KR101770178B1 - Parallel robot type precise positioning control apparatus - Google Patents

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KR101770178B1
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Abstract

본 발명은 지면이나 본체프레임에 상에 고정되는 베이스부(6)를 구비하고, 상기 베이스부(6)의 상부에는 적어도 세 개 이상의 제1 리니어모션부(10)를 동일 원주 상에 등각으로 배열되게 고정결합하고 상기 각각의 제1 리니어모션부(10) 상부에는 제2 리니어모션부(20)를 결합하되,
상기 제1 및 제2 리니어모션부(10)(20)는 각각 하부 고정판체(12)(22)과 상부 슬라이드판체(14)(24)으로 구성되며, 서로 간의 상하로 위치되는 제1 리니어모션부(10)와 제2 리니어모션부(20)의 상부 슬라이드판체(14)(24) 간의 직선움직임이 서로 직교되도록 결합하며,
각 제1 리니어모션부(10)에는 슬라이드판체(14)를 선형으로 이송시키는 구동부(50)를 결합구성하고, 각 제2 리니어모션부(20)의 슬라이드판체(24) 상부에는 회전체(30)를 결합구성하며,
회전체(30)의 상부에는 물체를 올리기 위한 무빙플랫폼(40)를 결합하되 하나의 무빙플랫폼(40)으로 상기 회전체(30)들에 모두 연결되게 결합하여,
제어부에 의한 각각의 제1 리니어모션부(10)의 구동부(50) 작동으로 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)들의 직선 변위를 발생시키면 그 이동된 변위를 기준으로 제2 리니어모션부(20)들의 상부 슬라이드판체(24)의 연계적 직선 변위발생과 회전체(30)들의 연계적 회전으로 무빙플랫폼(40) 상에 올려지는 물체의 위치를 정밀하게 제어할 수 있도록 한 것이다.
The present invention is characterized in that it has a base part (6) fixed on a floor or main frame and at least three or more first linear motion parts (10) are arranged in an equiangular manner on the upper part of the base part And the second linear motion unit 20 is coupled to the upper portion of each of the first linear motion units 10,
The first linear motion unit 10 and the second linear motion unit 20 are constituted by the lower fixed plate bodies 12 and 22 and the upper slide plate bodies 14 and 24, And the linear motion between the upper slide plate bodies 14 and 24 of the second linear motion section 20 are orthogonal to each other,
The first linear motion section 10 is coupled with a driving section 50 for linearly moving the slide plate body 14 and the rotary body 30 is provided on the slide plate body 24 of each second linear motion section 20 ),
A moving platform 40 for raising an object is coupled to an upper portion of the rotating body 30 so as to be connected to the rotating bodies 30 by one moving platform 40,
When the linear displacement of the upper slide plate bodies 14 of the first linear motion section 10 is caused by the operation of the drive section 50 of each first linear motion section 10 by the control section, It is possible to precisely control the position of an object placed on the moving platform 40 by the generation of a linear linear displacement of the upper slide plate 24 of the linear motion units 20 and the associated rotation of the rotating bodies 30 will be.

Description

병렬로봇형 정밀위치 제어장치{PARALLEL ROBOT TYPE PRECISE POSITIONING CONTROL APPARATUS} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a parallel robot type precise position control device,

본 발명은 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus capable of precisely controlling a position.

산업 현장에서는 다양한 로봇을 이용하여 많은 부분에서 작업의 자동화가 이루어져 있다. 원활한 작업의 자동화를 위해서는 로봇의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있어야 한다는 것이 기본적인 조건이 되며, 작업 내용이나 환경에 따른 여러 조건들을 충족시킬 수 있도록 로봇이 설계되어 사용되고 있다. In the industrial field, work is automated in many parts using various robots. In order to automate the smooth operation, the basic condition is that the robot should be able to control its motion precisely. Robots are designed and used so as to satisfy various conditions according to work contents and environment.

현재는 직렬로봇의 단점을 보완한 여러 형태의 병렬로봇이 많이 개발되어 있는바, 병렬로봇(PARALLEL ROBOT)이란 로봇 머니퓰레이터의 말단장치에 해당하는 플랫폼과 바닥에 고정되는 베이스가 직선 구동장치를 포함하는 다 수의 링크에 의해서 폐루프 구조를 이루면서 서로 연결된 로봇을 말한다. Many types of parallel robots have been developed to overcome the disadvantages of the serial robots. Parallel robots are a platform corresponding to the end device of the robot manipulator and a base fixed to the floor include a linear driving device It refers to a robot connected to each other while forming a closed loop structure by a plurality of links.

병렬로봇은 대부분 다 수의 링크를 조합하여 물체를 이동시키는 구성이고 물체를 회전시키기 위해서는 별도의 회전체가 필요하며, 작동하기 위한 제어가 복잡한 메커니즘으로 이루어진다. Parallel robots are mostly configured to move objects by combining a number of links. In order to rotate an object, a separate rotating body is required, and a control mechanism for operation is complicated.

그리고 첨단기술분야나 의료 분야 등 여러 분야에서 점점 더 높은 정밀도가 요구되고 있으며, 산업 현장에서 보다 정밀하게 위치를 제어할 수 있는 제어장치가 지속적으로 요구되고 있다. In addition, higher precision is required in various fields such as high technology fields and medical fields, and there is a constant demand for a control device capable of more precisely controlling the position in an industrial field.

