KR102259802B1 - 회전 스테이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 회전 스테이지는 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전판과, 회전 운동을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동력을 변환하여 회전판에 전달하는 구동력 변환부를 포함하고, 상기 구동력 변환부는 상기 구동모터와 연결되는 스크류 바와, 상기 스크류 바에 나사 결합되어 직선 이동되는 너트 블록과, 상기 회전판의 측면에 고정되는 베어링 유닛과, 상기 너트 블록에 고정되어 너트 블록이 직선 이동되면 베어링 유닛을 가압하여 회전판을 회전시키는 예압 블록으로 구성되어, 회전판의 제1방향 및 제2방향 회전시 예 블록과 베어링 사이에 끼임 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있고 정밀 구동이 가능하다.

Description

회전 스테이지{ROTATIONAL STAGE}
본 발명은 모션 동작시 흔들림이나 끼임 현상을 방지할 수 있어 정밀 제어가 가능하고 작동 불량을 방지할 수 있는 회전 스테이지에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, 광학제품 및 전자제품 등의 제조 공정에 사용되는 장비에는 수마이크로 또는 나노 수준의 위치 결정을 정확하게 수행할 수 있도록 위치 결정용 스테이지 장치가 사용된다.
이러한 위치 결정용 스테이지는 전자 주사 현미경에서의 대물 위치 조정, 셀 조작, 마이크로 가공 및 조립, 광학 장치의 위치 및 자세 결정, 웨이퍼 정렬 등 최근 첨단 기술 분야에서 필수적인 장비로 사용되고 있다.
일반적인 스테이지 장치는 스테이지의 평면상에 형성된 X축 및 Y축 방향으로 스테이지를 미세 직선 이동시켜 평면상의 위치를 정렬시키도록 구성되고 있는데, 최근에는 이러한 직선 이동 방식을 통한 위치 정렬 기능 이외에도 스테이지의 평면 상에서 스테이지를 수평 회전 이동시켜 평면상의 위치를 정렬시키는 회전 이동 방식을 통한 위치 정렬 기능이 요구되고 있다.
종래의 회전 각도 정밀조절장치는 등록특허공보 10-1901824(2018년 09월 18일)에 개시된 바와 같이, 검사 스테이지와 연결되는 회전유닛과, 회전 구동력을 발생시키는 구동유닛과, 구동유닛의 회전 구동력을 회전 플레이트의 회전운동으로 변환하는 구동력 변환유닛을 포함하고, 구동력 변환유닛은 회전 플레이트에 편심된 위치에 연결되는 연결부와, 연결부에 고정되는 회전 베어링과, 회전 베어링을 연결부에 가압 고정하는 고정부재로 구성된다.
이와 같은 종래의 회전 각도 정밀조절장치는 회전 베어링이 고정부재에 의해 연결부에 가압 고정된 상태이기 때문에 작동 과정에서 끼임 현상이 발생될 수 있고, 사용기간이 길어짐에 따라 회전 베어링의 고정이 헐거워지면서 흔들림이 발생되는 문제가 있다.
등록특허공보 10-1901824(2018년 09월 18일)
따라서, 본 발명의 목적은 회전판을 제1방향 회전 및 제2방향으로 회전시킬 때 예압블록이 베어링을 각각 독립적으로 가압함으로써, 끼임 현상이 발생되는 것을 방지하고, 베어링과 예압블록 사이에 유격이 발생되어 흔들림이 발생되는 것을 방지할 수 있는 회전 스테이지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 센서의 위치를 외부에서 조절할 수 있어 센서 위치 조정이 쉽고 편리한 회전 스테이지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 회전 스테이지는 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전판과, 회전 운동을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동력을 변환하여 회전판에 전달하는 구동력 변환부를 포함하고, 상기 구동력 변환부는 상기 구동모터와 연결되는 스크류 바와, 상기 스크류 바에 나사 결합되어 직선 이동되는 너트 블록과, 상기 회전판의 측면에 고정되는 베어링 유닛과, 상기 너트 블록에 고정되어 너트 블록이 직선 이동되면 베어링 유닛을 가압하여 회전판을 회전시키는 예압 블록을 포함한다.
