KR102064111B1 - Slit linear stage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박형 리니어 스테이지에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 코일 및 영구자석을 이용한 전자기력을 통해 대상물을 직접 이동 및 위치를 보정 시킬 수 있도록 구조가 간단하고 정밀하며 높이가 낮아 반도체 및 디스플레이 제조 장치 등 소형 정밀 부품의 생산 라인에 사용되도록 개발된 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin linear stage, and more particularly, the structure is simple, precise and low in height so as to directly move and correct an object through an electromagnetic force using a coil and a permanent magnet. A device developed for use in a production line of parts.
일반적으로 정밀제품 생산라인에서는 각각 작업 공정별로 작업 대상물 투입 전에 카메라 등 센서를 이용하여 대상물의 틀어진 위치를 보정해 주어야 한다. 이때 XYθ축 방향으로 정밀하게 이동 및 회전하여 보정해 주는 장치가 필요하다. 종래에는 대상물이 크고, 보정 정도가 떨러져도 문제가 없었으나 최근에는 작업 대상물의 크기가 점점 작아지고, 필요 보정 정도가 정밀해야 되는 상황이다. In general, the precision product production line must correct the misplaced position of the object by using a sensor such as a camera before inputting the work object for each work process. At this time, a device for precisely moving and rotating in the XYθ axis direction is required. Conventionally, there is no problem even if the object is large and the degree of correction is shaken. However, in recent years, the size of the work object becomes smaller and the required degree of correction must be precise.
최근 전자기기의 발달로 이를 제조하는 전자기기 제조 장치도 더불어 발달했음에도 불구하고 XYθ 보정장치는 발달하지 못했다. 종래의 대표적인 방식은 한국등록특허 제10-1474696호(2014.12.18. 공고)(이하, 선행문헌이라고 함)이다. Despite the recent development of the electronic device manufacturing apparatus for manufacturing it due to the development of the electronic device, the XYθ correction device has not been developed. A typical method of the related art is Korean Patent Registration No. 10-1474696 (2014.12.18.) (Hereinafter referred to as a prior document).
구체적으로 상기 선행문헌의 XYθ 보정 스테이지는 하부베이스와 상부베이스로 구성이 되는데, 하부베이스에 YYθ방향으로 이동 가능하게 하는 모든 구성품들(BALLSCREW, LM GUIDE, CROSS BRARING, COUPPLING, MOTOR)을 위치시키고 상부베이스를 덮는 구조로 되어 있다.Specifically, the XYθ correction stage of the prior document is composed of a lower base and an upper base, and all the components (BALLSCREW, LM GUIDE, CROSS BRARING, COUPPLING, MOTOR) that can be moved in the YYθ direction on the lower base and The structure covers the base.
그러나, 선행문헌은 사각형 형태로 구동 부품들을 한 개층(하부베이스)에 위치 시키다보니 구조가 복잡하고, 외형 사이즈가 크고, 높이가 높고, 유지 보수가 복잡하고, 정도가 떨어진다. 특히, 제어를 하기가 매우 복합한 구조다. X방향 또는 Y방향으로 이동을 하려면 최소한 2개의 구동부가 제어적으로 동기운전을 해야 하고, θ방향으로 회전을 하려면 3개 또는 4개의 구동부가 제어적으로 동기 운전을 해야만 하는 복합한 구조를 가지고 있다.However, since the prior art documents the driving parts in a single layer (lower base) in a rectangular shape, the structure is complicated, the outer size is large, the height is high, the maintenance is complicated, and the degree is low. In particular, the structure is very complex to control. In order to move in the X direction or Y direction, at least two driving parts must control synchronously, and in order to rotate in θ direction, three or four driving parts must control synchronously. .