국내 등록특허 제10-1421351호“병렬로봇”Korean Patent No. 10-1421351 " Parallel robot "

따라서 본 발명은 구조가 간단하면서도 보다 정밀한 변위제어가 가능한 병렬로봇형 정밀위치 제어장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a parallel robot type precision position control apparatus which is simple in structure and capable of precise displacement control.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지면이나 본체프레임에 상에 고정되는 베이스부(6)를 구비하고, 상기 베이스부(6)의 상부에는 적어도 세 개 이상의 제1 리니어모션부(10)를 동일 원주 상에 등각으로 배열되게 고정결합하고 상기 각각의 제1 리니어모션부(10) 상부에는 제2 리니어모션부(20)를 결합하되, In order to accomplish the above object, the present invention provides a motorcycle having a base portion (6) fixed on a floor or a main body frame, and at least three first linear motion portions (10) And the second linear motion unit 20 is coupled to the upper portion of each of the first linear motion units 10,

상기 제1 및 제2 리니어모션부(10)(20)는 각각 하부 고정판체(12)(22)과 상부 슬라이드판체(14)(24)으로 구성되며, 서로 간의 상하로 위치되는 제1 리니어모션부(10)와 제2 리니어모션부(20)의 상부 슬라이드판체(14)(24) 간의 직선움직임이 서로 직교되도록 결합하며, The first linear motion unit 10 and the second linear motion unit 20 are constituted by the lower fixed plate bodies 12 and 22 and the upper slide plate bodies 14 and 24, And the linear motion between the upper slide plate bodies 14 and 24 of the second linear motion section 20 are orthogonal to each other,

각 제1 리니어모션부(10)에는 슬라이드판체(14)를 선형으로 이송시키는 구동부(50)를 결합구성하고, 각 제2 리니어모션부(20)의 슬라이드판체(24) 상부에는 회전체(30)를 결합구성하며, The first linear motion section 10 is coupled with a driving section 50 for linearly moving the slide plate body 14 and the rotary body 30 is provided on the slide plate body 24 of each second linear motion section 20 ),

회전체(30)의 상부에는 물체를 올리기 위한 무빙플랫폼(40)를 결합하되 하나의 무빙플랫폼(40)으로 상기 회전체(30)들에 모두 연결되게 결합하여, A moving platform 40 for raising an object is coupled to an upper portion of the rotating body 30 so as to be connected to the rotating bodies 30 by one moving platform 40,

제어부에 의한 각각의 제1 리니어모션부(10)의 구동부(50) 작동으로 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)들의 직선 변위를 발생시키면 그 이동된 변위를 기준으로 제2 리니어모션부(20)들의 상부 슬라이드판체(24)의 연계적 직선 변위발생과 회전체(30)들의 연계적 회전으로 무빙플랫폼(40) 상에 올려지는 물체의 위치를 정밀하게 제어할 수 있도록 함을 특징으로 한다. When the linear displacement of the upper slide plate bodies 14 of the first linear motion section 10 is caused by the operation of the drive section 50 of each first linear motion section 10 by the control section, It is possible to precisely control the position of an object placed on the moving platform 40 by the generation of a linear linear displacement of the upper slide plate 24 of the linear motion units 20 and the associated rotation of the rotors 30 .

본 발명은 구동부의 구동으로 직선 운동하는 제1 리니어모션부를 구비하고 제1 리니어 모션부의 상부에는 제2 리니어모션부를 결합하되 서로 직교로 선형이동하도록 하고, 제2 리니어모션부의 상부에 회전체를 결합하며 이러한 상하로 적층배열된 상태의 구성을 다시 동일 평면상의 베이스에 등각으로 3개 이상 배열구성하며, 이러한 상하로 적층배열된 상태의 구성을 다시 동일 평면상의 베이스(6)에 등각으로 3개 이상 배열구성하며, 그에 따라 배열된 회전체(30)들에 모두 연결되게 무빙플랫폼(40)을 결합함으로써 무빙플랫폼(40) 상에 올려지는 물체를 x축 및 y축 방향으로의 이동과 θ각으로 회전이 제어되도록 함으로써 구조가 간단하면서도 보다 정밀한 변위제어가 가능한 장점이 있다. The present invention is characterized in that the first linear motion unit includes a first linear motion unit that linearly moves by driving of a driving unit, and the second linear motion unit is coupled to the upper portion of the first linear motion unit so as to linearly move orthogonally with each other, Three or more layers of the upper and lower layers are alternately arranged in the same plane on the same plane, and the upper and lower layers are arranged in the same plane on the same base 6 to have three or more And by moving the moving platform 40 in such a manner that the moving platform 40 is connected to all the rotating bodies 30 arranged in accordance with the movement of the moving platform 40 in the x-axis and y- So that the displacement can be controlled with a simple structure.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 병렬로봇형 정밀위치 제어장치의 사진도,
도 2는 도 1에서 최상단의 무빙플랫폼을 제거한 상태의 사진 구성도,
도 3은 도 1의 주요부 측면 구성도,
도 4 및 도 5는 제1 리니어모션부의 구성도 및 분해 사진도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 병렬로봇형의 작동을 설명하기 위한 도면.
1 is a photograph of a parallel robot type precision position control apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a photograph construction diagram of the state where the uppermost moving platform is removed in Fig. 1,
Fig. 3 is a side view of the main part of Fig. 1,
Figs. 4 and 5 are a configuration diagram and an exploded photograph of the first linear motion section,
6 is a diagram for explaining the operation of the parallel robot type according to the embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 병렬로봇형 정밀위치 제어장치(2)는 지면이나 본체프레임에 상에 고정되는 베이스부(6)를 구비한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a parallel robot type precision position control apparatus 2 according to a preferred embodiment of the present invention includes a base unit 6 fixed on a floor or a main body frame.

