KR100837372B1 - 가변 스테이지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가변 스테이지 시스템에 관한 것이다.

이는 특히, 교차이동하는 제1플레이트 및 제2플레이트를 통하여 소정의 가변영역인 제1영역에서 X,Y축의 위치를 가변시키고,

상기 제1플레이트의 상부에 제3플레이트 및 제4플레이트를 순차로 적층 설치하여 제1플레이트 내에서 교차이동하면서 가변되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제4플레이트의 상부에 회전플레이트를 구비하여 θ축의 각도변위가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 일정한 평면상에서 큰 변위의 자세제어는 물론 적은 변위의 정밀제어가 동시에 구현되어 정확한 위치결정이 신속하게 이루어 지는 것이다.

이송블럭, 회전감지센서, 구동모터, 회전테이블

Description

가변 스테이지 시스템{A Variable Stage System}

도1은 종래의 수평테이블을 도시한 분해도 이다.

도2는 본 발명에 따른 스테이지를 도시한 사시도 이다.

도3은 본 발명에 따른 스테이지를 도시한 단면도 이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지를 도시한 사시도 이다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지를 도시한 단면도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10...메인스테이지 15,55...액튜에이터

11,13, 51,53...플레이트

40...회전테이블 45...회전감지센서

61...기어조합

본 발명은, 가변 스테이지 시스템에 관한 것이다.

본 발명을 더욱 상세하게 설명하면, 교차이동하는 제1플레이트 및 제2플레이트를 통하여 소정의 가변영역인 제1영역에서 X,Y축의 위치를 가변시키고, 상기 제1 플레이트의 상부에 제3플레이트 및 제4플레이트를 순차로 적층 설치하여 제1플레이트 내에서 교차이동하면서 가변되도록 하는 구성으로 일정한 평면상에서 큰 변위의 자세제어는 물론 적은 변위의 정밀제어가 동시에 구현되어 정확한 위치결정이 신속하게 이루어 지도록 하는 가변 스테이지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 X,Y축 스테이지는 소형칩을 검사하거나, 정밀장치의 동작이나 검사를 위하여 정밀장치나 검사체 및 피 검사체등 X축 Y축 방향으로 이송하는데 사용되며, 그 오차범위는 미크론단위로 초정밀(3㎛이내)을 요하게 된다.

이러한 기술과 관련하여 본 발명의 출원인이 실용신안등록 제368454호에서 수평테이블(100)을 제시하였으며 그 구성은 도1에 도시한 바와같이, 스테이지(130)(140)가 X,Y축구동수단(160)(180)으로 이루어진 수평구동수단(150)을 통하여 각각 이송된다.

그리고, X축의 이송부는, 테이블베이스(110)의 상부에 설치되는 구동베이스(112)에 가이드블록(120)이 이송가능토록 가이드레일(181)이 각각 설치되고, 상기 가이드블록(120)을 이송시키도록 모터(183)의 일단에 커플링(189)과 스크류너트(191)및 지지체(118)로서 고정되는 볼스크류(187)가 설치되며, 상기 볼스크류(187)의 스트로크를 조절토록 스토퍼(122)가 설치된다.

또한, Y축 이송부는, 상기 가이드블록(120)에 교차되어 복수의 가이드레일(161)이 각각 연결되어 그 상부에 모터(163)로서 구동되는 볼스크류(167)를 통하여 이동되는 가이드블록이 연결되고, 상기 볼스크류(167)는, 모터에 연결되는 커플링(165)과 스크류너트(171)및 지지체로서 고정된다.

더하여, 상기 모터(163)(183)는 모터브라켓(169)(189)에 의해 지지되며, 상기 가이드블록의 상부에 스테이지(130)(140)가 연결되고, 센서를 보호하는 센서브라켓(116)및 센서가이드(114)가 더 구비되는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 스테이지는, 구조상의 제약으로 인하여 스테이지를 X축 및 Y축방향으로 이송시키는 모터(163)(183)를 동일축상에 설치할 수 없어 설치상의 제약이 따름은 물론 이동에 따라 넓은 면적을 필요로 하고, 볼스크류(167)의 편심회전을 방지하기 위한 스크류너트등의 정밀한 결합을 필요로 하여 작업성이 저하되는 단점이 있는 것이다.

또한, X,Y축방향으로만 변위조절이 가능하여 검사를 요하는 원재료가 최초 θ축 만큼 경사져 놓일 경우 자세제어가 힘들게 되어 작업자가 수작업을 통해 다시한번 작업하여야 되는 불편함이 있음은 물론 정확한 위치 결정이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.

더하여, 대용량의 이동및 정밀한 이동이 불가능하여 신속한 위치결정이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 복수의 구동모터를 동일방향에 설치하여 설치에 따른 제약을 최소화 하도록 하고, 평면상에서 자세제어가 가능하여 항상 정확한 공정 작업이 가능토록 하며, 스테이지의 각도 조절이 용이하게 이루어 져 검사품을 항상 정확한 방향에서 검사하도록 하여 신뢰성을 향상시키도록 하는 가변 스테이지 시스템을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은, 일정한 평면상에서 큰 변위의 자세제어는 물론 적은 변위의 정밀제어가 동시에 구현되어 정확한 위치결정이 신속하게 이루어 지고, 정확한 이동이 가능하여 제품의 정도를 향상시키도록 하는 가변 스테이지 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 교차이동하는 제1플레이트 및 제2플레이트를 통하여 소정의 가변영역인 제1영역에서 X,Y축의 위치를 가변시키고,

상기 제1플레이트의 상부에 제3플레이트 및 제4플레이트를 순차로 적층 설치하여 제1플레이트 내에서 교차이동하면서 가변되도록 하는 가변 스테이지 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 제4플레이트의 상부에 각변위가 가능한 회전테이블을 구비하여 θ축의 각도변위가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 스테이지를 도시한 사시도 이고, 도3은 본 발명에 따른 스테이지를 도시한 단면도 이며, 도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지를 도시한 사시도 이고, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지를 도시한 단면도로서 본 발명은 동일 회전수에 대하여 상이한 이동거리를 갖도록 설치되는 메인스테이지(10)와 서브스테이지(50)로서 이루어 진다.

상기 메인스테이지(10)는, 제1액튜에이터(15)를 통하여 상호 교차이동하도록 그 상,하측에 각각 적층되는 제2플레이트(11) 및 제1플레이트(13)를 통하여 가변시키도록 설치된다.

이때, 상기 제1플레이트(13)는, 상부면의 길이방향에 형성되는 제1요부(13-5)의 중앙에 스크류홈(13-1)을 갖는 제1이송블럭(13-3)이 구비되며, 상기 제1요부(13-5)의 양측에 제1가이드(13-7)가 구비된다.

그리고, 상기 제2플레이트(11) 역시, 하부면의 길이방향에 형성되는 제2요부(11-5)의 중앙에 스크류홈(11-1)을 갖는 제2이송블럭(11-3)이 구비되며, 상기 제1요부(11-5)의 양측에 제2가이드(11-7)가 구비된다.

더하여, 상기 제1,2플레이트(13)(11)가 각각 교차되는 상태로 이동하도록 액튜에이터(15)의 상,하부면에 상기 제1,2가이드(13-7)(11-7)와 대응되는 제3,4가이드(15-7)이 각각 구비된다.

계속하여, 상기 제1액튜에이터(15)는, 그 상,하부면에 제1이송블럭(13-3)과 제2이송블럭(11-3)이 삽입되어 각각 이송토록 교차하는 방향에 작동홀(15-3)이 각각 구비되어 그 내측에 이송스크류(15-1)가 회전가능토록 장착되고, 상기 이송스크류(15-1)의 일측에 구동모터(15-6)가 각각 연결된다.

한편, 상기 제1플레이트(13)를 제1액튜에이터(15)를 중심으로 동작시키는 구동모터는, 제2플레이트(11)를 동작시키는 구동모터와 동일방향에 장착되며, 상기 구동모터는 제1플레이트(13)에 장착될 때 그 일단이 제1플레이트의 상부에 형성되는 장착홀(13-2)에 노출토록 설치되고, 상기 구동모터는 제1액튜에이터(15)의 저면에 돌출되는 가이드블럭(15-2)과 랙/피니언의 기어조합(61)을 통하여 연결된다.

상기 메인스테이지(10)의 상부에 연결되는 서브스테이지(50)는, 제2액튜에이터(55)를 통하여 상호 교차이동하도록 그 상,하측에 각각 적층되는 제4플레이트(53) 및 제3플레이트(51)를 통하여 가변되도록 설치된다.

이때, 상기 제3플레이트(51)는, 상부면의 길이방향에 형성되는 제3요부(51-5)의 중앙에 구동모터(51-1)가 연결되는 이송스크류(52-3)이 설치되고, 상기 제3요부(51-5)의 양측에 제3가이드(51-7)가 구비된다.

그리고, 상기 제4플레이트(53) 역시, 하부면의 길이방향에 형성되는 제4요부(53-5)의 중앙에 구동모터(53-1)가 연결되는 기어조합(61)이 설치되고, 상기 제4요부(53-5)의 양측에 제4가이드(53-7)가 구비된다.

더하여, 상기 제3,4플레이트(51)(54)가 각각 교차되는 상태로 이동하도록 제2액튜에이터(55)의 상,하부면에 상기 제3,4가이드(51-7)(53-7)와 대응되는 제5가이드(55-7)이 각각 구비된다.

계속하여, 상기 제2액튜에이터(55)는, 그 상,하부면에는 기어조합(61)을 이루는 랙기어와 이송스크류(51-3)에 대응토록 제3이송블럭(55-2)과 제4이송블럭(55-4)이 각각 돌출되고, 상기 제4이송블럭(55-4)에는 이송스크류(53-3)가 치합되는 스크류홈이 구비된다.

이때, 상기 구동모터(53-1)(51-1)에는 그 회전수를 감지토록 회전감지센서(60)가 더 구비된다.

한편, 상기 제3요부(51-5)에 장착되는 구동모터(41)를 통하여 회전테이블(40)이 일체로 연결되고, 상기 회전테이블(40)의 저면 가장자리에는 이송요 부(43)가 구비되어 이에 회전감시센서(60)의 일측이 내장된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도2 내지 도5에서와 같이 본 발명의 가변 스테이지는 구동모터(15-6)(51-1)(51-3)(41)에 공급되는 전원의 제어에 의해 동일 평면상의 X,Y방향의 이동및 θ축방향의 각도조절이 가능토록 된다.

이때, 상기 구동모터(15-6)의 동작에 의해 메인스테이지(10)를 이루는 제1플레이트(13) 및 제2플레이트(11)가 제1액튜에이터(15)를 중심으로 X,Y방향으로 이동하여 위치결정하게 되고, 상기 제1,2플레이트는 구동모터의 대형화로 신속한 정밀이동이 가능하게 된다.

계속하여, 상기 구동모터(51-1)(51-3)의 동작에 의해 서브스테이지(50)를 이루는 제3플레이트(51) 및 제4플레이트(53)가 제2액튜에이터(55)를 중심으로 X,Y방향으로 이동하여 위치결정하게 되고, 상기 제3,4플레이트는 소형의 구동모터에 제1,2플레이트보다 상대적으로 느리게 정밀 이동하게 된다.

더하여, 상기 구동모터(41)의 동작에 의해 회전테이블(40)이 정밀위치결정되는 서브스테이지(50)를 중심으로 θ각 만큼 정밀하게 회전토록 된다.

이때, 상기 메인스테이지와 서브스테이지 및 회전테이블은 각각 이를 구동하는 구동모터에 회전감지센서가 구비되어 정확한 이동이 가능토록 된다.

본 발명은, 상기와 같은 구성을 통하여 회전테이블의 상측에 투입되는 부품의 자세를 기준센서에 의해 감지할 때 그 자세의 불량(흩트러짐)정도에 따라 X,Y방향의 이동및 θ축방향의 각도조절이 가능하여 항상 정위치에서 검사작업이 수행 되어 검사불량을 방지하게 된다.

이때, 상기 부품의 위치결정을 수작업에 의해 수행할 때 발생되는 오차등을 방지함은 물론 위치결정을 위해 공정을 스톱시켜야 하는 등의 불합리성을 방지하게 된다.

한편, 본 발명은 메인스테이지(10)는, 제1액튜에이터(15)를 중심으로 제1,2플레이트(13)(11)를 X,Y 방향으로 가변시키는 구동모터(15-6)가 동일방향에 장착되어 제1,2플레이트의 이동시 최소의 작업면적에서 가변되도록 된다.

이때, 상기 구동모터(15-6)에 기어조합(61)을 통하여 제1액튜에이터(15)가 치합되어 구동모터의 회전시 기어조합을 통하여 베이스면에 고정되는 제1플레이트(13)를 중심으로 제1액튜에이터(15)가 구동모터의 회전축과 직교하는 방향으로 이동하게 된다.

또한, 상기 메인스테이지(10)와 서브스테이지(50) 및 회전테이블(40)의 동작순서는 정밀도에 따라 거친이동과 정밀이동 및 회전이동을 수행할 수도 있으나, 제어부의 신호에 의해 정밀이동 및 회전이동이 동시에 이루어 지는 것이 더욱 바람직 하다.

그리고, 상기와 같은 동작으로 갖는 가변스테이지는, 기준센서(미도시)에 의해 검사를 위해 놓여지는 부품의 편차 측정이 완료되면 그 거리가 가변스테이지의 제어부(미도시)에 입력되어 편차만큼 이동토록 구동모터에 소정시간동안 전원이 공급된다.

이때, 상기 모터는 기어드모터로서 정확한 회전수 조절이 가능토록 됨은 물 론 위치결정된 후 내측에 설치되는 감속기로서 신속한 정지가 가능토록 되어 정밀한 제어가 가능하게 된다.

상기와 같은 구성을 통하여 모터에 공급되는 전원을 제어함으로써 항상 정확한 위치에 검사를 요하는 부품을 장착할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 복수의 구동모터를 동일방향에 설치하여 설치에 따른 제약을 최소화 하고, 평면상에서 자세제어가 가능하여 항상 정확한 공정 작업이 가능하며, 스테이지의 각도 조절이 용이하게 이루어 져 검사품을 항상 정확한 방향에서 검사하도록 하여 신뢰성을 향상시키고, 정확한 이동이 가능하여 제품의 정도를 향상시키는 효과가 있는 것이다.

또한 본 발명은, 일정한 평면상에서 큰 변위의 자세제어는 물론 적은 변위의 정밀제어가 동시에 구현되어 정확한 위치결정이 신속하고, 정확한 이동이 가능하여 제품의 정밀도를 향상시키는 효과가 있는 것이다.

본 발명한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (6)

1. 제1액튜에이터의 상,하부에 각각 장착되는 제2플레이트와 제1플레이트의 조합으로 구동모터의 회전시 제2플레이트가 기준점에 대하여 X,Y 방향으로 이동토록 하는 메인스테이지가 구비되고, 상기 제2플레이트의 상부에 연결되는 제3플레이트와 상기 제3플레이트를 중심으로 제4플레이트를 X,Y 방향으로 이동시키도록 구동모터가 연결되는 제2액튜에이터로서 제4플레이트가 기준점에 대하여 X,Y 방향으로 이동토록 서브스테이지가 구비되며, 상기 제4플레이트에 내장되는 구동모터로서 연결되는 θ방향의 정밀이동이 가능토록 하는 회전테이블로서 이루어져 일정변위에서의 이동과 회전이 동시에 수행되도록 하는 가변 스테이지 시스템에 있어서,

   상기 서브스테이지는,

   a)상부면의 길이방향에 형성되는 제3요부의 중앙에 구동모터가 연결되는 이송스크류를 설치하는 제3플레이트와,

   b)하부면의 길이방향에 형성되는 제4요부의 중앙에 구동모터가 연결되는 기어조합이 설치되는 제4플레이트와,

   c)상,하부면에는 기어조합을 이루는 랙기어와 이송스크류에 각각 대응토록 제3이송블럭과 제4이송블럭이 교차하는 방향으로 각각 돌출되는 제2액튜에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 스테이지 시스템
2. 제1항에 있어서, 상기 메인스테이지는, 상부면의 길이방향에 형성되는 제1요부의 중앙에 스크류홈을 갖는 제1이송블럭이 구비되는 제1플레이트와,

   하부면의 길이방향에 형성되는 제2요부의 중앙에 스크류홈을 갖는 제2이송블럭이 구비되는 제2플레이트와,

   상,하부면에 제1이송블럭과 제2이송블럭이 삽입되어 각각 이송토록 교차하는 방향에 작동홀이 각각 구비되어 그 내측에 구동모터가 연결되는 이송스크류가 회전가능토록 장착되는 제1액튜에이터로서 위치를 가변시키도록 하는 것을 특징으로 하 는 가변 스테이지 시스템
3. 제2항에 있어서, 상기 제1플레이트의 상부에 연결되는 제1액튜에이터를 동작시키는 구동모터는, 제2플레이트를 동작시키는 구동모터와 동일방향에 장착되며, 상기 구동모터는 장착홀에 삽입되는 제1액튜에이터의 가이드블럭과 기어조합으로 치합되어 구동모터의 회전축과 직교하는 방향으로 제1액튜에이터를 이동시키도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 스테이지 시스템
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 기어조합은, 베벨기어조합, 워엄기어조합, 헤리컬기어조합, 랙과피니언기어조합의 그룹에서 선택되는 어느 하나로서 직각 방향의 동력전달이 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 가변 스테이지 시스템
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 구동모터는, 회전축의 일측에 회전감지센서가 더 구비되어 그 회전수를 감지토록 하는 것을 특징으로 하는 가변 스테이지 시스템

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