석정반 설계 이야기 - 기구설계 이론 6

안녕하세요. 똑순이 밍쓰입니다.

 

지난번 스테이지 관련하여 

스테이지가 무엇인지에 대해서

설명을 드리면서

스테이지에 구성품중 기구 구성품에

기초가 되는 Base 구성품이 있다고

설명드렸습니다.

 

오늘은 Base 구성품으로 가장 많이

사용되는 석정반(Granite) 관련해서

말씀을 드리려고 합니다.

 

석정반(Granite)이란 ?

석정반(Granite)은 화강암을

정밀 연마 (Lapping) 하여 

평면도를 잘나오게 만든 제품입니다.

 

석정반(Granite)의 특징

1. 평면도 특성이 매우 좋습니다.

석정반(Granite)의 경우 가공 후

정밀연마(Lapping)라는 수작업 연마가

가능하기 때문에 평면도 특성이 좋습니다.

또한 정밀연마(Lapping) 작업을

장비에서 하는게 아니라

수작업이기 때문에 현장 대응도 가능합니다.

 

2. 열변형율이 낮아 주변 온도 변화에 의한

변형이 거의 없습니다.

정밀도를 요구하는 정밀스테이지의 경우

온도에 의한 변형에 매우 민감합니다.

스테이지의 구동원이 모터이기 때문에 

모터는 발열이 발생 할 수 밖에 없고,

기초가 되는 Base 기구물의 변형이 발생하면

스테이지의 특성에 영향을 끼치기 때문에 

열변형율이 낮은 석정반(Granite)을

사용하는 것 입니다.

 

3. 내마모성 내식성이 우수합니다.

스틸(Steel)재질은 녹이 생기지만

석정반(Granite)은 녹이 생기지 않아

오래 사용이 가능합니다.

 

4. 제작 / 가공 시간이 오래 걸립니다.

석정반(Granite) 제작 과정은

원석 채취 → 운반 → 외곽크기 절단→

형상가공 → Polishing가공

→ Lapping 가공 순서 입니다.

일반 금속 가공품을 제작하는 것 대비

제작 과정이 복잡하며

원석 수급에도 시간이 오래 걸립니다.

크기가 클 수록 큰 원석을 구해야하기때문에

시간은 더 오래 걸릴 수 밖에 없습니다.

또한, 대부분의 석정반은 중국에서 만들어서

수입해 오기 때문에

운반하는데 시간이 소요됩니다.

 

5. 정밀 가공이 어렵습니다.

석정반(Granite)의 경우 금속 재질과 달리

취성이 강하기 때문에 작은 변형에도

잘 깨지는 성질이 있어

정밀한 가공이 어려워

뚫거나 다듬는 가공을 해야합니다.

 

4. Tap(나사산) 가공이 어렵습니다.

석정반(Granite)은 취성이 강하기 때문에

Tap(나사산) 가공이 어렵습니다.

그래서 인서트 (Insert)를 사용합니다.

인서트 (Insert) 라는 것은

스틸재질의 원통 모양에

안쪽에 Tap(나사산)이 있는 것입니다.

석정반(Granite)에는 Tap(나사산)이

필요한 위치에  구멍을 내고

인서트(Insert)를 넣은 후

Epoxy (접착제)를 이용하여

본딩하여 사용합니다.

설계 시에는 석정반은 Tap(나사산) 크기말고

인서트(Insert)의 외곽 홀 크기를

고려하여 설계해야 합니다.

 

석정반(Granite) 설계 시 유의 사항

1. 정확한 무게를 고려해야합니다.

석정반(Granite)의 경우 비중이 2.8~3으로

약간이 차이가 발생하기 때문에 

무게가 중요한 경우에는

실물의 비중을 알고 설계를 해야합니다.

 

2. 인서트(Insert) 크기를

고려하여 설계해야합니다.

석정반(Granite) 특징에서 말씀 드렸듯이

석정반(Granite)에 Tap(나사산)을

사용하기 위해서는

인서트(Insert)를 사용하게 됩니다.

석정반(Granite)에는

인서트(Insert)를 넣기 위해

인서트(Insert) 외곽 사이즈만한

기초 홀(Hole)을 뚫는 작업을 하는데,

인서트(Insert) 외곽 크기는

Tap(나사산) 크기보다 크기 때문에

설계 시 인서트(Insert)의

외곽 사이즈를 고려하여

설계를 해야합니다.

또한, 석정반(Granite)의 경우

취성이 강하기 때문에

기초홀(Hole) 사이에 거리를 둬야합니다.

 

3. 가장자리에서 구멍(Hole)

위치를 고려해야합니다.

석정반(Granite)의 경우

취성이 약하기 때문에

가장자리에 가까운 구멍(Hole)이 생길경우

석정반(Granite)이 깨지기 쉽습니다.

구멍(Hole)이 생기는 위치는 가장자리에서

어느 정도 거리를 두고 내는 것이 좋습니다.

 

똑순이밍쓰같은 경우는

석정반 외곽에서 구멍(Hole) 외곽까지

최소 10mm이상의 거리를 두며

M5 Tap 이상을 사용할 경우에는

20mm 이상의 거리를 두려고 노력하면서

설계를 진행합니다.

 

4. 정밀면은 Lapping을 하고,

그 이외의 면은 Polishing을 진행합니다.

석정반(Granite)의 경우 화강암이라는

돌이기 때문에 표면이 매끄럽지 못합니다.

그렇다고 해서 모든 면을 Lapping을 하면

비용이 어마어마해지고,

제작하는 시간도 오래 걸리기 때문에 

정밀연마(Lapping)는 꼭 중요한

정밀면에만 적용하고

나머지 면은 매끈하게 하기위해서 

폴리싱(Polishing)을 진행합니다.

 

5. 측면과 윗면에 "ㄱ" 모양으로 조립되는

기구물이 있을 경우

측면과 윗면의 직각도를 관리해야 합니다.

석정반(Granite)은 치수 정밀도가 낮아

아래 그림과 같이 조립되는

기구물이 있을 경우

직각도를 관리하지 않으면 

기구물이 조립되면서

석정반(Granite)이 취성에 의해

깨지는 현상이 발생할 수 있습니다.

 

석정반(Granite)를 사용하실 때

설계에 유의하셔서 

적용하시기 바랍니다.