KR101374092B1

KR101374092B1 - 미세변위조종장치

Info

Publication number: KR101374092B1
Application number: KR1020120114020A
Authority: KR
Inventors: 정진년
Original assignee: 주식회사 진
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-03-13

Abstract

본 발명은 미세변위조종장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 작은 량의 변위를 정밀하게 조종할 수 있는 미세변위조종장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 미세변위조종장치는 제1변위수단과, 제2변위수단을 포함한다. 상기 제1변위수단은 일방향으로 변위를 발생시킨다. 상기 제2변위수단은 상기 제1변위수단에 의하여 발생된 변위를 일정한 비율로 감소시켜 타방향으로 변위를 발생시키도록 상기 제1변위수단에 결합된다. 그래서 상기 미세변위조종장치는 상기 제1변위수단이 발생시키는 변위로 상기 제2변위수단이 발생시키는 변위를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 제1변위수단이 큰 폭으로 움직이더라도 제2변위수단의 변위부는 제1변위수단의 변위에 일정한 비율로 감소하여 작은 폭으로 움직인다. 즉 제2변위수단의 변위부는 제1변위수단과 일정한 비율로 감소하여 움직인다. 그래서 제1변위수단으로 제2변위수단의 변위부를 제어할 수 있으며, 이때 제1변위수단에 오차가 발생하더라도 그 오차의 폭을 감소시킬 수 있다. 따라서 제2변위수단의 변위부를 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

미세변위조종장치{The apparatus to control fine displacement}

본 발명은 미세변위조종장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 작은 량의 변위를 정밀하게 조종할 수 있는 미세변위조종장치에 대한 것이다.

나노스테이지나 수술용 의료장치의 경우 미세 변위를 제어하며, 변위의 오차에 따라서 그 작동성능이 상당히 달라진다. 따라서 이들 장치의 경우 미세 변위를 정밀하게 제어해야 한다.
공개특허공보 제10-2009-0086713호 및 공개특허공보 제10-2012-0053125호에는 이러한 미세 변위를 제어하는 방법 및 그 미세 변위를 측정하는 방법이 개시되어 있다.

변위를 제어하기 위한 입력값과 상기 입력값에 따라 발생하는 변위값이 1:1로 대응할 경우 입력값에서 약간의 오차가 발생하면 그 오차에 상당하는 크기 만큼 변위값에서 오차가 발생한다. 사람이 변위를 제어하는 입력값을 기계적으로 입력할 경우 오차는 필연적이며, 이를 줄이는 것은 한계가 있다. 그래서 변위값에서 입력값의 오차에 상당하는 크기만큼 오차가 발생하여 미세변위를 정밀하게 제어하는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 입력값에 따라 발생하는 변위값이 입력값에 일정한 비율로 감소하도록 하여 입력값에서 오차가 발생하더라도 변위값에서 오차를 감소시킬 수 있는 미세변위조종장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 미세변위조종장치는 제1변위수단과, 제2변위수단을 포함한다. 상기 제1변위수단은 일방향으로 변위를 발생시킨다. 상기 제2변위수단은 상기 제1변위수단에 의하여 발생된 변위를 일정한 비율로 감소시켜 타방향으로 변위를 발생시키도록 상기 제1변위수단에 결합된다. 그래서 상기 미세변위조종장치는 상기 제1변위수단이 발생시키는 변위로 상기 제2변위수단이 발생시키는 변위를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 미세변위조종장치에 있어서, 상기 제1변위수단은 상기 일방향으로 기울어진 상태로 상기 일방향을 따라 슬라이딩이 가능한 슬라이딩바를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 제2변위수단은 상기 슬라이딩바가 슬라이딩을 할 때 상기 슬라이딩바가 벗어나지 않도록 상기 타방향이 상기 일방향과 수직이 되게 위치한 가이드바와, 상기 슬라이딩바가 슬라이딩을 할 때 상기 슬라이딩바와 상기 가이드바의 교차점을 따라 이동하는 변위부를 구비한다.

또한, 상기의 미세변위조종장치에 있어서, 상기 제1변위수단은 제1드럼과, 상기 제1드럼의 축방향을 따라 적층되도록 상기 제1드럼에 감긴 와이어와, 상기 제1드럼에 감긴 와이어를 풀어서 축방향을 따라 적층되게 감을 수 있도록 상기 제1드럼과 일정간격 이격한 제2드럼을 구비하는 것이 가능하다. 이 경우 상기 제2변위수단은 상기 와이어가 상기 제1드럼에서 상기 제2드럼에 감길 때 상기 와이어가 슬라이딩을 하여 벗어나지 않도록 상기 제1드럼과 상기 제2드럼의 사이에 위치한 가이드바와, 상기 와이어가 슬라이딩을 할 때 상기 와이어와 상기 가이드바의 교차점을 따라 이동하는 변위부를 구비한다.

