KR20200128317A - 선형운동 변환장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 소형화 및 정확한 위치제어가 가능한 탄성힌지 유닛 및 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 제공한다. 여기서, 탄성힌지 유닛은 제1중심부, 제1탄성부, 제2중심부, 제2탄성부 그리고 연결부를 포함한다. 제1중심부 및 제2중심부는 가상의 회전중심축 상에 구비된다. 제1탄성부는 제1중심부에 결합되고, 회전중심축을 기준으로 반경방향으로 연장되되 서로 교차하는 방향으로 구비되는 복수의 탄성암을 가진다. 제2탄성부는 제2중심부에 결합되고, 제1탄성부에 대응되도록 형성되며 회전중심축 방향을 따라 제1탄성부와 이격되게 배치된다. 연결부는 제1탄성부의 단부와 제2탄성부의 단부를 연결한다. 제1중심부 및 제2중심부가 서로 멀어지도록 이동하면 제1탄성부 및 제2탄성부는 탄성 변형하여 제1중심부 및 제2중심부가 서로 가까워지도록 탄성 복원력을 발생한다.

Description

탄성힌지 유닛 및 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치{ELASTIC HINGE UNIT AND LINEAR MOTION TRANSFORMATION APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 탄성힌지 유닛 및 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형화 및 정확한 위치제어가 가능한 탄성힌지 유닛 및 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 회전모터를 이용한 스테이지의 구동 분야에서는 모터구동에 의한 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위한 운동변환장치가 마련된다.
도 1은 종래의 운동변환장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래의 운동변환장치의 백래시를 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 도 1에서 보는 바와 같이, 회전모터(10)의 구동축과 연결되어 구동축과 일체로 회전하는 회전바(11)는 리드 스크루(Lead Screw)로 구성된다. 회전바(11)에는 제1슬라이딩 블록(12)이 결합되고 회전바(11)가 회전하게 되면 제1슬라이딩 블록(12)은 직선 이동하게 된다.
제1슬라이딩 블록(12)의 상부에는 스테이지(13)가 구비되며, 이에 따라, 스테이지(13)는 직선 이동하게 된다.
한편, 회전바(11)의 양측에는 회전바(11)와 평행하게 가이드레일(14)이 구비되고, 가이드레일(14)에는 제2슬라이딩 블록(15)이 결합되어 가이드레일(14)을 따라 직선 이동하게 된다. 제2슬라이딩 블록(15)은 제1슬라이딩 블록(12)에 결합되어 스테이지(13)가 이동 시 흔들림이나 덜컹거림 등이 없이 안정적으로 이동되도록 돕게 된다.
그러나, 가이드레일(14) 및 제2슬라이딩 블록(15)과 같은 구성의 추가는 운동변환장치의 전체 부피를 증가시키기 때문에, 소형화에 불리한 문제점이 있다.
한편, 도 2에서 보는 바와 같이, 회전바(11)와 제1슬라이딩 블록(12)의 사이에는 볼(Ball)(17)이 개재된다. 즉, 회전바(11)와 제1슬라이딩 블록(12)에 형성되는 나사홈(16)에는 볼(17)이 개재된다. 볼(17)은 회전하면서 마찰이 줄어들도록 하여 제1슬라이딩 블록(12)의 부드러운 이동이 가능하도록 돕게 된다. 그런데, 볼(17)이 안정적으로 구를 수 있도록 나사홈(16)의 폭은 볼(17)의 지름보다 크게 형성되게 된다. 따라서, 나사홈(16)과 볼(17) 사이에는 유격이 발생하게 되는데, 이러한 유격으로 인해, 도 2의 (a)에서와 같이 볼(17)이 제1위치인 상태에서 회전바(11)의 회전이 멈추더라도, 도 2의 (b)에서와 같이 볼(17)이 제1위치에 고정되지 않고 움직일 수 있게 되어 제1슬라이딩 블록(12)이 미세하게 이동하게 되는 백래시(Backlash)가 발생하게 된다. 이러한 백래시는 스테이지(13)가 목표 위치에 정확하게 위치되지 못하도록 하는 문제를 야기하게 된다.
