KR100291952B1 - 관성마찰에 의한 다축 회전장치 - Google Patents

관성마찰에 의한 다축 회전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간상의 방위(Orientation) 결정을 수행할 수 있는 다축 회전장치에 있어서, 관성력과 마찰력을 이용하여 다축의 정밀회전 운동을 발생시키는 관성마찰에 의한 다축 회전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 다축 회전장치에 있어서, 소정의 두께와 폭을 가지는 원형프레임과, 상기 원형프레임의 내부 직경의 하부에 반원으로 형성되는 가이드슬롯과, 상기 가이드슬롯과 직각을 이루며 상기 원형프레임의 외부 직경의 하부에 형성되는 반원형프레임을 포함하는 다수 개의 회전링크와, 상기 회전링크의 가이드슬롯 내에 타 회전링크의 반원형프레임이 미끄러질 수 있도록 연결된 상기 가이드슬롯과 반원형프레임 사이에 위치하며 전계가 형성되면 분극현상에 의해 전단면이 소정의 단위 벡터량만큼 변형되고, 전계가 해제되면 전계가 형성되기 전의 형태로 되는 다수 개의 압전부와, 압전부에 형성되어 압전부의 전단변형에 따라 움직이고 소정의 속도이상으로 움직이면 관성마찰에 의한 미끄러지는 미끄럼부 및, 상기 회전링크를 지지하며 상기 다수 개의 회전링크와의 사이에는 압전부와 미끄럼부가 형성된 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성마찰에 의한 다축 회전장치가 제공된다.

Description

관성마찰에 의한 다축 회전장치{Multi-axis rotation apparatus by inertia and friction}
본 발명은 반도체 제조 및 검사장비, 광학식 장비, 세포조작 장치 등에서 사용되는 관성마찰에 의한 다축 회전장치에 관한 것이며, 특히, 압전현상과 전압을 가해주면 변형하는 액츄에이터(Actuator)를 이용하여 고정밀도의 분해능을 가지는 다축 회전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다축 회전장치는 반도체 제조 및 검사장비, 광학식 장비, 세포조작 장치 등에서 적용이 두드러진다. 이러한 장치에서 다축 회전장치의 구동정밀도는 장치의 성능을 좌우한다.
고정밀도의 회전 구동분해능은 스테핑모터(Stepping Motor)나 DC모터(Direct Current Motor)에 감속기를 연결하여 얻는다. 하지만 기존의 회전장치들의 정밀도와 구조적인 문제점은 산업기술의 발전속도에 부응하지 못하는 한계를 보여준다.
'미국특허 제 4,727,278호' (발명의 명칭 : 압전소자 다축 미세 위치기구)와 '미국특허 제 5,696,421호' (발명의 명칭 : 다축 회전장치) 및 논문 '구형 로터를 가지는 압전소자의 관성에 의한 스테핑모터' (L. Howald, H. Rudin, and H.-J. Guntherodt, Rev. Sci. Instrum., Vol. 63, No. 8, 1992)에 기술된 다축 회전장치의 로터는 구(Sphere) 형상이며, 3개의 구동부에 해당하는 압전세라믹에 전계를 가해 마찰력을 발생시켜 로터를 고정밀도로 회전시킨다. 이때 각각의 구동부의 운동에 의한 로터의 회전은 서로 커플링(Coupling)되어 있어서 로터의 회전각 구동과 검출이 용이하지 않다.
이러한 이유로 정밀한 방위 결정을 위해서는 3개의 구동부를 동시에 구동하면서 회전각의 측정과 구동제어를 수행하여야 한다. 또한, 로터가 구 형상이므로 실제로 요구되어지는 회전축의 수 만큼의 구조로 확장 및 축소가 어려운 특성을 가지고 있다.
또한 모터의 고장에 따른 오류발생 및 제작비용 또한 고가라는 문제점이 발생한다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 전압을 압전부에 가해주면 발생되는 미소한 변위와, 미끄럼부와 이동부의 관성력 및 마찰력을 이용하여 매우 정밀한 회전운동을 얻을 수 있는 관성마찰에 의한 다축 회전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 관성마찰에 의한 다축 회전장치가 작동하는 한 시점을 나타낸 개략도이고,
도 3은 도 1에 도시된 다축 회전장치의 제 1 회전링크를 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 1에 도시된 다축 회전장치의 제 2 회전링크를 나타낸 사시도이고,
도 5는 도 1에 도시된 다축 회전장치의 제 3 회전링크를 나타낸 사시도이고,
도 6은 도 1에 도시된 제 1 회전링크의 원형프레임과 지지대를 나타낸 단면도이고,
도 7은 압전부가 가이드슬롯에 형성되어 반원형프레임을 움직이는 결합관계를 나타낸 단면도이고,
도 8은 전계의 형성에 의해 변형하는 압전부를 나타낸 개략도이고,
도 9는 도 6과 도 7에 도시된 압전부의 변형에 의해 이동부가 움직이는 관계를 설명하는 개략도이고,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 제 1 회전링크의 원형프레임과 지지대를 나타낸 단면도이고,
도 11은 압전부가 반원형프레임에 형성되어 반원형프레임을 움직이는 결합관계를 나타낸 단면도이고,
도 12는 도 10과 도 11에 도시된 압전부의 변형에 의해 이동부가 움직이는 관계를 설명하는 개략도이며,
도 13은 Z-Y-X축의 오일러각 회전과 회전방향을 나타낸 개략도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
10, 20, 30 : 회전링크 12, 22, 32 : 원형프레임
16, 26 : 가이드슬롯 24, 34 : 반원형프레임
40 : 지지대 50 : 압전부
60 : 미끄럼부 80 : 회전부
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 다축 회전장치에 있어서, 소정의 두께와 폭을 가지는 원형프레임과, 상기 원형프레임의 내부 직경의 하부에 반원으로 형성되는 가이드슬롯과, 상기 가이드슬롯과 직각을 이루며 상기 원형프레임의 외부 직경의 하부에 형성되는 반원형프레임을 포함하는 다수 개의 회전링크와, 상기 회전링크의 가이드슬롯 내에 타 회전링크의 반원형프레임이 미끄러질 수 있도록 연결된 상기 다수 개의 회전링크의 가이드슬롯과 상기 반원형프레임 사이에 위치하며 전계가 형성되면 분극현상에 의해 전단면이 소정의 단위 벡터량만큼 변형되고, 전계가 해제되면 전계가 형성되기 전의 형태로 되는 다수 개의 압전부와, 상기 압전부의 상면에 형성되어 상기 압전부의 전단변형에 따라 움직이고 소정의 속도이상으로 움직이면 상기 압전부의 반대쪽의 접촉면에 대하여 관성마찰에 의해 미끄러지는 미끄럼부 및, 상기 다수 개의 연결된 회전링크를 지지하며, 상기 연결된 회전링크와의 사이에는 상기 압전부와 상기 미끄럼부가 형성된 지지대를 포함하며, 전계가 형성되면 상기 압전부의 전단변형에 의해 상기 미끄럼부는 소정의 단위 벡터량만큼 이동을 하였다가 전계가 해제되면 관성마찰에 의해 미끄러진다.
그리고 상기 다수 개의 압전부는 상기 가이드슬롯의 안쪽과 상기 원형프레임의 밑면에 형성되고, 상기 타 회전링크의 반원형프레임과 상기 지지대의 상면과 접촉하는 상기 미끄럼부의 반대면에 배치된다. 또한 상기 다수 개의 압전부는 상기 반원형프레임의 측면과 상기 지지대의 상면에 형성되고, 상기 타 회전링크의 가이드슬롯의 안쪽과 상기 원형프레임의 밑면과 접촉하는 상기 미끄럼부의 반대면에 배치되는 것을 특징으로 하는 마찰에 의한 다축회전장치가 제공된다.
아래에서, 본 발명에 따른 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
[실시예 1]
도면에서, 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 관성마찰에 의한 다축 회전장치가 작동되는 한 순간을 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 1에 도시된 다축 회전장치의 제 1 회전링크를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 다축 회전장치의 제 2 회전링크를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 1에 도시된 다축 회전장치의 제 3 회전링크를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 1에 도시된 제 1 회전링크의 원형프레임과 지지대를 나타낸 단면도이고, 도 7은 압전부가 가이드슬롯에 형성되어 반원형프레임을 움직이는 결합관계를 나타낸 단면도이고, 도 8은 전계의 형성에 의해 변형하는 압전부를 나타낸 개략도이며, 도 9는 도 6과 도 7에 도시된 압전부의 변형에 의해 이동부가 움직이는 관계를 설명하는 개략도이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 관성마찰에 의한 다축 회전장치는 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)와, 지지대(40)와, 압전부(50) 및, 미끄럼부(60)를 포함한다.
제 1 회전링크(10)는 지지대(40) 위에 안착된다.
제 2 회전링크(20)는 제 1 회전링크(10)에 수용되며, 제 3 회전링크(30)는 제 2 회전링크(20)에 수용된다. 이런 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)는 한 점을 중심으로 직각방향으로 회전하도록 연결된다. 한편 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)의 형상과 연결구조는 아래에서 상세히 설명하겠다.
압전부(50)는 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)의 각각의 연결부위와, 제 1 회전링크(10)와 지지대(40) 사이에 위치하며, 제어장치(1)에서 발생하는 전기적인 신호는 고전압 증폭기(3)를 통해 각각의 회전링크(10, 20, 30)의 연결부위와, 제 1 회전링크(10)와 지지대(40) 사이에 형성된 압전부(50)에 전달되고 이런 신호에 따라 압전부(50)는 전단변형한다.
미끄럼부(60)는 압전부(50)의 상면에 형성되어 압전부(50)의 변형에 의해 움직이며, 미끄럼부(60)의 상면은 점 접촉할 수 있도록 볼 형상이다.
한편 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 회전링크(10)는 원형프레임(12)과, 가이드슬롯(16)을 포함한다. 가이드슬롯(16)은 반원형이며 양단부는 원형프레임(12)의 내경의 양끝에 연결된다. 이런 제 1 회전링크(10)의 원형프레임(12)과 가이드슬롯(16)은 직각을 이룬다.
제 2 회전링크(20)는 원형프레임(22)과, 가이드슬롯(26) 및, 반원형프레임(24)을 포함한다.
제 2 회전링크(20)의 가이드슬롯(26)은 제 1 회전링크(10)의 가이드슬롯(16)과 같은 형태로 설치되며, 반원형프레임(24)은 가이드슬롯(26)과 원형프레임(22)에 직각을 이루도록 형성되며, 반원형프레임(24)의 양단부는 원형프레임(22)의 외경의 양끝에 연결되고, 반원형프레임(24)의 반원형의 중심은 반원형의 가이드슬롯(26)의 중심과 일치한다. 그리고, 이런 반원형프레임(24)은 제 1 회전링크(10)의 가이드슬롯(16)에 형성된 홈에 삽입되어 미끄러지도록 연결된다.
제 3 회전링크(30)는 원형프레임(32)과, 반원형프레임(34)을 포함한다.
제 3 회전링크(30)의 반원형프레임(34)은 제 2 회전링크(20)의 반원형프레임(24)과 같은 형태이며, 이런 제 3 회전링크(30)의 반원형프레임(34)은 제 2 회전링크(20)의 가이드슬롯(26)의 홈에 삽입되어 미끄러지도록 연결된다.
이와 같이 제 1 회전링크(10)에 제 2 회전링크(20)가 수용되고, 제 2 회전링크(20)에 제 3 회전링크(30)가 수용되어 연결됨으로써, 회전부(80)가 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 회전링크(10)의 원형프레임(12)은 지지대(40) 위에 안착된다.
그리고 제 1 회전링크(10)의 원형프레임(12)과 지지대(40) 사이에는 미끄럼부(60)와 압전부(50)가 위치하는데, 압전부(50)는 지지대(40)의 상면에 형성되고, 직육면체의 압전부(50)는 미끄럼부(60)의 밑면에 형성된다. 그리고 미끄럼부(60)의 볼 형상의 상면은 제 1 회전링크(10)의 원형프레임(12) 즉, 이동부와 접촉하여 위치한다. 여기서 지지대(40)의 상면은 도 6에 도시된 바와 같이 고정부가 된다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이 압전부(50)는 제 1, 제 2 회전링크(10, 20)의 가이드슬롯(16, 26)의 안쪽 양측면의 다수 곳에 형성되고, 이런 압전부(50)의 다른 측면에는 미끄럼부(60)가 형성된다. 그리고 미끄럼부(60)의 볼은 제 2, 제 3 회전링크(20, 30)의 반원형프레임(24, 34)의 길이방향을 따라 양측면에 형성된 홈에 볼의 일부가 삽입되어 반원형프레임(24, 34)과 접촉하며, 미끄럼부(60)는 이런 반원형프레임(24, 34)의 홈을 따라서 미끄러진다.
도 8에 도시된 바와 같이, 압전부(50)는 직육면체 형태로 그 특성상 전계(電界)가 형성되면 단면이 일정방향으로 단위 벡터량만큼 변형되며, 가해지던 전계가 해제되면 전계가 형성되기 전의 원상태인 직육면체로 되돌아온다.
전계가 형성되지 않은 상태의 압전부(50)의 형상은 도 8의 (b)와 같다. 직육면체 형태로 전극부분에 해당되는 해칭(Hatching)된 부분에 전압이 가하져 전계가 형성되면 압전부는 도 8의 (a) 또는 (c)처럼 변형된다.
이상과 같이 구성된 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 9에 도시된 바와 같이, 압전부(50)는 고정부의 상면에 형성되며, 미끄럼부(60)는 압전부(50)의 상면에 형성되며, 이동부가 미끄럼부(60)의 볼에 접촉한다. 여기서, 압전부(50)의 전단변형에 의해 이동부가 이동하는 이동관계를 설명하겠다.
제 1 실시예에서 고정부는 지지대(40)와, 제 1, 제 2 원형링크의 가이드슬롯(16, 26)에 해당하며, 이동부는 제 1 회전링크의 원형프레임(12)과, 제 2, 제 3 원형링크의 반원형프레임(24, 34)에 해당한다.
압전부(50)에 도 8의 (c)와 같은 전압을 느린 속도로 인가하면 압전부(50)는 일정방향으로 단위 벡터량만큼 변형한다. 그러면 도 9의 (b)와 같이, 이동부는 압전부(50)의 변형한 량만큼 함께 이동한다. 따라서, 미끄럼부(60)와 이동부는 압전부(50)의 전단변형에 해당한 량만큼 함께 오른쪽으로 이동한다.
이런 상태에서 압전부(50)에 가해준 전압을 빠른 속도로 제거해 주면 이동부의 관성력과 미끄럼부(60) 사이의 미끄러짐현상에 의해 미끄럼부(60)만 원상태로 복귀하여 이동부는 일정 변위만큼 즉, 압전부(50)의 특성에 따라 일정방향으로 단위 벡터량만큼 이동된다.
이상의 설명과 같이, 도 9의 (a), (b), (c)의 과정 즉, 압전부(50)에 가해주는 전압을 느리게 가했다가 빠른 속도로 제거하는 과정을 반복적으로 수행하면 구동영역에서 매우 정밀한 이동분해능을 얻을 수 있게 된다.
또한 반대방향의 이동을 위해서는 전압의 형태를 도 8의 (a)와 같이 가해주면 이동부는 위에서 설명한 이동방향과 반대방향으로 이동한다.
이러한 이동에 따라 도 6에서 왼쪽의 미끄럼부의 상면에 위치한 원형프레임(12)은 본 명세서의 지면(紙面)에서 나오는 방향으로 구동하고 오른쪽의 미끄럼부의 상면에 위치한 원형프레임(12)은 지면 속으로 들어가는 방향으로 구동하면서 제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)은 회전운동을 한다.
또한 제 1, 제 2 회전링크(10, 20)의 가이드슬롯(16, 26) 안쪽에 형성된 압전부(50)의 전단변형에 의해 제 1, 제 2 회전링크(10, 20)의 가이드슬롯(16, 26)에 삽입된 제 2, 제 3 회전링크(20, 30)의 반원형프레임(24, 34)이 반원형의 가이드슬롯(16, 26)을 따라 이동한다.
따라서 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)의 각각의 회전축이 만나는 한 점을 중심으로 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)는 회전한다.
[실시예 2]
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 제 1 회전링크의 원형프레임과 지지대를 나타낸 단면도이고, 도 11은 압전부가 반원형프레임에 형성되어 반원형프레임을 움직이는 결합관계를 나타낸 단면도이고, 도 12는 도 10과 도 11에 도시된 압전부의 변형에 의해 이동부가 움직이는 관계를 설명하는 개략도이며, 도 13은 Z-Y-X축의 오일러각 회전과 회전방향을 나타낸 개략도이다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다축 회전장치에서는 지지대(40)의 형상과 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)를 이동시키는 압전부(50)의 형성위치가 바뀐 것을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하다. 그러므로, 동일하거나 유사한 도면부호에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서는 생략될 것이다.
지지대(40)는 제 1 원형링크의 원형프레임(12)의 폭과 동일한 폭의 원통형이다.
제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)이 이런 지지대(40)의 상면에 안착되고, 지지대(40)와 제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)의 사이에는 압전부(50)와 미끄럼부(60)가 위치하며, 원형프레임(12)의 밑면에 압전부(50)가 형성되고, 압전부(50)의 밑면에 미끄럼부(60)가 형성되다. 이 때, 미끄럼부(60)의 볼은 지지대(40)의 상면과 접한다.
제 2 실시예에서의 이동부는 제 1 실시예와 같이 제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)이고, 고정부도 지지대(40)이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 직육면체의 압전부(50)의 상면은 이동부 즉, 제 1 회전링크(10)의 원형프레임(12)과 제 2, 제 3 회전링크(20, 30)의 반원형프레임(24, 34)에 형성되고, 이런 압전부(50)의 하면에는 미끄럼부(60)가 형성되고, 미끄럼부(60)의 볼은 고정부 즉, 지지대(40)의 상면 및 제 1, 제 2 회전링크(10, 20)의 가이드슬롯(16, 26)의 안쪽과 접촉한다.
이상과 같이 구성된 관성마찰에 의한 다축 회전장치의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 12에 도시된 바와 같이, 압전부(50)는 이동부의 하면에 형성되며, 압전부의 하면에는 미끄럼부(60)가 형성되며, 고정부가 미끄럼부(60)의 볼에 접촉한다. 여기서, 압전부(50)의 전단변형에 의해 이동부가 이동하는 이동관계를 설명하겠다.
압전부(50)에 도 8의 (c)와 같은 전압을 느린 속도로 인가하면 압전부(50)는 일정방향으로 단위 벡터량만큼 변형한다. 그러면 도 12의 (b)와 같이, 이동부는 압전부(50)의 변형한 량만큼 함께 이동한다. 그럼으로써, 이동부는 압전부(50)의 전단변형에 해당한 량만큼 함께 오른쪽으로 이동한다.
이런 상태에서 압전부(50)에 가해준 전압을 빠른 속도로 제거해 주면 이동부의 관성력과 미끄럼부(60) 사이의 미끄러짐현상에 의해 미끄럼부(60) 또한 압전부(50)의 전단변형에 해당한 량만큼 함께 오른쪽으로 이동한다.
따라서, 이동부와 압전부(50) 및 미끄럼부(60) 모두 압전부(50)의 전단변형에 해당하는 량만큼 오른쪽으로 이동한다.
그럼으로, 도 12에 도시된 바와 같이, (a), (b), (c)의 과정 즉, 압전부(50)에 가해주는 전압을 느리게 가했다가 빠른 속도로 제거하는 과정을 반복적으로 수행하면 구동영역에서 매우 정밀한 이동분해능을 얻을 수 있게 된다.
또한 반대방향의 이동을 위해서는 전압의 형태를 도 8의 (a)와 같이 가해주면 이동부는 위에서 설명한 이동방향과 반대방향으로 이동한다.
이러한 압전부의 이동에 따라 도 10에서 왼쪽의 미끄럼부(60)의 상면에 위치한 제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)은 종이 지면에서 나오는 방향으로 구동하고 오른쪽의 미끄럼부(60)의 상면에 위치한 제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)은 지면 속으로 들어가는 방향으로 구동하면서 제 1 원형링크(10)의 원형프레임(12)은 원통형 지지대(40)의 상면을 따라 회전한다.
또한 제 1, 제 2 회전링크(10, 20)의 가이드슬롯(16, 26) 안쪽에 형성된 압전부(50)의 전단변형에 의해 이동부인 제 2, 제 3 회전링크(20, 30)의 반원형프레임(24, 34)이 반원형의 가이드슬롯(16, 26)을 따라 이동한다.
이와 같이, 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)의 각각의 회전축은 한 점에서 만나며 제 1, 제 2, 제 3 회전링크(10, 20, 30)는 회전축이 만나는 한 점을 중심으로 회전한다.
도 13은 3개의 회전링크(10, 20, 30)가 연속적으로 회전하는 것을 Z-Y-X 오일러각(Euler angle) 회전으로 나타낸 개략도이다.
공간상에서 제 1 회전링크(10)를 ZA축을 중심으로 α각 만큼 회전시킨 후 제 2 회전링크(20)를 제 2 회전링크의 회전축에 해당하는 YB1을 중심으로 β만큼 회전시킨다. 마지막으로 제 3 회전링크(30)를 제 3 회전링크의 회전축인 XB2를 중심으로 γ만큼 회전운동을 발생시킨다.
이상의 회전에 해당하는 변환행렬은 수학식 1에 해당한다.
여기에서 Cα=Cosα, Sα=Sinα를 나타낸다.
수학식 1의 변환행렬은 다축 회전장치에 방위결정을 위해서 각 회전링크(10, 20, 30)에서 요구되는 회전 요구각의 값을 구하는데 사용되어진다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 관성마찰에 의한 다축 회전장치는 관성력과 마찰력을 이용하여 매우 정밀한 회전을 할 수 있으며, 직렬연결 구조형태로 다축의 회전구동과 검출을 용이하게 할 수 있다.
또한 구동원으로 압전부를 적용하여 콤팩트한 구조로 매우 미소한 회전각 분해능과 넓은 구동영역을 얻을 수 있으며, 회전축 각각이 서로 독립적으로 회전구동이 가능하며 전체적인 구조가 간단하고, 다축의 회전을 얻기 위해 증분의 회전링크의 연결이 용이하다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 관성마찰에 의한 다축 회전장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

  1. 다축 회전장치에 있어서,
    소정의 두께와 폭을 가지는 원형프레임과, 상기 원형프레임의 내부 직경의 하부에 반원으로 형성되는 가이드슬롯과, 상기 가이드슬롯과 직각을 이루며 상기 원형프레임의 외부 직경의 하부에 형성되는 반원형프레임을 포함하는 다수 개의 회전링크와;
    상기 다수 개의 회전링크의 가이드슬롯 내에 타 회전링크의 반원형프레임이 미끄러질 수 있도록 연결된 상기 다수 개의 회전링크의 가이드슬롯과 상기 반원형프레임 사이에 위치하며 전계가 형성되면 분극현상에 의해 전단면이 소정의 단위 벡터량만큼 변형되고, 전계가 해제되면 전계가 형성되기 전의 형태로 되는 다수 개의 압전부와;
    상기 압전부의 상면에 형성되어 상기 압전부의 전단변형에 따라 움직이고 소정의 속도이상으로 움직이면 상기 압전부의 반대쪽의 접촉면에 대하여 관성마찰에 의해 미끄러지는 미끄럼부 및;
    상기 다수 개의 연결된 회전링크를 지지하며, 상기 연결된 회전링크와의 사이에는 상기 압전부와 상기 미끄럼부가 형성된 지지대를 포함하며,
    전계가 형성되면 상기 압전부의 전단변형에 의해 상기 미끄럼부는 소정의 단위 벡터량만큼 이동을 하였다가 전계가 해제되면 관성마찰에 의해 미끄러지는 것을 특징으로 하는 관성마찰에 의한 다축 회전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수 개의 압전부는
    상기 가이드슬롯의 안쪽과 상기 원형프레임의 밑면에 형성되고, 상기 타 회전링크의 반원형프레임과 상기 지지대의 상면과 접촉하는 상기 미끄럼부의 반대면에 배치되는 것을 특징으로 하는 관성마찰에 의한 다축회전장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수 개의 압전부는
    상기 반원형프레임의 측면과 상기 지지대의 상면에 형성되고, 상기 타 회전링크의 가이드슬롯의 안쪽과 상기 원형프레임의 밑면과 접촉하는 상기 미끄럼부의 반대면에 배치되는 것을 특징으로 하는 마찰에 의한 다축회전장치.
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