이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은 코일 및 영구자석을 이용한 전자기력을 통해 대상물을 직접 정밀하게 이동 및 회전 시킬 수 있도록 하여 구조가 간단하고, 외형 사이즈가 작으며, 유지 보수가 용이하여 소형 정밀 부품의 생산에 사용되는 장치를 제공하고자 하는데 있다. In order to solve this problem, the present invention allows the object to be precisely moved and rotated directly through the electromagnetic force using the coil and the permanent magnet, and thus the structure is simple, the external size is small, and the maintenance is easy, so that It is to provide a device used for production.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대상물을 결합하여 X축 방향으로 이동 가능하도록 형성되는 X축 스테이지와, 상기 X축 스테이지 상에 결합되어 Y축 방향으로 이동 가능하도록 형성되는 Y축 스테이지와, 상기 Y축 스테이지 상에 결합되어 회전 가능하도록 형성되는 회전 스테이지를 포함하는 조합 형태의 박형 리니어 스테이지에 관한 것으로, 상기 박형 리니어 스테이지는 복수개의 코일이 배치되는 X축 베이스부와, 복수개의 자석이 상기 코일과 대응되는 위치에 배치되고, 상기 베이스부 상에서 X축 방향으로 이동가능 하도록 형성되는 X축 이동부를 포함하는 X축 스테이지; 상기 X축 스테이지 상에 구비되고, 복수개의 코일이 배치되는 Y축 베이스부와, 복수개의 자석이 상기 코일과 대응되는 위치에 배치되고, 상기 Y축 베이스부 상에서 상기 X축과 직교되는 Y축 방향으로 이동가능 하도록 형성되는 Y축 이동부를 포함하는 Y축 스테이지; 및 상기 Y축 스테이지 상에 구비되고, 복수개의 코일이 원형으로 배치되는 원형 베이스부와, 복수개의 자석이 상기 코일과 대응되는 위치에 배치되어 상기 원형 베이스부 상에서 회전 가능하도록 형성되는 회전부를 포함하는 회전 스테이지; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an X-axis stage which is formed to be movable in the X-axis direction by combining an object, a Y-axis stage which is formed on the X-axis stage to be movable in the Y-axis direction, and A combination of a thin linear stage including a rotary stage coupled to the rotatable stage formed on the Y-axis stage, the thin linear stage is an X-axis base portion is arranged a plurality of coils, a plurality of magnets are the coil An X-axis stage disposed at a position corresponding to the X-axis, the X-axis moving unit being formed to be movable in the X-axis direction on the base unit; A Y-axis base portion provided on the X-axis stage and having a plurality of coils disposed thereon, and a plurality of magnets disposed at a position corresponding to the coils, and being in a Y-axis direction perpendicular to the X-axis on the Y-axis base portion; A Y-axis stage including a Y-axis moving part formed to be movable to a direction; And a circular base part provided on the Y-axis stage and having a plurality of coils disposed in a circular shape, and a rotating part disposed at a position corresponding to the coils to be rotatable on the circular base part. Rotating stage; Characterized in that it comprises a.
또한, 상기 X축 베이스부 및 Y축 베이스부는 상기 복수개의 코일이 일렬로 배치되어 형성되는 기판 및 상기 기판의 일측에 형성되는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The X-axis base unit and the Y-axis base unit may further include a substrate formed by arranging the plurality of coils in a line, and a sensor unit formed on one side of the substrate.
또한, 상기 X축 이동부 및 Y축 이동부는 복수개의 자석의 양 끝단에 각각 하나씩 설치되어, 상기 X축 또는 Y축 베이스부와 이동부 사이의 공간에 이물질 유입을 차단하는 이물질유입차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the X-axis moving unit and the Y-axis moving unit is provided at each end of each of the plurality of magnets, each including a foreign material inlet blocking unit for blocking the foreign material inflow into the space between the X-axis or Y-axis base portion and the moving portion It is characterized by.
또한, 상기 원형 베이스부는 원형 형상으로 형성되며, 복수개의 코일이 원형으로 배치되는 기판 및 상기 기판의 일측에 형성되는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the circular base portion is formed in a circular shape, characterized in that it further comprises a substrate formed with a plurality of coils in a circular shape and a sensor portion formed on one side of the substrate.
또한, 상기 X축 베이스부, Y축 베이스부 및 회전 베이스부는 상기 이동부가 이동 또는 회전부가 회전할 때, 상기 이동부의 이동거리 또는 회전부의 회전 각도를 파악하여 위치 오차를 실시간 판별하여 보정 가능하도록 하는 리니어 엔코더를 포함하며, 상기 리니어 엔코더는 상기 이동부의 이동 거리 또는 회전부의 회전 각도와 대응되는 길이로 눈금이 형성되는 리니어엔코더 테입과, 상기 리니어엔코더 테입의 눈금을 측정하는 리니어엔코더 헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.The X-axis base part, the Y-axis base part, and the rotation base part may detect the movement distance of the moving part or the rotation angle of the rotating part when the moving part rotates or the rotating part rotates to determine the position error in real time so that the correction is possible. And a linear encoder, wherein the linear encoder includes a linear encoder tape having a scale formed to a length corresponding to a moving distance of the moving part or a rotation angle of the rotating part, and a linear encoder head measuring the scale of the linear encoder tape. It features.
또한, 상기 기판은 복수개의 코일을 접착제 또는 에폭시를 이용하여 기판 상에 경화하여 고정시키며, 기판-코일-에폭시-기판 또는 기판-코일-에폭시 순으로 적층되는 샌드위치 구조인 것을 특징으로 한다.The substrate may be a sandwich structure in which a plurality of coils are hardened and fixed on a substrate by using an adhesive or epoxy, and stacked in a substrate-coil-epoxy-substrate or a substrate-coil-epoxy order.
