KR100718917B1 - 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치 - Google Patents

3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 틸트 플레이트의 3점을 지지하여 평면도(기울기)를 조절할 수 있도록 함과 동시에 각 지점에 일대일 대응하도록 거리센서를 설치하여 피대상물과의 거리를 측정하도록 함으로서 피대상물의 평면도에 따라 카메라가 설치된 틸트 플레이트의 평면도가 가변조절되어 정확한 측정/검사작업이 가능하고 고부하에 견딜 수 있으며 정밀한 조정이 가능한 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치에 관한 것이다.
이에 본 발명은 베이스 플레이트(11); 상기 베이스 플레이트(11)의 상측으로 일정간격 이격되어 설치되는 틸트 플레이트(20); 상기 베이스 플레이트(11)와 틸트 플레이트(20)의 사이에서 틸트 플레이트(20)의 적어도 3점을 지지하도록 설치되어 틸트 플레이트(20)의 기울기를 조절하는 기울기조절수단(30); 상기 틸트 플레이트(20)에 설치됨과 아울러 피대상물의 평면도에 따라 제어부를 통해 상기 기울기조절수단(30)을 제어하여 틸트 플레이트(20)의 평면도를 가변조절 할 수 있도록 피대상물과의 거리를 측정하는 거리센서(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
3점지지, 틸트, 스테이지, 베이스플레이트, 틸트플레이트, 거리센서, 압전액츄에이터

Description

3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치{Device for High precision tilt stage supported by three spots}
도 1 은 종래의 틸트 스테이지를 나타내는 사시도,
도 2 는 본 발명에 따른 틸트 스테이지 장치가 평면 디스플레이 검사장치의 헤드에 설치된 상태를 나타내는 사시도,
도 3 은 본 발명에 따른 틸트 스테이지 장치를 나타내는 사시도,
도 4 는 본 발명에 따른 틸트 스테이지 장치를 나타내는 분해사시도,
도 5 는 도 4의 틸트 스테이지 장치에서 기울기조절수단의 다른 실시예를 나타내는 분해사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
10: 틸트 스테이지 장치 11: 베이스 플레이트
11a: 관통공 20: 틸트 플레이트
21: 설치공 22: 카메라
25: 브라켓 26: 결합공
30: 기울기조절수단 31: 압전 액츄에이터
35: 모터 36: 볼스크류
37: 너트봉 40: 거리센서
50: LM가이드
본 발명은 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 틸트 플레이트의 3점을 지지하여 평면도(기울기)를 조절할 수 있도록 함과 동시에 각 지점에 일대일 대응하도록 거리센서를 설치하여 피대상물과의 거리를 측정하도록 함으로서 피대상물의 평면도에 따라 카메라가 설치된 틸트 플레이트의 평면도가 가변조절되어 정확한 측정/검사작업이 가능하고 고부하에 견딜 수 있으며 정밀한 조정이 가능한 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업용 장비의 구성에서 평면의 세부 기울어짐에 대한 보정이 필요한 경우가 있다. 이때 평면의 기울어짐을 앞뒤/좌우로 구분하여 요잉(Yawing), 틸팅(Tilting)으로 표현하며 이 두가지를 조정할 수 있는 스테이지를 틸트 스테이지(Tilt stage)로 칭한다.
일반적으로 상기 틸트 스테이지(1)의 구현은 도 1과 같은 표준화된 부품을 이용하여 구현한다. 즉, 두개의 운동축(2)(3)을 수직으로 배치하여 틸팅과 요잉 동작으로 구현하는 것이다.
이러한 틸트 스테이지(1)는 산업용 장비에서 광범위하게 사용되며, 일예로 엘씨디(LCD), 피디피(PDP), OLED 등과 같은 모든 평면 디스플레이의 화상품질의 측 정은 인력을 이용하여 육안으로 판단하거나 또는 카메라가 설치된 검사장치에서 자동으로 측정/검사를 진행하고 있으며, 즉, 평면 디스플레이가 수송대를 통해 검사장치 내로 이송되면 검사장치에 설치된 카메라 등에 의해 평면 디스플레이를 측정/검사하게 되는 것이다.
이때, 보다 정확한 측정/검사를 위해서는 상기 평면 디스플레이에 대해 상기 카메라가 완전한 수직상태로 촬영을 해야 정확한 검출화면을 채취할 수 있게 되며, 따라서, 상기 틸트 스테이지(1)를 이용하여 평면 디스플레이의 평면도에 따라 카메라의 각도를 직접 조절하여 사용하고 있다.
