KR20210061860A - 검안기의 상하 구동 장치 - Google Patents

검안기의 상하 구동 장치 Download PDF

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Abstract

무거운 검안 장치를 높은 측정 위치까지 안정하게 올리거나 초기 위치로 내릴 수 있도록 자기력으로 보조 구동되는 검안기의 상하 구동 장치가 개시된다. 상기 상하 구동 장치는, 고정된 위치에서 회전하며, 표면에는 나사산이 형성되어 있는 회전축(30); 상단에는 검안 장치(22)가 장착되고, 상기 회전축(30)의 회전에 따라, 상승 또는 하강의 수직 슬라이딩 이동을 수행하는 상하 이동축(40); 상기 상하 이동축(40)의 하부에서 상기 상하 이동축(40)을 지지하여, 상기 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 미는 복원력을 제공하는 압축 스프링(50); 상기 회전축(30), 상하 이동축(40) 및 압축 스프링(50)을 수용하며, 일단에는 상기 상하 이동축(40)의 이동 방향으로 연장된 형태의 가이드 홈(34)이 형성되어 있는 하우징(32); 및 (i) 상기 하우징(32)의 가이드 홈(34) 상부 및/또는 하부에 장착된 고정 자력 발생부(62), 및 (ii) 상기 상하 이동축(40)의 일단에 장착되고, 상기 하우징(32)에 형성된 가이드 홈(34)을 통해 하우징(32)의 외부로 노출되며, 상기 고정 자력 발생부(62)와 자기력으로 결합되는 이동 자력 발생부(66)를 포함하는 자력 구동부(60)를 포함한다.

Description

검안기의 상하 구동 장치{Elevating device for eye-examining device}
본 발명은 검안기의 상하 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 무거운 검안 장치를 높은 측정 위치까지 안정하게 올리거나 초기 위치로 내릴 수 있도록 자기력으로 보조 구동되는 검안기의 상하 구동 장치에 관한 것이다.
검안기는 피검안의 굴절력, 난시력, 난시축 등 시력정보를 측정하거나, 각막, 망막, 안압 등의 상태를 검사하는 장치이다. 도 1은 통상적인 검안기의 외관 구조를 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 검안기는 피측정자의 턱, 이마 등을 지지하여, 피검안을 일정한 위치에 고정시키는 피검안 고정부(20), 피검안을 검사하는 검안 장치(22), 상기 검안 장치(22)를 상하 이동시키는 상하 구동 장치(24), 상기 검안 장치(22)를 조정하기 위한 조종 수단(26), 및 상기 피검안 고정부(20), 검안 장치(22), 상하 구동 장치(24) 및 조종 수단(26)이 장착되는 베이스(10)를 포함한다. 동작에 있어서, 피측정자가 턱, 이마 등을 피검안 고정부(20)에 지지시켜 피검안을 일정한 위치에 고정시키면, 측정자는 조종 수단(26)을 조작하여 검안 장치(22)를 피검안에 대하여 상하, 좌우 및 전후 이동시켜, 검안 장치(22)의 위치를 조절한 다음, 검안 장치(22)를 구동하여 피검안을 검사한다.
최근 검안 장치(22)의 기능이 복합화됨에 따라, 검안 장치(22)에 여러 가지 광학 및 전자 장치가 장착되어 검안 장치(22)의 무게가 점차 증가하고 있고, 검안 장치(22)의 상하 이동 거리도 증가하고 있다. 예를 들어, 검안 장치(22)가 피검안의 굴절력을 측정하는 굴절력 측정부와 피검안의 안압을 측정하는 토노미터부를 구비하는 경우, 굴절력 측정을 위해서는 검안 장치(22)를 높은 위치로 상승시켜야 하고, 안압 측정을 위해서는 검안 장치(22)를 낮은 위치로 하강시켜야 한다. 이와 같은 검안 장치(22)를 상하 이동(z축 이동)시키는데 상당한 힘이 소요될 뿐만 아니라, 검안 장치(22)의 상하 이동을 안정하게 제어하지 못하면, 정밀 광학 및 전자 장비가 오동작할 우려가 있다. 따라서, 중력과 반대 방향으로 검안 장치(22)를 미는, 즉, 받치는 힘이 작용하도록, 상하 구동 장치(24)에 스프링을 설치하여, 검안 장치(22)의 상하 이동 시, 검안 장치(22)의 무게에 의한 영향을 감소시키는 방법이 사용되고 있다(특허공개 10-2019-0079090호 참조).
도 2는 통상적인 검안기 상하 구동 장치의 구조 및 동작을 보여주는 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 검안기의 상하 구동 장치는, 고정된 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며, 표면에는 나사산이 형성되어 있는 회전축(30); (i) 상단에는 검안 장치(22)가 장착되며, (ii) 내부에는 상기 회전축(30)과 나사 결합되는 나사산(42)이 형성되어 있고, (iii) 원통 형태의 탄성체 수용홈(44)이 하부 방향으로 형성되어 있으며, (iv) 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 상하 이동축(40); 및 상기 상하 이동축(40)의 탄성체 수용홈(44)에 끼워져, 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 미는 압축 스프링(50)을 포함한다. 상기 회전축(30)의 회전 구동은 통상의 구동 수단, 예를 들면, 모터(36)의 동력을 풀리(37, pully) 및 벨트(38)로 전달하여 수행될 수 있고, 도면 부호 32는 상하 구동 장치의 하우징(32)을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(30)이 회전하면, 회전축(30)에 나사 결합된 상하 이동축(40)은 상하 방향으로 상승 또는 하강 이동한다. 상기 상하 이동축(40)이 상승 이동하는 경우에는(도 2의 A), 상기 압축 스프링(50)이 상하 이동축(40)을 아래에서 밀어, 상하 이동축(40)이 보다 적은 힘으로 상부로 이동한다. 반면, 상기 상하 이동축(40)이 하강 이동하는 경우에는(도 2의 B), 상기 압축 스프링(50)이 상하 이동축(40)을 아래에서 지지하여, 상하 이동축(40)이 보다 안정하게 천천히 하부로 이동되도록 한다.
그러나, 도 2에 도시된 통상적인 상하 구동 장치에 있어서는, 모터(36)의 회전 구동력과 압축 스프링(50)의 탄성력(복원력) 만으로, 상하 이동축(40) 및 검안 장치(22)를 지지하고 구동시킨다. 또한, 상하 이동축(40)의 길이에 따라 압축 스프링(50)의 크기가 제한되므로, 압축 스프링(50)의 탄성력 증가를 위하여 크기를 증가시키면, 상하 이동축(40)의 길이도 불필요하게 증가되어야 한다. 또한, 압축 스프링(50)의 복원력은 압축 스프링(50)이 최대로 압축되었을 때 가장 크고(도 2의 B), 압축 스프링(50)이 최대로 인장되었을 때 가장 작다(도 2의 A). 따라서, 압축 스프링(50)이 중간 길이에 있을 때, 상하 이동축(40) 및 검안 장치(22)를 적절한 힘으로 지지하여, 모터(36)의 구동 부하를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 반면, 압축 스프링(50)이 최대로 압축되면(도 2의 B), 압축 스프링(50)의 복원력이 너무 커져, 상하 이동축(40) 및 검안 장치(22)를 하강시키기 위하여, 모터(36)의 구동 부하를 증가시켜야 한다. 또한, 압축 스프링(50)이 최대로 인장되는 경우에도(도 2의 A), 압축 스프링(50)의 복원력이 너무 작아지므로, 상하 이동축(40) 및 검안 장치(22)를 상승시키기 위하여, 모터(36)의 구동 부하를 증가시켜야 한다. 즉, 검안 장치(22)가 최대 상승 위치 또는 최대 하강 위치로 이동할수록, 압축 스프링(50)의 복원력이 너무 작거나 너무 커져, 검안 장치(22)의 안정적 구동이 어려운 문제가 있다.
[선행기술문헌]
특허공개 10-2019-0079090호
본 발명의 목적은, 검안 장치가 최대 상승 위치 또는 최대 하강 위치로 이동하는 경우에도, 검안 장치를 보다 안정하게 구동시킬 수 있는 검안기의 상하 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 검안 장치를 이동시키기 위한 모터의 구동 부하를 감소시킬 수 있는 검안기의 상하 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 고정된 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며, 표면에는 나사산이 형성되어 있는 회전축(30); 상단에는 검안 장치(22)가 장착되고, 내부 일단에는 상기 회전축(30)과 나사 결합되는 나사산(42)이 형성되어 있으며, 상기 회전축(30)의 회전에 따라, 상승 또는 하강의 수직 슬라이딩 이동을 수행하는 상하 이동축(40); 상기 상하 이동축(40)의 하부에서 상기 상하 이동축(40)을 지지하여, 상기 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 미는 복원력을 제공하는 압축 스프링(50); 상기 회전축(30), 상하 이동축(40) 및 압축 스프링(50)을 수용하며, 일단에는 상기 상하 이동축(40)의 이동 방향으로 연장된 형태의 가이드 홈(34)이 형성되어 있는 하우징(32); 및 (i) 상기 하우징(32)의 가이드 홈(34) 상부 및/또는 하부에 장착된 고정 자력 발생부(62), 및 (ii) 상기 상하 이동축(40)의 일단에 장착되고, 상기 하우징(32)에 형성된 가이드 홈(34)을 통해 하우징(32)의 외부로 노출되며, 상기 고정 자력 발생부(62)와 자기력으로 결합되는 이동 자력 발생부(66)를 포함하는 자력 구동부(60)를 포함하는 검안기의 상하 구동 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 검안기의 상하 구동 장치는 검안 장치가 최대 상승 위치 또는 최대 하강 위치로 이동하는 경우에도, 검안 장치를 보다 안정하게 구동시킬 수 있으며, 검안 장치를 이동시키기 위한 모터의 구동 부하를 감소시킬 수 있다.
도 1은 통상적인 검안기의 외관 구조를 보여주는 도면.
도 2는 통상적인 검안기 상하 구동 장치의 구조 및 동작을 보여주는 단면도.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기 상하 구동 장치의 구조 및 동작을 설명하기 위한 사시도 및 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기 상하 구동 장치의 부분 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 있어서, 종래의 구성과 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기 상하 구동 장치의 구조 및 동작을 설명하기 위한 사시도 및 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기 상하 구동 장치의 부분 단면도이다. 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검안기의 상하 구동 장치는 회전축(30), 상하 이동축(40), 압축 스프링(50) 및 자력 구동부(60)를 포함한다. 본 발명에 따른 검안기의 상하 구동 장치에 있어서, 상기 회전축(30), 상하 이동축(40) 및 압축 스프링(50)은 도 2에 도시된 종래의 상하 구동 장치와 실질적으로 동일한 기능을 한다. 도 3 및 4에서, 좌측 도면(A)은 상하 이동축(40)이 상부로 이동한 상태를 도시한 것이며, 우측 도면(B)은 상하 이동축(40)이 하부로 이동한 상태를 도시한 것이다.
구체적으로, 도 2 및 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(30)은 고정된 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며, 상기 회전축(30)의 표면에는 나사산이 형성되어 있다. 상기 상하 이동축(40)의 내부 일단, 예를 들면 상단에는 상기 회전축(30)과 나사 결합되는 나사산(42)이 형성되어 있다. 즉, 상기 회전축(30)은 볼트의 역할을 하고, 상하 이동축(40)은 너트의 역할을 하며 나사 결합된다. 상기 상하 이동축(40)의 상단에는 검안 장치(22)가 장착된다. 상기 상하 이동축(40)은 회전하지 않고, 상승 또는 하강의 수직 슬라이딩 이동 만을 수행하며, 필요에 따라, 상기 슬라이딩 이동을 가이드하는 별도의 가이드 수단(도시하지 않음)을 더욱 구비할 수 있다. 도 2 내지 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(30)이 회전하면, 상기 회전축(30)과 나사 결합되어 있는 상하 이동축(40)은 회전축(30)의 연장 방향, 즉, 상하 방향으로 상승 또는 하강 이동한다.
상기 상하 이동축(40)의 일단, 예를 들면 하단에는 압축 스프링(50)에 의해 지지되는 탄성체 지지부(46)가 형성되어 있고, 상기 탄성체 지지부(46)에 원통 형태의 코일형 압축 스프링(50)이 예를 들면, 끼워져 지지될 수 있다. 상기 탄성체 지지부(46)는 압축 스프링(50)의 상부에 의하여 지지된다. 상기 탄성체 지지부(46)를 지지하는 압축 스프링(50)의 복원력에 의해, 상기 탄성체 지지부(46)에 상부 방향으로 미는 힘이 작용한다. 즉, 상기 압축 스프링(50)은 상기 상하 이동축(40)의 하부에서 상하 이동축(40)을 지지하여, 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 미는(즉, 힘을 가하는) 역할을 한다. 따라서, 상기 회전축(30)이 소정 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전하여, 상하 이동축(40)이 상부로 이동하는 경우에는, 상기 압축 스프링(50)이 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 밀어, 상하 이동축(40)이 보다 적은 힘으로 상부로 이동할 수 있다. 반면, 상기 회전축(30)이 시계 방향으로 회전하여, 상하 이동축(40)이 하부로 이동하는 경우에는, 상기 압축 스프링(50)이 상하 이동축(40)을 아래에서 지지하여, 상하 이동축(40)이 보다 안정하게 하부로 이동할 수 있다.
상기 회전축(30)의 회전 구동은 통상의 구동 수단, 예를 들면, 모터(36)의 동력을 풀리(37, pully) 및 벨트(38)로 전달하여 수행될 수 있다(도 2 참조). 이러한 상하 구동 장치에서, 모터(36) 구동에 의하여 회전축(30)이 회전하면, 상기 회전축(30)의 회전 방향에 따라, 상기 회전축(30)과 나사 결합된 상하 이동축(40)이 상승 또는 하강 이동한다. 이때, 상하 이동축(40)의 탄성체 지지부(46)를 지지하는 압축 스프링(50)이 복원력에 의해 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 밀고 있으므로, 상기 상하 이동축(40)이 보다 용이하게 상승하거나, 보다 천천히 하강함으로써, 검안 장치(22)가 안정하게 상승 또는 하강한다.
상기 회전축(30), 상하 이동축(40) 및 압축 스프링(50)은 베이스(10)에 장착된 하우징(32)에 수용된다. 상기 하우징(32)의 일단에는 고정 자력 발생부(62) 및 이동 자력 발생부(66)를 포함하는 자력 구동부(60)가 장착되어 있다. 구체적으로, 상기 상하 이동축(40)의 이동 방향, 즉, 상하 방향으로 연장된 형태의 가이드 홈(34)이 형성되어 있고, 상기 하우징(32)의 가이드 홈(34) 상부 및/또는 하부에는 고정 자력 발생부(62)가 장착되어 있다. 상기 고정 자력 발생부(62)는 가이드 홈(34) 상부 및 하부에 모두 장착되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상하 이동축(40)의 일단에는 상기 고정 자력 발생부(62)와 자기력으로 결합되는 이동 자력 발생부(66)과 장착되어 있다. 상기 이동 자력 발생부(66)는 하우징(32)에 형성된 가이드 홈(34)을 통해 하우징(32)의 외부로 노출되어 있으며, 상기 상하 이동축(40)의 상하 이동에 따라, 상기 이동 자력 발생부(66)도 가이드 홈(34)을 따라 상하 이동한다. 즉, 상기 상하 이동축(40)이 상부로 이동하면 상기 이동 자력 발생부(66)도 상부로 이동하며, 상기 상하 이동축(40)이 하부로 이동하면 상기 이동 자력 발생부(66)도 하부로 이동한다.
상기 고정 자력 발생부(62)와 이동 자력 발생부(66)는 자기적 인력에 의하여 서로 당기는 힘이 작용한다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 홈(34) 상부에 위치한 고정 자력 발생부(62)는 영구자석의 N극이고, 상기 이동 자력 발생부(66)의 상단은 영구자석의 S극일 수 있고, 상기 가이드 홈(34) 하부에 위치한 고정 자력 발생부(62)는 영구자석의 S극이고, 상기 이동 자력 발생부(66)의 하단은 영구자석의 N극일 수 있다.
상기 상하 이동축(40)의 상부 이동에 따라, 상기 이동 자력 발생부(66)가 상부로 이동하면, 상기 가이드 홈(34) 상부에 위치한 고정 자력 발생부(62)와 이동 자력 발생부(66)가 근접하면서, 자기적 인력에 의하여 서로 당기는 힘(인력)이 발생하므로, 상기 가이드 홈(34) 상부에 위치한 고정 자력 발생부(62)와 이동 자력 발생부(66) 사이에서 발생한 자기적 인력은 상기 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 당겨, 상기 상하 이동축(40)의 상부 방향 이동을 보조(촉진)한다. 상술한 바와 같이, 상기 상하 이동축(40)이 상부로 이동할수록 압축 스프링(50)의 복원력(즉, 상하 이동축(40)을 위로 미는 힘)이 작아지지만, 상기 가이드 홈(34) 상부에 위치한 고정 자력 발생부(62)와 이동 자력 발생부(66) 사이에서 발생한 자기적 인력이 압축 스프링(50)의 작아진 복원력을 보완한다. 반대로, 상기 상하 이동축(40)의 하부 이동에 따라, 상기 이동 자력 발생부(66)가 하부로 이동하면, 상기 가이드 홈(34) 하부에 위치한 고정 자력 발생부(62)와 이동 자력 발생부(66)가 근접하면서, 자기적 인력에 의하여 서로 당기는 힘이 발생하므로, 상기 가이드 홈(34) 하부에 위치한 고정 자력 발생부(62)와 이동 자력 발생부(66) 사이에서 발생한 자기적 인력은 상기 상하 이동축(40)을 하부 방향으로 당겨, 상기 상하 이동축(40)의 하부 방향 이동을 보조(촉진)한다. 상술한 바와 같이, 상기 상하 이동축(40)이 하부로 이동할수록 압축 스프링(50)의 복원력(즉, 상하 이동축(40)을 위로 미는 힘)이 커져, 상기 상하 이동축(40)의 하부 이동 부하가 커지지만, 상기 가이드 홈(34) 하부에 위치한 고정 자력 발생부(64)와 이동 자력 발생부(66) 사이에서 발생한 자기적 인력이 압축 스프링(50)의 증가된 복원력을 상쇄시킨다. 본 발명에 따른 검안기의 상하 구동 장치를 구성하는 자력 구동부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(32)의 일단에만 형성될 수 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(32)의 좌우 양단에 대칭으로 설치될 수 있다. 이와 같이, 자력 구동부(60)가 하우징(32)의 좌우 양단에 대칭으로 설치되면, 상기 상하 이동축(40)의 상하 구동을 보다 안정하게 보조할 수 있으므로 바람직하다.
이상 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들로 한정되지 않는다. 하기 청구항들의 범위는 예시적인 실시예의 변형들, 등가의 구성들 및 기능들을 모두 포괄하도록 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 고정된 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며, 표면에는 나사산이 형성되어 있는 회전축(30);
    상단에는 검안 장치(22)가 장착되고, 내부 일단에는 상기 회전축(30)과 나사 결합되는 나사산(42)이 형성되어 있으며, 상기 회전축(30)의 회전에 따라, 상승 또는 하강의 수직 슬라이딩 이동을 수행하는 상하 이동축(40);
    상기 상하 이동축(40)의 하부에서 상기 상하 이동축(40)을 지지하여, 상기 상하 이동축(40)을 상부 방향으로 미는 복원력을 제공하는 압축 스프링(50);
    상기 회전축(30), 상하 이동축(40) 및 압축 스프링(50)을 수용하며, 일단에는 상기 상하 이동축(40)의 이동 방향으로 연장된 형태의 가이드 홈(34)이 형성되어 있는 하우징(32); 및
    (i) 상기 하우징(32)의 가이드 홈(34) 상부 및/또는 하부에 장착된 고정 자력 발생부(62), 및 (ii) 상기 상하 이동축(40)의 일단에 장착되고, 상기 하우징(32)에 형성된 가이드 홈(34)을 통해 하우징(32)의 외부로 노출되며, 상기 고정 자력 발생부(62)와 자기력으로 결합되는 이동 자력 발생부(66)를 포함하는 자력 구동부(60)를 포함하는 검안기의 상하 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정 자력 발생부(62)는 가이드 홈(34) 상부 및 하부에 모두 장착되는 것인, 검안기의 상하 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가이드 홈(34) 상부에 위치한 고정 자력 발생부(62)는 영구자석의 N극이고, 상기 이동 자력 발생부(66)의 상단은 영구자석의 S극이며, 상기 가이드 홈(34) 하부에 위치한 고정 자력 발생부(62)는 영구자석의 S극이고, 상기 이동 자력 발생부(66)의 하단은 영구자석의 N극인 것인, 검안기의 상하 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자력 구동부(60)는 하우징(32)의 좌우 양단에 대칭으로 설치되는 것인, 검안기의 상하 구동 장치.
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