또한, 상기 회전부는 하부에 센서 감지용 자석을 보유한 스토퍼를 포함하고, 상기 원형 베이스부는 상기 스토퍼가 상기 원형 베이스부의 중심부를 중심으로 원형으로 회전되도록 형성되는 통로와, 상기 통로에 상기 스토퍼의 회전영역이 제한되도록 형성되는 스토퍼블럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.The rotating part may include a stopper having a magnet for detecting a sensor at a lower part thereof, and the circular base part may include a passage formed to rotate the stopper in a circular shape around a central portion of the circular base part, and a rotation region of the stopper in the passage. It characterized in that it comprises a stopper block formed to be limited.
또한, 상기 회전부는 상기 자석을 중심으로 회전부의 내측 방향과 외측 방향이 상기 자석과 대응되는 높이로 단차지게 형성되어 상기 자석이 수용되는 공간이 형성되고, 상기 원형 베이스부는 상기 코일을 중심으로 원형 베이스부의 내측 방향과 외측 방향이 상기 코일과 대응되는 높이로 단차지게 형성되어 상기 코일이 수용되는 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotating part is formed to be stepped at a height corresponding to the magnet in the inner direction and the outer direction of the rotating part around the magnet to form a space for receiving the magnet, the circular base portion is a circular base around the coil Inward and outward directions of the portion are formed to be stepped at a height corresponding to the coil, characterized in that a space for accommodating the coil is formed.
또한, 상기 X축 이동부는 상기 X축 이둥부의 하부에 설치되고, 상기 센서부와 끝단에 형성된 자석과 연동되어, 상기 X축 이동부의 이동을 제한하는 센서도그를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the X-axis moving unit is installed in the lower portion of the X-axis moving portion, it is characterized in that it comprises a sensor dog that is linked to the magnet formed in the sensor and the end to limit the movement of the X-axis moving unit.
따라서, 본 발명은 전자기력을 통해 대상물을 이동시킬 수 있도록 코일 및 영구자석으로 구성되는 구조로 정밀 하며, 간단 조합으로 2축(X축-θ축) 또는 3축(X축-Y축-θ축) 구성이 가능하고, 외형사이즈가 작으며 유지 보수가 용이하여 정밀한 얼라인 보정용으로 사용 시 외형이 큰 불필요한 장치를 사용할 필요가 없어 낭비를 제거하는 효과가 있는 것이다. Therefore, the present invention is precise in the structure consisting of a coil and a permanent magnet to move the object through the electromagnetic force, two-axis (X axis-θ axis) or three axes (X axis-Y axis-θ axis) in a simple combination ) It is possible to configure, small size and easy maintenance, so it is not necessary to use unnecessary device with large appearance when using for precise alignment correction, which eliminates waste.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 3축 박형 리니어 스테이지의 전체 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 X축 스테이지의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 X축 스테이지의 이동부의 저면도
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 X축 스테이지의 단면도
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 회전 스테이지의 분해 사시도
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 회전 스테이지의 원형 베이스부의 평면도
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 회전 스테이지의 이동부의 저면도1 is an overall perspective view of a three-axis thin linear stage according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is an exploded perspective view of the thin linear stage according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is an exploded perspective view of the X-axis stage of the thin linear stage according to an embodiment of the present invention
