KR100800387B1 - Amplification mechanism composed of bridge and lever - Google Patents

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KR100800387B1
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양민양
김종수
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Abstract

An amplification mechanism composed of a bride and a lever is provided to secure a required amplification by driving X-, Y-, and Z-axis driving. A bridge is formed on a center of an amplification mechanism. A lever(120) supports both sides of the bridge. First and second piezoelectric devices(130a,130b) are connected to a lower end of the bridge and an inner upper portion of the lever. Lengths of the first and second piezoelectric devices are changeable according to a voltage control. A control unit electrically controls the first and second piezoelectric devices. The bridge is comprised of a first pressurized unit(111) and a second pressurized unit, a third pressurized unit(113), and a supporting unit(114). The first and second pressurized units are connected to the inner upper portion of the lever. The third pressurized unit moves upwardly. The lever is comprised of a first connecting unit(121), a second connecting unit, a first fixing unit(123), and a second fixing unit. The first and second connecting units are connected to the first and second piezoelectric devices. The first and second fixing units are fixed by an amplification mechanism unit.

Description

브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구{AMPLIFICATION MECHANISM COMPOSED OF BRIDGE AND LEVER}AMPLIFICATION MECHANISM COMPOSED OF BRIDGE AND LEVER}

도 1은, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구를 도시한 개략적인 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic perspective view showing an amplifier mechanism in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention.

도 2는, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구를 도시한 개략적인 정면도.Fig. 2 is a schematic front view showing an amplifier mechanism in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention.

도 3은, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구를 매개로 테이블을 초정밀 운동시키는 상태를 개략적으로 도시한 사용상태도.3 is a use state diagram schematically showing a state in which the table is ultra-precise movement through an amplifier mechanism in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention.

도 4는, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구의 압전소자에 전압이 가해져 증폭량이 조절되는 상태를 도시한 것으로, 도 4a는, 제 1 연결부와 제 1 고정부의 거리비 및 제 1 고정부와 제 1 가압부의 거리비에 따라 증폭량이 조절되는 상태를 도시한 구성도, 도 4b는, 받침부와 제 3 가압부의 거리비 및 제 2 가압부와 제 3 가압부의 거리비에 따라 증폭량이 조절되는 상태를 도시한 구성도.4 is a diagram illustrating a state in which voltage is applied to a piezoelectric element of an amplifier device in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention, and the amount of amplification is adjusted. FIG. 4A illustrates a distance ratio and a first ratio of a first connection part and a first fixing part. Fig. 4B is a configuration diagram showing a state in which the amplification amount is adjusted according to the distance ratio of the first fixing part and the first pressing part, and Fig. 4B shows the distance ratio of the supporting part and the third pressing part and the distance ratio of the second pressing part and the third pressing part. Diagram showing a state in which amplification amount is controlled.

** 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of the drawing **

100 : 증폭기구, 110 : 브릿지,100: amplifier port, 110: bridge,

111 : 제 1 가압부, 112 : 제 2 가압부,111: first pressing portion, 112: second pressing portion,

113 : 제 3 가압부, 114 : 받침부,113: third pressing portion, 114: supporting portion,

120 : 레버, 121 : 제 1 연결부,120: lever, 121: first connection portion,

122 : 제 2 연결부, 123 : 제 1 고정부,122: second connecting portion, 123: first fixing portion,

124 : 제 2 고정부, 130a : 제 1 압전소자,124: second fixing portion, 130a: first piezoelectric element,

130b : 제 2 압전소자, 130b: second piezoelectric element,

L1 : 제 1 연결부와 제 1 고정부의 거리비,L1: distance ratio of the first connecting portion to the first fixing portion,

L2 : 제 1 고정부와 제 1 가압부의 거리비,L2: distance ratio of the first fixing part and the first pressing part,

L3 : 받침부와 제 3 가압부의 거리비,L3: distance ratio of the supporting part and the third pressing part,

L4 : 제 1 가압부와 제 2 가압부의 거리비.L4: distance ratio of the first pressing portion and the second pressing portion.

본 발명은 증폭기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 브릿지 및 레버의 혼합을 이용한 구조를 채택하여 X, Y축 구동 및 Z축 구동에도 사용이 가능하도록 하여 원하는 증폭량을 얻을 수 있도록 함과 아울러 상부측으로부터 하중이 가해졌을 경우 압전소자에 압축력을 형성함으로써 압전소자의 강성을 유지하면서 정밀 구동을 할 수 있도록 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구에 관한 것이다. The present invention relates to an amplifier device, and more particularly, by adopting a structure using a mixture of a bridge and a lever to enable the use of X, Y-axis drive and Z-axis drive to obtain a desired amount of amplification and The present invention relates to an amplifier mechanism in which a bridge and a lever are mixed so that a precise driving can be performed while maintaining the rigidity of the piezoelectric element by forming a compression force on the piezoelectric element when a load is applied from the side.

일반적으로, 스테이지장치는 반도체의 웨이퍼 및 액정표시장치(LCD) 등의 정밀검사를 위한 스캐닝 장치와 반도체 가공기 및 초정밀 가공기 등에 사용되는 것이 다. 예를 들면, 마이크로 전자빔 장치의 일부분으로서 사용되는 마이크로 스테이지 장치는, 소형화(Miniature)를 추구하고 있는 데, 이 마이크로 스테이지 장치는 모든 전자빔 장치에서 필수적인 전자방출소스인 에미션 팁(Emission Tip)을 광학적 구조로 정렬하여 필드 에미션 모드(Field Emission Mode)로 작동시키는 주사형현미경(STM : Scanning Tunneling MicroScope) 및 원자현미경(AFM : Atomic Force Microscope) 등의 서브미크론 수준의 초정밀 이송장치를 구현하게 된다. 이러한 최신 마이크로 프로세서의 경우 사용되는 선폭이 0.18㎛ 수준이고, 이 경우, 웨이퍼를 제작하는 모션 스테이지에 요구되는 정밀도는 선폭의 1/10 수준으로 20㎚의 재현성(Reproducibility)이 요구된다.In general, the stage device is used for a scanning device for precise inspection of a semiconductor wafer and a liquid crystal display device (LCD), a semiconductor processing machine and an ultra precision processing machine. For example, the micro stage apparatus used as part of the micro electron beam apparatus is pursuing miniaturization, which optically emits an emission tip which is an essential electron emission source in all electron beam apparatus. Submicron-level ultra-precision feeders such as Scanning Tunneling MicroScope (STM) and Atomic Force Microscope (AFM), which are arranged in a structure and operate in Field Emission Mode, will be implemented. In the case of such a modern microprocessor, the line width used is about 0.18 μm, and in this case, the precision required for the motion stage for manufacturing the wafer is about 1/10 of the line width and a reproducibility of 20 nm is required.

이러한, 초정밀 위치제어기술 분야에서는 압전효과(Piezoelectric Effect)를 이용하여 위치를 제어하는 기술을 사용하고 있다. 압전효과는 압전소자의 특수한 결정에 힘을 가하여 변형을 주면 그 표면에 전압이 발생하고, 반대로 결정에 전압을 걸면 변위나 힘이 발생하는 현상을 말한다. 이 압전현상을 나타내는 소자로는 수정, 전기석, 티탄, 산바륨 등이 있으며, 압전현상은 초정밀 위치제어기술, 전기음향변환기, 압전정화, 초음파 가습기, 어군탐지기, 초음파 진단장치 등에 응용되고 있다. In the field of ultra-precision position control technology, a technique of controlling a position using a piezoelectric effect is used. The piezoelectric effect refers to a phenomenon in which a voltage is generated on the surface of a piezoelectric element by applying a force to a specific crystal of the piezoelectric element, and a displacement or force is generated when a voltage is applied to the crystal. Examples of the piezoelectric elements include quartz, tourmaline, titanium, and barium acid. Piezoelectric elements are applied to ultra-precision position control technology, electroacoustic transducers, piezoelectric purification, ultrasonic humidifiers, fish detectors, and ultrasonic diagnostic devices.

종래의 압전소자를 채용한 스테이지 장치는, 3 방향 포지셔너(3 - Axis Positioner)로 베이스 프레임, x축, y축 및 z축 슬라이더 스테이지로 구성되어 있다. 이러한 구성을 갖는 스테이지 장치는 z축 구동이 가능한 3자 유도 운동의 응용구조가 제안된 경우가 많지 않고, 제안된 경우 증폭효과가 미흡하고 구동되는 부위 의 하중이 적은 것이 대부분이다. 즉, 기구적으로 복잡하고 물리적인 다양한 부가 기능이 요구되며, 부가적 기능마다 물리적 동작기능에서 대칭적 문제점이 나타난다는 단점들이 있다. A stage apparatus employing a conventional piezoelectric element is composed of a base frame, an x-axis, a y-axis, and a z-axis slider stage in a three-axis positioner. In the stage device having such a configuration, the application structure of the three-way induction motion capable of z-axis driving is not often proposed, and in most cases, the amplification effect is insufficient and the load of the driven part is small. In other words, It is mechanically complex and requires various physical additional functions, and there are disadvantages in that symmetrical problems appear in the physical operation function for each additional function.

또한, 스테이지 장치를 구성하는 브릿지 구조를 이용할 때에 가장 중요한 것은 가이드부의 두께와 너비들을 재료의 항복응력과 탄성계수 등을 고려하여 최적의 증폭량을 설계하는 것이나, 이러한 브릿지 구조를 이용하였을 경우 증폭량을 낼 수 있는 구조의 한계가 있고, 브릿지 구조에 같이 사용되는 압전소자(Actuator)의 경우 구동범위가 소자 자체의 길이에 제한을 갖게 되는 데, 압전소자의 길이와 강성이 반비례한다는 점에서 많은 구동범위를 내기 위해서는 압전소자의 길이가 길어지게 되면서 구동부의 강성이 약해 지는 문제점이 있었다. In addition, when using the bridge structure constituting the stage device, the most important thing is to design the optimum amplification amount by considering the thickness and width of the guide part in consideration of the yield stress and the elastic modulus of the material, etc. In the case of a piezoelectric element (Actuator) used in the bridge structure, the driving range has a limitation on the length of the element itself, and the driving range is inversely proportional to the length and the rigidity of the piezoelectric element. In order to produce the piezoelectric element, the length of the piezoelectric element is increased, and thus the rigidity of the driving unit is weakened.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 브릿지 및 레버의 혼합을 이용한 구조를 채택하여 X, Y축 구동 및 Z축 구동에도 사용이 가능하도록 함으로써 원하는 증폭량을 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by adopting a structure using a mixture of bridge and lever to enable the use of X, Y-axis drive and Z-axis drive to achieve the desired amount of amplification There is this.

본 발명의 다른 목적은, 상부측으로부터 하중이 가해졌을 때에 압전소자에 압축력을 형성함으로써 압전소자의 강성을 유지하면서 정밀 구동을 할 수 있도록 하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a precise driving force while maintaining the rigidity of the piezoelectric element by forming a compressive force on the piezoelectric element when a load is applied from the upper side.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명의 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구에 의하면, 중심부에 증폭이 가능하게 구비되는 브릿지; 브릿지 를 양측부에서 지지하는 레버; 브릿지의 하단부 및 레버의 내측 상부에 연결되고, 전압의 제어 여부에 따라 길이 변화가 가능하게 구비되는 제 1, 2 압전소자; 및 제 1, 2 압전소자를 제어하는 제어수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the amplifier structure of the bridge and the lever of the present invention devised to solve the above technical problem, the bridge is provided to enable amplification in the center; A lever supporting the bridge at both sides; First and second piezoelectric elements connected to a lower end of the bridge and an inner upper part of the lever, the first and second piezoelectric elements being capable of varying in length depending on whether the voltage is controlled; And control means for controlling the first and second piezoelectric elements. Characterized in that it comprises a.

그리고, 브릿지는 마름모꼴 형상을 이루어 레버의 내측 상부와 연결되는 제 1 가압부와 제 2 가압부 및 그 중심부 상단에 구비되어 상측으로 운동하는 제 3 가압부와, 그 하단부를 구성하는 받침부로 이루어진다. The bridge has a rhombic shape, and includes a first pressing part and a second pressing part connected to the inner upper part of the lever, and a third pressing part moving upward, and a supporting part constituting the lower end part.

또한, 레버는 제 1, 2 압전소자와 연결되는 제 1 연결부와 제 2 연결부 및 증폭기구 유닛에고정되는 제 1 고정부와 제 2 고정부로 이루어진다. In addition, the lever is composed of a first fixing part connected to the first and second piezoelectric elements, a second fixing part, and a first fixing part and a second fixing part fixed to the amplifier unit.

아울러, 레버는 제 1, 2 압전소자에 전압이 가해져 제 1 연결부와 제 2 연결부가 외측으로 움직임과 아울러 제 1 고정부와 제 2 고정부가 증폭기구 유닛에고정되어 있을 경우, 제 1, 2 고정부를 중심으로 하여 회전운동을 하게 된다. 또한, 제 1 고정부와 제 2 고정부가 고정되어 레버가 회전운동을 하게 되는 경우, 제 1 연결부와 제 1 고정부의 거리비 및 제 1 고정부 제 1 가압부의 거리비에 따라 증폭량을 조절할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다. In addition, the lever is applied to the first and second piezoelectric elements so that the first connection part and the second connection part move outwards, and the first fixing part and the second fixing part are fixed to the amplifier mechanism unit. The government will rotate around the government. In addition, when the first fixing part and the second fixing part are fixed so that the lever rotates, the amplification amount may be adjusted according to the distance ratio of the first connecting part and the first fixing part and the distance ratio of the first fixing part and the first pressing part. It is characterized by being.

그리고, 제 1, 2 압전소자에 전압이 가해져 제 1 가압부와 제 2 가압부가 내측으로 움직이게 될 경우에는 제 3 가압부가 상측으로 움직이게 되는 데, 이 때, 증폭량은 받침부와 제 3 가압부의 거리비 및 제 1 가압부와 제 2 가압부의 거리비에 따라 정해지게 되는 것이다. When the voltage is applied to the first and second piezoelectric elements so that the first pressing portion and the second pressing portion move inward, the third pressing portion moves upward. At this time, the amplification amount is the distance between the supporting portion and the third pressing portion. It is determined according to the ratio and the distance ratio of the first pressing portion and the second pressing portion.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구를 도시한 개략적인 정면도이다.1 is a schematic perspective view of an amplifier sphere in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic front view illustrating an amplifier sphere in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구(100)에 의하면, 중심부에 증폭이 가능하게 구비되는 브릿지(110); 브릿지(110)를 양측부에서 지지하는 레버(120); 브릿지(110)의 하단부 및 레버(120)의 내측 상부에 연결되고, 전압의 제어 여부에 따라 길이 변화가 가능하게 구비되는 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b); 및 제 1, 2 압전소자(130)를 제어하는 제어수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown, according to the amplifier device 100, the bridge and the lever of the present invention is mixed, the bridge 110 is provided to enable amplification in the center; A lever 120 supporting the bridge 110 at both sides; First and second piezoelectric elements 130 connected to the lower end of the bridge 110 and the inner upper part of the lever 120 and capable of varying in length depending on whether the voltage is controlled; And control means for controlling the first and second piezoelectric elements 130. Characterized in that it comprises a.

브릿지(110)와, 레버(120) 등은 모두 미소 변위에 대하여 탄성 및 복원력을 지니는 금속 재료 기타 탄성 재료를 이용하여 제작될 수 있다. The bridge 110, the lever 120, and the like may all be manufactured using a metal material or another elastic material having elasticity and restoring force against micro displacement.

이러한, 브릿지(110)는 마름모꼴(Rhombus) 형상을 이루어 레버(120)의 내측 상부에 연결되는 제 1 가압부(111) 및 제 2 가압부(112)로 이루어진다. 또한, 마름모꼴 형상을 이루는 중심부 상단에 구비되어 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)에 전압이 가해질 경우에 상측으로 운동하는 제 3 가압부(113) 및 중심부 하단에 구비되어 밑판(미도시)에 지지되는 받침부(114)로 이루어진다. The bridge 110 has a rhombus shape and includes a first pressing part 111 and a second pressing part 112 connected to an inner upper portion of the lever 120. In addition, the third pressing portion 113 and the bottom plate is provided on the upper end of the central portion having a rhombic shape and moving upward when voltage is applied to the first and second piezoelectric elements 130 (130a and 130b). It consists of a supporting part 114 which is supported at).

그리고, 레버(120)의 하단부를 구성하는 제 1 연결부(121)와 제 2 연결부(122)는 제 1, 2 압전소자(130: 130a, 130b)와 연결되어 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)에 전압이 가해질 경우에 외측으로 움직이게 된다. 또한, 제 1 고정부(123) 및 제 2 고정부(124)는 증폭기구 유닛(미도시)에 고정된다. In addition, the first connection portion 121 and the second connection portion 122 constituting the lower end of the lever 120 are connected to the first and second piezoelectric elements 130 (130a and 130b) to form the first and second piezoelectric elements 130. When voltage is applied to 130a and 130b, it moves outward. In addition, the first fixing part 123 and the second fixing part 124 are fixed to an amplifier mechanism unit (not shown).

또한, 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)는 브릿지(110)의 받침부(114) 및 레버(120)의 내측 상부에 연결되고, 전압의 제어여부에 따라 길이 변화가 가능하다. 즉, 전기적 에너지가 가해지면 변위가 발생하는 소자로서 발생된 변위에 의하여 제 1 연결부(121)와 제 2 연결부(122)가 바깥쪽으로 밀어져 거리를 변위시키게 된다. 한편, 이러한 전압의 제어에 따라 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)가 안쪽으로 움직임과 아울러 제 3 가압부(113)가 상측으로 움직이게 되어 각각의 거리비에 따라 증폭량을 조절할 수 있게 되는 것이다. In addition, the first and second piezoelectric elements 130 are connected to the supporting part 114 of the bridge 110 and the inner upper part of the lever 120, and the length may be changed depending on whether the voltage is controlled. That is, when electrical energy is applied, the first connection portion 121 and the second connection portion 122 are pushed outwards to displace the distance by the displacement generated as a device that generates displacement. Meanwhile, according to the control of the voltage, the first pressing unit 111 and the second pressing unit 112 move inwards, and the third pressing unit 113 moves upwards to adjust the amount of amplification according to each distance ratio. It will be possible.

이와 같은, 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)는 제어수단을 구비하여 각각의 압전소자에 가하는 전압을 조절하여 압전소자의 변위를 제어할 수 있도록 한다. 이러한, 제어수단은 사용자 명령에 따라 각각의 압전소자 구동신호를 출력하고 제어하는 컨트롤러와, 컨트롤러로부터의 구동신호를 증폭하여 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)에 입력하는 각각의 증폭기와, 후술할 3자 유도 운동을 전달받는 플레이트의 운동위치를 감지하는 센서들을 구비하여 각각으로부터 입력되는 피드백신호에 따라 플레이트의 운동위치를 보정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. As described above, the first and second piezoelectric elements 130 include 130a and 130b to control the displacement of the piezoelectric element by adjusting the voltage applied to each piezoelectric element. The control means includes a controller for outputting and controlling each piezoelectric element driving signal according to a user command, and each amplifier for amplifying the driving signal from the controller and inputting the first and second piezoelectric elements 130 to 130a and 130b. And, it is preferable to include a sensor for detecting the movement position of the plate receiving the three-way guided movement to be described later to be able to correct the movement position of the plate according to the feedback signal input from each.

도 3은, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구를 매개로 테이블을 초정밀 운동시키는 상태를 개략적으로 도시한 사용상태도이다. 3 is a state diagram schematically showing a state in which the table is moved with high precision through an amplifier mechanism in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구(100)는 브릿지(110) 및 레버(120)의 조합체로부터 운동을 전달받아 Z축(연직방향) 병진 운동, X축 회전 운동 및 Y축 회전 운동, 즉, 초정밀 3자 유도 운동(3DOF : Z - Translation, Pitch, Motion)을 하게 되는 데, 이러한 제어수단은, 소정의 두께를 갖는 플레이트(Plate) 등 초정밀 운동이 필요한 물체를 부착할 수 있게 되는 것이다. As shown, the amplifier device 100 is a mixture of the bridge and lever according to the present invention receives the movement from the combination of the bridge 110 and the lever 120 Z-axis (vertical) translational motion, X-axis rotational motion And Y-axis rotational motion, that is, ultra-precise three-way induction motion (3DOF: Z-Translation, Pitch, Motion), and the control means includes an object requiring ultra-precision motion such as a plate having a predetermined thickness. It can be attached.

도 4는, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구의 압전소자에 전압이 가해져 증폭량이 조절되는 상태를 도시한 것으로, 도 4a는, 제 1 연결부와 제 1 고정부의 거리비 및 제 1 고정부와 제 1 가압부의 거리비에 따라 증폭량이 조절되는 상태를 도시한 구성도이고, 도 4b는, 받침부와 제 3 가압부의 거리비 및 제 2 가압부와 제 3 가압부의 거리비에 따라 증폭량이 조절되는 상태를 도시한 구성도이다.4 is a diagram illustrating a state in which voltage is applied to a piezoelectric element of an amplifier device in which a bridge and a lever are mixed according to the present invention, and the amount of amplification is adjusted. FIG. 4A illustrates a distance ratio and a first ratio of a first connection part and a first fixing part. Fig. 4B is a configuration diagram showing a state in which the amplification amount is adjusted according to the distance ratio of the first fixing part and the first pressing part, and Fig. 4B is a distance ratio of the supporting part and the third pressing part and the distance ratio of the second pressing part and the third pressing part. The amplification amount is controlled according to the configuration diagram.

압전소자는 작동 전 초기 전압을 걸어주는 것이 일반적이다. 그 후, 작동시에 초기전압보다 높은 전압을 걸어주면 압전소자는 길이방향을 늘어나게 되고, 초기 전압보다 낮은 전압을 걸어주면 압전소자는 길이방향으로 줄어들게 된다. 이로 인해, 압전소자의 길이를 늘이거나 줄이는 등의 제어를 할 수 있게 된다. Piezoelectric elements usually apply an initial voltage before operation. After that, when the voltage higher than the initial voltage is applied during operation, the piezoelectric element increases in the longitudinal direction, and when the voltage lower than the initial voltage is applied, the piezoelectric element decreases in the longitudinal direction. As a result, it is possible to control such as lengthening or shortening the length of the piezoelectric element.

즉, 레버(120)를 구성하는 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)에 전압을 가하게 되면 제 1 연결부(121)와 제 2 연결부(122)가 외측으로 움직이게 된다. 즉, 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)에 초기 전압보다 높은 전압을 가하면, 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)가 길이방향으로 늘어나게 되고, 이로 인해, 제 1 연결부(121)와 제 2 연결부(122)가 바깥쪽으로 이동하여 수평변위가 발생하게 된다. That is, when voltage is applied to the first and second piezoelectric elements 130 constituting the lever 120, the first connection portion 121 and the second connection portion 122 move outward. That is, when a voltage higher than the initial voltage is applied to the first and second piezoelectric elements 130: 130a and 130b, the first and second piezoelectric elements 130: 130a and 130b extend in the longitudinal direction, and thus, the first connection portion The 121 and the second connection portion 122 move outward to generate a horizontal displacement.

그리고, 레버(120)는 제 1 고정부(123)와 제 2 고정부(124)가 증폭기구 유닛에 고정되어 있을 경우, 제 1 고정부(123)과 제 2 고정부(124)를 중심으로 하여 회 전운동을 하게 된다. And, when the first fixing part 123 and the second fixing part 124 are fixed to the amplifier mechanism unit, the lever 120 is centered around the first fixing part 123 and the second fixing part 124. To rotate.

이 과정에서, 제 1, 2 고정부(123, 124)가 고정되어 레버가 X축을 중심으로 회전운동을 하는 경우, 플레이트 평면에서 Z축 방향은 일의적으로 결정되지만, X축과 Y축 방향은 그렇지 않다. 따라서, X축을 먼저 특정할 필요가 있고, 그에 따라, Y축 방향이 결정된다. In this process, when the first and second fixing parts 123 and 124 are fixed so that the lever rotates about the X axis, the Z axis direction is uniquely determined in the plate plane, but the X axis and Y axis directions are Not like that. Therefore, it is necessary to first specify the X axis, and accordingly, the Y axis direction is determined.

만약, 제 3 가압부(113) 측 방향의 Z축을 중심으로 제 1 압전소자(130a)가 위치하는 방향을 X축으로 잡는다면, X축의 회전운동은 Z방향 변위를 조절함으로써 X축 회전운동을 일으킬 수 있게 된다. 이 때, 제 3 가압부(113)와 제 1 압전소자(130a)는 변위를 발생하지 않고 회전운동을 하게 되면, 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)는 안쪽으로 움직여 변위가 발생한다(도 4a의 화살표 ①, ② 참조). 이러한 방식으로 Y축 회전운동도 가능한 것이다. If the direction in which the first piezoelectric element 130a is positioned around the Z axis in the direction of the third pressing unit 113 is set as the X axis, the rotational motion of the X axis is controlled by adjusting the displacement in the Z direction. It can be raised. At this time, when the third pressing unit 113 and the first piezoelectric element 130a are rotated without generating a displacement, the first pressing unit 111 and the second pressing unit 112 move inward and are displaced. (See arrows ① and ② in Fig. 4A). In this way, Y-axis rotational motion is also possible.

이 때, 제 1 연결부(121)와 제 1 고정부(123)의 거리비(L1) 및 제 1 고정부(123)와 제 1 가압부(111)의 거리비(L2)에 따라서 필요한 수평변위를 발생시켜 증폭량을 조절할 수 있게 된다. In this case, the horizontal displacement required according to the distance ratio L1 of the first connection part 121 and the first fixing part 123 and the distance ratio L2 of the first fixing part 123 and the first pressing part 111. By generating the amplification amount can be adjusted.

한편, 제 1, 2 압전소자(130 : 130a, 130b)에 전압이 가해져 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)가 내측으로 움직이게 될 경우, 제 3 가압부(113)가 상측으로 움직여 병진운동을 하게 된다(도 4a 및 도 4b의 화살표 ③ 참조). 이 때, 상부측으로부터 하중이 가해졌을 때에 압전소자에 압축력을 줌으로써 압전소자의 강성을 유지할 수 있도록 하여 정밀구동을 할 수 있게 된다. On the other hand, when the voltage is applied to the first and second piezoelectric elements 130: 130a and 130b to move the first pressing unit 111 and the second pressing unit 112 inward, the third pressing unit 113 is upper side. To move the translational motion (see arrow ③ in FIGS. 4A and 4B). At this time, when a load is applied from the upper side, the piezoelectric element is compressed to maintain the rigidity of the piezoelectric element, thereby enabling precise driving.

이렇게, 제 3 가압부(113)가 Z축 방향으로 병진운동(竝進運動)을 구현하게 되는 경우, 이 때의 증폭량은 받침부(114)와 제 3 가압부(113)의 거리비(L3) 및 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)의 거리비(L4)에 따라 정해지게 된다. As such, when the third pressing unit 113 implements the translational movement in the Z-axis direction, the amplification amount at this time is the distance ratio L3 between the supporting unit 114 and the third pressing unit 113. ) And the distance ratio L4 between the first pressing part 111 and the second pressing part 112.

즉, 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)가 내측으로 움직이게 될 경우, 제 3 가압부(113)가 상측으로 올라가게 되는 데, 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)가 안쪽으로 받침부(114)와 제 3 가압부(113)의 거리비(L3)만큼 움직였을 경우, 받침부(114)가 고정되어 있을때, 제 3 가압부(113)는 상측으로 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)의 거리비(L4)만큼 움직이게 되는 것이다. That is, when the first pressing unit 111 and the second pressing unit 112 are moved inward, the third pressing unit 113 is raised upward, but the first pressing unit 111 and the second pressing unit When 112 is moved inward by the distance ratio L3 between the supporting portion 114 and the third pressing portion 113, when the supporting portion 114 is fixed, the third pressing portion 113 is moved upward. The first pressing part 111 and the second pressing part 112 are moved by the distance ratio L4.

이로 인해, 제 1 가압부(111)와 제 2 가압부(112)가 움직이는 구동거리보다 증폭되는 현상이 일어나게 된다. As a result, a phenomenon occurs in which the first pressing unit 111 and the second pressing unit 112 are amplified than the driving distance.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

예를 들면, 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구은 Z축 방향 병진운동, X축 및 Y축 회전운동을 지원하는 3자 유도 운동 뿐만 아니라 3자 유도 운동을 지원하는 기존의 플레이트 위치에 부착한다면 6자 유도 운동을 지원할 수 있을 것이다. For example, the amplifier device in which the bridge and the lever according to the present invention are mixed is not only three-way induction motion supporting Z-axis translational movement, X-axis and Y-axis rotational motion, but also existing plate positions that support three-way induction motion. If attached, it could support six-way induction.

상기와 같은 본 발명에 따른 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구에 의하면, 브릿지 및 레버의 혼합을 이용한 구조를 채택하여 X, Y축 구동은 물론 Z축 구동에도 사용이 가능하도록 하여 원하는 증폭량을 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the amplifier structure of mixing the bridge and the lever according to the present invention as described above, by adopting a structure using a mixture of the bridge and the lever can be used for X, Y-axis drive as well as Z-axis drive to obtain the desired amount of amplification It has an effect.