만일, 나사홈(16) 및 볼(17)의 지름이 서로 동일하도록 하여 유격이 없도록 하게 되면, 볼(17)은 나사홈(16)에 끼움결합이 되기 때문에, 볼(17)의 이동이 제한되는 문제점이 발생하게 된다.
대한민국 공개특허공보 제1998-063660호(1998.10.07. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형화 및 정확한 위치제어가 가능한 탄성힌지 유닛 및 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 가상의 회전중심축 상에 구비되는 제1중심부; 상기 제1중심부에 결합되고, 상기 회전중심축을 기준으로 반경방향으로 연장되되 서로 교차하는 방향으로 구비되는 복수의 탄성암을 가지는 제1탄성부; 상기 가상의 회전중심축 상에 구비되는 제2중심부; 상기 제2중심부에 결합되고, 상기 제1탄성부에 대응되도록 형성되며 상기 회전중심축 방향을 따라 상기 제1탄성부와 이격되게 배치되는 제2탄성부; 그리고 상기 제1탄성부의 단부와 상기 제2탄성부의 단부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부가 서로 멀어지도록 이동하면 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부는 탄성 변형하여 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부가 서로 가까워지도록 탄성 복원력을 발생하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탄성암은 상기 회전중심축을 기준으로 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체가 전단부에 결합되는 변위조절로드부; 상기 제1중심부는 회전 구동부의 구동축에 결합되고 상기 제2중심부는 상기 변위조절로드부의 후단부에 결합되어 상기 구동축 및 상기 변위조절로드부를 연결하는 탄성힌지 유닛; 그리고 상기 변위조절로드부와 나사 결합되어 상기 탄성힌지 유닛과 일체로 회전하는 상기 변위조절로드부가 직선 이동되도록 안내하는 직선이동안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 변위조절로드부가 전방으로 이동 시, 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부의 간격은 멀어지고, 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부는 탄성 변형되어 상기 변위조절로드부를 후방으로 당기는 예압을 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 변위조절로드부는 후단부가 상기 제2중심부에 결합되고 전방으로 연장 형성되는 조절로드와, 상기 조절로드의 전방에 상기 조절로드와 이격되어 구비되고, 전단부에 상기 위치조절 대상물체가 결합되는 팁과, 상기 조절로드 및 상기 팁을 연결하는 어댑터를 가지고, 상기 팁은 회전하면서 직진 이동할 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 회전 구동부의 구동축과 연결되고, 상기 구동축으로부터 회전 동력을 전달받아 직진 이동하며, 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체가 결합되는 조절로드를 가지는 이동변환부; 상기 조절로드와 결합되는 지지마운트; 그리고 상기 지지마운트에 상기 제1중심부가 결합되고, 상기 조절로드에 상기 제2중심부가 결합되는 탄성힌지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조절로드가 전방으로 이동 시, 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부의 간격은 멀어지고, 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부는 탄성 변형되어 상기 조절로드를 후방으로 당기는 예압을 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이동변환부는 상기 구동축과 연결되어 상기 구동축과 함께 회전하는 회전로드와, 상기 회전로드와 나사 결합되어 직선 이동하는 직선이동부와, 상기 직선이동부와 결합되고, 내측에 상기 회전로드를 수용하고, 전단부에는 상기 조절로드가 결합되는 하우징과, 상기 조절로드의 전단부에 결합되는 팁을 가지고, 상기 팁은 회전됨이 없이 직진 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탄성힌지 유닛은 회전중심축을 기준으로 반경방향으로 연장되되 서로 교차하는 방향으로 구비되는 복수의 탄성암을 가지는 탄성구를 가짐으로써, 회전중심축을 기준으로 회전되지 않으면서 회전중심축의 길이방향을 따라서만 직선 운동이 이루어질 수 있다. 따라서, 종래의 가이드레일 및 슬라이딩 블록과 같이 안정적인 직진 이동을 돕기 위한 추가적인 구성이 생략될 수 있기 때문에 소형화에 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 탄성힌지 유닛을 이용하여 백래시 발생을 방지할 수 있기 때문에, 위치조절 대상물체를 정확한 위치에 위치되도록 할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 운동변환장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 종래의 운동변환장치의 백래시를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성힌지 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면예시도이다.