Figure 4 is a bottom view of the moving part of the X-axis stage of the thin linear stage according to an embodiment of the present invention
5 is a cross-sectional view of the X-axis stage of the thin linear stage according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exploded perspective view of a rotating stage of the thin linear stage according to an embodiment of the present invention
7 is a plan view of a circular base portion of the rotating stage of the thin linear stage according to an embodiment of the present invention;
8 is a bottom view of a moving part of a rotating stage of a thin linear stage according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 상세하게 설명함에 앞서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Prior to describing the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명은 박형 리니어 스테이지에 관한 것으로, X축 스테이지(100), Y축 스테이지(200) 및 회전 스테이지(300)를 포함하여 구성된다. 구체적으로 본 발명의 X축 스테이지(100)는 평면 상에서 X축 방향으로 이동가능 하도록 형성되고, Y축 스테이지(200)는 X축 스테이지(100) 상에 적층되어 형성되고 평면상에서 X축과 직각 방향인 Y축 방향으로 이동 가능하도록 형성된다. 또한, 회전 스테이지(300)는 상기 Y축 스테이지(200) 상에 적층되어 형성되고, 평면 상의 수직축을 중심으로 θ축 방향으로 회전 가능하도록 형성된다. 1 and 2, the present invention relates to a thin linear stage, and includes an
도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, X축 스테이지(100)는 복수개의 코일(111)이 X축 방향으로 일렬로 배치되는 X축 베이스부(110)와, 복수개의 자석(124)이 X축 방향으로 일렬로 상기 코일(111)과 대응되는 위치에 배치되는 X축 이동부(120)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 X축 이동부(120)는 상기 X축 베이스부(110) 상에서 X축 방향으로 이동 가능하도록 형성된다.As shown in FIGS. 3 to 5, the
구체적으로 설명하면, 상기 코일(111)은 상기 X축 베이스부(110)의 상에 X축 방향으로 일렬로 복수개 배치되어 형성된다. 이때, 상기 코일(111)은 기판(112) 상에 복수개의 코일(111)이 일렬로 형성되고, 상기 기판(112)이 X축 베이스부(110) 상에 형성된다. 또한, 상기 기판(112)의 일측에는 센서부(113)가 형성된다. 상기 센서부(113)는 원점 센서(113'), 리미트 센서 등일 수 있다.Specifically, a plurality of
또한, 상기 X축 이동부(120)의 일측면에 돌출되어 설치된 2개의 센서도그(128)는 끝단면에 자석을 두어 상기 X축 베이스부(110)의 기판(112) 내에 위치한 센서부(113)와 연계 동작하고, 상기 X축 이동부(120)의 모터 구동용 자석(124)과 센서부(113)와의 구조상 간섭을 피할 수 있게 할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 X축 이동부(120)가 X축 방향으로 이동될 때, 상기 X축 베이스부(110)의 리미트센서는 상기 X축 이동부(120)의 센서도그(128)의 위치를 감지하여 상기 X축 이동부(120)의 이동을 제한한다. 이로 인해, 상기 X축 이동부(120)가 상기 X축 베이스부(110)로부터 이탈되는 것을 방지한다. In addition, the two
또한, 상기 기판(112)은 상기 코일(111)로 외부의 전원을 공급하는 전원부(미도시)가 더 구비되기도 한다. 상기 전원부는 각각의 코일(111)과 연결되어, 외부의 전원을 공급한다. In addition, the
또한, 상기 기판(112)은 PCB 기판일 수 있으며, 접착제를 이용하여 코일(111)을 접착시킬 수도 있다. 상기 접착제는 경화제 및 에폭시와 같은 물질을 사용하기도 한다. In addition, the
또한, 상기 기판(112)은 접착제를 이용하여 복수개의 코일(111)을 접착시킬 경우, 경화 과정에서 한쪽 방향(기판 반대 방향)으로 휘어질 수가 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 기판(112)은 접착제 또는 에폭시를 이용하여 코일(111)을 접착한 후, 또 다른 PCB 기판을 상기 코일(111) 위에 접착시킨 후 경화시키면 어느 한 쪽 방향으로 휘어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 기판(112)은 기판-코일-에폭시-기판 순으로 적층되는 샌드위치 구조일 수 있다.In addition, when the plurality of