상기 베이스부(6)의 상부에는 세 개의 제1 리니어모션부(10)를 결합하되 배치를 함에 있어서 동일 원주 상에 등각을 이루도록 배열되게 고정결합한다. Three first linear motion units 10 are coupled to the upper portion of the base unit 6 so as to be equiangularly arranged on the same circumference.

즉 본 발명의 실시 예에서 제1 리니어모션부(10)의 갯 수는 3개이므로 120°의 각을 이루도록 배치하게 되며, 상기 각 제1 리니어모션부(10)는 모두 동일한 구성을 가진다. In other words, in the embodiment of the present invention, the number of the first linear motion units 10 is three, so that the first linear motion units 10 are arranged at an angle of 120 °, and all of the first linear motion units 10 have the same configuration.

도 3 내지 도 4를 함께 참고하면, 제1 리니어모션부(10)는 하부 고정판체(12)와 상부 슬라이드판체(14)로 구성되어 상부 슬라이드판체(14)는 하부 고정판체(12) 상부에서 선형이동된다. 이때 하부 고정판체(12)와 상부 슬라이드판체(14) 간에는 LM가이드(G)로 서로 결합되게 설치하여 상부 슬라이드판체(14)가 하부 고정판체(12) 상부에서 안정적으로 선형이동되게 한다. 3 to 4, the first linear motion unit 10 is composed of the lower fixed plate body 12 and the upper slide plate body 14, and the upper slide plate body 14 is formed on the upper portion of the lower fixed plate body 12 Linearly. At this time, the lower fixed plate body 12 and the upper slide plate body 14 are connected to each other by the LM guide G so that the upper slide plate body 14 is stably and linearly moved above the lower fixed plate body 12. [

특히 제1 리니어모션부(10)에는 상부 슬라이드판체(14)의 직선(선형) 변위를 발생시키기 위한 구동부(50)를 구성하는바 정밀한 위치제어를 위하여 바람직하게 리니어모터(51)로 구현할 수 있다. 그리고 리니어모터(51) 대신에 볼스크류와 서보모터에 의한 직선운동 혹은 피에조(Piezo)리니어모터에 의한 직선운동 등으로 구현할 수도 있다. The first linear motion unit 10 may be implemented with a linear motor 51 for precise position control which constitutes a driving unit 50 for generating a linear displacement of the upper slide plate 14 . Instead of the linear motor 51, it may be realized by a linear motion by a ball screw and a servo motor, or by a linear motion by a piezo linear motor.

각각의 제1 리니어모션부(10)에 구성되는 구동부(50)는 제어부(미도시)에 의하여 상부 슬라이드판체(14)의 직선 변위의 크기 즉 이동시키는 거리를 개별적으로 제어하게 되며, 그 이동되는 거리는 3개의 슬라이드판체(14)가 각기 다를 수 있다. The driving unit 50 of each first linear motion unit 10 individually controls the magnitude of the linear displacement of the upper slide plate member 14, that is, the moving distance, by a control unit (not shown) The three slide plate bodies 14 may have different distances from each other.

구동부(50)를 구성함에 있어서 바람직하게 리니어모터(51)는 쓰는 이유는 슬라이드판체(14)가 하부 고정판체(12)와 직접적인 접촉이 없어 마찰에 의한 손실이 없으며, 전기적인 신호에 의해 그 이동거리를 측정함으로써 움직이는 거리를 보다 정밀하게 제어할 수 있기 때문이다. The reason why the linear motor 51 is used is that the slide plate 14 does not directly contact the lower fixed plate body 12 and there is no loss due to friction, This is because the moving distance can be controlled more precisely by measuring the distance.

이는 위치 제어의 오차범위가 나노급으로 최소화시킬 수 있는바 0.01mm의 이동리의 오차가 발생하더라고 정밀 기계에서는 큰 오차가 될 수 있으므로 이를 방지하게 된다. This can minimize the error range of the position control to the nano scale, and it can prevent the error of the moving error of 0.01 mm because it may cause a large error in the precision machine.

제1 리니어모션부(10)에 설치되는 리니어모터(51)는 마그넷유닛(53)과 코일유닛(55)으로 구성되는바, 마그넷유닛(53)은 상부 슬라이드판체(14)의 하부에 “ㄷ”자형의 고정구(53a)를 매개로 두 개의 자석(53b)을 상하로 이격되게 고정결합하여 구성한다. The linear motor 51 installed in the first linear motion unit 10 is constituted by a magnet unit 53 and a coil unit 55. The magnet unit 53 is provided on the lower part of the upper slide plate 14 And the two magnets 53b are fixedly coupled to each other by vertically spaced apart from each other via a " shaped fastener 53a.