도 5는 도 3의 제1탄성부를 나타낸 예시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예 따른 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 단면예시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예 따른 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 9 및 도 10의 단면예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 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 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성힌지 유닛을 나타낸 사시도인데, 도 3의 (a)는 탄성힌지 유닛이 변형 전 상태를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 탄성힌지 유닛이 변형된 상태를 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 단면예시도이며, 도 4의 (a)는 도 3의 (a)의 단면예시도이고, 도 4의 (b)는 도 3의 (b)의 단면예시도이다.
도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 탄성힌지 유닛(100)은 제1중심부(110), 제1탄성부(120), 제2중심부(130), 제2탄성부(140) 그리고 연결부(150)를 포함할 수 있다.
제1중심부(110)는 가상의 회전중심축(A) 상에 구비될 수 있다. 제1중심부(110)에는 축방향을 따라 제1관통공(111)이 형성될 수 있으며, 제1관통공(111)에는 축 형상의 구성물이 결합될 수 있다.
제1탄성부(120)은 제1중심부(110)에 결합될 수 있으며, 탄성을 가지는 소재로 형성될 수 있다. 그리고, 제1탄성부(120)는 회전중심축(A)을 기준으로 반경방향으로 연장되는 복수의 탄성암을 가질 수 있다.
도 5는 도 3의 제1탄성부를 나타낸 예시도인데, 도 5의 (a)를 참조하면, 탄성암은 회전중심축(A)을 기준으로 반경방향으로 연장되는 제1탄성암(121) 및 제2탄성암(122)을 가질 수 있다.
그리고, 제1탄성암(121) 및 제2탄성암(122)은 서로 교차하는 방향으로 구비될 수 있으며, 이때, 제1탄성암(121)과 제2탄성암(122)이 서로 이루는 각도는 특정하게 한정되지 않을 수 있다.
즉, 제1탄성부(120)는 서로 교차하는 방향으로 마련되는 한 쌍의 탄성암을 최소 단위로 할 수 있다. 이와 같이 제1탄성부(120)가 서로 교차하는 최소 한 쌍의 탄성암을 가지게 되면, 탄성암은 서로를 각각 구속하여 회전중심축(A) 방향 외의 다른 방향으로의 이동을 제한하는 새러스 메커니즘(Sarrus Mechanism)에 따른 동작이 구현될 수 있다. 즉, 제1탄성부(120)는 회전이 방지되고, 회전중심축(A) 방향의 직선 방향으로만 변형될 수 있다.
제1탄성부(120)의 탄성암은 도 5의 (b)에서와 같이, 제1탄성암(121), 제2탄성암(122) 및 제3탄성암(123)과 같이 3개의 탄성암으로 이루어질 수도 있고, 도 3에서 보는 바와 같이, 4개의 탄성암으로 이루어질 수도 있다. 또는 5개 이상의 탄성암으로 이루어질 수도 있다.
탄성암은 제1탄성부(120)의 무게중심이 회전중심축(A) 상에 위치되도록 회전중심축(A)을 기준으로 대칭으로 형성되는 것이 권장될 수 있다.
다시, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2중심부(130)는 가상의 회전중심축(A) 상에 구비될 수 있다. 제2중심부(130)에는 축방향을 따라 제2관통공(131)이 형성될 수 있으며, 제2관통공(131)에는 축 형상의 구성물이 결합될 수 있다.