그러나, 상기 종래의 틸트 스테이지(1)는 조정부에 부하가 집중하는 구조로서 구조적인 제약조건이 발생하였으며, 즉, 무거운 부하를 견디기 어렵고, 백래시(Backlash)가 발생하기 쉬우며 고정밀도의 각도 조정이 어렵다. 따라서 고정밀도의 각도 보정이 필요하거나 무거운 부하의 기구물을 조정해야 하는 경우에는 적용하기 어려운 단점이 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 틸트 플레이트의 3점을 지지하여 평면도(기울기)를 조절할 수 있도록 함과 동시에 각 지점에 일대일 대응하도록 거리센서를 설치하여 피대상물과의 거리를 측정하도록 함으로서 피대상물의 평면도에 따라 카메라가 설치된 틸트 플레이트의 평면도가 가변조절되어 정확한 측정/검사작업이 가능하고 고부하에 견딜 수 있으며 정밀한 조정이 가능한 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상측으로 일정간격 이격되어 설치되는 틸트 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 틸트 플레이트의 사이에서 틸트 플레이트의 적어도 3점을 지지하도록 설치되어 틸트 플레이트의 기울기를 조절하는 기울기조절수단; 상기 틸트 플레이트에 설치됨과 아울러 피대상물의 평면도에 따라 제어부를 통해 상기 기울기조절수단을 제어하여 틸트 플레이트의 평면도를 가변조절 할 수 있도록 피대상물과의 거리를 측정하는 거리센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 틸트 스테이지 장치가 평면 디스플레이 검사장치의 헤드에 설치된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 틸트 스테이지 장치를 나타내는 사시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 틸트 스테이지 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 5 는 도 4의 틸트 스테이지 장치에서 기울기조절수단의 다른 실시예를 나타내는 분해사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치(10)는 산업용 장비에서 광범위하게 사용가능하며, 이하 편의를 위해서 평면 디스플레이 검사장치(5)에 적용된 경우에 대해서 설명하기로 하며, 따라서, 본 발명에서는 상기 틸트 스테이지 장치(10)를 상기 평면 디스플레이 검사장치(5)에서 측정/검사를 위해 직선이동 가능하게 설치된 헤드(6)상에 결합하였다.
상기 틸트 스테이지 장치(10)는, 일정한 형태의 베이스 플레이트(11)가 구비된다.
상기 베이스 플레이트(11)는 대략 중앙에 아래에서 설명될 카메라(22)가 관 통 설치될 수 있도록 관통공(11a)이 형성됨과 아울러 상기 평면 디스플레이 검사장치(5)의 헤드(6)상에 LM가이드(50)를 통해 결합된다.
여기서, 상기 LM가이드(50)는 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 상기 베이스 플레이트(11)는 상기 헤드(6)상에 설치되되 상기 LM가이드(50)에 의해 수직방향으로 직선운동할 수 있도록 설치되는 것이다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(11)의 상측으로 일정간격 이격되어 자유운동 가능하도록 틸트 플레이트(20)가 설치된다.
상기 틸트 플레이트(20)는 다양한 형상으로 형성될 수 도 있지만 중량을 줄이고 원활한 기울기 조절이 가능하도록 "T"자 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 대략 중앙에는 틸트 플레이트(20)와 함께 가변되면서 피대상물인 평면 디스플레이(7)를 측정/검사할 수 있도록 카메라(22)가 설치된다.
상기 카메라(22)는 틸트 플레이트(20)의 중앙에 형성되는 설치공(21)에 삽입된 상태에서 그 단부가 별도의 브라켓(25)으로 틸트 플레이트(20)에 고정된다. 즉, 상기 브라켓(25)은 일단부가 절곡되어 틸트 플레이트(20)의 일측에 볼트 결합되며, 타단부에는 상기 카메라(22)의 단부가 결합되도록 결합공(26)이 형성되며, 이 결합공(26)은 일측이 절개되어 볼트를 죔에 따라 카메라(22)를 고정하도록 되어 있다.
이러한 상기 카메라(22)는 아래에서 설명될 상기 틸트 플레이트(20)의 적어도 3점을 지지하는 기울기조절수단(30)의 중앙에 위치하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(11)와 틸트 플레이트(20)의 사이에서 틸트 플레이트(20)의 적어도 3점을 지지하면서 틸트 플레이트(20)의 기울기를 조절하는 기 울기조절수단(30)이 설치된다.
즉, 상기 기울기조절수단(30)이 틸트 플레이트(20)를 적어도 3점 이상 지지해야 틸트 플레이트(20)의 평면도를 맞출수 있는 것이다.
상기 기울기조절수단(30)은 아래에서 설명될 거리센서(40)와 함께 상기 틸트 플레이트(20)의 각 단부측에 설치된다.