또한, 상기 기판(112)은 상기 X축 베이스부(110) 및 X축 이동부(120)와 동일한 사각형상으로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 상기 기판(112)은 작업영역에 따라 그 길이가 증가 될 수 있으며, 이에 따라 복수개의 코일(111)의 수량도 증가될 수도 있다. 이때 레일(114) 또한 길어지며 이는 작업 영역 증가(STROKE)에 대응 함이다. 또한, 상기 복수개의 코일(111)은 작업영역에 따라 그 수량은 증가 될 수 있다. 3개가 한쌍으로 그 배수로 증가되며, 그에 따른 상기 X축 베이스부(110) 또는 Y축 베이스부(210) 또한 길이가 비례로 증가될 수 있다.In addition, the length of the
상기 X축 베이스부(110)는 사각형상으로 형성될 수 있으며, 상면에 레일(114)이 형성된다. 상기 레일(114)은 상기 X축 베이스부(110)의 상면에 X축 방향으로 소정거리 이격되어 형성된다. 또한, 상기 X축 베이스부(110)는 복수개의 코일(111)이 X축 방향으로 일렬로 배열되어 형성된다. 또한, 상기 코일(111)은 상기 레일(114) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. The
또한, 상기 X축 베이스부(110)는 일측에 기판(112)과 연결되는 전선(115)이 형성된다. In addition, the
또한, 상기 X축 스테이지(100)는 자기 위치를 실시간으로 판단하여 정밀하게 제어가능하게 해주는 리니어 엔코더가 장착되어 있다. In addition, the
상기 리니어 엔코더는 X축 이동부(120)에 눈금이 표시되는 리니어엔코더 테입(126)이 형성되고, 상기 X축 베이스부(110)에 상기 리니어엔코더 테입(126)의 눈금을 측정하는 리니어 엔코더 헤드(116)가 형성된다. The linear encoder has a
즉, X축 이동부(120)가 이동할 때, 상기 리니어 엔코더 헤드(116)는 상기 리니어엔코더 테입(126)의 눈금으로 발광하여 상기 X축 이동부의 이동거리를 산출할 수 있다. That is, when the
상기 X축 이동부(120)는 사각형상으로 형성될 수 있으며, 상기 X축 베이스부(110)의 상측에 X축 방향으로 이동가능 하도록 형성된다. 또한, 상기 X축 이동부(120)는 상기 레일(114)과 대응되는 형상으로 형성되는 레일블록(123)이 구비된다. 상기 레일블록(123)은 상기 레일(114)을 따라 이동 가능하도록 형성된다. 이러한, 상기 레일블록(123)은 레일블럭체결나사(122)에 의해 상기 X축 이동부(120)에 결합되기도 한다. 또한, 상기 X축 이동부(120)는 복수개의 자석(124)이 X축 방향으로 일렬로 배치되어 형성된다. 이때, 복수개의 상기 자석(124)은 영구자석으로 N극과 S극이 교차되어 배치되되, 적어도 3개 이상 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, N극-S극-N극 순 이거나, S극-N극-S극 순으로 배치되는 것이 바람직하다. The
또한, 상기 코일(111)과 자석(124)은 서로 이격되는 간격이 0.3mm~1.0mm 인 것이 바람직하다. 즉, 최소한의 이격된 간격으로 이동되도록 형성되어, 코일(111)과 자석(124)의 이격된 간격 사이로 나사와 같은 이물질 등이 들어가면 제품의 손상이 있을 수 있다. 이를 방지하기 위해서 상기 X축 이동부(120)는 복수개로 배치되는 자석(124)의 양 끝단에 각각 이물질유입차단부(125)가 더 형성되기도 한다. 상기 이물질유입차단부(125)는 고무나 실리콘 또는 플라스틱 재질과 같이 금속인 물체(즉, 나사 등)가 달라 붙지 않은 소재로 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 상기 X축 이동부(120)는 상면에 Y축 스테이지(200)와 결합되는 결합부(121)가 형성된다. In addition, the
또한, 상기 X축 베이스부(110) 및 X축 이동부(120)는 스틸(Steel) 재질로 이루어 질 수도 있다. 상기 코일(111)에 전류가 공급되면, 상기 코일(111)과 자석(124) 사이에 플럭스가 발생하게 된다. 이때, 플럭스는 코일(111)과 자석(124)의 바깥쪽 방향으로 형성될 수 있는데, 상기 X축 베이스부(110) 및 X축 이동부(120)를 스틸(Steel) 재료로 형성하게 되면, 상기 플럭스가 스틸 재료인 X축 베이스부(110) 및 X축 이동부(120)의 외부로 형성되지 않는다. 이때, 상기 X축 베이스부(110) 및 X축 이동부(120)는 스틸 재료에 대해 한정하는 것이 아니며, 플럭스의 형성을 외측방향으로 형성되는 것을 방지할 수 있는 재료 모두 사용할 수 있다. In addition, the X-
Y축 스테이지(200)는 Y축 방향으로 이동되도록 상기 X축 스테이지(100) 상에 구비된다. 상기 Y축 스테이지(200)는 복수개의 코일이 배치되는 Y축 베이스부(210)와, 복수개의 자석이 상기 코일과 대응되는 위치에 배치되는 Y축 이동부(220)를 포함하여 구성된다. 상기 Y축 이동부(220)는 상기 Y축 베이스부(210) 상에서 상기 X축과 직교되는 Y축 방향으로 이동가능 하도록 형성된다. 또한, 상기 Y축 이동부(220)의 상면에는 회전 스테이지(300)인 θ축과 결합되는 결합부(221)이 형성된다. The Y-
이러한, 상기 Y축 스테이지(200)는 X축 스테이지(100)의 X축 베이스부(110)과 X축 이동부(120)과 동일한 구조이며, 앞서 설명과 중복되기 때문에 상세한 설명은 생략한다. The Y-
또한, 상기 X축 이동부(120)는 하면 일측에 스토퍼(127)이 형성되고, 상기 X축 베이스부(110)에는 상기 스토퍼(127)와 대응되는 위치에 상기 스토퍼(127)가 이동되는 이동통로(119)가 형성된다. 상기 이동통로(119)는 상기 스토퍼(127)가 삽입될 수 있도록 상기 X축 베이스부(110)에 홈이 형성되되, 상기 X축 이동부(120)가 이동될 때 상기 스토퍼(127)가 이동되는 거리와 대응되는 길이로 형성된다. 이때, 상기 스토퍼(127)의 양 끝단은 탄성력을 같는 탄성부재가 더 형성되기도 한다. In addition, a