제2탄성부(140)은 제2중심부(130)에 결합될 수 있으며, 제1탄성부(120)에 대응되도록 형성될 수 있다. 제2탄성부(140)는 회전중심축(A)을 따라 제1탄성부(120)와 이격게 배치될 수 있다.
연결부(150)는 제1탄성부(120)의 단부와 제2탄성부(140)의 단부를 연결할 수 있다. 구체적으로, 연결부(150)는 제1탄성부(120)의 탄성암의 반경방향 단부와 제2탄성부(140)의 탄성암의 반경방향 단부를 연결할 수 있다. 연결부(150)는 대향되는 탄성암의 반경방향 단부를 서로 연결할 수 있다.
도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에서 보는 바와 같이, 제1중심부(110) 및 제2중심부(130)가 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 되면, 제1탄성부(120) 및 제2탄성부(140)의 중앙부분도 각각 제1중심부(110) 및 제2중심부(130)를 따라 이동하게 된다. 그런데, 연결부(150)에 의해 제1탄성부(120)의 반경방향 단부 및 제2탄성부(140)의 반경방향 단부가 서로 연결되어 있기 때문에, 제1탄성부(120) 및 제2탄성부(140)는 중앙부분만 서로 멀어지도록 변형되게 된다.
제1중심부(110) 및 제2중심부(130)가 서로 멀어지게 되면 제1탄성부(120) 및 제2탄성부(140)도 변형되어 제1탄성부(120) 및 제2탄성부(140)가 서로 가까워지도록 하는 탄성 복원력이 발생하게 된다.
즉, 탄성힌지 유닛(100)은 회전중심축(A)을 기준으로 회전되지 않으면서 회전중심축(A)의 길이방향을 따라서만 직선 운동이 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예 따른 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 6 및 도 7의 단면예시도이다.
도 6 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치는 변위조절로드부(300), 탄성힌지 유닛(100) 그리고 직선이동안내부(400)를 포함할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의상, 회전 동력을 제공하는 회전 구동부(200)가 위치된 지점을 후방/후단/후단부로 하고, 변위조절로드부(300)가 위치된 지점을 전방/전단/전단부로 설명한다.
회전 구동부(200)는 회전 동력을 발생할 수 있으며, 회전 동력에 의해 회전되는 구동축(210)을 가질 수 있다. 회전 구동부(200)는 회전 모터일 수 있다.
회전 구동부(200)는 결합마운트(220)에 결합되어 고정될 수 있으며, 구동축(210)은 결합마운트(220)를 통해 전방으로 연장될 수 있다.
변위조절로드부(300)는 회전 구동부(200)의 전방에 구비될 수 있다. 변위조절로드부(300)의 전단부에는 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체가 결합될 수 있다.
탄성힌지 유닛(100)은 회전 구동부(200)와 변위조절로드부(300)를 연결할 수 있다. 탄성힌지 유닛(100)은 도 3 내지 도 5를 통해 전술한 바와 같으므로 반복되는 내용은 가급적 설명을 생략한다.
구체적으로 탄성힌지 유닛(100)의 제1중심부(110)에는 구동축(210)이 결합될 수 있다.
그리고, 변위조절로드부(300)는 조절로드(310), 팁(320) 그리고 어댑터(330)를 가질 수 있다.
탄성힌지 유닛(100)의 제2중심부(130)에는 조절로드(310)가 결합될 수 있으며, 따라서, 구동축(210)이 회전하게 되면, 탄성힌지 유닛(100)도 회전하게 되고, 이에 따라 조절로드(310)도 회전하게 된다. 조절로드(310)는 구동축(210)의 중심축과 동일한 중심축을 가질 수 있다.
조절로드(310)는 직선이동안내부(400)에 결합될 수 있다.