본 발명에 의하면 제1변위수단이 큰 폭으로 움직이더라도 제2변위수단의 변위부는 제1변위수단의 변위에 일정한 비율로 감소하여 작은 폭으로 움직인다. 즉 제2변위수단의 변위부는 제1변위수단과 일정한 비율로 감소하여 움직인다. 그래서 제1변위수단으로 제2변위수단의 변위부를 제어할 수 있으며, 이때 제1변위수단에 오차가 발생하더라도 그 오차의 폭을 감소시킬 수 있다. 따라서 제2변위수단의 변위부를 정밀하게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미세변위조종장치의 일 실시예의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 미세변위조종장치의 다른 실시예의 개념도이다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 미세변위조종장치의 일 실시예를 설명한다.

도 1의 미세변위조종장치는 제1변위수단(10)과, 제2변위수단(20)을 포함한다.

제1변위수단(10)은 일방향으로 변위를 발생시키는 역할을 하며, 제2변위수단(20)은 제1변위수단(10)에 의하여 발생된 변위를 일정한 비율로 감소시켜 타방향으로 변위를 발생시킬 수 있도록 제1변위수단(10)에 결합된다.

이를 위하여 본 실시예의 경우 제1변위수단(10)은 일방향인 x축으로 기울어진 상태로 x축 방향을 따라 슬라이딩이 가능한 슬라이딩바(11)를 구비한다. 즉 슬라이딩바(11)는 x축 방향을 따라 좌우로 슬라이딩이 가능하다.

제2변위수단(20)은 가이드바(21)와 변위부(23)를 구비한다. 가이드바(21)는 x축과 수직인 타방향의 y축 방향으로 위치한다. 이때 가이드바(21)는 슬라이딩바(11)가 슬라이딩을 할 때 슬라이딩바(11)가 벗어나지 않도록 슬라이딩바(11)와 교차할 수 있게 위치한다. 그래서 슬라이딩바(11)가 슬라이딩을 하면 슬라이딩바(11)와 가이드바(21)의 교차점은 가이드바(21)를 따라 이동한다. 변위부(23)는 슬라이딩바(11)와 가이드바(21)의 교차점에 위치하여 교차점과 함께 움직인다.

본 실시예의 경우 슬라이딩바(11)가 x축을 따라 a의 거리만큼 이동을 하면 변위부(23)는 가이드바(21)를 따라 b의 거리만큼 이동을 한다. 그래서 슬라이딩바(11)가 x축을 따라 이동한 거리가 a1이라고 하면 변위부(23)의 이동 변위는 a1 × (b/a)가 된다. 즉 변위부(23)의 이동 변위는 슬라이딩바(11)의 이동 변위에 (b/a)배 만큼 감소된다.

그래서 슬라이딩바(11)를 x축으로 이동시키면 변위부(23)가 이에 비례하여 일정하게 이동하므로 슬라이딩바(11)를 이동시켜서 변위부(23)의 변위를 제어할 수 있다. 그리고 슬라이딩바(11)의 변위보다 변위부(23)의 변위가 작으므로 슬라이딩바(11)를 이동시켜서 변위부(23)의 미세한 변위를 조종할 수 있다.

이때 슬라이딩바(11)가 x축에 대하여 기울어진 각도가 작으면 작을수록 a의 거리는 커진다. 그래서 슬라이딩바(11)의 기울어진 각도가 작으면 작을수록 슬라이딩바(11)의 변위량에 대하여 변위부(23)의 변위량은 작아진다. 따라서 슬라이딩바(11)를 사용하여 변위부(23)의 변위를 미세하게 조종할 수 있다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 미세변위조종장치의 다른 실시예를 설명한다.

도 2의 경우에도 미세변위조동장치는 제1변위수단(10)과 제2변위수단(20)을 포함하며, 제1변위수단(10)은 일방향으로 변위를 발생시키는 역할을 하며, 제2변위수단(20)은 제1변위수단(10)에 의하여 발생된 변위를 일정한 비율로 감소시켜 타방향으로 변위를 발생시킬 수 있도록 제1변위수단(10)에 결합된다.

이때 제1변위수단(10)은 제1드럼(15)과, 제2드럼(17)과, 와이어(18)를 구비한다.

제1드럼(15)에는 와이어(18)가 감기며, 이때 와이어(18)는 제1드럼(15)의 축방향을 따라 적층되도록 제1드럼(15)에 감긴다. 즉 와이어(18)를 제1드럼(15)에 감으면 와이어(18)가 y축 방향인 제1드럼(15)의 축방향을 따라 적층된다. 제2드럼(17)은 제1드럼(15)에 감긴 와이어(18)를 풀어서 제2드럼(17)의 축방향을 따라 감을 수 있도록 제1드럼(15)과 일정간격 이격하여 위치한다. 그래서 제2드럼(17)에 와이어(18)를 감으면 와이어(18)는 제1드럼(15)에서 풀려서 제2드럼(17)에 감긴다. 그러면 제1드럼(15)에 감긴 와이어(18)는 줄어들어서 와이어(18)가 제1드럼(15)에 적층된 수는 줄어들고 제2드럼(17)에 감긴 와이어(18)는 늘어나서 와이어(18)가 제2드럼(17)에 적층된 수는 늘어난다. 이 경우 제1드럼(15)과 제2드럼(17) 사이의 와이어(18)의 위치는 y축의 음의 방향으로 이동한다.