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 회전 스테이지인 θ축의 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 회전 스테이지의 원형 베이스부의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박형 리니어 스테이지의 회전 스테이지의 이동부의 저면도이다. 6 is an exploded perspective view of the θ axis which is a rotary stage of the thin linear stage according to the preferred embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of a circular base portion of the rotary stage of the thin linear stage according to the preferred embodiment of the present invention. 8 is a bottom view of a moving part of the rotating stage of the thin linear stage according to the preferred embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 회전 스테이지(300)는 상기 Y축 스테이지(200) 상에 구비된다. 또한, 상기 회전 스테이지(300)은 복수개의 코일이 원형으로 배치되는 원형 베이스부(310)와, 상기 원형 베이스부(310) 상에서 회전 가능하도록 형성되는 회전부(320)를 포함하여 구성된다. 6 to 8, the
원형 베이스부(310)는 일측면(상측면)에 상기 회전부(320)가 회전가능 하도록 적층되어 형성된다. 상기 원형 베이스부(310)의 일면에는 복수개의 코일(311)이 형성된다. 상기 코일(311)은 상기 원형 베이스부(310)의 중심부로부터 소정거리 이격되고, 상기 원형 베이스부(310)의 중심부를 중심으로 원형으로 배치되어 형성된다.The
또한, 상기 원형 베이스부(310)는 복수개의 코일(311)이 상기 원형 베이스부(310)의 중심부를 중심으로 원형으로 배치되어 형성되는 기판(312) 및 상기 기판(312) 상의 일측에 형성되는 센서부(313)를 더 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the
구체적으로는 상기 코일(311)은 기판(312) 상에 복수개의 코일(311)이 중심부를 중심으로 원형으로 배치되어 형성된다. 또한, 상기 기판(312)의 일측에 형성되는 센서부(313)를 포함하여 구성된다. 상기 센서부(313)는 원점센서, 리미트 센서 등 일수 있다. Specifically, the
또한, 상기 기판(312)은 상기 코일(311)로 외부의 전원을 공급하는 전원부(미도시)가 더 구비되기도 한다. 상기 전원부는 각각의 코일(311)과 연결되어, 외부의 전원을 공급한다. In addition, the
또한, 상기 기판(312)은 PCB 기판일 수 있으며, 접착제를 이용하여 코일(311)을 접착시킬 수도 있으며, 상기 접착제는 경화제 및 에폭시와 같은 물질을 사용하기도 한다. In addition, the
또한, 상기 기판(312)은 접착제를 이용하여 복수개의 코일(311)을 접착시킬 경우, 한쪽 방향으로 휘어질 수가 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 기판(312)은 접착제를 이용하여 코일(311)을 접착한 후, 또 다른 기판을 상기 코일(311) 위에 접착시켜 어느 한 쪽 방향으로 휘어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판, 코일, 에폭시, 기판 순으로 적층되는 샌드위치 구조일 수 있다. In addition, the
또한, 상기 기판(312)은 상기 회전부(320)와 동일한 원형의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로 설명하면, 상기 기판(312)은 중심부가 통공되어 형성되고, 상부면에 복수개의 코일(311)이 원형으로 배치되어 형성된다. 또한, 상기 코일(311) 및 자석(321)은 서로 배치되는 방향 및 위치가 동일하게 형성된다. In addition, the
회전부(320)는 원형의 판 형상으로 형성되고, 상기 회전 베이스부(300)의 일측면에 적층되어 형성된다. 이러한, 상기 회전부(320)는 중심부를 중심으로 회전가능하도록 형성된다. The
상기 회전부(320)의 일측면에는 복수개의 자석(321)이 형성된다. 구체적으로, 복수개의 상기 자석(321)은 상기 회전부(320)의 일측면에 중심부로부터 소정거리 이격되어, 상기 회전부(320)의 중심부를 중심으로 원형으로 배치되어 형성된다. 또한, 상기 자석(321)는 영구자석일 수 있다. 복수개의 자석(321)은 N극과 S극이 교차되어 배치되되, 적어도 3개 이상 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, N극-S극-N극 순 이거나, S극-N극-S극 순으로 배치되는 것이 바람직하다. A plurality of
상기 회전부(320)는 원형 베이스부(310) 상에서 회전 가능하도록 크로스롤러 베이링이 형성되기도 한다. 구체적으로 설명하면, 상기 크로스 베어링은 내측회전판(323)과 외측회전판(322)으로 형성되고, 상기 내측회전판(323)과 외측회전판(322) 사이에 베어링이 형성되는 구조이다. 상기 외측회전판(322)은 상기 회전부(320)와 나사 결합되고, 내측회전판(323)은 원형 베이스부(310)와 나사 결합된다. 구체적으로 설명하면, 상기 원형 베이스부(310)는 단차부(315)가 형성되며, 상기 단차부(315)는 높이가 상기 코일(311)의 높이와 대응되는 높이로 형성되기도 한다. 또한, 상기 단차부(315)는 상기 내측회전판(323)과 나사 결합되는 나사구명(316)이 형성된다. The