직선이동안내부(400)는 지지부(410) 및 스크루가이드(420)를 가질 수 있다. 스크루가이드(420)는 지지부(410)에 결합되어 고정될 수 있으며, 조절로드(310)는 스크루가이드(420)에 나사 결합될 수 있다.
그리고, 조절로드(310) 및 스크루가이드(420)의 사이에는 볼(미도시)이 구비될 수 있으며, 볼은 조절로드(310) 및 스크루가이드(420)에 각각 형성되는 나사홈(미도시)에 삽입될 수 있다.
도 8의 (b)에서 보는 바와 같이, 구동축(210)이 회전하게 되어 탄성힌지 유닛(100) 및 조절로드(310)가 회전하게 되면, 조절로드(310)는 스크루가이드(420)에 의해 직선 운동하게 된다.
조절로드(310)가 회전하면서 전방 방향으로 이동하게 되면, 제2중심부(130)도 조절로드(310)를 따라 회전하면서 전방으로 이동하게 된다. 따라서, 제1중심부(110) 및 제2중심부(130)의 간격을 멀어지게 되고, 제1탄성부(120) 및 제2탄성부(140)는 변형되게 된다.
팁(320)은 조절로드(310)의 전방에 조절로드(310)와 이격되어 구비될 수 있다. 팁(320)에는 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체가 결합될 수 있다.
그리고, 어댑터(330)는 조절로드(310)의 전단과 팁(320)의 후단을 연결할 수 있다. 어댑터(330)에 의해 조절로드(310) 및 팁(320)은 일체로 회전될 수 있다.
따라서, 구동축(210)이 일방향으로 회전하고, 동시에 탄성힌지 유닛(100)이 일 방향으로 회전하면 조절로드(310)도 일방향으로 회전하면서 전방으로 이동하게 된다. 그러면 어댑터(330) 및 팁(320)도 함께 일방향으로 회전하면서 전방으로 이동되어 위치조절 대상물체는 전방으로 이동하게 된다.
반대로, 구동축(210)이 일방향의 반대 방향으로 회전하게 되면, 조절로드(310)는 후방으로 이동하게 되고, 위치조절 대상물체도 후방으로 이동하게 될 수 있다.
탄성힌지 유닛(100)이 변형 시에 탄성힌지 유닛(100)은 조절로드(310)를 후방으로 당기도록 탄성복원력을 발생하게 된다. 이러한 탄성복원력은 조절로드(310) 및 스크루가이드(420) 사이의 볼이 항상 나사홈의 일면에 밀착되도록 하는 예압(Preload)으로 작용할 수 있다.
즉, 탄성힌지 유닛(100)은 조절로드(310)를 계속해서 후방으로 당기게 되기 때문에, 나사홈의 볼은 항상 나사홈의 전방에 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서, 회전 구동부(200)로부터 회전 동력 제공이 중지되더라도 탄성힌지 유닛(100)에 의한 예압은 계속해서 작용하고 있는 상태가 되기 때문에, 백래시(Backlash)는 발생하지 않게 되어, 위치조절 대상물체가 정확한 위치에 위치되도록 할 수 있다.
또한, 동시에 탄성힌지 유닛(100)은 조절로드(310)가 구동축(210)의 중심축 방향으로만 직선 이동하도록 하도록 하고 구동축(210)의 중심축 방향 외의 다른 방향으로의 이동을 제한할 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 바와 같은 가이드레일(14) 및 제2슬라이딩 블록(15)과 같이 조절로드(310)가 안정적으로 직진 이동되도록 돕기 위한 추가적인 구성이 생략될 수 있기 때문에 소형화에 유리할 수 있다.
본 실시예에서 팁(320)은 조절로드(310)와 함께 회전하면서 직진 이동하기 때문에, 위치조절 대상물체가 회전하지 않으면서 직진 이동되어야 하는 경우, 팁(320)의 회전력이 위치조절 대상물체에 전달되지 않도록 하기 위한 별도의 구성이 더 추가될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예 따른 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 9 및 도 10의 단면예시도이다.