그리고 코일유닛(55)은 하부 고정판체(14)에 고정하되 코일유닛(55)이 상기 마그넷유닛(53)을 구성하는 상하로 이격된 두 개의 자석(53b) 사이에 위치하도록 하되 자석(53b)과 코일유닛(55) 간에 접촉이 없이 이격되게 결합하여 이동시 마찰에 의 한 오차를 배제시킬 수 있도록 한다. The coil unit 55 is fixed to the lower fixed plate body 14 so that the coil unit 55 is positioned between the upper and lower spaced apart magnets 53b constituting the magnet unit 53, And the coil unit 55 so as to be spaced apart from each other, thereby eliminating an error due to friction upon movement.

코일유닛(55)은 코일이 감겨있는 부분에 대하여 에폭시 몰딩처리한 것으로서 몰딩처리하는 이유는 코일이 밖으로 노출되어 있으면 작동중 숏트(에러) 발생될 수 있기 때문에 이를 예방한다. The coil unit 55 is formed by epoxy-molding the coiled portion. The reason why the coiled unit 55 is molded is to prevent the coiled unit 55 from being exposed to the outside because an error may occur during operation.

도 3a 및 도 3b를 참고하면 본 발명에서 제1 리니어모션부(10)를 구성하는 상부 슬라이드판체(14) 상부에는 제2 리니어모션부(20), 회전체(30) 및 무빙플랫폼(40)이 차례로 적층결합됨에 따라 무게가 가중된다. 만약 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)의 슬라이드 이동을 안내하는 LM가이드(G)의 높이(GH)를 기준으로 상부쪽의 총무게와 하부쪽의 총무게 차이가 많이 나면 하중을 많이 받는 상부 슬라이드 판체(14) 이동시 상하로 요동이 발생할 수 있으며 이는 정밀한 위치제어에 장애요인으로 작용한다.
따라서 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14) 상부에 제2 리니어모션부(20), 회전체(30) 및 무빙플랫폼(40)이 차례로 적층결합된 상태에서 제1 리니어모션부(10)의 LM가이드(G)의 높이(GH)를 기준으로 하부쪽의 무게와 상부쪽의 총무게가 서로 비슷하도록 하는 것이 바람직하다.
3A and 3B, the second linear motion unit 20, the rotating body 30, and the moving platform 40 are disposed on the upper slide plate body 14 constituting the first linear motion unit 10 in the present invention, Which in turn weighs heavily as stacked. If the difference between the total weight of the upper side and the total weight difference of the lower side is larger than the height GH of the LM guide G guiding the slide movement of the upper slide plate 14 of the first linear motion unit 10 The up and down movement may occur when the upper slide plate 14 having a large load is moved, which is an obstacle to precise position control.
The second linear motion portion 20, the rotating body 30 and the moving platform 40 are stacked in this order on the upper slide plate body 14 of the first linear motion portion 10, It is preferable that the weight of the lower side and the total weight of the upper side are made to be equal to each other with reference to the height GH of the LM guide G of the base 10.

이를 위해서 도 3b에 도시된 바와 같이 리니어모터(51)를 제1 리니어모션부(10)에 결합함에 있어서 도 3을 참고하면, 리니어모터(51)를 구성하는 마그넷유닛(53)은 상부 슬라이드판체(14)의 하부에 결합함에 있어서 LM가이드(G)의 높이(GH) 기준으로 보다 아래에 위치되게 결합한다. 3, when the linear motor 51 is coupled to the first linear motion unit 10 as shown in FIG. 3B, the magnet unit 53, which constitutes the linear motor 51, (GH) of the LM guide (G) in the lower part of the LM guide (14).

즉 마그넷유닛(53)을 구성하는 ‘ㄷ’자형의 고정구(53a)는 스테인레스 재질로 구성할 수 있는데 이는 알루미늄 재질로 구성할 수 있는 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)의 무게보다 훨씬 무게가 무거운바, 마그넷유닛(53)이 하부에 결합된 상부 슬라이판체(14)는 LM가이드(G)를 기준으로 하부쪽의 무게(K)가 상부쪽의 무게(F) 보다 크게 된다. 즉 하부쪽의 무게(K) 〉상부쪽의 무게(F)와 같은 공식이 성립된다. That is, the 'C' -like fastener 53a constituting the magnet unit 53 may be made of stainless steel. This is because the upper linear slide plate 14 of the first linear motion unit 10, which can be made of aluminum material, The upper slider plate 14 to which the magnet unit 53 is coupled at the lower part has a weight K lower than the upper side weight F with respect to the LM guide G do. That is, a formula such as the weight at the lower side (K)> the weight at the upper side (F) is established.