이때, 상기 회전부(320)의 자석(321)과 원형 베이스부(310)의 코일(311) 사이의 간격은 0.3mm~1.0mm 인 것이 바람직하다. 또한, 회전부(320)는 하부에 스토퍼(324)가 돌출되어 형성된다. 또한, 원형 베이스부(310)는 상기 스토퍼(324)가 삽입되어 이동되는 통로(314)가 형성된다. 상기 통로(314)는 상기 원형 베이스부(310)의 중심부를 중심으로 원형으로 형성된다. 또한, 상기 통로(314)는 크로스롤러 베어링과 코일(311) 사이에 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 회전부(320)는 원형 베이스부(310) 상에 적층되어 형성될 때, 상기 스토퍼(324)가 상기 통로(314)에 삽입되어 이동된다. 이때, 상기 회전부(320)가 원형 베이스부(310) 상에서 회전할 때, 상기 스토퍼(324)가 상기 통로(314)를 따라 이동된다. 이때, 상기 통로(314)는 상기 스토퍼(324)의 이동을 제한하는 스토퍼블럭(318)이 형성된다. 상기 스토퍼블럭(318)은 상기 스토퍼(324)가 통로(314)를 이동할 때 상기 스토퍼블럭(318)에 걸려, 상기 회전부(320)의 회전범위를 제한한다. 상기 회전부(320)의 회전범위는 10도 ∼ 350도 일 수 있으며, 상기 스토퍼블럭(318) 및 센서부(313, 313')의 위치에 따라 결정된다.At this time, the distance between the
또한 상기 회전부(320)의 스토퍼(324) 말단에 자석을 두어 회전하면서 베이스부(310)에 위치한 센서를 감지하도록 할 수 있다.In addition, by placing a magnet at the end of the
또한, 상기 회전부(320)가 회전할 때, 상기 회전부(320)의 회전 각도를 파악하여 회전 오차를 실시간 판별하여 보정 가능하도록 하는 리니어 엔코더를 포함한다.In addition, when the
상기 리니어 엔코더는 회전부(320)의 회전 각도와 대응되는 길이로 눈금이 형성되는 리니어엔코더 테입(325)과, 상기 리니어엔코더 테입(325)의 눈금을 측정하는 리니어엔코더헤드(317)로 이루어진다. 상기 리니어엔코더 테입(325)는 상기 회전부(320)의 외주면에 형성되기도 한다.The linear encoder includes a
또한, 회전 구간의 오차를 판별하기 위해 베이스부(310)내에 리니어엔코더 헤드(317)을 두고, 회전부(320)의 외측면에 회전 영역에 따라 필요한 길이만큼 리니어엔코더 테입(325)을 부착한다 In addition, the
또한, 상기 회전부(320)는 상기 자석(321)을 중심으로 회전부(320)의 내측 방향과 외측 방향이 상기 자석(321)과 대응되는 높이로 단차지게 형성되어 상기 자석(321)이 수용되는 공간이 형성된다. In addition, the
또한, 상기 베이스부(310)는 상기 코일(210)을 중심으로 베이스부(200)의 내측 방향과 외측 방향이 상기 코일(311)과 대응되는 높이로 단차지게 형성되어 상기 코일(210)이 수용되는 공간이 형성된다. In addition, the
상기 베이스부(310) 및 회전부(320)는 스틸(Steel) 재질로 이루어 질 수도 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 코일(311)에 전류가 공급되면, 상기 코일(311)과 자석(321) 사이에 플럭스가 발생하게 된다. 이때, 플럭스는 코일(311)과 자석(321)의 바깥쪽 방향으로 형성될 수 있는데, 상기 베이스부(310) 및 회전부(320)를 스틸(Steel) 재료로 형성하게 되면, 상기 플럭스가 스틸 재료인 베이스부(310) 및 회전부(320)의 외부로 형성되지 않는다. 또한, 상기 베이스부(310) 및 회전부(320)는 스틸 재료에 대해 한정하는 것이 아니며, 플럭스의 형성을 외측방향으로 형성되는 것을 방지할 수 있는 재료 모두 사용할 수 있다.The
상기 회전부(320)의 자석(321)은 코일(311)이 있는 베이스부(310) 방향으로만 플럭스가 흐르도록 하기 위해 회전부(320)는 자석(321)를 감싸는 형태의 구조로 단면상으로 내부나 외부로 플럭스가 흐르지 못하도록 할 수 있다. The
이러한, 본 발명의 박형 리니어 스테이지는 회전부(320)의 상면에 대상물을 올려놓은(고정) 후, 외부의 전원으로부터 전원이 공급되면, X축 베이스부(110)의 코일(111), Y축 베이스부(210)의 코일 및 원형 베이스부(310)의 코일(311) 각각에 전류가 공급된다. In the thin linear stage of the present invention, after the object is placed on the upper surface of the rotating part 320 (fixed), when power is supplied from an external power source, the
또한, 코일에 전류가 흐르게 되면, 자석과 상기 코일 사이에 전자기력이 발생한다. 상기 전자기력에 의해 X축 이동부(120), Y축 이동부(220)가 이동되고, 회전부(320)는 회전하게 된다. In addition, when a current flows through the coil, an electromagnetic force is generated between the magnet and the coil. The
본 발명의 박형 리니어 스테이지는 상기와 같은 구동을 통해 대상물을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 동시에 회전시킬 수도 있다. The thin linear stage of the present invention can also rotate while moving the object in the X-axis direction and the Y-axis direction through the above drive.
이상과 같이 본 발명은 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 당업자에 의하여 다양한 변형이 이루어질수 있음은 물론이다. As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings described herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Of course.
