄성 변형을 가능하게 한다.
상측 블록(651)과 하측 블록(653) 사이에는 구동 샤프트(550)의 축부가 놓여 조임부(657)를 조여 구동 샤프트(550)를 고정시키거나 풀어서 마이크로미터 헤드(450)를 회전시키거나 한다.
상측 블록(651)과 하측 블록(653) 사이에는 탄성 변형할 틈새홈(658)이 형성되고, 그 틈새홈(658)에는 구동 샤프트(550)의 축부가 놓이는 축공(659)이 각각 반원형태로 형성되는 것이 바람직하다.
조임부(657)는 상측 블록(651)에 형성되는 관통공(657a)과, 하측 블록(653)에 형성되는 암나사홈(657b)과, 관통공(657a)에 끼워져 암나사홈(657b)에 체결되는 조임볼트(657c)로 구성되는 것이 바람직하다. 물론, 관통공(657a)의 내주면에 암나사가 형성되어도 무방하다.
이와 같이 구동 샤프트(550)를 탄성 클램프(650)로 고정하기 때문에, 진동에 의해 풀릴 우려가 없다.
10 : 바디
11 : 관통공 15 : 상한 스토퍼
30 : 캐리지 플레이트
50 : 회전운동기구
150 : 구동베벨기어 151 : 구동베벨치형부
153 : 구동베벨기어축부 155 : 센터 링
250 : 피동베벨기어 251 : 피동베벨치형부
253 : 피동베벨기어축부 350 : 베어링(크로스 롤러 링)
351 : 내륜 353 : 외륜
355 : 내륜누르개 357 : 외륜누르개
450 : 마이크로미터 헤드 550 : 구동 샤프트
650 : 탄성 클램프 651 : 상측 블록
653 : 하측 블록 655 : 연결블록
657 : 조임부 657a : 관통공
657b : 암나사홈 657c : 조임볼트
658 : 틈새홈 659 : 축공
70 : 승강직선운동기구
170 : 암나사부 270 : 수나사봉
271 : 수나사부 370 : 승강안내부
371 : 안내홈 371 : 걸림턱
373 : 안내돌기 375 : 안내돌기판

Claims (2)

  1. 바디;
    상기 바디 상방에 배치되는 캐리지 플레이트;
    상기 바디에 설치되는 회전운동기구;
    상기 회전운동기구의 회전을 직선운동으로 변환시켜 상기 캐리지 플레이트를 상하로 승강시키는 승강직선운동기구를 포함하되,
    상기 회전운동기구는 상기 바디의 일측면에 회전 가능하게 설치되는 구동베벨기어와, 상기 구동베벨기어에 맞물리는 피동베벨기어와, 상기 바디에 설치되어 상기 피동베벨기어를 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 승강운동기구는 상기 피동베벨기어의 중심에 형성되는 암나사부와, 상기 암나사부와 체결되며 상단에 상기 캐리지 플레이트가 설치되는 수나사봉과, 상기 피동베벨기어의 회전에 따라 상기 수나사봉의 승강을 안내하는 승강안내부를 포함하는 베벨기어 구동식 승강 스테이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동베벨기어에 회전동력을 전달하는 마이크로미터 헤드는 구동 샤프트에 의해 상기 구동베벨기어에 연결되고,
    상기 구동 샤프트를 클램핑하는 탄성 클램프가 상기 바디에 설치되되,
    상기 탄성 클램프는 그 사이에 상기 구동 샤프트의 축부가 배치되는 상측 블록과 하측 블록, 상기 상측 블록의 일단과 상기 하측 블록의 일단을 일체로 연결하며 상기 바디에 체결되는 연결블록, 상기 상측 블록의 타단과 상기 하측 블록의 타단에 설치되는 조임부를 포함하는 베벨기어 구동식 승강 스테이지.
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