여기서, 상기 기울기조절수단(30)은 3지점간 거리가 멀수록 틸트 플레이트(20)의 기울기를 고정밀로 조절할 수 있는 것이다.
이러한 상기 기울기조절수단(30)은 압전 액츄에이터(31)인 것이 바람직하다.
상기 압전 액츄에이터(31)는 공급되는 전압에 따라 변위되기 때문에 상기 틸트 플레이트(20)의 기울기를 고정밀로 조절할 수 있으며, 이러한 압전 액츄에이터(31)는 공지된 것이므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 기울기조절수단(30)의 다른 실시예로는 도 5와 같이, 상기 베이스 플레이트(11)에 설치되는 모터(35)와, 상기 모터(35)의 볼스크류(36)에 회전가능하게 결합되어 볼스크류(36)의 회전시 직선운동함과 아울러 그 단부가 상기 틸트 플레이트(20)에 유동 가능하게 결합되는 너트봉(37)으로 이루어질 수 도 있다. 따라서, 상기 모터(35)의 볼스크류(36)의 정,역회전에 따라 상기 너트봉(37)이 상,하방향으로 직선운동하면서 틸트 플레이트(20)의 기울기를 조절하게 되는 것이다.
한편, 상기 틸트 플레이트(20)의 3점을 지지하는 3축 지지형태의 기울기조절수단(30)은 하나의 비구동식과 두 개의 구동식으로 구성할 수 도 있다. 즉, 고정된 1축과 구동하는 2축으로 구성할 수 있는데, 여기서, 상기 구동식은 압전 액츄에이터(31) 또는 상기 모터(35),볼스크류(36),너트봉(37)으로 구성할 수 있고, 비구동식은 상기 틸트 플레이트(20)를 단순히 지지하도록 축(미도시)을 설치하되 축과 틸트 플레이트(20)는 자유운동 가능하게 결합하는 것이다.
이와 같이, 상기 틸트 플레이트(20)의 3점을 지지하는 기울기조절수단(30)을 모두 구동식으로 구성할 수 도 있고, 하나는 비구동식 두 개는 구동식으로 구성하여도 틸트 플레이트(20)의 기울기 조절이 가능한 것이다.
그리고, 상기 틸트 플레이트(20)에는 상기 기울기조절수단(30)이 설치되는 각 지점과 일대일 대응하는 위치에 거리센서(40)가 설치된다. 여기서, 상기 거리센서(40)는 상기 틸트 플레이트(20)의 각 단부측에 설치된 기울기조절수단(30)의 일측에 설치되되, 상기 베이스 플레이트(11)의 외측방향에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 거리센서(40)는 피대상물인 평면 디스플레이(7)와의 거리를 측정함으로서, 평면 디스플레이의 평면도에 따라 제어부(미도시)를 통해 기울기조절수단(30)을 제어하여 틸트 플레이트(20)의 평면도를 가변조절하게 된다.
즉, 상기 3개의 거리센서(40)를 사용함으로서 상기 평면 디스플레이(7)의 정확한 평면도를 구할 수 있으며, 제어부에서는 상기 값에 따라 기울기조절수단(30)인 압전 액츄에이터(31) 등을 제어하여 틸트 플레이트(20)의 평면도를 보정하여 맞추게 된다.
한편, 본 발명에서는 피대상물의 평면도를 구하기 위해 3개의 거리센서(40) 를 사용하였지만, 여기에 한정되지 않고 거리센서(40)를 1개, 2개 또는 복수개를 사용하여 다양한 목적에 응용할 수 있는 것이다.
또한, 상기 거리센서(40)를 반드시 구비할 필요는 없으며, 즉, 상기 거리센서(40)를 생략할 경우에도 제어부를 통해 기울기조절수단(30)을 제어하여 상기 틸트 플레이트(20)의 정밀한 각도(기울기) 조절이 가능하기 때문에 고정밀도의 각도 조절을 필요로 하는 곳에서 사용이 가능한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치(10)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 평면 디스플레이 검사장치(5)내로 이송되어온 평면 디스플레이(7)는 정확한 평면도를 가질수 도 있으나 그렇지 않는 경우도 있기 때문에 상기 카메라(22)가 정확한 검출화면을 채취할 수 있도록 하기 위해서 상기 평면 디스플레이(7)의 불규칙한 평면도에 따라 상기 카메라(22)가 수직으로 설치된 틸트 플레이트(20)의 평면도를 실시간으로 가변/조절하여 맞추게 된다.
즉, 상기 틸트 플레이트(20)에 설치된 3개의 거리센서(40)를 이용하여 틸트 플레이트(20)에서 평면 디스플레이(7)까지의 정확한 거리를 측정하여 이 값을 제어부로 전송한다.