그리고 앞서 설명드린 바와 같이 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14) 상부에는 제2 리니어모션부(20), 회전체(30) 및 무빙플랫폼(40)이 차례로 적층결합됨에 따라 무게가 가중되어지며 적층결합 완료된 상태에서 제1 리니어모션부(10)의 LM가이드(G)의 높이(GH)를 기준으로 제1 리니어모션부(10)를 구성하는 상부 슬라이드판체(14)의 하부쪽의 무게(K)와 〔제1 리니어모션부(10)를 구성하는 상부 슬라이드판체(14)의 상부쪽의 무게(F)+제2 리니어모션부(20) 무게+회전체(30) 무게+무빙플랫폼(40) 무게〕가 균형을 이루게 하는 것이다. As described above, since the second linear motion unit 20, the rotating body 30, and the moving platform 40 are sequentially stacked on the upper slide plate body 14 of the first linear motion unit 10, Of the upper linear slide plate 14 constituting the first linear motion portion 10 with reference to the height GH of the LM guide G of the first linear motion portion 10 in the state where the stacking of the first linear motion portions 10 is completed, The weight K of the first linear motion unit 10 and the weight F of the upper linear slide member 14 constituting the first linear motion unit 10 plus the weight of the second linear motion unit 20 plus the weight of the rotating body 30 + The weight of the moving platform 40].

제1 리니어모션부(10)의 슬라이드판체(14)의 이동거리를 정밀하게 제어하기 위해서 리니어 엔코더(60)를 구성한다. The linear encoder 60 is configured to precisely control the moving distance of the slide plate body 14 of the first linear motion unit 10. [

상기 리니어 엔코더(60)는 하부 고정판체(12)의 상부에는 헤드(62)를 결합하고, 상부 슬라이드판체(14)의 하부에는 헤드(62)와 대응되는 위치에 스케일(눈금자)(64)을 결합하여 구현할 수 있다. The linear encoder 60 has a head 62 on the upper portion of the lower fixed plate body 12 and a scale 64 on the lower portion of the upper slide plate body 14 at a position corresponding to the head 62 Can be combined and implemented.

스케일(64)은 열팽창계수가 적은 니켈 합금을 사용하는 것이 바람직한바 이는 기계에서 발생하는 열이 스케일(64)에 영향을 주어 팽창하게 되면 정밀한 움직인 거리의 측정에 오차가 발생할 수 있기 때문이다. The scale 64 is preferably a nickel alloy with a low coefficient of thermal expansion because the heat generated by the machine affects the scale 64 and expands, resulting in errors in the measurement of precise moving distance.

다음으로 제1 리니어모션부(10)를 구성하는 상부 슬라이드판체(14) 상부에는 제2 리니어모션부(20)를 결합한다. Next, the second linear motion unit 20 is engaged with the upper slide plate member 14 constituting the first linear motion unit 10.

여기서 제1 리니어모션부(10)의 갯 수에 준하여 제2 리니어모션부(20)도 3개로 구성되며 3개의 제2 리니어모션부(30)는 모두 동일한 구성을 가진다.
그리고 제2 리니어모션부(30)는 제1 리니어모션부(10)에 비하여 크기는 작으나 제1 리니어모션부(10)과 마찬가지로 선형이동이 가능토록 구성하는바 제2 리니어모션부(20)를 구성하는 명칭을 정함에 있어서 제1 리니어모션부(10)를 구성하는 명칭과 동일한 명칭으로 정의하되 도면부호를 다르게 표기한다.
즉 제2 리니어모션부(20)는 하부 고정판체(22)과 상부 슬라이드판체(24)으로 구성되며 서로 간에도 LM가이드(G)로 결합되게 안정적으로 선형이동되게 한다.
Here, the number of the second linear motion units 20 is also three, and the number of the second linear motion units 30 are all the same, in accordance with the number of the first linear motion units 10.
The second linear motion unit 30 is smaller in size than the first linear motion unit 10 but is configured to be linearly movable in the same manner as the first linear motion unit 10, In defining the constituent names, the same names as the names constituting the first linear motion unit 10 are defined, but the reference numerals are denoted differently.
That is, the second linear motion unit 20 is composed of the lower fixed plate body 22 and the upper slide plate body 24 and is stably and linearly moved to be coupled to each other by the LM guide G. [

이때 제2 리니어모션부(20)를 제1 리니어모션부(10) 상부에 결합함에 있어서, 제2 리니어모션부(20)의 상부 슬라이드판체(24)는 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)의 슬라이딩 움직임에 대하여 직교 방향으로 슬라이딩 이동이 되도록 결합한다. At this time, when the second linear motion unit 20 is coupled to the upper portion of the first linear motion unit 10, the upper slide plate member 24 of the second linear motion unit 20 is engaged with the upper portion of the first linear motion unit 10 So as to be slid in the orthogonal direction with respect to the sliding movement of the slide plate body (14).

여기서 제2 리니어모션부(20)에는 하부 고정판체(22)에 대하여 상부 슬라이드판체(24)를 선형으로 이동시키기 위한 별도의 구동부를 구성하지 않는바, 그 이유는 후술하기로 한다. Here, the second linear motion unit 20 does not constitute a separate driving unit for linearly moving the upper slide plate member 24 with respect to the lower fixed plate member 22, which will be described later.

다음으로 각 제2 리니어모션부(20)의 슬라이드판체(24) 상부에는 회전체(30)를 구성하고, 회전체(30)의 상부에는 무빙플랫폼(40)을 결합하되 하나의 무빙플랫폼(40)이 상기 3개의 회전체(30)들에 모두 연결되게 결합한다. A rotating body 30 is formed above the slide plate body 24 of each second linear motion unit 20 and a moving platform 40 is coupled to an upper portion of the rotating body 30 so that one moving platform 40 Are connected to the three rotors 30 in a connected manner.

무빙플랫폼(40)은 정밀하게 위치되어야 할 물체를 올려놓기 위한 선반에 해당하는 구성요소이다. The moving platform 40 is a component corresponding to a shelf for placing an object to be precisely positioned.

상기 구성의 본 발명 병렬로봇형 정밀위치 제어장치(2)는 궁극적으로 무빙플랫폼(40) 상에 올려진 물체의 정밀한 위치제어에 있는 것으로서 그 작동과정 설명하면 다음과 같다. The parallel robot type precision position control system 2 according to the present invention having the above-described configuration is ultimately in precise position control of an object placed on the moving platform 40, and its operation will be described as follows.

먼저 무빙플랫폼(40)이 3개의 회전체(30)들에 모두 연결됨에 따라 무빙플랫폼(30)의 정밀한 변위 제어는 최초 3개의 제1 리니어모션부(10)의 슬라이드판체(14)의 변위 발생으로부터 이루어지는 것으로서 제1 리니어모션부(10)의 3개의 모터가 동시에 작동함에 따라 상부 슬라이드판체(14)들의 변위발생에 의해 이루어지게 된다. Precise displacement control of the moving platform 30 is performed in such a manner that displacement of the slide plate body 14 of the first three linear motion portions 10 occurs And the displacement of the upper slide plate bodies 14 is caused by the simultaneous operation of the three motors of the first linear motion unit 10.

그와 동시에 제1 리니어모션부(10)의 슬라이드판체(14) 상부에 결합된 3개의 제2 리니어모션부(20)의 슬라이드판체(24) 간의 변위 발생으로 이어지고 그 상부에 결합된 3개의 회전체(30) 간의 회전에 의한 유기적 연동으로 이어지게 되며 결국에는 회전체에 결합된 무빙플랫폼(40)에 올려진 물체는 (x, y, θ) 값으로 정밀하게 좌표이동하게 된다. Simultaneously with this, displacement occurs between the slide plate bodies (24) of the three second linear motion parts (20) coupled to the upper part of the slide plate body (14) of the first linear motion part (10) (X, y, .theta.), And the object mounted on the moving platform 40, which is coupled to the rotating body, is precisely moved to the coordinates (x, y, .theta.).

도 6을 참고하여 보다 자세히 설명하면, More specifically, referring to FIG. 6,

무빙플랫폼(60) 상에 올려진 물체를 원하는 최종 좌표(x, y, θ)가 정해지면 그 최초 좌표에서 최종 좌표로 이동시키기 위한 (M1,M2, M3)의 이동 거리를 계산하게 되며, 그 계산에 의하여 제어부는 물체가 최종 좌표(x, y, θ)를 향해 갈 수 있도록 하기 위해 제어부는 각각의 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)가 움직여야 할 변위를 아래의 계산식에 의하여 계산하고 그 계산결과에 따라 각각의 제1 리니어모션부(10)의 구동부(50)를 구동시키게 된다. When the desired final coordinates (x, y, [theta]) are determined on the moving platform 60, the moving distances M1, M2 and M3 for moving the initial coordinates to the final coordinates are calculated, In order to allow the object to move toward the final coordinates (x, y,?) By calculation, the control unit calculates the displacements of the upper slide plate 14 of each first linear motion unit 10 to be moved by the following equation And drives the driving unit 50 of each first linear motion unit 10 according to the calculation result.

(x, y, θ) = f(M1, M2, M3) (x, y,?) = f (M1, M2, M3)

상기와 같이 변위제어는 3개의 모터의 구동으로 x축과 y축 및 θ(회전)이 이루어짐으로써 x축과 y축의 변위발생시 생기는 생길 수 있는 오차에 대하여 θ(회전)으로 오차의 보정이 이루어져 정밀한 위치제어가 가능하다. As described above, the displacement control is performed by driving three motors, so that the x-axis, the y-axis, and the θ (rotation) are performed, so that the error is corrected by θ (rotation) with respect to the error that may occur when the displacement occurs in the x- Position control is possible.

한편, 베이스판(6)과 무빙플랫폼(40)의 중심부에는 투광홀(6a)(40a)을 형성할 수 있다. 투광홀(6a)(40a)은 무빙플랫폼(40) 상부에 생물체나 광물 등의 표본인 프레파라트를 올려 현미경으로 정밀 분석하고자 할 때 정밀한 위치의 제어가 필요하거나 또는 레이져를 이용하는 의료장비나 레이져를 이용한 물체의 정밀가공에 활용될 수 있다. On the other hand, the light transmission holes 6a and 40a can be formed in the central portions of the base plate 6 and the moving platform 40. [ The light transmitting holes 6a and 40a are formed on the moving platform 40 in such a manner that precalculation of the position is required when precalculating the microscope for precise analysis of specimens such as living organisms and minerals, It can be used for precision machining of objects.

