KR101287387B1 - 코일 스프링의 서지 현상 방지 구조가 적용된 반발력 보상 선형 구동 시스템 - Google Patents

코일 스프링의 서지 현상 방지 구조가 적용된 반발력 보상 선형 구동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반발력 보상 선형 구동 시스템에 관한 것으로서, 일측면에 채널부가 형성된 가이드 빔과; 상기 가이드 빔의 일측면을 따라 슬라이딩 가이드되며 한 쌍의 마그넷 부착면이 형성된 고정자부와, 상기 한 쌍의 마그넷 부착면에 부착되는 다수의 마그넷을 포함하는 마그넷 트랙과; 상기 한 쌍의 마그넷 부착면 사이에 개재되어 상기 마그넷 트랙을 따라 슬라이드 구동되는 모터코일부와, 상기 모터코일부와 일체로서 상기 채널부의 외측에 배치되어 상기 가이드 빔에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 이동자 몸체부를 포함하는 이동자; 및 상기 가이드 빔의 채널부에 수용되어 일단이 상기 마그넷 트랙에 고정되고 타단이 상기 가이드 빔에 대하여 상대적으로 고정됨으로써, 상기 슬라이드 운동하는 이동자로 인한 반작용으로서 상기 이동자와 반대방향으로 이동하는 상기 마그넷 트랙을 상기 가이드 빔에 대한 소정의 기준위치로 복귀시키는 코일 스프링을 포함하되, 특히 상기 코일 스프링은 그 길이방향으로 복수 개의 분할 스프링으로 구비되되 이들 사이에는 상기 가이드 빔에 슬라이드되는 링크 블록이 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 리니어 모터의 이동자의 슬라이드 운동으로 인한 시스템의 진동현상을 방지하기 위해 별도의 외부 격리 구조물이나 추가 모터가 필요없이 자체적인 반발력 보상 구조를 가짐과 동시에 상기 코일 스프링의 서지(surge) 현상을 방지할 수 있다.

Description

코일 스프링의 서지 현상 방지 구조가 적용된 반발력 보상 선형 구동 시스템{REACTION FORCE COMPENSATION LINEAR MOTION SYSTEM WITH STRUCTURE FOR PREVENTING COIL SPRING SURGE}
본 발명은 반도체, LCD 등의 정밀 제조 공정에 사용되는 선형 구동 시스템에 관한 것으로서, 특히 리니어 모터의 이동자의 슬라이드 운동으로 인한 시스템의 진동현상을 방지함과 동시에 자체 구비된 코일 스프링으로 인한 서지(surge) 현상을 방지할 수 있는 반발력 보상 선형 구동 시스템에 관한 것이다.
최근, 반도체, LCD 등의 정밀 제조 공정에서는 생산성의 비약적인 증가로 인해 이에 사용되는 리니어 모터(linear motor)를 채용한 선형 구동 시스템의 고속화가 요구되고 있다.
이를 위해, 고 가감속의 정확한 위치결정이 가능한 선형 구동 시스템이 개발되고 있는 바, 특히 시스템의 고속 및 고 가감속 운전 시 베이스에 전달되는 반발력(reaction force) 및 이로 인한 진동현상을 저감시키거나 제거하는 문제가 중요한 이슈로 대두되었다.
고 가감속 시 발생하는 잔류진동의 제거를 위한 종래의 반발력 보상 선형 구동 시스템으로는, Dover사의 미국특허등록 제6,844,635호 "Reaction Force Transfer System"(2005), Nikon사의 미국특허등록 제5,744,924호 "Guideless Stage with Isolated Reaction Frame"(1998), Canon사의 미국특허등록 제5,864,389호 "Stage Apparatus and Exposure Apparatus and Device Producing Method Using the Same"(1999) 등이 제안된 바 있다.