상기 너트 블록은 상기 스크류 바에 나사 결합되는 너트부와, 상기 너트부의 상부에 평판 형태로 형성되어 예압 블록이 고정되는 고정판과, 상기 고정판의 하면에 형성되어 너트 블록이 직선 이동되도록 가이드하는 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 예압 블록은 상기 고정판의 일측에 고정되어 베어링 유닛이 제1방향으로 이동되도록 가압하는 제1예압 블록과, 상기 고정판의 타측에 고정되고 제1예압블록과 마주보게 배치되어 베어링 유닛이 제2방향으로 이동되도록 가압하는 제2예압 블록을 포함할 수 있다.
상기 베어링 유닛은 상기 회전판의 측면에 상기 회전판과 수평하게 연결되는 홀더와, 상기 홀더에 수직 방향으로 고정되는 샤프트와, 상기 샤프트에 순차적으로 삽입되는 제1베어링 및 제2베어링과, 상기 제1베어링과 제2베어링 사이에 삽입되어 두 베어링 사이를 분리하는 스페이서와, 상기 샤프트의 하면에 체결되어 제1베어링 및 제2베어링이 샤프트에서 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지 볼트를 포함하고, 상기 제1베어링은 제2베어링에 비해 높이가 높게 위치될 수 있다.
상기 제1베어링은 제1예압블록과 접촉되고, 상기 제2베어링은 제2예압블록과 접촉되며, 상기 제1예압블록은 제2예압블록에 비해 높이가 높게 형성될 수 있다.
상기 너트 블록의 위치를 감지하는 센서부를 더 포함하고, 상기 센서부는 구동력 변환부의 측면에 장착되는 센서 플레이트와, 상기 센서 플레이트의 내면에 위치 조정이 가능하도록 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 제1센서, 제2센서 및 제3센서와, 상기 너트 블록에 장착되어 제1센서, 제2센서 및 제3센서가 신호를 감지할 수 있도록 하는 센서 도그를 포함하고, 상기 센서 플레이트에는 외부에서 제1센서, 제2센서 및 제3센서의 위치를 변경할 수 있도록 공구가 삽입되는 센서 위치 조정홀이 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 회전 스테이지는 회전판을 제1방향으로 회전시킬 때 제1예압블록이 제1베어링을 가압하고, 회전판을 제2방향으로 회전시킬 때 제2예압블록이 제2베어링을 가압하여 끼임 현상이 발생되는 것을 방지하고, 베어링과 예압블록 사이에 유격이 발생되어 흔들림이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 센서 플레이트에는 센서 위치 조정홀이 형성되어 외부에서 제1센서, 제2센서 및 제3센서의 위치를 변경할 수 있어 센서 위치 조정이 쉽고 편리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 커버가 개방된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 구동력 전달부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 구동력 전달부의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 커버가 개방된 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지의 분해 사시도이다.
일 실시예에 따른 회전 스테이지는 도 1 내지 도 4를 참고하면, 하우징(10)과, 하우징(10)에 회전 가능하게 지지되는 회전판(12)과, 회전 운동을 발생시키는 구동모터(20)와, 구동모터(20)의 구동력을 변환하여 회전판(12)에 전달하는 구동력 변환부(30)와, 회전판(12)의 회전위치 및 회전범위를 감지하는 센서부(40)를 포함한다.
회전판(12)은 원판 형태이고, 하우징(10)에 자유 회전 가능하게 장착되고, 회전판(12)의 측면에는 구동력 변환부(30)가 수평하게 장착되는 평면 형태의 장착부(14)가 형성된다.