10 : 박형 리니어 스테이지 100 : X축 스테이지
110 : X축 베이스부 111 : 코일 112 : 기판
113 : 센서부 114 : 레일 115 : 전선
116 : 리니어 엔코더 119 : 이동통로 120 : X축 이동부
121 : 결합부 122 : 레일블럭체결나사
123 : 레일블럭 124 : 자석 125 : 이물질유입차단부
126 : 리니어엔코더 테입 127 : 스토퍼 128 : 센서도그
200 : Y축 스테이지 210 : Y축 베이스부 220 : Y축 이동부
221 : 결합부 222 : 레일블럭체결나사
300 : 회전 스테이지 310 : 원형 베이스부
311 : 코일 312 : 기판 313 : 센서부
314 : 통로 315 : 단차부 316 : 나사구멍
317 : 엔코더헤드 318 : 스토퍼 블럭
319 : 전선 320 : 회전부 321 : 자석
322 : 외측 회전판 323 : 내측 회전판
324 : 스토퍼 325 : 엔코더 테입10: thin linear stage 100: X axis stage
110: X axis base portion 111: coil 112: substrate
113
116: linear encoder 119: movement passage 120: X axis moving part
121: coupling portion 122: rail block fastening screw
123: rail block 124: magnet 125: foreign material inlet blocking
126: linear encoder tape 127: stopper 128: sensor dog
200: Y-axis stage 210: Y-axis base portion 220: Y-axis moving portion
221: coupling portion 222: rail block fastening screw
300: rotation stage 310: circular base portion
311
314: passage 315: stepped portion 316: screw hole
317: encoder head 318: stopper block
319: wire 320: rotating part 321: magnet
322: outer rotating plate 323: inner rotating plate
324: stopper 325: encoder tape
Claims (5)
상기 기판 위에 배치된 코일과 상기 코일를 기판에 접착시키기 위하여 경화제 및 에폭시로 구성되는 접착제를 사용하여 코일을 접착시키되,
상기 접착제를 사용하여 코일을 기판에 접착시킬 때 상기 기판의 휘어짐을 방지하기 위하여 또 다른 기판을 상기 코일 위에 배치하여 접착시키며,
상기 기판과 코일의 적층은 기판-코일-접착제-기판 순으로 적층하여, 기판 사이에서 코일이 접착제로 접착되어 기판이 휘어지거나 변형되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 베이스부 위에 형성되는 기판.
In the substrate formed on the base portion of the X-axis stage, Y-axis stage and the rotating stage of the thin linear stage,
Bonding the coil using a coil disposed on the substrate and an adhesive composed of a curing agent and an epoxy to bond the coil to the substrate,
When the adhesive is used to bond the coil to the substrate, another substrate is placed and bonded on the coil to prevent the substrate from bending.
Stacking the substrate and the coil in a substrate-coil-adhesive-substrate order so that the coil is bonded with an adhesive between the substrates so that the substrate does not bend or deform.
상기 기판은 기판의 길이가 길어지면 작업영역의 코일(111) 수량도 증가되며, 상기 증가되는 코일(111)은 작업영역에 따라 코일 3개가 한쌍으로 증가되고, 상기 증가되는 코일의 배수에 따라 상기 X축 스테이지의 베이스부(110) 및 Y축 스테이지의 베이스부(210)의 길이가 비례로 증가되는 것을 특징으로 하는 베이스부 위에 형성되는 기판.
The method of claim 1,
The length of the substrate increases as the length of the substrate increases, and the number of coils 111 of the work area also increases, and the increased number of coils 111 increases by a pair of three coils according to the work area. A substrate formed on the base portion, characterized in that the length of the base portion 110 of the X-axis stage and the base portion 210 of the Y-axis stage is increased proportionally.
상기 기판은 PCB 기판을 사용하며, 상기 코일과 자석이 이격되는 간격이 0.3~1.0mm 간격이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베이스부 위에 형성되는 기판
The method of claim 1,
The substrate is a PCB substrate, the substrate formed on the base portion, characterized in that formed so that the interval between the coil and the magnet is 0.3 ~ 1.0mm interval
상기 기판을 포함하여 구성되는 박형 리니어 스테이지는 대상물을 X축 방향으로 이동 가능하도록 형성되는 X축 스테이지와,
상기 X축 스테이지 상에 결합되어 Y축 방향으로 이동 가능하도록 형성되는 Y축 스테이지 및
상기 Y축 스테이지 상에 결합되어 회전 가능하도록 형성되는 회전 스테이지를 포함하는 적층되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 베이스부 위에 형성되는 기판The method of claim 1,
The thin linear stage including the substrate includes an X-axis stage formed to move an object in the X-axis direction,
A Y-axis stage coupled to the X-axis stage and formed to be movable in the Y-axis direction;
A substrate formed on the base portion, wherein the substrate is formed in a stacked form including a rotation stage coupled to the Y axis stage to be rotatable.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |