KR102397711B1 - 마이크로 헤드 및 이를 이용한 스테이지 기구 - Google Patents
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Abstract
간이한 구조여도, 백래시가 극히 적은 마이크로 헤드를 제공한다.
마이크로 헤드(10)는, 스핀들(11), 슬리브(13), 딤블(15), 백래시 흡수 부재(17), 칼라(19)를 구비하고, 스핀들(11)은 수나사부(11a)를 갖고, 슬리브(13)는, 수나사부(11a)에 대응하는 암나사부(13a)를 갖고 있음과 함께, 슬리브(13)에는, 스핀들(11)이, 포함되어 있고, 딤블(15)은, 슬리브(13)의 일부가 삽입되어 있고, 슬리브(13)를 회전축으로 해서 회전 가능하고, 일부에서 스핀들(11)의 일단에 접속되어 있고, 원통 형상의 백래시 흡수 부재(17)는, 슬리브(13) 내의 스핀들(11)의 수나사부(11a)에 대향하는 위치에서, 스핀들(11)이 삽입된 상태에서, 슬리브(13)에 고정되고, 이 백래시 흡수 부재(17)는, 스핀들(11)의 백래시를 방지한다.
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Description
본 발명은, 마이크로 헤드 및 이를 이용한 스테이지 기구에 관한 것이다.
특히, 간이한 구조여도, 백래시가 극히 적은 마이크로 헤드 및 이를 이용한 스테이지 기구에 관한 것이다.
일반적으로, 마이크로 헤드란, 수 ㎛ 단위의 미세한 이송이 가능한 이송 기구를 말하며, 스핀들에 구비된 수나사와, 슬리브에 구비된 암나사가 나사 결합되어, 축 상을 이동하는 구조이다.
종래, 스핀들과 슬리브(스핀들 지지통) 사이에 발생하는 백래시나 스핀들에 가해지는 비틀림 등을 경감하고, 응답성이나 반복 정밀도를 향상시키는 마이크로 헤드가 각종 제안되어 있다.
예를 들면, 스핀들의 수나사부에 나사 결합하는 암나사부를 갖는 여압 링과, 여압 링과 슬리브가 이간하는 방향으로 가압하는 여압 스프링과, 여압 링과의 사이에 여압 스프링을 끼워 넣도록 조정 너트를 구비함으로써, 백래시를 저감하는 마이크로 헤드가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
보다 구체적으로는, 도 7에 예시되는 마이크로 헤드가 제안되어 있다.
마이크로 헤드(100a)는, 내주면에 암나사부가 형성된 스핀들 지지통(120)과, 이 스핀들 지지통(120)의 암나사부(121)에 나사 결합하는 수나사부를 외주면에 갖는 스핀들(110a)을 구비하고 있다.
또한, 스핀들의 수나사부에 나사 결합하는 암나사부(161)를 갖는 여압 링(160)과, 스핀들의 외주에 있어서 여압 링(160)과 스핀들 지지통(120) 사이에 삽입되고 여압 링(160)을 스핀들 지지통(120)에 대해서 이간하는 방향으로 가압하는 여압 스프링(170)을 구비하고 있다.
그리고, 여압 링(160)의 외주연에는, 스핀들(110a)의 축 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되고, 스핀들 지지통(120)에 축 방향과 평행하게 연결된 계합핀(180)에 대해서 관통 구멍이 축 방향으로 변위 가능하게 계합되어 있다.
이 때문에, 조정 너트(150)와 여압 링(160)이, 더블 너트의 작용을 해서, 백래시를 저감할 수 있다.
또한, 고정 슬리브의 외주면에 스핀들의 수나사부와 같은 피치(pitch)의 수나사부가 형성되고, 딤블의 내주면에 고정 슬리브의 수나사부에 나사 결합하는 암나사부가 형성됨으로써, 스핀들의 비틀림 등을 방지하는 마이크로 헤드가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
보다 구체적으로는, 도 8에 예시되는 마이크로 헤드가 제안되어 있다.
도 8의 (a)는, 마이크로미터(200)의 평면도, 도 8의 (b)는, 마이크로 헤드(200a)의, 도 8의 (a) 중의 A-A선을 따른 단면도이다.
마이크로 헤드(200a)는, 스핀들(210)과, 고정 슬리브(220)와, 딤블(230)과, 조작 슬리브(240)를 구비하고 있다. 고정 슬리브(220)는, 스핀들(210)의 수나사부(210a)에 나사 결합하는 암나사부(221)와, 딤블(230)의 암나사부(231)에 나사 결합하는 수나사부(223)를 구비하고 있다.
이 마이크로 헤드(200a)에서는, 조작 슬리브(240)를 회전시키면, 스핀들(210)이 그 축 방향을 따라 이동한다.
한편, 이 마이크로 헤드(200a)에서는, 조작 슬리브(240)에, 본래의 힘 이외의 힘, 예를 들면 비틀림력이나 레이디얼 방향의 힘 등이 가해지면, 이 힘도 딤블(230)에 전해진다. 그러나, 딤블(230)이, 고정 슬리브(220)의 수나사부(223)에 나사 결합하는 암나사부(231)를 구비하고 있으므로, 딤블(230)에 전해진, 본래의 힘 이외의 힘은, 고정 슬리브(220)에 의해서 받게 된다.
이 때문에, 비틀림력이나 레이디얼 방향의 힘이 스핀들(210)에 가해지는 경우가 없기 때문에, 측정값의 불균일 요인을 저감할 수 있고, 따라서, 반복 정밀도를 향상할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 마이크로 헤드의 경우, 조정 너트(150)와 여압 링(160) 사이에 여압 스프링(170)을 이용하는 구성상, 그 탄성력을 초과하는 힘이 가해지면, 백래시를 저감하는 효과가 얻어지지 못한다는 문제가 있었다.
또한, 스핀들 지지통(120)에 더하여, 조정 너트(150)와 여압 링(160)에도 나사 구조를 갖게 할 필요가 있기 때문에, 마이크로 헤드 전체의 구조가 복잡해진다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 2에 개시된 마이크로 헤드의 경우, 딤블(230)의 암나사부(231)와 고정 슬리브(220)에 의해, 본래의 힘 이외의 힘을 경감할 수 있다는 기재는 있지만, 스핀들(210)의 백래시에 대하여 하등 고려되어 있지 않았다.
즉, 조작 슬리브(240)의 회전에 수반해서, 스핀들(210)과 딤블(230)의 각각이 회전하고, 축 방향을 따라 이동하는 구조상, 백래시를 저감하는 효과는 낮고, 조작 슬리브(240)의 조작에 대해서 응답성이 나쁘다는 문제가 있었다.
또한, 스핀들(210)과 고정 슬리브(220), 고정 슬리브(220)와 딤블(230) 사이에 각각 백래시가 존재하므로, 수나사와 암나사 간에 작용하는 응력이 약하고, 로크(lock) 기구 없이는, 의도하지 않게 진동 등에 의해 어긋나 버리는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명의 발명자들은, 예의 검토한 결과, 스핀들과, 슬리브와, 딤블과, 슬리브에 고정된 백래시 흡수 부재를 구비함에 의해, 백래시를 극히 적게 할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시킨 것이다.
즉, 본 발명에 따르면, 간이한 구조여도, 백래시가 극히 적은 마이크로 헤드 및 이를 이용한 스테이지 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 수나사부를 갖는 스핀들과, 스핀들이 포함되어 있는 슬리브와, 슬리브의 일부가 삽입되어 있고, 슬리브를 회전축으로 해서 회전 가능하고, 일부에서 스핀들의 일단에 접속되어 있는 딤블과, 슬리브 내의, 스핀들의 수나사부에 대향하는 위치에서, 스핀들이 삽입된 상태에서, 슬리브에 고정되어 있는 원통 형상의 백래시 흡수 부재를 구비한다.
이와 같이 구성함에 의해, 스핀들의 수나사부에 백래시 흡수 작용을 미치게 할 수 있다. 따라서, 딤블과 스핀들을 직접 접속한 간단한 구조의 마이크로 헤드로서, 백래시가 극히 적은 마이크로 헤드를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명을 구성하는데 있어서, 백래시 흡수 부재를, 스핀들이 관통할 수 있는 소정 직경의 관통 구멍을 갖는 수지제의 부재로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 수지의 특성을 살린 백래시 흡수 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명을 구성하는데 있어서, 백래시 흡수 부재를, 슬리브에 대해서, 혐기성 접착제에 의해서 고정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 백래시 흡수 부재를 슬리브 내의 소정 위치로 이동한 후에, 이 피접착물을 공기 차단 분위기에 두고 원하는 접착을 행할 수 있다.
또한, 마이크로 헤드를 제조할 때는, 백래시 흡수 부재를 슬리브의 내측의 소정 위치에 마련할 필요가 있지만, 백래시 흡수 부재를 슬리브에 삽입하는 도중에 접착제가 경화하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 발명을 구성하는데 있어서, 백래시 흡수 부재의 주위에, 금속제의 보호 커버를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 백래시 흡수 부재의 내구성 등을 향상할 수 있다. 금속제의 보호 커버를 갖는 이 바람직한 예는, 백래시 흡수 부재를 수지제의 부재로 하는 경우에 특히 유용하다. 수지제의 부재는 금속제의 부재에 비해서 대체로 강도가 낮으므로, 금속제의 보호 커버의 유용성이 현저하게 된다.
또한, 본 발명을 구성하는데 있어서, 백래시 흡수 부재를, 2개 이상 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 백래시 흡수 부재를 1개로 하는 경우에 비해서, 백래시 흡수성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명을 구성하는데 있어서, 2개 이상의 백래시 흡수 부재를, 스핀들을 따라 연속시켜서 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 각각의 백래시 흡수 부재를 이간시켜 둘 필요가 없고, 제조가 용이하게 된다.
또한, 본 발명을 구성하는데 있어서, 2개 이상의 백래시 흡수 부재를, 서로 이간시켜서 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 스핀들 상의 이간한 복수 개소에서 백래시 흡수성을 갖게 할 수 있고, 백래시를 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 발명을 구성하는데 있어서, 백래시 흡수 부재에 접하고 있는 칼라를, 슬리브 내에 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 백래시 흡수 부재를 소정 위치에 배치할 때의 기준으로 됨과 함께, 이 칼라를 이용해서 백래시 흡수 부재를 슬리브 내에 밀어넣도록 함으로써, 안정적으로 제조하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 양태의 스테이지 기구에 의하면, 소정의 마이크로 헤드와, 고정 스테이지와, 고정 스테이지 상에 설치된 가동 스테이지와, 마이크로 헤드의 슬리브 및 고정 스테이지를 접속하고 있는 제1 접속부와, 마이크로 헤드의 스핀들 및 가동 스테이지를 접속하고 있는 제2 접속부를 구비하고 있다.
이와 같이 구성함에 의해, 백래시가 극히 저감된 가동 스테이지를 갖는 스테이지 기구를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태를 구성하는데 있어서, 제2 접속부는, 스핀들의 선단부에 마련한 나사 구멍과, 소정의 직경의 관통 구멍을 갖고 가동 스테이지에 고정되어 있는 부재와, 소정의 직경보다 소정 공차만큼 작은 직경의 나사 부재로서, 관통 구멍을 통해서 나사 구멍에 나사고정되어 있는 나사 부재를 포함하는 것임이 바람직하다.
이와 같이 구성함에 의해, 스핀들이, 레이디얼 방향으로 흔들리는 것을 효과적으로 방지하고, 축 방향에의 스무드한 이동이 가능하게 된다.
도 1의 (a)는, 실시형태의 마이크로 헤드의 사시도이고, 도 1의 (b)는, 도 1의 (a) 중의 A-A선을 따르는 마이크로 헤드의 단면도.
도 2의 (a)는, 실시형태의 마이크로 헤드의 분해 사시도. 도 2의 (b)는, 주로 칼라와, 2개의 백래시 흡수 부재의 배치 관계를 나타낸 분해 사시도. 도 2의 (c)는, 주로 칼라와, 2개의 백래시 흡수 부재의 배치의 다른 예를 나타낸 분해 사시도.
도 3의 (a), 도 3의 (b)는, 금속제의 보호 커버를 설명하기 위한 단면도 및 사시도. 도 3의 (c)는, 백래시 흡수 부재의 다른 예를 나타낸 단면도.
도 4의 (a)는, 백래시 흡수 부재의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이고, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 일부분을 확대해서 나타낸 부분 확대도이고, 도 4의 (c)는, 다른 백래시 흡수 부재의 구성을 나타낸 확대도.
도 5의 (a)는, 실시형태의 마이크로 헤드의 사용예인 스테이지 기구를 나타낸 사시도이고, 도 5의 (b)는 이 스테이지 기구의 측면도이고, 도 5의 (c)는, 제2 접속부의 요부를 설명하는 일부 단면도.
도 6의 (a)는, 스테이지 기구의 가이드 레일 구조에 착목한 분해 사시도이고, 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 A-A선을 따르는 단면도이고, 도 6의 (c)는 다른 가이드 레일 구조의 단면도.
도 7은, 종래의 마이크로 헤드의 단면도.
도 8의 (a)는, 종래의 마이크로미터의 평면도, 도 8의 (b)는 종래의 마이크로 헤드의 단면도.
도 2의 (a)는, 실시형태의 마이크로 헤드의 분해 사시도. 도 2의 (b)는, 주로 칼라와, 2개의 백래시 흡수 부재의 배치 관계를 나타낸 분해 사시도. 도 2의 (c)는, 주로 칼라와, 2개의 백래시 흡수 부재의 배치의 다른 예를 나타낸 분해 사시도.
도 3의 (a), 도 3의 (b)는, 금속제의 보호 커버를 설명하기 위한 단면도 및 사시도. 도 3의 (c)는, 백래시 흡수 부재의 다른 예를 나타낸 단면도.
도 4의 (a)는, 백래시 흡수 부재의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이고, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 일부분을 확대해서 나타낸 부분 확대도이고, 도 4의 (c)는, 다른 백래시 흡수 부재의 구성을 나타낸 확대도.
도 5의 (a)는, 실시형태의 마이크로 헤드의 사용예인 스테이지 기구를 나타낸 사시도이고, 도 5의 (b)는 이 스테이지 기구의 측면도이고, 도 5의 (c)는, 제2 접속부의 요부를 설명하는 일부 단면도.
도 6의 (a)는, 스테이지 기구의 가이드 레일 구조에 착목한 분해 사시도이고, 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 A-A선을 따르는 단면도이고, 도 6의 (c)는 다른 가이드 레일 구조의 단면도.
도 7은, 종래의 마이크로 헤드의 단면도.
도 8의 (a)는, 종래의 마이크로미터의 평면도, 도 8의 (b)는 종래의 마이크로 헤드의 단면도.
이하, 도면을 참조해서 이 발명의 마이크로 헤드 및 이를 이용한 스테이지 기구의 실시형태에 대하여 설명한다. 또, 설명에 이용하는 각 도면은 이 발명을 이해할 수 있을 정도로 개략적으로 나타내고 있는 것에 지나지 않다.
또한, 설명에 이용하는 각 도면에 있어서, 마찬가지의 구성 성분에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 나타내고, 그 설명을 생략하는 경우도 있다. 또한, 이하의 설명 중에서 기술하는 형상, 치수, 재질 등은, 이 발명의 범위 내의 바람직한 예에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태로만 한정되는 것은 아니다.
[제1 실시형태]
제1 실시형태의 마이크로 헤드는, 도 1이나 도 2에 나타내는 바와 같이, 스핀들(11)과, 슬리브(13)와, 딤블(15)과, 백래시 흡수 부재(17)와, 칼라(19)를 구비하고 있다.
도 1의 (a)는, 실시형태의 마이크로 헤드(10)의 사시도, 도 1의 (b)는, 도 1의 (a) 중의 A-A선을 따른 마이크로 헤드(10)의 단면도이다. 또한, 도 2의 (a), (b)는 마이크로 헤드(10)의 분해 사시도이다.
이하, 각 구성 성분의 상세와 상호의 관계에 대하여 설명한다.
1. 스핀들
스핀들(11)은, 대략 원주 형상의 부재이고, 그 외주의 원하는 부분에 수나사부(11a)를 갖는 부재이다. 이 스핀들(11)은, 임의 바람직한 금속 재료로 구성하는 것이 좋다. 이와 같은 금속 재료로서, 예를 들면, 스테인리스, 고탄소 크롬 축수강, 합금 공구강, 주철 등을 들 수 있다.
스테인리스의 구체예로서는, SUS304를 비롯한, 예를 들면, JISG4303에 규정되어 있는 임의 바람직한 스테인리스를 들 수 있다.
고탄소 크롬 축수강의 구체예로서는, 예를 들면, JISG4805에 규정되어 있는, SUJ2, SUJ3, SUJ4, SUJ5 등을 들 수 있다.
합금 공구강의 구체예로서는, 예를 들면, JISG4404에 규정되어 있는, SKS재, SK재, SKD재, SKT재 등을 들 수 있다.
주철의 구체예로서는, 소위 보통 주철, 합금 주철 등의 임의 바람직한 주철을 들 수 있다.
이 실시형태에서는, 스핀들(11)을, 고탄소 크롬 축수강에 의해 구성하고 있다. 이 재료는, 브리넬 경도 등의 물성이 우수하고, 열팽창률 등에 있어서 다른 부재와의 상성이 우수하기 때문에, 보다 바람직하다.
2. 슬리브
슬리브(13)는, 원통 형상의 부재이다. 이 슬리브(13)에, 스핀들(11)이, 포함되어 있다.
이 슬리브(13)는, 임의 바람직한 금속 재료로 구성하는 것이 좋다. 이와 같은 금속 재료로서, 예를 들면, 스테인리스, 탄소 공구강, 합금 공구강, 크롬강, 망간강 등을 들 수 있다. 이 실시형태에서는, 슬리브(13)를, 합금 공구강(SKT6)에 의해 구성하고 있다. 이 재료는, 브리넬 경도 등의 물성이 우수하고, 열팽창률 등에 있어서 다른 부재와의 상성이 우수하기 때문에, 보다 바람직하다.
또한, 암나사부(13a)는, 슬리브(13)와 일체로 형성해도 되고, 개별적으로 형성해서 슬리브 내부에 고정해도 된다. 마이크로 헤드의 설계에 따라서 결정하면 된다. 이 실시형태의 경우는, 암나사부(13a)는, 슬리브(13)의 일단을 스핀들(11)의 수나사부(11a)에 대응한 암나사부(13a)를 가공하여, 일체로서 형성하고 있다.
또한, 스핀들의 축 방향에의 이동량을 나타내기 위해서, 슬리브(13)의 외주면의 적소에, 소정의 주눈금(13b)(도 1의 (a) 참조)을 마련하고 있는 것이 바람직하다.
3. 딤블
딤블(15)은, 일단이 개구부(15a)로 되어 있는 원통 형상의 부재이다. 이 딤블(15)은, 개구(15a)측으로부터 슬리브(13)의 일부가, 소정의 끼워 맞춤 상태로 삽입되어 있으며, 또한, 슬리브(13)를 회전축으로 해서 슬리브(13)에 대해서 회전 가능한 부재이다.
또한, 이 딤블(15)은, 개구부(15a)와는 반대측의 단면에서, 스핀들(11)의 일단에 접속되어 있는 부재이다. 구체적으로는, 이 실시형태의 경우, 딤블(15)의 개구(15a)와는 반대측의 단부에, 나사가 통과할 수 있으며, 또한, 나사 머리를 멈추는 스폿 페이싱부(15b)를 마련하고 있다. 또한, 스핀들(11)의 일 단면에 축 방향을 따라 나사 구멍(11b)을 마련하고 있다. 그리고, 딤블(15)과 스핀들(11)은, 이들 스폿 페이싱부(15b)와 나사 구멍(11b)을 이용해서, 고정 나사 예를 들면 육각 나사(15c)에 의해서, 강고하게 접속하고 있다. 따라서, 이 마이크로 헤드(10)에서는, 스핀들(11)과 딤블(15)이 직접 접속된 구조로 되어 있다.
또한, 임의의 위치로부터의 회전 상태를 나타내기 위해서, 딤블(15)의 개구부(15a)측의 단부에는, 외주를 따라 소정의 부눈금(15d)(도 1의 (a) 참조)이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 이 실시형태의 딤블(15)의 개구부(15a)와는 반대 단부는, 다른 부분보다 직경을 두껍게 하고, 또한, 직경을 크게 한 부분의 외주면에 널링 가공을 실시해서, 조작 노브(15e)로 되어 있다. 당해 마이크로 헤드(10)의 조작성을 높이기 위해서이다.
이 딤블(15)은, 임의 바람직한 금속 재료로 구성하는 것이 좋다. 이와 같은 금속 재료로서, 예를 들면, 스테인리스, 알루미늄, 탄소 공구강, 합금 공구강, 크롬강, 망간강 등을 들 수 있다. 이 실시형태에서는, 딤블(15)을, 합금 공구강(SKT6)에 의해 구성하고 있다. 이 재료는, 브리넬 경도 등의 물성이 우수하고, 열팽창률 등에 있어서 다른 부재와의 상성이 우수하기 때문에, 보다 바람직하다.
4. 백래시 흡수 부재
(1) 기본 구성
백래시 흡수 부재(17)는, 스핀들(11)이 삽입되어 있는 원통 형상의 부재이다. 구체적으로는, 예를 들면, 스핀들(11)이 삽입되는 관통 구멍(도 3의 (a) 중의 17ya)을 가진 원통 형상의 부재이다. 또한, 슬리브(13) 내의, 스핀들(11)의 수나사부(11a)에 대향하는 위치에서, 슬리브(13)에 고정되어 있는 부재이다. 따라서, 이 백래시 흡수 부재(17)는, 스핀들(11)의 수나사부(11a) 부분에서, 스핀들(11)에 접하는 구조로 된다.
또한, 원통 형상의 내면에, 스핀들(11)의 수나사부(11a)에 대응하는 암나사부를 갖는 원통 형상의 부재인 것도 바람직하다.
단, 설계에 따라서는, 백래시 흡수 부재(17)는, 스핀들(11)에 접하고 있지 않은 경우가 있어도 된다. 백래시 흡수 부재(17)나 스핀들(11)의 신축 등을 고려해서, 백래시 흡수 부재(17)가 스핀들(11)과 소정의 공차로 비접촉으로 근접하는 경우가 있어도 된다.
또한, 상세는 후술하지만, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 백래시 흡수 부재(17a) 자체가, 스핀들(11)의 수나사에 대응하는 암나사부(17aa)를 가진 원통 부재여도 된다.
이 실시형태의 경우, 백래시 흡수 부재로서, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 이용하고 있다. 이 점에 대해서도, 상세는 후술한다.
(2) 고정 방법
다음으로, 백래시 흡수 부재(17(17a, 17b))와, 후술하는 칼라(19)의, 슬리브(13)에의 고정법의 바람직한 예, 또한, 백래시 흡수 부재(17(17a, 17b))의 바람직한 예, 또한, 백래시 흡수 부재(17(17a, 17b))의 작용에 대하여, 순차 설명한다.
백래시 흡수 부재(17)나 칼라(19)를, 슬리브(13)의 내면에 고정하는 방법은, 임의 바람직한 방법이어도 되지만, 바람직하게는 접착제로 행하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는, 혐기성 접착제로 행하는 것이 좋다.
혐기성 접착제를 이용하면, 백래시 흡수 부재(17)나 칼라(19)를, 슬리브(13)의 내면의 소정 위치에 마련한 후에, 가열이나 광조사 등을 행하지 않고 피접착물을 공기 차단 분위기에 두고 원하는 접착을 행할 수 있기 때문이다.
즉, 백래시 흡수 부재(17)나 칼라(19)를, 슬리브(13)의 내면의 소정 위치에 대해서, 접착제의 경화 시간을 신경 쓰지 않고 설치할 수 있고, 접착제 이외의 부분에의 영향을 억제하고, 원하는 접착을 행할 수 있기 때문이다. 이와 같은 혐기성 접착제의 종류는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 3M사제의 TL42J(형식 명칭), Henkel사제의 록타이트(상품명) 등이다.
(3) 배치
백래시 흡수 부재(17)의 개수는, 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다. 이 실시형태의 경우는, 이미 설명한 바와 같이, 백래시 흡수 부재(17)를, 제1 백래시 흡수 부재(17a)와, 제2 백래시 흡수 부재(17b)의 2개로 구성하고 있다. 2개 이상인 편이, 백래시의 흡수에 효과적인 배치의 궁리 등을 행할 수 있어서 바람직하다.
예를 들면, 도 2의 (b)에 나타낸 예는, 슬리브(13)의 안쪽에 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를, 연속시켜서 배치하며, 또한, 슬리브(13)의 전단(前段)에 칼라(19)를 배치한 예이다.
이와 같은 구성의 경우, 백래시의 원인이, 스핀들의 선단측에 있는지, 말단측에 있는지에 따라서, 뒤쪽 또는 앞쪽에서 집중적으로 스핀들의 백래시를 흡수할 수 있다.
단, 도시는 생략하지만, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를, 상기와 같이 연속시키지 않고, 이간시켜서 배치해도 된다. 2개 이상의 백래시 흡수 부재를 이간시켜서 배치하는 구성은, 스핀들 상의 이간한 복수 개소에서 백래시 흡수성이 필요한 경우에, 유효하다.
또한, 도 2의 (c)에 나타낸 예는, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를, 칼라(19)를 사이에 두는 배치로 나누어서 배치한 예이다. 이렇게 하면, 슬리브(13)의 칼라(19)의 양측에서 스핀들의 백래시를 흡수할 수 있으므로, 스핀들의 선단측, 말단측 쌍방에서, 백래시의 흡수를 균등성 좋게 행할 수 있다.
또, 이 도 2의 (c)의 예를 실시할 경우, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를, 칼라(19)에 접촉시켜서 사이에 두어도 되고, 칼라(19)로부터 다소 이간시켜서 배치해도 된다.
제1 백래시 흡수 부재(17a)와, 제2 백래시 흡수 부재(17b)는, 동일 구조여도 되고, 서로 다른 구조여도 된다. 이 실시형태의 경우는, 제1 백래시 흡수 부재(17a)와, 제2 백래시 흡수 부재(17b)를, 동일한 구조의 것으로 하고 있다.
이하, 제1 백래시 흡수 부재(17a)에 착목해서, 그 구조의 상세에 대하여 설명한다. 단, 하기의 기술에 있어서는, 백래시 흡수 부재(17)로, 포괄적으로 칭하는 경우도 있다.
(4) 종류
이 백래시 흡수 부재(17)는, 스핀들(11)의 양호한 이동성을 확보하며, 또한, 스핀들(11) 등에 발생하는 응력을 흡수하고, 백래시의 발생을 억제하면서, 스핀들(11)의 고정 상태를 강고하게 유지하기 위한 부재이다.
즉, 이 백래시 흡수 부재(17)에 의하면, 스핀들(11)이 슬라이딩하고 있는 동안에는, 소정의 미끄러짐성을 발휘해서, 스핀들(11)의 슬라이딩을 저해하지 않고, 그 횡요동이나 비틀림 등을 방지할 수 있다. 그리고, 스핀들(11)을 고정할 때에는, 적당히 변형되어서, 스핀들(11)의 백래시를 적게 하며, 또한, 스핀들(11) 등에 발생하는 응력을 흡수하고, 스핀들(11)의 고정 상태를 강고하게 유지한다.
따라서, 백래시 흡수 부재(17)는, 상세는 후술하지만, 소정의 직경으로서, 1∼100㎜의 범위 내의 값의 관통 구멍(도 3 중의 17ya 등)을 가진 쿠션성을 갖는 부재로 하는 것이 바람직하다.
또한, 스핀들(11) 표면에 있어서, 백래시 흡수 부재(17)가 슬라이딩하는 범위에, 그리스나 윤활 오일이 도포되어 있는 것이 바람직하다.
이 이유는, 스핀들(11)의 회전에 의한 백래시 흡수 부재(17)와의 마찰력을 저감함으로써, 나사산이나 나사홈이 깎이는 것을 방지하고, 나아가서는, 백래시 흡수 부재(17)의 내구성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
또, 스핀들(11)에의 그리스나 윤활 오일의 도포는, 브러쉬 등으로 전면에 바르는 방법이어도 되고, 스핀들의 일부에 도포한 후, 스핀들(11)과 백래시 흡수 부재(17)를 끼워 맞춘 상태에서, 스핀들(11)을 슬라이딩시켜서 신장하는 방법 등, 일반적으로 알려진 임의의 방법을 이용할 수 있다.
도 3의 (a)는, 제1 백래시 흡수 부재(17a)의 단면도이다. 제1 백래시 흡수 부재(17a)는, 관통 구멍(17ya)을 가진 원통 형상의 수지제의 부재인 것이 바람직하다.
이 이유는, 원통 형상의 부재이면, 방향을 신경 쓸 필요가 없기 때문에 제조가 용이하고, 수지의 특성을 살린 백래시 흡수 효과가 얻어지기 때문이다.
또한, 스핀들(11)이 회전하고, 슬라이딩하고 있는 동안에는, 수지가, 슬라이딩에 수반하는 마찰열에 의해서 녹고, 양호한 미끄러짐성을 발휘해서, 보다 약한 힘으로 조작을 할 수 있기 때문이다.
그리고, 스핀들(11)의 슬라이딩을 멈추었을 때에는, 수지가 충분히 고화(固化)되어서, 백래시 흡수 부재(17)를, 소정의 위치에서 로크할 수 있기 때문이다.
여기에서, 관통 구멍(17ya)의 직경은, 상기한 바와 같이, 스핀들(11)이 슬라이딩하고 있는 동안에는, 소정의 미끄러짐성을 발휘해서, 스핀들(11)의 슬라이딩을 저해하지 않고, 그 횡요동이나 비틀림 등을 방지할 수 있는 직경이다. 또한, 스핀들(11)을 고정할 때에는, 적당히 변형되어서, 스핀들(11)의 백래시를 적게 하며, 또한, 스핀들(11)의 고정 상태를 강고하게 유지할 수 있는 직경이다. 이 직경은, 백래시 흡수 부재를 구성하는 재료의 물성을 고려해서 결정한다.
또한, 백래시 흡수 부재(17)의 구성 재료는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 아미드 수지(나일론 수지), 우레탄 수지, 에스테르 수지, 카보네이트 수지, 아크릴 수지, 올레핀 수지, 고무계 수지(천연 고무, 스티렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머(SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 코폴리머(SEBS) 등), 이미드 수지, 아미드-이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 시아네이트 수지, 구아나민 수지, 요소 수지, 및 페놀 수지의 적어도 하나의 수지 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 열가소성 수지 재료나 열경화성 수지 재료로 이루어지는 백래시 흡수 부재(17)이면, 백래시 흡수 부재(17)의 성형성이나 백래시 흡수성 등이 높아지고, 더 우수한 스핀들(11)의 이동성이나 고정성을 얻을 수 있다.
그리고, 특히, 아미드 수지(나일론 수지), 우레탄 수지, 및 고무계 수지의 적어도 하나이면, 스핀들(11)의 이동성과, 고정성의 밸런스가 더 양호하고, 내구성 등도 우수하므로, 바람직한 수지 재료이다.
또한, 백래시 흡수 부재(17)에 있어서의 쿠션 수지 부재의 구성 재료(수지 재료)의 유리 전이점(비결정성 수지의 경우) 또는 융점(결정성 수지의 경우)을, 통상적으로, 30∼250℃의 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는, 이러한 구성 재료의 유리 전이점 또는 융점이 30℃ 미만의 값으로 되면, 내열성이나 기계적 강도가 부족해서, 백래시 흡수성이나 스핀들(11)의 고정성이 저하하는 경우가 있기 때문이다.
한편, 이러한 구성 재료의 유리 전이점 또는 융점이 250℃를 초과한 값으로 되면, 사용 가능한 수지 재료의 종류가 과도하게 제한되거나, 백래시 흡수성이 현저하게 저하하는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 백래시 흡수 부재(17)의 구성 재료의 유리 전이점 또는 융점을, 50∼200℃의 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 80∼180℃의 범위 내의 값으로 하는 것이 더 바람직하다.
또, 백래시 흡수 부재(17)의 구성 재료의 유리 전이점은, JISK7121에 준거해서, DSC 측정에 있어서의 비열의 변화점으로서 측정할 수 있고, 융점을 갖는 구성 재료이면, DSC 융해열 피크 온도로서 측정할 수 있다.
또한, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 백래시 흡수 부재(17)는, 그 주위에, 후술하는 소정 형태의 금속제의 보호 커버(17x)를 갖는 것이 바람직하다.
즉, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)를 수용하는 캡 형상의 수용부(17xa)와, 스핀들(11)의 수나사부(11a)에 대응하는 나사홈을 갖는 나사부(17xb)를 일체적으로 포함해서 이루어지는 금속제의 보호 커버(17x)를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 캡 형상의 수용부(17xa)에, 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)를 삽입해서, 백래시 흡수 부재(17)를 구성하는 것이 바람직하다.
이 이유는, 이와 같이 금속제의 보호 커버(17x)를 마련함에 의해서, 슬리브(13)의 소정 개소에 대한 백래시 흡수 부재(17)의 부착이나 고정성이 용이하게 됨과 함께, 당해 백래시 흡수 부재(17)의 내구성이 향상되고, 장기간에 걸쳐서 우수한 스핀들(11)의 이동성이나 고정성을 얻을 수 있기 때문이다.