그러나, 상기 제안된 기술들은 모두 별도의 격리된 외부 프레임 구조물을 통한 반발력 전달 방식으로 구성되어 있는 관계로 공간효율이 좋지 못하며 이송용 모터와 마그넷 트랙 사이의 위치변화 및 추력코일과 마그넷 트랙 사이의 공극변화로 인해 추력 제어에 어려움이 있었다.
한편, 상기 특허들과는 다른 방식의 시스템으로서, ASML사의 미국특허등록 제6,784,978호 "Method, System and Apparatus for Management of Reaction Loads in a Lithography System"(2004), Nikon사의 미국특허등록 제6,917,412호 "Modular Stage with Reaction Force Cancellation"(2005), Nikon사의 미국특허등록 제6,603,531호 "Stage Assembly including a Reaction Assembly that is connected by Actuators"(2003) 등이 제안된 바 있다.
그러나, 이들 기술들은 시스템의 자체 제진 제어를 위해 별도의 마그넷 트랙과 코일로 구성된 제진용 모터를 추가로 장착하여야 함에 따라 제작비용의 증가 및 이송용 모터와 제진용 모터의 상호작용에 의한 회전모멘트 발생의 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 리니어 모터의 이동자의 슬라이드 운동으로 인한 시스템의 진동현상을 방지하기 위해 별도의 외부 격리 구조물이나 추가 모터가 필요없이 자체적인 반발력 보상 구조를 갖는 반발력 보상 선형 구동 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반발력 보상 선형 구동 시스템에 있어서, 갠트리(gantry) 구조에서의 빔(beam)을 이루거나 상기 빔에 고정되며, 일측면으로는 채널(channel)부가 함입 형성되어 전체 길이에 걸쳐 연장되는 가이드 빔과; 상기 가이드 빔의 일측면을 따라 슬라이딩 가이드되며 서로 대면하는 한 쌍의 마그넷 부착면이 길이방향을 따라 연장 형성된 고정자(stator)부와, 상기 한 쌍의 마그넷 부착면에 각각 상기 길이방향을 따라 부착되어 서로 대면하는 다수의 마그넷을 포함하는 마그넷 트랙과; 상기 고정자부의 한 쌍의 마그넷 부착면 사이에 개재됨으로써 상기 다수의 마그넷과의 상호 작용으로 상기 마그넷 트랙을 따라 슬라이드 구동되는 모터코일부와, 상기 모터코일부와 일체로서 연장 결합되어 상기 채널부의 외측에 배치된 상태에서 상기 가이드 빔에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 이동자 몸체부를 포함하는 이동자; 및 상기 가이드 빔의 채널부에 수용되어 일단이 상기 마그넷 트랙에 고정되고 타단이 상기 가이드 빔에 대하여 상대적으로 고정됨으로써, 상기 모터코일부의 구동에 따라 슬라이드 운동하는 상기 이동자로 인한 반작용으로서 상기 이동자와 반대방향으로 이동하게 되는 상기 마그넷 트랙을 상기 가이드 빔에 대한 소정의 기준위치로 복귀시키는 코일 스프링을 포함하며, 상기 코일 스프링은 그 길이방향으로 복수 개로 분할하여 구비되되, 이웃하는 분할 스프링 사이에는 상기 가이드 빔에 의해 슬라이드 가능하게 지지되는 하나 이상의 링크 블록이 개재하여 상기 분할 스프링의 각 단부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반발력 보상 선형 구동 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 마그넷 트랙은, 상기 고정자부의 내측면으로부터 일체로 연장 형성되어 상기 가이드 빔의 채널부에 수용되는 빔으로서 상기 채널부를 따라 슬라이드 가이드되는 더미 매스(dummy mass)부를 더 포함하고, 상기 코일 스프링과 상기 하나 이상의 링크 블록은 상기 더미 매스부의 내측면과 상기 채널부의 내벽면 사이에 개재될 수도 있다.
이때, 상기 하나 이상의 링크 블록은 상기 채널부의 내벽면 상에서 설치되는 가이드 레일에 슬라이드 가능하게 결합될 수도 있다.