구동력 변환부(30)는 구동모터(20)와 연결되는 스크류 바(32)와, 스크류 바(32)에 나사 결합되어 직선 이동되는 너트 블록(70)과, 회전판(12)의 장착부(14)에 고정되는 베어링 유닛(50)과, 너트 블록(70)에 고정되고 베어링 유닛(50)에 접촉되어 너트 블록(70)이 직선 이동되면 베어링 유닛(50)을 가압하여 회전판(12)을 회전시키는 예압 블록(60,62)을 포함한다.
스크류 바(32)의 한쪽 끝부분에는 베어링(24)이 장착되고, 다른쪽 끝부분은 전면 커버(26)에 회전 가능하게 지지된다. 베어링(24)은 후면 커버(28)에 장착되며, 전면 커버(26)에는 구동모터(20)와 스크류 바(32) 사이를 연결하는 연결부(34)가 설치된다.
전면 커버(26)와 후면 커버(28) 사이의 측면에는 센서 플레이트(42)가 장착된다.
너트 블록(70)은 스크류 바(32)에 나사 결합되는 너트부(72)와, 너트부(72)의 상면에 평판 형태로 형성되어 예압 블록(60,62)이 고정되는 고정판(74)과, 고정판(74)의 하면에 형성되어 너트 블록(70)이 직선 이동되도록 가이드하는 가이드부(76)를 포함한다.
하우징(10)의 측면에는 가이드 블록(78)이 형성되고 가이드부(76)가 가이드 블록(78)의 측면에 접촉되어 슬라이드 이동되면서 너트 블록(70)이 직선 이동되도록 가이드한다.
예압 블록(60,62)은 너트 블록(70)의 고정판(74) 일단에 고정되어 베어링 유닛(50)을 제1방향으로 이동되도록 가압하는 제1예압블록(60)과, 고정판(74)의 타단에 고정되고 제1예압블록(60)과 일정 간격을 두고 고정되며 베어링 유닛(50)이 제2방향으로 이동되도록 가압하는 제2예압블록(62)을 포함한다.
제1예압블록(60)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 고정판(74)에 볼트 체결되는 제1볼트 체결부(64)와, 제1볼트 체결부(64)의 측면에서 돌출되어 베어링 유닛(50)의 제1베어링(52)을 가압하는 제1베어링 가압부(66)를 포함한다.
제2예압블록(62)은 고정판(74)에 볼트 체결되는 제2볼트 체결부(68)와, 제2볼트 체결부(68)의 측면에서 돌출되어 베어링 유닛(50)의 제2베어링(54)을 가압하는 제2베어링 가압부(69)를 포함한다.
여기에서, 제1베어링 가압부(66)는 제2베어링 가압부(69)에 비해 높이가 높게 형성된다.
베어링 유닛(50)은 회전판(12)의 측면에 형성되는 장착부(14)에 회전판(12)과 수평하게 연결되는 홀더(56)와, 홀더(56)에 수직 방향으로 고정되는 샤프트(58)와, 샤프트(58)에 순차적으로 삽입되는 제1베어링(52) 및 제2베어링(54)과 제1베어링(52)과 제2베어링(54) 사이에 삽입되어 두 베어링(52,54)이 독립적으로 회전되도록 분리하는 스페이서(82)와, 샤프트(58)의 하면에 체결되어 제1베어링(52) 및 제2베어링(54)이 샤프트(58)에서 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지 볼트(80)를 포함한다.
여기에서, 제1베어링(52)과 제2베어링(54)은 서로 독립하여 각각 회전되고 제1베어링(52)이 제2베어링(54)에 비해 높은 위치에 배치된다. 제1예압블록(60)과 제2예압블록(62) 사이의 간격은 제1베어링(52) 및 제2베어링(54)의 외경과 동일하게 형성되어 제1예압블록(60)의 제1베어링 가압부(66)가 제1베어링(52)에 접촉되고 제2예압블록(62)의 제2베어링 가압부(69)가 제2베어링(54)에 접촉된 상태를 유지한다.