도 9 내지 도 11에서 보는 바와 같이, 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치는 이동변환부(500), 지지마운트(600) 그리고 탄성힌지 유닛(100)을 포함할 수 있다.
이동변환부(500)는 회전 구동부(200)의 구동축(210)과 연결될 수 있다.
회전 구동부(200)는 결합마운트(220)에 결합되어 고정될 수 있으며, 구동축(210)은 결합마운트(220)를 통해 전방으로 연장될 수 있다.
이동변환부(500)는 구동축(210)과 연결될 수 있다. 이동변환부(500)는 구동축(210)으로부터 회전 동력을 전달받아 직진 이동하면서 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체를 정위치에 위치시킬 수 있다.
이동변환부(500)는 회전로드(510), 직선이동부(520), 하우징(530), 조절로드(540) 및 팁(550)을 가질 수 있다.
회전로드(510)는 구동축(210)과 연결되어 구동축(210)과 함께 회전할 수 있다. 회전로드(510) 및 구동축(210)은 동일한 회전축을 가질 수 있다.
회전로드(510) 및 구동축(210)은 커플러(230)에 의해 연결될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 회전로드(510) 및 구동축(210)이 서로 직접 연결될 수도 있다.
하우징(530)은 내측에 회전로드(510)를 수용할 수 있다.
직선이동부(520)는 하우징(530)에 결합되어 고정될 수 있으며, 회전로드(510)와 나사 결합될 수 있다.
회전로드(510)가 구동축(210)과 함께 회전하게 되면 직선이동부(520)는 직선 이동하게 되며, 직선이동부(520)와 함께 하우징(530)도 직선 이동하게 된다.
조절로드(540)는 하우징(530)의 전단부에 결합될 수 있으며, 하우징(530)과 함께 이동될 수 있다. 조절로드(540)는 구동축(210)과 동일한 회전축을 가지도록 구비될 수 있다.
팁(550)은 조절로드(540)의 전단부에 구비될 수 있으며, 팁(550)에는 위치조절 대상물체가 연결될 수 있다. 팁(550)은 조절로드(540)와 함께 회전됨이 없이 직진 이동할 수 있다.
지지마운트(600)는 조절로드(540)와 결합될 수 있으며, 구체적으로는 조절로드(540)는 지지마운트(600)를 관통하도록 결합될 수 있다. 또한, 조절로드(540)는 지지마운트(600)가 고정된 상태에서 직진 이동하도록 구비될 수 있다.
탄성힌지 유닛(100)은 지지마운트(600)의 전방에 구비될 수 있다.
여기서, 탄성힌지 유닛(100)의 제1중심부(110)는 지지마운트(600)에 결합되어 고정될 수 있다. 그리고, 제1중심부(110)로는 조절로드(540)가 관통될 수 있다. 조절로드(540)는 제1중심부(110)를 관통하여 왕복 이동될 수 있다. 제1중심부(110)가 지지마운트(600)에 고정된 상태에서 조절로드(540)는 직진 이동될 수 있다.
그리고, 조절로드(540)의 전단부는 제2중심부(130)에 결합될 수 있다. 따라서, 조절로드(540)가 전방으로 이동되면 제2중심부(130)도 전방으로 이동되어 제1중심부(110)로부터 멀어질 수 있다. 그리고, 제1탄성부(120) 및 제2탄성부(140)는 탄성 변형되어 조절로드(540)를 후방으로 당기는 예압이 발생되도록 할 수 있다.
조절로드(540)가 전방으로 이동하게 되면 탄성힌지 유닛(100)은 조절로드(540)를 계속해서 후방으로 당기게 되기 때문에, 회전로드(510) 및 직선이동부(520)에 형성되는 나사홈에 마련되는 볼은 항상 나사홈의 전방에 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서, 회전 구동부(200)로부터 회전 동력 제공이 중지되더라도 탄성힌지 유닛(100)에 의한 예압은 계속해서 작용하고 있는 상태가 되기 때문에, 백래시(Backlash)는 발생하지 않게 되어, 위치조절 대상물체가 정확한 위치에 위치되도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 탄성힌지 유닛
110: 제1중심부
120: 제1탄성부
130: 제2중심부
140: 제2탄성부
150: 연결부
200: 구동부
300: 변위조절로드부
400: 직선이동안내부
500: 이동변환부
600: 지지마운트

Claims (8)

  1. 가상의 회전중심축 상에 구비되는 제1중심부;
    상기 제1중심부에 결합되고, 상기 회전중심축을 기준으로 반경방향으로 연장되되 서로 교차하는 방향으로 구비되는 복수의 탄성암을 가지는 제1탄성부;
    상기 가상의 회전중심축 상에 구비되는 제2중심부;
    상기 제2중심부에 결합되고, 상기 제1탄성부에 대응되도록 형성되며 상기 회전중심축 방향을 따라 상기 제1탄성부와 이격되게 배치되는 제2탄성부; 그리고
    상기 제1탄성부의 단부와 상기 제2탄성부의 단부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 제1중심부 및 상기 제2중심부가 서로 멀어지도록 이동하면 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부는 탄성 변형하여 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부가 서로 가까워지도록 탄성 복원력을 발생하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성암은 상기 회전중심축을 기준으로 서로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛.
  3. 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체가 전단부에 결합되는 변위조절로드부;
    제1항 또는 제2항에 따르고, 상기 제1중심부는 회전 구동부의 구동축에 결합되고 상기 제2중심부는 상기 변위조절로드부의 후단부에 결합되어 상기 구동축 및 상기 변위조절로드부를 연결하는 탄성힌지 유닛; 그리고
    상기 변위조절로드부와 나사 결합되어 상기 탄성힌지 유닛과 일체로 회전하는 상기 변위조절로드부가 직선 이동되도록 안내하는 직선이동안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변위조절로드부가 전방으로 이동 시, 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부의 간격은 멀어지고, 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부는 탄성 변형되어 상기 변위조절로드부를 후방으로 당기는 예압을 발생하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 변위조절로드부는
    후단부가 상기 제2중심부에 결합되고 전방으로 연장 형성되는 조절로드와,
    상기 조절로드의 전방에 상기 조절로드와 이격되어 구비되고, 전단부에 상기 위치조절 대상물체가 결합되는 팁과,
    상기 조절로드 및 상기 팁을 연결하는 어댑터를 가지고,
    상기 팁은 회전하면서 직진 이동하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치.
  6. 회전 구동부의 구동축과 연결되고, 상기 구동축으로부터 회전 동력을 전달받아 직진 이동하며, 위치를 조절하고자 하는 위치조절 대상물체가 결합되는 조절로드를 가지는 이동변환부;
    상기 조절로드와 결합되는 지지마운트; 그리고
    제1항 또는 제2항에 따르고, 상기 지지마운트에 상기 제1중심부가 결합되고, 상기 조절로드에 상기 제2중심부가 결합되는 탄성힌지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조절로드가 전방으로 이동 시, 상기 제1중심부 및 상기 제2중심부의 간격은 멀어지고, 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부는 탄성 변형되어 상기 조절로드를 후방으로 당기는 예압을 발생하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이동변환부는
    상기 구동축과 연결되어 상기 구동축과 함께 회전하는 회전로드와,
    상기 회전로드와 나사 결합되어 직선 이동하는 직선이동부와,
    상기 직선이동부와 결합되고, 내측에 상기 회전로드를 수용하고, 전단부에는 상기 조절로드가 결합되는 하우징과,
    상기 조절로드의 전단부에 결합되는 팁을 가지고,
    상기 팁은 회전됨이 없이 직진 이동하는 것을 특징으로 하는 탄성힌지 유닛을 이용한 선형운동 변환장치.
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