KR100296389B1

KR100296389B1 - 2축구동장치

Info

Publication number: KR100296389B1
Application number: KR1019980033067A
Authority: KR
Inventors: 윤시영
Original assignee: 박태진; 삼성탈레스 주식회사
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2001-08-07
Also published as: FR2782397A1; US6154327A; FR2782397B1; GB9914000D0; KR20000013929A; GB2342725B; GB2342725A

Abstract

개시된 2축 구동장치는, 대상물을 탄력적으로 받쳐서 지지하는 지지강선; 소정 구동강선을 개재하여 상기 대상물에 결합되어 각각 X축 방향과 Y축 방향으로 그 대상물을 전후진 이동시키는 제1,2구동기;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 탄성을 지닌 강선을 사용하여 대상물을 X축 및 Y축 방향에 대해 균형을 이루면서 지지하고 있기 때문에, 어느 한 방향에 대해 구동부하가 집중되는 현상이 없어지며, 위치제어를 신속하게 실시할 수 있다.

Description

2축 구동장치{2-axis actuator}

본 발명은 소정 대상물을 X-Y평면상에서 이동시키는 2축 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 CCD 촬상기와 같은 광학기기에는, 촬상소자 위에 정확하게 광조사가 이루어지도록 광학렌즈를 X-Y평면상에서 이동시키는 2축 구동장치가 마련되어 있다. 즉, 광원에서 출사된 광이 촬상소자 위에 정확하게 조사되도록 광학렌즈의 위치를 조정하기 위한 것으로, 각각 2축을 이루는 X축 및 Y축이 수직으로 겹쳐져서 설치되어 있고, 그 축을 따라 광학렌즈를 탑재한 이동대가 이동할 수 있도록 되어 있다. 그런데 이와 같은 2축 구동장치에 있어서는 X축이 Y축 위에 높이거나 또는 Y축이 X축 위에 놓이는 식으로 배치되기 때문에, 아래에 놓이 축이 감당하는 부하가 많아지게 되어 구동력 증대가 우려되고, 그에 따라 신속한 제어를 수행하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 창출된 것으로서, X축과 Y축으로의 이동을 위한 지지구조가 구조적으로 균형을 이루도록 된 2축 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 2축 구동장치를 보인 평면도,

도 2는 도 1의 측면도,

도 3은 본 발명의 2축 구동장치가 X축과 Y축으로 이동될 때 발생되는 진동구간을 설명하기 위해 도시한 그래프.

도 4는 본 발명의 2축 구동장치가 X축과 Y축으로 이동될 때 발생되는 진동구간을 설명하기 위해 도시한 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...이동대 11...광학렌즈

21,22...제1,2구동기 30...베이스

31,32...홀더 41,42...구동강선

50...지지강선 51...지지대

52...감쇠기둥

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2축 구동장치는, 대상물을 탄력적으로 받쳐서 지지하는 지지강선; 소정 구동강선을 개재하여 상기 대상물에 결합되어 각각 X축 방향과 Y축 방향으로 그 대상물을 전후진 이동시키는 제1,2구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 대상물의 하방에는 상기 지지강선과 구동강선의 탄력 진동에 의한 대상물의 진동을 감쇠시키기 위한 감쇠기둥이 세워지는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 2축 구동장치를 평면도와 측면도로 각각 나타낸 것이다.

먼저 본 실시예에서는 CCD촬상기와 같이 광학렌즈(11)를 탑재한 이동대(10)를 구동 대상물로서 예시한다. 도면을 참조하면, 광학렌즈(11)를 탑재한 이동대(10)가 복수의 지지강선(50)에 의해 탄력적으로 받쳐져서 지지되고 있다. 이 지지강선(50)은 일단이 상기 이동대(10)에 고정되고 타단은 베이스(30)에 마련된 지지대(51)에 끼워져서 고정된다. 여기서 상기 지지대(51)는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 분리가능한 2조각으로 구성되어 있어서 나사(51a)와 같은 체결부재로 결합되며, 그 중앙부에 형성된 결합공(51b)에 상기 지지강선(50)의 타단이 끼워진다. 그리고 지지강선(50)이 끼워지고 난 결합공(51b)의 틈새에는 고점도 그리스와 같은 물질을 주입하여 유동을 억제시킨다.

그리고 상기 이동대(10)에는 구동강선(41)(42)을 개재하여 제1구동기(21)와 제2구동기(22)가 결합되어 있다. 이 제1,2구동기(21)(22)는 각각 상기 이동대(10)에 대해 X축 및 Y축방향으로 배치되도록 상기 베이스(30)의 홀더(31)(32)에 지지된다. 이 상태에서 상기 제1구동기(21)는 상기 이동대(10)를 X축방향으로, 상기 제2구동기(22)는 Y축방향으로 각각 밀거나 당기면서 전후진시킨다. 이 제1,2구동기(21)(22)는 예컨대 상기 구동강선(41)(42)을 푸쉬바(push bar)로 한 솔레노이드로 구성할 수도 있고, 또는 상기 구동강선(41)(42)을 압전소자(piezo element)로 구성하여 전류 공급 및 차단에 의해 늘어나거나 줄어들면서 상기 이동대(10)를 이동시키도록 구성할 수도 있다.

또한 상기 이동대(10)의 하방에는 복수의 감쇠기둥(52)이 세워져 있다. 이는 상기 지지강선(50)에 의해 탄력적으로 받쳐져 있는 이동대(10)가 변위될 때 그 탄력에 의해 진동되는 것을 감쇠시키기 위한 것이다. 따라서 이동대(10)가 흔들리더라도 상기 감쇠기둥(52)의 상단부에 접촉되어 그 진동폭이 금새 감소하게 된다.

상기 구성에 의하면, 일단 이동대(10)를 X,Y축방향으로 지지하는 지지구조가 종전과 같이 겹쳐지질 않기 때문에 균형의 언밸런스가 발생되지 않게 된다. 그리고 어느 한 축방향으로 부하가 가중되지도 않기 때문에 2방향 모두로 신속한 제어를 실시할 수 있다.

한편, 이와 같이 탄력적인 강선으로 이동대(10)를 지지하게 되면 이동대(10) 변위시 발생되는 진동을 고려해야 한다. 일반적으로 2축 구동장치는 두 방향으로 동시에 대상물을 이동시키는 것이 아니라, 예컨대 X축방향으로 먼저 원하는 거리를 이동시킨 다음에, 이어서 Y축방향으로 원하는 거리를 이동시키게 된다. 이때 도 4에 도시된 바와 같이, 이동대(10)가 X₀에서 X₁위치로 변위되는 순간, 상기 지지강선(50)과 구동강선(41)(42)의 탄력 때문에 소정 시간동안 이동대(10)가 진동하는 구간이 존재하게 되며, 이 진동이 감쇠되어 이동대(10)의 위치가 흔들리지 않게 된 다음에 상기 광학렌즈(11)를 통해 화상정보를 처리하게 된다. 그리고나서 다시 Y₀에서 Y₁으로 이동대(10)를 이동시키며, 이때에도 똑같이 진동구간을 지난 다음에 화상정보를 처리하게 된다. 여기서 이동대(10)를 X축으로 이동시킨 시간 t₁에서부터 Y축으로 이동시키는 시간 t₂까지의 경과시간을 dt라 할 때, 그 절반인 dt/2를 통상 진동감쇠시간으로 정의한다. 그리고 구동계의 진동수가 높을수록 진동이 빨리 감쇠되어 상기 진동감쇠시간이 줄어들게 된다. 따라서 상기 지지강선(50)과 구동강선(41)(42)을 포함한 구동계의 진동수를 fn이라 할 때, fn > 5/(dt/2)의 조건에 들도록 각 강선의 길이와 굵기를 선택하면 된다. 즉, 이 조건에 맞도록 지지강선(50)과 구동강선(41)(42)을 선택하면 이동대(10)의 변위시 진동이 빨리 감쇠하게 되어 제어를 보다 신속하게 수행할 수 있게 된다. 그리고 특히 상기 지지강선(50)의 경우는 이동대(10)의 하중을 고려하여 좌굴(wrinkle)이나 피로(fatigue)응력을 충분히 극복할 수 있는 것으로 해야 함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 2축 구동장치는, 탄성을 지닌 강선을 사용하여 대상물을 X축 및 Y축 방향에 대해 균형을 이루면서 지지하고 있기 때문에, 어느 한 방향에 대해 부하가 몰리는 현상을 없앨 수 있으며, 따라서 신속한 위치제어를 실시할 수 있게 된다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

대상물을 탄력적으로 받쳐서 지지하는 지지강선;

탄성변형 가능한 소정 구동강선을 개재하여 상기 대상물에 결합되며, 상기 대상물을 상기 지지강선의 탄성범위 내에서 X축 방향으로 전후진시키는 제1구동기;

상기 제1구동기와 실질적으로 같은 높이에 설치되며, 탄성변형 가능한 소정 구동강선을 개재하여 상기 대상물에 결합되어서, 상기 대상물을 상기 지지강선의 탄성범위 내에서 상기 제1구동기의 구동방향과 수직되는 Y축 방향으로 전후진 구동시키는 제2구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2축 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 대상물의 하방에는 상기 지지강선과 구동강선의 탄력 진동에 의한 대상물의 진동을 감쇠시키기 위한 감쇠기둥이 세워져 있는 것을 특징으로 하는 2축 구동장치.