(5) 작용 효과
다음으로, 도 4의 (a)∼(c)를 참조해서, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)에 의한 응력 흡수에 있어서의 작용 효과를 설명한다.
도 4의 (a)는, 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)에 금속제의 보호 커버(17x)를 부착한 구성의 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 스핀들(11)에 부착한 상태를 나타낸 단면도이다. 단, 슬리브 등의 도시는 생략한 도면이다.
또한, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)에 나타내는 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)에 착목한 확대도로서, 각각의 금속제의 보호 커버(17x)끼리가 대향하고, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)가 연속하도록 배치된 상태를 나타내고 있다.
또한, 도 4의 (c)는, 금속제의 보호 커버(17x)가, 스핀들(11)에 대해서, 동(同)방향(도면 상에서는, 각각 우측 방향)을 향하도록, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 배치한 상태를 나타내고 있다.
따라서, 스핀들(11)이 소정 방향으로 회전 이동하고 있는 동안에는, 수지 부재로 이루어지는 백래시 흡수 부재(17a, 17b)는, 소정의 미끄러짐성을 발휘함과 함께, 스핀들(11)의 동작을 저해하지 않고, 그 횡요동이나 비틀림 등을 보다 유효하게 방지할 수 있다.
즉, 스핀들(11)의 회전 이동에 수반해서, 발열 현상이 발생하는 경우가 있지만, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)는, 이러한 발열 현상에 의해서 발생한 열을 보다 효율적으로 흡수할 수 있다.
따라서, 흡수한 열에 의해서, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)가 일부 가소화되는 경우도 있지만, 소정의 미끄러짐성 등은 그대로 발휘할 수 있다.
더 언급하면, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 구성하는 원통 형상의 수지 부재의 주위에, 소정의 금속제의 보호 커버(17x)가 마련되어 있으므로, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)가 과도하게 변형되거나, 소정 장소로부터 유출될 우려도 없다.
한편, 도 4의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 마련했을 경우, 스핀들(11)의 회전 이동이 정지하고, 스핀들(11)의 위치가 고정될 때에는, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)가 적당히 변형되어서, 스핀들(11)의 백래시를 적게 할 수 있다.
즉, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b) 중 어느 하나가 느슨해지는 응력이 작용한 경우여도, 소위 더블 너트 효과가 발휘된다.
따라서, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)에 의한 느슨함의 발생이 효과적으로 방지됨과 함께, 스핀들(11)이 이동하는 응력이 외부로부터 부여되었다고 해도, 그 응력을 효과적으로 흡수하여, 강고하게 고정 상태를 유지할 수 있다.
또한, 도 4의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 연속해서 마련하고, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b) 사이에, 수지 부재(17y)와, 금속 커버(17x)와, 스핀들(11)로 둘러싸이는 공간부(17z)를 만드는 것이 바람직하다.
이 이유는, 스핀들(11)에, 마모를 방지하기 위한 소정의 그리스나 소정의 윤활 오일을 도포했을 경우에, 스핀들(11)이 회전하여 슬라이딩하는 것에 수반해서, 그 공간 내에 그리스 고임을 만들 수 있고, 스핀들(11)의 그리스 끊김을 일으키기 어렵게 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기한 설명에서는, 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)에 금속제의 보호 커버(17x)를 부착한 구성의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)에 대하여, 설명했다. 단, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)로서, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같은, 스핀들(11)의 수나사부(11a)(도 1의 (b) 참조)에 대응하는 암나사부(17aa)를 가진 수지제의 원통 부재를 이용해도 된다. 암나사부(17aa)를 가진 수지제의 원통 부재의 외주면을, 슬리브(13)의 내주면에 접착제로 고정해서 사용해도 된다. 이와 같은 경우도, 칼라(19)와 함께 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 칼라(19)와, 암나사부(17aa)를 가진 수지제의 1개의 원통 부재를 이용한 마이크로 헤드의 경우, 딤블(15)의 레이디얼 토크가 비교적 가벼워져서, 마이크로 헤드의 조작이 하기 쉽다.
5. 칼라
칼라(19)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 스핀들(11)을 삽입할 수 있는 구멍을 가지며, 또한, 외경이 슬리브(13)의 내경에 대응하는 직경의, 원통 형상 부재인 것이 바람직하다.
이 이유는, 외경이 슬리브의 내경에 대응하고 있으면, 레이디얼 방향의 위치 결정의 필요가 없고, 원통 형상의 부재이면, 방향을 신경 쓸 필요가 없기 때문에 제조가 용이하게 되기 때문이다.
이 칼라(19)는, 임의 바람직한 금속 재료로 구성하는 것이 좋다. 이와 같은 금속 재료로서, 예를 들면, 스테인리스, 합금 공구강 등을 들 수 있다.
칼라(19)와, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)는, 슬리브(13) 내에 고정되어 있다. 칼라(19)는, 스핀들(11)의 축 흔들림 방지 부재로서의 역할을 갖고, 스핀들(11)의 축 방향의 이동을 보다 확실히 행할 수 있다.
또한, 칼라(19)는, 2개의 백래시 흡수 부재(17a, 17b)를 슬리브(13) 내의 소정 위치에 밀어 넣는 부재로서의 역할을 갖는다.
6. 금속제의 보호 커버
다음으로, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)를 참조해서, 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)와 금속제의 보호 커버(17x)의 바람직한 접속예, 및, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)의 기능에 대하여 설명한다.
우선, 금속제의 보호 커버(17x)와 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)의 접속이지만, 금속제의 보호 커버(17x)의 캡 형상의 수용부(17xa)에, 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)를 삽입한 후, 캡 형상의 수용부(17xa)(도 3 참조)의 선단부를 절곡하는 것도 바람직하다. 이와 같이 절곡함에 의해서, 수지제의 백래시 흡수 부재(17y)의 탈락을 방지할 수 있음과 함께, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)의 스핀들(11)에 있어서의 이동성이나, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)에 있어서의 응력 흡수성이 더 양호하게 되기 때문이다.
또한, 이러한 금속제의 보호 커버(17x)의 구성 재료에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 경량, 염가이며, 또한, 소정의 변형성 및 내구성이 얻어지므로, 알루미늄, 구리, 니켈, 철 등의 적어도 1종인 것이 바람직하다.
이 실시형태의 경우, 수지제의 백래시 흡수 부재(17)의 당해 수지는, 나일론 수지로 구성되어 있고, 금속제의 보호 커버(17x)는, 알루미늄 합금으로 구성되어 있다. 이들 재료는, 가공성이 우수하고, 열팽창률 등에 있어서 다른 부재와의 상성이 우수하기 때문에, 보다 바람직하다.