상기 값을 제공받은 제어부는 연산을 통해 평면 디스플레이(7)의 정확한 평면도를 구할 수 있다.
이후 제어부는 상기 평면 디스플레이(7)의 평면도에 따라 상기 기울기조절수 단(30)인 압전 액츄에이터(31)의 변위량을 계산하여 압전 액츄에이터(31)를 구동함으로서, 틸트 플레이트(20)의 평면도(기울기)를 보정하여 평면 디스플레이(7)의 평면도에 맞추게 된다.
이와 같이, 상기 평면 디스플레이(7)의 불규칙한 평면도에 따라 상기 틸트 플레이트(20)의 평면도를 가변/보정하여 줌으로서 상기 카메라(22)에 의한 평면 디스플레이(7)의 정확한 검출화면을 채취할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 상기한 본 발명에서는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치(10)를 평면 디스플레이 검사장치(5)의 헤드(6)상에 설치하여 평면 디스플레이(7)의 평면도에 따라 카메라(22)가 설치된 틸트 플레이트(20)의 평면도를 보정하여 맞추기 위한 용도로 사용하였지만, 여기에 한정되지 않고 상기 카메라(22) 대신 노즐이나 센서 등 사용자의 목적에 따라 응용하여 사용할 수 있는 등 더욱 다양한 분야에서 광범위하게 사용할 수 있는 것이다.
상기한 본 발명에 따르면, 상기 틸트 플레이트의 3점을 기울기조절수단으로 지지하여 평면도(기울기)를 조절할 수 있도록 함과 동시에 각 지점에 일대일 대응하도록 거리센서를 설치하여 피대상물과의 거리를 측정하도록 함으로서, 피대상물의 평면도에 따라 카메라가 설치된 틸트 플레이트의 평면도가 가변조절되어 정확한 측정/검사작업이 가능하고 고부하 환경에 적용할 수 있으며, 정밀한 조정이 가능하다.
또한, 평면도를 맞추기 위해 3축 지지형태의 기울기조절수단을 구성하고 각 각 일대일 대응하도록 거리센서를 설치함으로서, 거리센서의 측정값을 기울기조절수단의 위치제어의 피드백(Feedback) 값으로 일대일 대응할 수 있게 되면서 평면도를 맞추기 위한 틸트 동작의 위치제어를 용이하게 구현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 베이스 플레이트(11);
    상기 베이스 플레이트(11)의 상측으로 일정간격 이격되어 설치되는 틸트 플레이트(20);
    상기 베이스 플레이트(11)와 틸트 플레이트(20)의 사이에서 틸트 플레이트(20)의 적어도 3점을 지지하도록 설치되어 틸트 플레이트(20)의 기울기를 조절하는 기울기조절수단(30);
    상기 틸트 플레이트(20)에 설치됨과 아울러 피대상물의 평면도에 따라 제어부를 통해 상기 기울기조절수단(30)을 제어하여 틸트 플레이트(20)의 평면도를 가변조절 할 수 있도록 피대상물과의 거리를 측정하는 거리센서(40);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리센서(40)는 상기 기울기조절수단(30)이 설치되는 각 지점과 일대일 대응하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 틸트 플레이트(20)의 적어도 3점을 지지하는 기울기조절수단(30) 중 하나는 비구동식이고 나머지는 구동식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기울기조절수단(30)은 압전 액츄에이터(31)인 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 기울기조절수단(30)은 상기 베이스 플레이트(11)에 설치되는 모터(35)와, 상기 모터(35)의 볼스크류(36)에 회전가능하게 결합되어 직선운동함과 아울러 그 단부가 상기 틸트 플레이트(20)에 결합되는 너트봉(37)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 기울기조절수단(30) 중 구동식은 압전 액츄에이터(31)인 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(11)의 일측에는 베이스 플레이트(11)를 직선운동시킬 수 있도록 LM가이드(50)가 설치되는 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 틸트 플레이트(20)에는 3점을 지지하는 기울기조절수단(30)의 중앙 위치에 틸트 플레이트(20)와 함께 가변되면서 피대상물을 측정/검사할 수 있도록 카메라(22)가 설치된 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 틸트 플레이트(20)는 "T"자 형태로 형성되어 상기 기울기조절수단(30) 및 거리센서(40)가 각 단부측에 설치되되, 상기 거리센서(40)는 상기 베이스 플레이트(11)의 외측방향에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치.
KR1020050083161A 2005-09-07 2005-09-07 3점 지지를 이용한 고정밀 틸트 스테이지 장치 KR100718917B1 (ko)

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