상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 병렬로봇형 정밀위치 제어장치(2)는 구동부(50)의 구동으로 직선 운동하는 제1 리니어모션부(10)를 구비하고 제1 리니어 모션부의 상부에는 제2 리니어모션부(20)를 결합하되 서로 직교로 선형이동하도록 하고, 제2 리니어모션부(20)의 상부에 회전체(30)를 결합하며 이러한 상하로 적층배열된 상태의 구성을 다시 동일 평면상의 베이스(6)에 등각으로 3개 이상 배열구성하며, 그에 따라 배열된 회전체(30)들에 모두 연결되게 무빙플랫폼(40)을 결합함으로써 무빙플랫폼(40) 상에 올려지는 물체를 x축 및 y축 방향으로의 이동과 θ각으로 회전이 제어되도록 함으로써 구조가 간단하면서도 보다 정밀한 변위제어가 가능하게 된다. As described above, the parallel robot type precision position control apparatus 2 according to the embodiment of the present invention includes the first linear motion unit 10 that linearly moves by driving the driving unit 50, and the first linear motion unit 10 2 linear motion portions 20 are linearly moved orthogonally to each other and the rotary body 30 is coupled to the upper portion of the second linear motion portion 20, Three or more are arranged at equal angular intervals on the base 6 on the moving platform 40 so that the moving platform 40 is connected to all of the rotating bodies 30 arranged in this way, And the rotation in the y-axis direction and the rotation in the &thetas; angle are controlled, whereby a simple structure and more precise displacement control becomes possible.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of claims and equivalents thereof.

본 발명은 초정밀 위치제어분야에 이용될 수 있다. The present invention can be used in the field of ultra precise position control.

(2)--병렬로봇형 정밀위치 제어장치
(6)--베이스부 (10)--제1 리니어모션부
(12)--하부 고정판체 (14)--상부 슬라이드 판체
(20)--제2 리니어모션부 (22)-- 하부 고정판체
(24)--상부 슬라이드판체 (30)--회전체
(40)--무빙플랫폼 (50)--구동부
(51)--리니어 모터 (53)--마그넷유닛
(53a)--고정구 (53b)--자석
(55)--코일유닛 (60)--리니어 엔코더
(62)--헤드 (64)--스케일
(G)--LM가이드
(2) - Parallel robot type precision position control device
(6) -base section (10) -first linear motion section
(12) - Lower fixed plate member (14) - Upper slide plate member
(20) - the second linear motion section (22) - the lower fixed plate body
(24) - upper slide plate body (30) - rotating body
(40) - Moving platform (50) - Driving part
(51) - Linear motor (53) - Magnet unit
(53a) - Fixture (53b) - Magnet
(55) - coil unit (60) - linear encoder
(62) - head (64) - scale
(G) - LM Guide

Claims (6)