제1드럼(15)에 와이어(18)를 감으면 와이어(18)는 제2드럼(17)에서 풀려서 제1드럼(15)에 감긴다. 그러면 제1드럼(15)에 감긴 와이어(18)는 늘어나서 와이어(18)가 제1드럼(15)에 적층된 수는 늘어나고 제2드럼(17)에 감긴 와이어(18)는 줄어들어서 와이어(18)가 제2드럼(17)에 적층된 수는 줄어든다. 이 경우 제1드럼(15)과 제2드럼(17) 사이의 와이어(18)의 위치는 y축의 양의 방향으로 이동한다.

제2변위수단(20)은 가이드바(25)와, 변위부(27)를 구비한다. 가이드바(25)는 와이어(18)가 제1드럼(15)에서 제2드럼(17)에 감길 때 와이어(18)가 슬라이딩을 하여 벗어나지 않도록 와이어(18)와 교차할 수 있게 제1드럼(15)과 제2드럼(17) 사이에 위치한다. 즉 제1드럼(15)과 제2드럼(17) 사이에 위치한 와이어(18)와 가이드바(25)는 서로 교차한다. 와이어(18)가 제2드럼(17)에 감길 때에는 제1드럼(15)과 제2드럼(17) 사이에 위치한 와이어(18)는 y축의 음의 방향으로 이동하고, 와이어(18)가 제1드럼(15)에 감길 때에는 제1드럼(15)과 제2드럼(17) 사이에 위치한 와이어(18)는 y축의 양의 방향으로 이동한다. 이때 이동하는 거리는 제1드럼(15)이나 제2드럼(17)에 와이어(18)가 적층된 폭 만큼이다. 가이드바(25)는 제1드럼(15)과 제2드럼(17)의 사이에 위치한 와이어(18)가 y축방향으로 이동하더라도 와이어(18)가 벗어나지 않도록 제1드럼(15)과 제2드럼(17)의 축방향으로 배치된다. 그러면 와이어(18)가 슬라이딩을 할 때 와이어(18)와 가이드바(25)의 교차점은 가이드바(25)를 따라 이동한다. 변위부(27)는 와이어(18)와 가이드바(25)의 교차점에 위치하여 교차점과 함께 움직인다.

본 실시예의 경우 제1드럼(15)에 와이어(18)가 전부 제2드럼(17)에 감기면 변위부(27)는 와이어(18)가 제1드럼(15)에 적층된 폭만큼 이동한다. 그래서 와이어(18)를 풀거나 감아서 변위부(27)의 변위량을 제어할 수 있다. 이때 와이어(18)의 길이가 변위부(27)의 변위량보다 훨씬 길므로 변위부(27)의 변위량을 미세 조종할 수 있다. 한편 본 실시예의 경우에도 제1드럼(15)과 제2드럼(17)의 지름을 크게 하면 제1드럼(15)과 제2드럼(17)에 감기는 와이어(18)의 길이가 길어지므로 변위부(27)를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

10 : 제1변위수단 11 : 슬라이딩바
15 : 제1드럼 17 : 제2드럼
18 : 와이어 20 : 제2변위수단
21 : 가이드바 23 : 변위부
25 : 가이드바 27 : 변위부

Claims

일방향으로 기울어진 상태로 상기 일방향을 따라 슬라이딩이 가능한 슬라이딩바를 구비하여 상기 일방향으로 변위를 발생시키는 제1변위수단과,
상기 제1변위수단에 의하여 발생된 변위를 일정한 비율로 감소시켜 타방향으로 변위를 발생시키기 위하여 상기 슬라이딩바가 슬라이딩을 할 때 상기 슬라이딩바가 벗어나지 않도록 상기 타방향이 상기 일방향과 수직이 되게 위치한 가이드바와, 상기 슬라이딩바가 슬라이딩을 할 때 상기 슬라이딩바와 상기 가이드바의 교차점을 따라 이동하는 변위부를 구비하는 제2변위수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세변위조종장치.
제1드럼과, 상기 제1드럼의 축방향을 따라 적층되도록 상기 제1드럼에 감긴 와이어와, 상기 제1드럼에 감긴 와이어를 일방향으로 풀어서 축방향을 따라 적층되게 감을 수 있도록 상기 제1드럼과 일정간격 이격한 제2드럼을 구비하여 상기 일방향으로 변위를 발생시키는 제1변위수단과,
상기 제1변위수단에 의하여 발생된 변위를 일정한 비율로 감소시켜 타방향으로 변위를 발생시키기 위하여 상기 와이어가 상기 제1드럼에서 상기 제2드럼에 감길 때 상기 와이어가 슬라이딩을 하여 벗어나지 않도록 상기 제1드럼과 상기 제2드럼의 사이에서 상기 타방향으로 위치한 가이드바와, 상기 와이어가 슬라이딩을 할 때 상기 와이어와 상기 가이드바의 교차점을 따라 이동하는 변위부를 구비하는 제2변위수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세변위조종장치.
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