그리고, 상기 코일 스프링은 한 쌍의 인장 스프링으로서 구비되며, 각 일단부가 상기 마그넷 트랙의 길이방향의 양단에 고정되고 각 타단부가 상기 가이드 빔의 길이방향의 중심 영역에서 상기 채널부의 내벽면에 고정될 수도 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템에 의하면, 리니어 모터의 마그넷 트랙이 상대적으로 고정된 가이드 빔을 따라 슬라이드 가능하게 구성하고, 상기 마그넷 트랙과 가이드 빔 사이에 설치되는 코일 스프링을 통해 상기 마그넷 트랙이 상기 가이드 빔에 대한 소정의 기준위치로 복귀되도록 구성하여 이동자가 상기 마그넷 트랙을 따라 슬라이드 구동함에 따른 반발력이 상기 마그넷 트랙을 통해 가이드 빔으로 전달되는 것을 대부분 차단할 수 있으며 이에 따른 시스템의 진동현상을 최소화할 수 있다.
특히, 상기 코일 스프링을 길이방향을 따라 복수 개로 분할하여 분할 스프링 간에 링크 블록을 개재시켜 연결함으로써 스프링의 고유진동수를 증가시키는 방식을 통해 시스템의 진동에 의한 진동수가 상기 코일 스프링의 고유진동수와 일치하게 되어 발생하는 공진 현상 및 이로 인한 스프링의 서지(surge) 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 코일 스프링을 상기 가이드 빔의 일측면에 함입 형성되는 채널부에 수용되도록 함으로써 상기 코일 스프링의 취부를 위한 공간 확보 측면에서 더욱 효율적이며 컴팩트한 구조의 반발력 보상 선형 구동 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템이 적용된 겐트리 구조의 사시도,
도 2는 도 1의 반발력 보상 선형 구동 시스템의 사시도,
도 3은 도 2의 AA선에 따른 단면도,
도 4는 도 2의 BB선에 따른 단면도,
도 5는 도 2의 반발력 보상 선형 구동 시스템의 구성요소간 결합관계를 설명하기 위한 가상의 부분확대 사시도,
도 6은 도 2의 반발력 보상 선형 구동 시스템을 후방에서 바라본 사시도,
도 7 및 도 8은 도 2의 반발력 보상 선형 구동 시스템의 일 구성요소인 스프링의 결합관계를 나타내는 부분 확대 사시도,
도 9는 도 7 및 도 8의 스프링의 구조를 설명하기 위한 개략도,
도 10 및 도 11은 도 2의 반발력 보상 선형 구동 시스템의 구동원리를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 갠트리(gantry) 구조(1)에서의 빔(beam, 2)에 설치 고정되는 형태로 사용될 수 있다.
이에 따라, 갠트리 구조(1)에서는, 베이스(3) 상에 놓여지는 LCD 등의 작업대상물(도면 미도시)에 대하여 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)의 이동자(130, 130')가 가이드 빔(110)을 따라 횡방향으로 왕복하여 슬라이드 구동되는 과정에서 상기 이동자(130, 130')에 장착되는 작업헤드(operating head, 도면 미도시)가 베이스(3) 상의 작업대상물에 검사, 노즐링(nozzling) 등의 작업을 수행하게 된다.
반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정체인 가이드 빔(110) 및 이에 슬라이드 가능하게 결합되는 마그넷 트랙(magnet track, 120)과 이동자(130, 130')를 포함하여 구성된다.
가이드 빔(110)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일측면(도 2에서는 전면(前面), 도 3에서는 좌측면)으로 'ㄷ'자형으로 오목하게 함입 형성된 채널부(111)가 상기 가이드 빔(110)의 전체 길이에 걸쳐 연장 형성된다.
마그넷 트랙(120)은 상기 채널부(111)에 수용되는 더미 매스(dummy mass)부(121)와 이에 일체로서 연장 형성된 고정자(stator)부(122), 그리고 다수의 마그넷(123)을 포함한다.