[제2 실시형태]
제2 실시형태의 스테이지 기구는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 소정의 마이크로 헤드를 구비하고 있다.
마이크로 헤드(10)는, 마이크로미터, 스테이지 기구 등의, 마이크로 헤드를 필요로 하는 각종 기재에 넣어서 사용할 수 있다. 그리고, 이들 기재에 있어서, 본 발명의 스핀들의 백래시 저감 효과를 얻을 수 있다. 이하, 본 발명의 마이크로 헤드(10)를 구비하는 스테이지 기구에 대하여 설명한다.
1. 기본 구성
도 5의 (a)는, 마이크로 헤드(10)를 구비하는 스테이지 기구(30)의 사시도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 P 방향으로부터 스테이지 기구(30)를 본 측면도이다.
이 스테이지 기구(30)는, 마이크로 헤드(10)와, 고정 스테이지(31)와, 가동 스테이지(33)와, 가이드 부재(31a, 33a)와, 제1 접속부(35a)와, 제2 접속부(35b)를 구비한다.
고정 스테이지(31)는, 스테이지 기구(30)의 토대가 되는 부재이다. 가동 스테이지(33)는, 고정 스테이지(31) 상에 마련한 부재로서, 마이크로 헤드(10)의 조작에 따라서, 고정 스테이지(31) 상을, 가이드 부재(31a, 33a)의 안내 방향으로 이동하는 부재이다.
고정 스테이지(31) 및 가동 스테이지(33) 각각은, 이 경우, 평면 형상이 사각 형상이며 또한 서로 같은 크기이고, 각각 소정 두께의 것으로 되어 있다. 물론, 고정 스테이지(31) 및 가동 스테이지(33) 각각의 형상, 크기 및 두께는, 스테이지 기구의 사양에 따라서 결정한다.
고정 스테이지(31) 및 가동 스테이지(33)는, 예를 들면, 알루미늄(알루마이트 처리 알루미늄을 포함함), 구리, 황동, 철, 니켈, 마그네슘, 텅스텐, 세라믹, 고분자 수지 재료 등이다. 특히, 알루마이트 처리 알루미늄은, 경량성, 내식성, 내구성, 가공성, 열전도성, 장식성, 및 경제성 등이 우수하므로, 고정 스테이지(31) 및 가동 스테이지(33)의 구성 재료로서, 바람직하다.
2. 가이드 부재
다음으로, 가이드 부재(31a, 33a)에 대하여, 도 6의 (a)∼(c)를 참조해서 설명한다. 도 6의 (a)는, 고정 스테이지(31)와, 가동 스테이지(33)와, 가이드 부재(31a, 31b)의 접속 관계를 이해하기 위한 사시도이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a) 중의 A-A선을 따른 단면도, 도 6의 (c)는 다른 가이드 부재를 설명하기 위한 단면도이다.
가이드 부재(31a)는, 이 경우, 고정 스테이지(31)의 일부가 고정 스테이지(31)의 하나의 변과 같은 길이이고, 고정 스테이지(31)의 위쪽으로 돌출된 형상의 하나의 볼록부이다. 한편, 가이드 부재(33a)는, 고정 스테이지(31)의 일부에, 가이드 부재(31a)의 볼록부와, 가이드 레일(37a)에 대응하도록 마련한 오목부이다.
이들 볼록부 및 오목부를 끼워 맞추고, 또한, 가동 스테이지(33)의 측면으로부터 가이드 레일(37a)에 이르도록 가동 스테이지(33)에 마련한 구멍을 통해서, 가이드 레일(37a)을 압압하고, 가이드 부재(31a)의 측면을, 고정 나사(37)에 의해 적당히 압압하고 있다(도 6의 (b) 참조). 이와 같은 구조에 의해, 가동 스테이지(33)는, 고정 스테이지(31) 상을, 가이드 부재(31a, 33a)를 따라 이동할 수 있다.
또, 가이드 부재의 구조는 상기한 예로 한정되지 않으며, 다른 구조여도 된다. 예를 들면, 도 6의 (a), (b)에서는, 가이드 부재(31a, 31b)는 1세트였지만, 가이드 부재(31a, 31b)를 2세트 병렬로 마련한 가이드 부재로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 도브테일 홈 구조(31x, 33x)를 이용한 가이드 부재로 하는 것도 바람직하다.
이 이유는, 가이드 레일과 같은 부품 점수가 줄어, 제조가 용이하게 됨과 함께, 염가로 제조할 수 있기 때문이다.
또한, 도시하지 않지만, 가이드 레일(37a) 대신에, 소정의 크로스 롤러 가이드, 볼 가이드 등의 유한 궤도형의 가이드나 무한 궤도형의 가이드를 이용하는 것도 바람직하다.
이 이유는, 가동 스테이지(33)의 이동에 수반하는 마찰이 저감되고, 나아가서는, 스핀들을 회전시킬 때의 힘을 보다 약하게 할 수 있기 때문이다.
3. 제1 접속부 및 제2 접속부
다음으로, 제1 접속부(35a), 제2 접속부(35b)에 대하여 도 5를 참조해서 설명한다.
제1 접속부(35a)는, 그 일단이 고정 스테이지(31)의 하나의 측면에 고정되어 있으며, 또한, 그 타단이 마이크로 헤드(10)의 슬리브(13)에 고정되어 있다.
또한, 제2 접속부(35b)는, 그 일단이 가동 스테이지(33)의 하나의 측면에 고정되어 있으며, 또한, 그 타단이 마이크로 헤드(10)의 스핀들(11)에 고정되어 있다. 단, 상기한 고정 스테이지(31)의 하나의 측면과, 가동 스테이지(33)의 하나의 측면은, 서로가 상하로 위치하는 관계의, 인접한 측면이다. 제1 접속부(35a), 제2 접속부(35b) 각각은, 임의 바람직한 구조여도 된다.
단, 이 실시형태의 경우는, 제2 접속부(35b)를, 도 5의 (c)에 나타낸 구조로 하고 있다. 또한, 도 5의 (c)에 나타낸 부분은, 도 5의 (b) 중의 기호 Q에 의해서 나타나는 부분의 일부를 단면도로서 나타낸 도면이다.
구체적으로는, 스핀들(11)의 선단부에, 스핀들(11)의 축 방향에, 나사 구멍(11c)을 마련한다. 또한, 제2 접속부(35b)의, 스핀들(11)의 축을 따르는 위치에, 관통 구멍(35ba)을 마련한다. 이 관통 구멍(35ba)을 통과하는 나사 부재(35bb)를 이용해서, 스핀들(11)의 나사 구멍(11c)에, 나사 부재(35bb)를 돌려 넣고, 그리고, 나사 로크 등의 접착제로 나사 풀림을 방지한다. 여기에서, 나사부(35bb)의 관통 구멍(35ba)에 대응하는 부분의 외경은, 관통 구멍(35ba)의 내경보다 소정 공차로서, 0.01∼1㎜의 범위 내의 값만큼 마이너스로 해두는 것이 바람직하다.