지면이나 본체프레임에 상에 고정되는 베이스부(6)를 구비하고 베이스부(6)의 상부에는 적어도 세 개 이상의 제1 리니어모션부(10)를 동일 원주 상에 등각으로 배열되게 고정결합하되, 상기 제1 리니어모션부(10)는 하부 고정판체(12) 상부에 상부 슬라이드판체(14)를 LM가이드(G)로 결합하여 구동부(50)의 작동으로 선형이동 가능토록 구성하고,
제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14) 상부에는 제2 리니어모션부(20)를 결합하되 제2 리니어모션부(20)는 하부 고정판체(22) 상부에 상부 슬라이드판체(24)를 LM가이드(G)로 결합하여 선형이동되게 하되, 제2 리니어모션부(20)를 제1 리니어모션부(10) 상부에 결합함에 있어서 제2 리니어모션부(20)의 상부 슬라이드판체(24)는 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)의 슬라이딩 움직임에 대하여 직교 방향으로 슬라이딩 이동이 되도록 결합하며,
상기 각 제2 리니어모션부(20)의 슬라이드판체(24) 상부에는 회전체(30)를 결합구성하고, 회전체(30)의 상부에는 물체를 올리기 위한 무빙플랫폼(40)를 결합하되 하나의 무빙플랫폼(40)으로 상기 회전체(30)들에 모두 연결되게 결합하여,
제어부에 의한 각각의 제1 리니어모션부(10)의 구동부(50) 작동으로 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14)들의 직선 변위를 발생시키면 그 이동된 변위를 기준으로 제2 리니어모션부(20)들의 상부 슬라이드판체(24)의 연계적 직선 변위발생과 회전체(30)들의 연계적 회전으로 무빙플랫폼(40) 상에 올려지는 물체의 위치를 정밀하게 제어할 수 있도록 하며,
상기 제1 리니어모션부(10)를 구동시키는 구동부(50)는 마그넷유닛(53)과 코일유닛(55)으로 구성되는 리니어모터(51)로 구현하되, 마그넷유닛(53)은 상부 슬라이드판체(14)의 하부에 “ㄷ”자형의 고정구(53a)를 매개로 두 개의 자석(53b)을 상하로 이격되게 고정결합하여 구성하고, 코일유닛(55)은 하부 고정판체(14)에 고정하되 코일유닛(55)이 상기 마그넷유닛(53)을 구성하는 상하로 이격된 두 개의 자석(53b) 사이에 위치하도록 하되 자석(53b)과 코일유닛(55) 간에 접촉이 없이 이격되게 결합하여 이동시 마찰에 의한 오차를 배제시킬 수 있도록 하며,
제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14) 하부에 결합되는 마그넷유닛(53)은 LM가이드(G)의 높이(GH) 보다 아래에 위치되게 결합하고 제1 리니어모션부(10)의 상부 슬라이드판체(14) 상부에 제2 리니어모션부(20), 회전체(30) 및 무빙플랫폼(40)이 차례로 적층결합됨에 따라 무게가 가중되어져 적층결합 완료된 상태에서 제1 리니어모션부(10)의 LM가이드(G)의 높이(GH)를 기준으로 제1 리니어모션부(10)를 구성하는 상부 슬라이드판체(14)의 하부쪽의 무게(K)와 〔제1 리니어모션부(10)를 구성하는 상부 슬라이드판체(14)의 상부쪽의 무게(F)+제2 리니어모션부(20) 무게+회전체(30) 무게+무빙플랫폼(40) 무게〕가 균형을 이루게 하여 보다 정밀한 위치제어가 이루어질 수 있도록 함을 특징으로 하는 병렬로봇형 정밀위치 제어장치.
And a base part (6) fixed on the floor or main frame, and at least three or more first linear motion parts (10) are fixedly connected to the upper part of the base part (6) so as to be equiangularly arranged on the same circumference, The first linear motion unit 10 is constructed such that the upper slide plate member 14 is coupled to the upper portion of the lower fixed plate member 12 by the LM guide G so as to be linearly movable by the operation of the driving unit 50,
The second linear motion unit 20 is coupled to the upper slide plate body 14 of the first linear motion unit 10 while the second linear motion unit 20 is coupled to the upper slide plate body 24 Of the second linear motion unit 20 is coupled with the LM guide G so that the second linear motion unit 20 is coupled to the upper portion of the first linear motion unit 10, 24 are coupled so as to slide in the orthogonal direction with respect to the sliding movement of the upper slide plate 14 of the first linear motion unit 10,
A rotating body 30 is coupled to an upper portion of the slide plate 24 of each second linear motion unit 20 and a moving platform 40 for moving an object is coupled to an upper portion of the rotating body 30, All connected to the rotating bodies 30 by the moving platform 40,
When the linear displacement of the upper slide plate bodies 14 of the first linear motion section 10 is caused by the operation of the drive section 50 of each first linear motion section 10 by the control section, It is possible to precisely control the position of the object to be lifted on the moving platform 40 by the occurrence of the linear linear displacement of the upper slide plate 24 of the linear motion portions 20 and the associated rotation of the rotors 30 ,
The driving unit 50 for driving the first linear motion unit 10 is implemented by a linear motor 51 including a magnet unit 53 and a coil unit 55. The magnet unit 53 is mounted on the upper slide plate The coil unit 55 is fixed to the lower fixed plate body 14, and the coil unit 55 is fixed to the lower fixed plate body 14. The coil unit 55 is fixed to the lower fixed plate body 14, The unit 55 is disposed between the upper and lower spaced apart magnets 53b constituting the magnet unit 53 but is spaced apart from the magnet 53b and the coil unit 55 so as to be in contact with each other, And thus,
The magnet unit 53 coupled to the lower portion of the upper slide plate 14 of the first linear motion unit 10 is positioned below the height GH of the LM guide G and is coupled to the first linear motion unit 10, The second linear motion unit 20, the rotating body 30 and the moving platform 40 are stacked in this order on the upper slide plate body 14 of the first linear motion plate unit 14, The weight K of the lower portion of the upper slide plate 14 constituting the first linear motion section 10 and the weight K of the upper linear slide plate 14 constituting the first linear motion section 10 The weight of the upper linear slide plate 14 on the upper side, the weight of the second linear motion portion 20, the weight of the rotating body 30, and the weight of the moving platform 40 are balanced, So that the position control can be performed.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
각 제1 리니어모션부(10)의 하부 고정판체(12)에는 헤드(62)를 결합하고, 상부 슬라이드판체(14)의 하부에는 헤드(62)와 대응되는 위치에 스케일(눈금자)(64)을 결합하여 구성되는 리니어 엔코더(60)를 설치하여 슬라이드판체(14)의 이동거리를 정밀하게 제어하도록 함을 특징으로 하는 병렬로봇형 정밀위치 제어장치.
The method according to claim 1,
A head 62 is coupled to the lower fixed plate body 12 of each first linear motion unit 10 and a scale 64 is provided at a position below the upper slide plate body 14 at a position corresponding to the head 62. [ And a linear encoder (60) configured to combine the linear encoder (60) and the linear encoder (60) so as to precisely control the moving distance of the slide plate body (14).
제1항에 있어서,
베이스판(6)과 상부 무빙플랫폼(40)의 중심부에는 투광홀(6a)(40a)을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 병렬로봇형 정밀위치 제어장치.
The method according to claim 1,
And a projection hole (6a) (40a) is formed in the center of the base plate (6) and the upper moving platform (40).
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