더미 매스부(121)는 가이드 빔(110)보다 다소 길이가 짧은 빔의 형태를 가지고 채널부(111)에 수용되며, LM 가이드(121a, 121b)를 통해 채널부(111)를 따라 슬라이딩 가이드되도록 마련된다.
고정자부(122)는 더미 매스부(121)의 외측면(도 3에서는 좌측면)으로부터 일체로 연장 형성되어 채널부(111)의 외부로 돌출되며, 내측에는 서로 공간을 사이에 두고 대면하는 한 쌍의 마그넷 부착면(122a)이 마그넷 트랙(120)의 길이방향으로 연장 형성된다.
다수의 마그넷(123)은 상기 한 쌍의 마그넷 부착면(122a)에 각각 상기 길이방향을 따라 이웃되게 부착됨으로써 상기 고정자부(122) 내에서 서로 공간을 두고 대면하는 구조를 이룬다.
이동자(130, 130')는 각각 상기와 같은 고정자부(122)에 삽입 개재되는 모터코일부(131)와, 소정의 연결부(133)를 통해 상기 모터코일부(131)와 일체로서 연장 결합되는 이동자 몸체부(132)를 포함한다.
모터코일부(131)는 상기 고정자부(122) 측 한 쌍의 마그넷 부착면(122a) 사이에 개재되며, 그 내부에 코일(coil, 도면 미도시)을 포함하고 있어 상기 코일로 인가되는 전류의 제어를 통해 양측면에서 마주하게 되는 상기 다수의 마그넷(123)과의 상호 작용으로 마그넷 트랙(120)을 따라 슬라이드 구동된다.
이동자 몸체부(132)는 마그넷 트랙(120)의 전방에 배치되어 그 상,하단부가 각각 LM 가이드(132a, 132b)를 통해 가이드 빔(110)의 전면(前面)에서 길이방향을 따라 좌우로 슬라이드 가능하게 지지된다.
또한, 이동자 몸체부(132)는 그 상단부로부터 수평으로 연장되는 연장부(132-1)가 LM 가이드(132c)를 통해 가이드 빔(110)의 상면(上面)에서도 마찬가지로 슬라이드 가능하게 지지된다.
한편, 이상의 구조를 갖는 이동자(130, 130')는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개로 구비되어 마그넷 트랙(120) 내지 가이드 빔(110)을 따라 서로 독립적으로 슬라이드 구동될 수도 있다.
본 발명에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템에서는, 상기와 같이 마그넷 트랙(120)이 가이드 빔(110)을 따라 좌우로 왕복 슬라이드 가능하게 구비되는 바, 이러한 마그넷 트랙(120)이 항상 상기 가이드 빔(110)에 대한 소정의 기준위치로 복귀 슬라이드 되기 위한 복원력 발생수단으로서 코일 스프링(140, 140')이 구비된다.
코일 스프링(140, 140')은 도 6에 도시된 바와 같이 마그넷 트랙(120)의 좌우 양측단부에 서로 대칭되게 한 쌍으로 구비되며, 각기 가이드 빔(110)의 채널부(111)에 수용되어 더미 매스부(121)의 내측면과 상기 채널부(111)의 내벽면(111a) 사이에 개재된다.
각 코일 스프링(140, 140')은 인장 스프링으로서 그 일단이 마그넷 트랙(120)에 고정되고 타단이 가이드 빔(110)에 대하여 상대적으로 고정되는 바, 구체적으로는 도 7에 도시된 바와 같이 코일 스프링(140)의 일단이 더미 매스부(121)의 길이방향의 중심 영역에 결합되는 고정핀 블록(124)에 걸려 고정되고, 타단은 도 8에 도시된 바와 같이 가이드 빔(110)의 길이방향의 끝단에서 채널부 내벽면(111a) 상에 탑재되어 결합되는 고정핀 플레이트(112)에 걸려 고정된다.
코일 스프링(140, 140')은 상기와 같은 배치 및 결합관계를 가짐으로써, 마그넷 트랙(120)이 상기 가이드 빔(110)을 기준으로 정위치에서 좌우로 이동할 때마다 각기 그에 상당한 복원력을 발생시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은 기본적으로 마그넷 트랙(120)이 가이드 빔(110)을 따라 좌우로 슬라이드 가능하게 구비되므로, 이동자(130)가 모터코일부(131)의 전류인가를 통해 좌우 어느 일방향으로 슬라이드 이동할 경우, 상기 모터코일부(131)와 상호작용하는 고정자부(122)로는 상기 이동하는 이동자(130)에 가해진 추력(thrust)의 반작용으로 인해 상기 이동자(130)와는 반대방향으로 반발력(reaction force)을 받게 된다.
따라서, 마그넷 트랙(120)은 가이드 빔(110)을 따라 상기 이동자(130)와는 반대방향으로 슬라이드 이동하게 되며, 상기한 코일 스프링(140, 140')은 이와 같이 이동하는 마그넷 트랙(120)이 다시 원위치로 복귀 슬라이딩하도록 작용한다.
도 9의 (a)는 상기한 코일 스프링(140, 140')의 구조 및 결합관계를 간략하게 나타낸 것으로서, 이러한 코일 스프링(140, 140')에 의해 전체 시스템(100)에 반발력을 보상하는 구조가 적용되기는 하였으나, 이와 함께 상기 코일 스프링(140, 140')으로 인한 서지(surge) 문제를 고려할 필요가 있다.
즉, 일반적으로 코일 스프링(140, 140')은 그 길이가 증가할 수록 권선수(N) 또한 증가하기 마련이며 이때 해당 코일 스프링(140, 140')의 고유진동수(fn)는 상기 다음의 식 (0)에서 보는 바와 같이 상기 권선수(N)에 반비례하므로 감소하게 된다.
Figure 112012003355441-pat00001
(d: 코일의 선경, D: 코일 스프링의 직경, N: 코일의 권선수)
코일 스프링(140, 140')의 고유진동수(fn)가 감소할 경우에는 시스템(100)의 진동에 의한 진동수와 일치할 확률이 높아지며, 만약 양자 간의 진동수가 일치할 경우에는 공진으로 인해 상기 코일 스프링(140, 140')은 정지 상태에서도 약 500[nm]의 진폭을 가지고 수십초 내지 수분의 시간 동안 진동(surge)하게 되는 현상이 발생하게 된다.
통상적으로 모션 컨트롤 시스템에서는 100[Hz] 이하의 진동이 스프링 서지의 주된 원인이 되고 있으므로 상기 코일 스프링(140, 140')의 고유진동수(fn)를 이보다 더 높게 유지할 필요가 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 코일 스프링(140, 140')을 그 길이방향으로 분할하여 복수 개의 분할 스프링(140a, 140b, 140c, 140d)으로 구비하고, 이웃하는 분할 스프링(140a, 140b, 140c, 140d) 사이에는 하나 이상의 링크 블록(170a, 170b, 170c)을 각각 개재시켜 분할 스프링(140a, 140b, 140c, 140d)의 각 단부와 연결되도록 하였다.
따라서, 링크 블록(170a, 170b, 170c)은 분할 스프링(140a, 140b, 140c, 140d)과 함께 더미 매스부(121)의 내측면과 채널부(111)의 내벽면(111a) 사이에 개재되며, 도 9 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 채널부(111)의 내벽면(111a) 상에 설치되는 가이드 레일(180)에 슬라이드 가능하게 결합된다.
이와 같이, 코일 스프링(140, 140')이 복수 개로 분할되어 얻어지는 분할 스프링(140a, 140b, 140c, 140d)은 각각 상기 코일 스프링(140, 140')에 비해 그 분할된 비율만큼 권선수(N)가 적어지므로, 상기 식 (0)에 따라 해당 고유진동수(fn) 또한 상기 권선수(N)에 반비례하여 증가하게 되며 결과적으로 통상 100[Hz] 이하의 시스템(100)의 진동수보다 훨씬 큰 값으로 설정됨으로써 서지 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)의 구성요소 간 역학 관계는 도 10과 같이 나타낼 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은 가이드 빔(110)에 마그넷 트랙(120)을 고정하지 않아, 이동자(130)의 슬라이드 이동 시(xM) 상기 마그넷 트랙(120)이 가이드 빔(110)을 따라 스프링(140, 140')으로 진동 슬라이드(xMT) 되도록 하고, 마그넷 트랙(120)에 추가적인 질량, 즉 더미 매스(121, mD)를 부가함으로써 상기 마그넷 트랙(120)을 통해 가이드 빔(110)으로 전달되는 반발력을 감소시키는 시스템이다.
한편, 이러한 반발력 보상 시스템은 가이드 빔(110)의 질량(mBase)이 매우 크다고 가정할 때 도 11과 같은 진동 전달 모델로 간략화할 수 있다. 도 11에서 cS는 마그넷 트랙(120)의 슬라이드 시의 마찰 감쇠를 나타낸다.
이때, 이동자(130)의 모터코일부(131)의 전류인가에 기인한 마그넷 트랙(120)의 추력(fT)과 가이드 빔(110)에 전달되는 힘(fB)은 아래와 같은 식 (1)과 (2)로 표현된다.
Figure 112012003355441-pat00002
이들 식에 의할 때, 반발력에 따른 마그넷 트랙(120)의 변위(xMT)와 가이드 빔(110)으로의 힘 전달률(fB/fT)은 아래의 식 (3)과 (4)로 정의될 수 있다.
Figure 112012003355441-pat00003
상기 식 (3), (4)에서 감쇠(cS)는 매우 작고 마찰 감쇠이므로 무시하면, 마그넷 트랙(130)의 추가 질량(mD), 즉 더미 매스(121)는 마그넷 트랙(130)의 변위(xMT)와 힘 전달률(fB/fT) 모두를 감소시킴을 알 수 있으며, 또한 스프링(140, 140')의 강성(kS)은 마그넷 트랙(130)의 변위(xMT)를 감소시키기는 하지만 힘 전달률(fB/fT)에는 큰 영향이 없음을 알 수 있다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 마그넷 트랙(120)의 일부를 이루는 더미 매스부(121)는 가이드 빔(110)의 채널부(111) 전체에 수용되는 크기로 마련함으로써 그 질량(mD)을 최대화 함으로써 가이드 빔(110)으로 전달되는 힘(fB)의 크기를 크게 낮추어 결과적으로 전체 시스템(100)의 진동현상을 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드 빔(110)을 따라 슬라이드 이동하는 마그넷 트랙(120)에 제동력을 가하기 위한 와전류 댐퍼(eddy current damper, 150)를 더 포함할 수 있다.
와전류 댐퍼(150)는 브래킷(151)을 통해 가이드 빔(110)의 좌우 양측 단부에 상대적으로 고정되며, 마그넷 트랙(120)의 이동량에 따라 고정자부(122)의 한 쌍의 마그넷 부착면(122a) 사이에 삽입 개재되는 양만큼 상기 마그넷 트랙(120)에 제동력을 가한다.
마그넷 트랙(120)에 대한 제동력은 상기 와전류 댐퍼(150)가 마그넷 부착면(122a) 사이에 삽입 개재되는 면적에 비례한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드 빔(110)의 좌우 양측 단부에 대하여 상대적으로 고정되는 2 쌍의 쇽 업소버(shock absorber, 160)를 더 포함한다.
이들 쇽 업소버(160)는 이동자(130, 130')가 허용된 좌우 슬라이드 범위를 벗어나는 경우 이를 접촉 및 차단하기 위한 안전장치로서 기능한다.
한편, 이상과 같이 설명된 반발력 보상 선형 구동 시스템(100)은 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.
본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.
1: 갠트리(gantry) 구조 2: 빔(beam)
3: 베이스 100: 반발력 보상 선형 구동 시스템
110: 가이드 빔 111: 채널부
111a: 내벽면 112: 고정핀 플레이트
120: 마그넷 트랙(magnet track) 121: 더미 매스(dummy mass)부
122: 고정자(stator)부 122a: 마그넷 부착면
123: 마그넷(magnet) 124: 고정핀 블록
130, 130': 이동자 131: 모터코일부
132: 이동자 몸체부 140, 140': 코일 스프링
140a, 140b, 140c, 140d: 분할 스프링
150: 와전류 댐퍼(eddy current damper) 160: 쇽 업소버(shock absorber)
170a, 170b, 170c: 링크 블록 180: 가이드 레일

Claims (4)

  1. 반발력 보상 선형 구동 시스템에 있어서,
    갠트리(gantry) 구조에서의 빔(beam)을 이루거나 상기 빔에 고정되며, 일측면으로는 채널(channel)부가 함입 형성되어 전체 길이에 걸쳐 연장되는 가이드 빔과;
    상기 가이드 빔의 일측면을 따라 슬라이딩 가이드되며 서로 대면하는 한 쌍의 마그넷 부착면이 길이방향을 따라 연장 형성된 고정자(stator)부와, 상기 한 쌍의 마그넷 부착면에 각각 상기 길이방향을 따라 부착되어 서로 대면하는 다수의 마그넷을 포함하는 마그넷 트랙과;
    상기 고정자부의 한 쌍의 마그넷 부착면 사이에 개재됨으로써 상기 다수의 마그넷과의 상호 작용으로 상기 마그넷 트랙을 따라 슬라이드 구동되는 모터코일부와, 상기 모터코일부와 일체로서 연장 결합되어 상기 채널부의 외측에 배치된 상태에서 상기 가이드 빔에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 이동자 몸체부를 포함하는 이동자; 및
    상기 가이드 빔의 채널부에 수용되어 일단이 상기 마그넷 트랙에 고정되고 타단이 상기 가이드 빔에 대하여 상대적으로 고정됨으로써, 상기 모터코일부의 구동에 따라 슬라이드 운동하는 상기 이동자로 인한 반작용으로서 상기 이동자와 반대방향으로 이동하게 되는 상기 마그넷 트랙을 상기 가이드 빔에 대한 소정의 기준위치로 복귀시키는 코일 스프링을 포함하며,
    상기 코일 스프링은 그 길이방향으로 복수 개로 분할하여 구비되되, 이웃하는 분할 스프링 사이에는 상기 가이드 빔에 의해 슬라이드 가능하게 지지되는 하나 이상의 링크 블록이 개재하여 상기 분할 스프링의 각 단부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반발력 보상 선형 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그넷 트랙은, 상기 고정자부의 내측면으로부터 일체로 연장 형성되어 상기 가이드 빔의 채널부에 수용되는 빔으로서 상기 채널부를 따라 슬라이드 가이드되는 더미 매스(dummy mass)부를 더 포함하고,
    상기 코일 스프링과 상기 하나 이상의 링크 블록은 상기 더미 매스부의 내측면과 상기 채널부의 내벽면 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 반발력 보상 선형 구동 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 링크 블록은 상기 채널부의 내벽면 상에서 설치되는 가이드 레일에 슬라이드 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 반발력 보상 선형 구동 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코일 스프링은 한 쌍의 인장 스프링으로서 구비되며, 각 일단부가 상기 마그넷 트랙의 길이방향의 양단에 고정되고 각 타단부가 상기 가이드 빔의 길이방향의 중심 영역에서 상기 채널부의 내벽면에 고정되는 것을 특징으로 하는 반발력 보상 선형 구동 시스템.
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