본 발명의 다른 효과는, 상부측으로부터 하중이 가해졌을 때에 압전소자에 압축력을 줌으로써 압전소자의 강성을 유지하면서 정밀 구동을 할 수 있는 것이다. Another effect of the present invention is to provide precise driving while maintaining the rigidity of the piezoelectric element by applying a compressive force to the piezoelectric element when a load is applied from the upper side.

Claims (7)

중심부에 증폭이 가능하게 구비되는 브릿지;A bridge capable of amplification at a central portion thereof; 상기 브릿지를 양측부에서 지지하는 레버; Levers for supporting the bridge at both sides; 상기 브릿지의 하단부 및 레버의 내측 상부에 연결되고, 전압의 제어 여부에 따라 길이 변화가 가능하게 구비되는 제 1, 2 압전소자; 및First and second piezoelectric elements connected to a lower end of the bridge and an inner upper part of the lever, the first and second piezoelectric elements being capable of varying in length depending on whether the voltage is controlled; And 상기 제 1, 2 압전소자를 전기적으로 제어하도록 구비되는 제어수단;Control means provided to electrically control the first and second piezoelectric elements; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구.An amplifier port, comprising a bridge and a lever, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 브릿지는, 마름모꼴 형상을 이루어 상기 레버의 내측 상부와 연결되는 제 1 가압부 및 제 2 가압부와, 중심부 상단에 구비되어 상측으로 운동하는 제 3 가압부와, 그 하단부를 구성하는 받침부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구. The bridge includes a first pressing portion and a second pressing portion formed in a rhombic shape and connected to an inner upper portion of the lever, a third pressing portion provided at an upper end of the central portion and moving upward, and a supporting portion constituting the lower portion thereof. The amplifier port which mixed the bridge and the lever characterized by the above-mentioned. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레버는 상기 제 1, 2 압전소자와 연결되는 제 1 연결부 및 제 2 연결부와, 증폭기구 유닛에 고정되는 제 1 고정부 및 제 2 고정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구.The lever is amplified by mixing the bridge and the lever, characterized in that the first connecting portion and the second connecting portion connected to the first and second piezoelectric elements, the first fixing portion and the second fixing portion fixed to the amplifier mechanism unit Instrument. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 레버는 상기 제 1, 2 압전소자에 전압이 가해져 상기 제 1 연결부와 제 2 연결부가 외측으로 움직임과 아울러 상기 제 1 고정부와 제 2 고정부가 증폭기구 유닛에 고정되어 있을 경우, 상기 제 1, 2 고정부를 중심으로 하여 회전운동을 하게 되는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구.The lever is applied to the first and second piezoelectric elements so that the first connection part and the second connection part move outwards, and the first fixing part and the second fixing part are fixed to the amplifier mechanism unit, when the first , Amplifier bridge mixed with the bridge, characterized in that the rotational movement around the 2 fixed portion. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제 1 고정부와 제 2 고정부가 고정되어 레버가 회전운동을 하게 되는 경우, 제 1 연결부와 제 1 고정부의 거리비 및 제 1 고정부와 제 1 가압부의 거리비에 따라 증폭량을 조절할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구. When the first fixing part and the second fixing part are fixed so that the lever rotates, the amplification amount can be adjusted according to the distance ratio of the first connecting part and the first fixing part and the distance ratio of the first fixing part and the first pressing part. The amplifier port which mixed the bridge and the lever characterized in that there is. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1, 2 압전소자에 전압이 가해져 상기 제 1 가압부와 제 2 가압부가 내측으로 움직이게 될 경우에 제 3 가압부가 Z축 방향으로 병진운동을 구현하는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구.When the voltage is applied to the first and second piezoelectric elements so that the first pressing portion and the second pressing portion move inward, the third pressing portion implements the translational movement in the Z-axis direction. Amplifier. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1, 2 압전소자에 전압이 가해져 상기 제 1 가압부와 제 2 가압부가 내측으로 움직이고 상기 제 3 가압부가 상측으로 움직이게 될 경우의 증폭량은 받 침부와 제 3 가압부의 거리비 및 제 1 가압부와 제 2 가압부의 거리비에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 브릿지와 레버를 혼합한 증폭기구.When a voltage is applied to the first and second piezoelectric elements so that the first pressing part and the second pressing part move inward and the third pressing part moves upward, the amplification amount is a distance ratio between the supporting part and the third pressing part and the first pressing part. An amplifier device in which a bridge and a lever are mixed according to a distance ratio of a part and a second pressing part.
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