이 제2 접속부(35b)의 구성에 의하면, 스핀들(11)의 움직임을, 가동 스테이지(33)에 양호하게 전달할 수 있다.
4. 효과
제1 접속부(35a), 제2 접속부(35b)에 의해서, 마이크로 헤드(10)와, 고정 스테이지(31)와, 가동 스테이지(33)가 접속되어 있으므로, 마이크로 헤드(10)의 조작노브(15e)를, 도 5의 (a) 중의 화살표 R과 같이 좌우로 회전 조작하면, 스핀들(11)이 그 축 방향을 따라 전후로 이동하고, 이 전후 이동에 따라서, 가동 스테이지(33)는 도 5의 (a) 중의 화살표 S를 따르는 방향으로 전후 이동한다.
그리고, 이 발명에 있어서의 스핀들(11)의 백래시 저감 효과는, 이 스테이지 기구(30)에 있어서, 이하와 같이 발현한다.
즉, 스핀들(11)의 회전 이동에 기인한 압압력의 반작용으로서, 스테이지 기구(30)의 가동 스테이지(33)가 반대로 되돌아오는 반발 응력이 발생하지만, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)가 적당히 변형되어서, 이러한 반발 응력을 효율적으로 흡수하여, 가동 스테이지(33)에 있어서의 백래시를 적게 할 수 있다.
또한, 가동 스테이지(33)가 소정 위치에 고정된 후에는, 백래시 흡수 부재(17a, 17b)가 충분히 고화된 상태로 된다.
따라서, 도 4의 (a)∼(c)에 나타내는 백래시 흡수 부재(17a, 17b)의 경우, 스핀들(11)에 있어서의 도시의 좌측으로부터 미치는 외부 응력에 대해서는, 왼쪽의 백래시 흡수 부재(17a)가 효율적으로 흡수하고, 스핀들(11)에 있어서의 도시의 우측으로부터 미치는 외부 응력에 대해서는, 오른쪽의 백래시 흡수 부재(17b)가 효율적으로 흡수할 수 있다. 그 결과, 스테이지 기구(30)에 있어서도, 가동 스테이지(33)의 백래시를 저감할 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따르면, 스핀들과, 슬리브와, 딤블과, 슬리브에 고정된 백래시 흡수 부재를 구비함에 의해, 간이한 구조여도, 백래시를 극히 적게 할 수 있다.
그 때문에, 정밀 측정기나, 워크를 정밀하게 미동하는 기능을 필요로 하는 광학 기기, 가공 장치 등의 많은 산업 분야에서 폭넓게 이용하는 것이 기대된다.
예를 들면, 실험대 등의 천판(天板)의 네 귀퉁이에 설치하고, 평행 조정용으로서 이용한 경우에는, 각각의 높이를 조정한 후에, 새로이 위치를 확정하기 위한 로크 작업이 필요 없어지고, 평행 가공을 단시간에 행하는 것이 기대된다.
또한, 광학 렌즈나 미러의 회전 기어 부분에 설치하고, 각도 조정용으로서 이용한 경우에는, 사람이 노브를 움직여서, 레이저 발진 방향이나 미러의 조정을 행한 후에, 손을 놓을 때의 흔들림을 극히 적게 하는 것이 기대된다.
또한, 전자현미경 등의 진공 챔버 내에 설치하고, 3축 스테이지의 위치 조정용으로서 이용한 경우여도, 수지 부분을 금속 보호 커버로 감쌈에 의해, 수지로부터 발생하는 아웃가스를 효과적으로 가둘 수 있고, 진공 배기용의 펌프의 파손을 방지하는 것이 기대된다.
그리고, 인공위성이나 우주선 등의 센서나 렌즈 부품의 위치 결정용으로서 이용한 경우여도, 아웃가스의 확산을 억제하고, 렌즈 등의 표면에의 부착을 방지하는 것이 기대된다.
Claims (10)
- 수나사부를 갖는 스핀들과,
상기 스핀들이 포함되어 있는 원통 형상의 슬리브와,
상기 슬리브의 일부가 삽입되어 있고, 상기 슬리브를 회전축으로 해서 회전 가능하고, 일부에서 상기 스핀들의 일단에 접속되어 있는 딤블(thimble)과,
상기 슬리브 내의, 상기 스핀들의 수나사부에 대향하는 위치에서, 상기 스핀들이 삽입된 상태에서, 상기 슬리브에 고정되어 있는 원통 형상의 백래시 흡수 부재를 구비함과 함께,
상기 슬리브 내에, 상기 스핀들의 축 흔들림 방지 부재로서, 상기 백래시 흡수 부재에 접하고 있는 칼라(collar)를 더 구비하고,
상기 백래시 흡수 부재를, 상기 스핀들이 관통할 수 있는 소정 직경의 관통 구멍을 갖는 수지제의 부재로 하는
것을 특징으로 하는 마이크로 헤드. - 제1항에 있어서,
상기 백래시 흡수 부재를, 상기 슬리브에 대해서, 혐기성 접착제에 의해서 고정하는 것을 특징으로 하는 마이크로 헤드. - 제1항에 있어서,
상기 백래시 흡수 부재의 주위에, 금속제의 보호 커버를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 헤드. - 제1항에 있어서,
상기 백래시 흡수 부재를, 2개 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 헤드. - 제4항에 있어서,
상기 백래시 흡수 부재의 주위에, 금속제의 보호 커버를 갖고, 2개 이상의 상기 백래시 흡수 부재를, 상기 스핀들을 따라 연속시켜서 배치함으로써, 상기 수지제의 부재와, 상기 보호 커버와, 상기 스핀들로 둘러싸이는 공간부를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 헤드. - 제4항에 있어서,
상기 2개 이상의 백래시 흡수 부재를, 서로 이간시켜서 배치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 헤드. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 헤드와, 고정 스테이지와, 상기 고정 스테이지 상에 설치된 가동 스테이지와, 상기 마이크로 헤드의 슬리브 및 상기 고정 스테이지를 접속하고 있는 제1 접속부와, 상기 마이크로 헤드의 스핀들 및 상기 가동 스테이지를 접속하고 있는 제2 접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 기구.
- 제7항에 있어서,
상기 제2 접속부가, 상기 스핀들의 선단부에 마련한 나사 구멍과, 소정의 직경의 관통 구멍을 갖고 상기 가동 스테이지에 고정되어 있는 부재와, 상기 소정의 직경보다 소정 공차만큼 작은 직경의 나사 부재로서, 상기 관통 구멍을 통해서 상기 나사 구멍에 나사고정되어 있는 나사 부재를 포함하는 것임을 특징으로 하는 스테이지 기구. - 삭제
- 삭제
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