이와 같이, 제1베어링(52) 및 제2베어링(54)에 각각 독립적으로 제1예압블록 (60)및 제2예압블록(62)이 접촉되므로 끼임 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 예압블록(60,62)과 베어링(52,54) 사이의 벌어짐으로 인한 흔들림이 없어 정밀한 측정이 가능하다.
구동력 변환부(30)의 작용을 살펴보면, 구동모터(20)가 일방향으로 구동되면 스크류 바(32)가 일방향으로 회전되고 스크류 바(32)에 나사 결합된 너트 블록(70)이 제1방향으로 직선 이동된다. 이때, 너트 블록(70)에 고정된 제1예압블록(60)이 제1베어링(52)을 가압하여 베어링 유닛(50)이 제1방향으로 이동되도록 하고 회전판(12)이 일방향으로 회전된다.
그리고 구동모터(20)가 타방향으로 구동되면 스크류 바(32)가 타방향으로 회전되고 스크류 바(32)에 나사 결합된 너트 블록(70)이 제2방향으로 직선 이동된다. 이때, 너트 블록(70)에 고정된 제2예압블록(62)이 제2베어링(54)을 가압하여 베어링 유닛(50)이 제2방향으로 이동되도록 하고 회전판(12)이 타방향으로 회전된다.
센서부(40)는 너트 블록(70)의 이동된 위치를 감지하여 그 신호를 제어부로 전달하는 것으로, 회전판(12)의 회전범위 및 현재 위치를 감지하여 그 신호를 제어부로 인가한다.
센서부(40)는 도 7에 도시된 바왁같이, 구동력 변환부(30)의 측면에 장착되는 센서 플레이트(42)와, 센서 플레이트(42)의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 제1센서(90), 제2센서(92) 및 제3센서(94)와, 너트 블록(70)에 장착되어 제1센서(90), 제2센서(92) 및 제3센서(94)가 신호를 감지할 수 있도록 하는 센서 도그(96)를 포함한다.
센서부(40)는 사용자의 선택에 따라 회전판(12)의 회전범위를 조정하고자 할 경우 제1센서(90), 제2센서(92) 및 제3센서(94)의 위치를 변경해야 된다. 이를 위해 제1센서(90), 제2센서(92) 및 제3센서(94)는 센서 플레이트의 내면에 수평방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되고, 센서 플레이트에는 외부에서 제1센서, 제2센서 및 제3센서의 위치를 변경할 수 있도록 공구가 삽입되는 센서 위치 조정홀(44,46,48)이 형성된다. 센서 위치 조정홀(44,46,48)을 통해 공구를 삽입하여 제1센서(90), 제2센서(92) 및 제3센서(94)의 위치를 변경할 수 있어 센서의 위치 조정을 쉽고 편리하게 할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10: 하우징 12: 회전판
20: 구동모터 30: 구동력 변환부
32: 스크류 바 40: 센서부
50: 베어링 유닛 52: 제1베어링
54: 제2베어링 60: 제1예압블록
62: 제2예압 블록 70: 너트 블록

Claims (6)

  1. 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전판; 회전 운동을 발생시키는 구동모터; 및 상기 구동모터의 구동력을 변환하여 회전판에 전달하는 구동력 변환부;를 포함하고,
    상기 구동력 변환부는 상기 구동모터와 연결되는 스크류 바; 상기 스크류 바에 나사 결합되어 직선 이동되는 너트 블록; 상기 회전판의 측면에 고정되는 베어링 유닛; 및 상기 너트 블록에 고정되어 너트 블록이 직선 이동되면 베어링 유닛을 가압하여 회전판을 회전시키는 예압 블록을 포함하고,
    상기 너트 블록은 상기 스크류 바에 나사 결합되는 너트부; 상기 너트부의 상부에 평판 형태로 형성되어 예압 블록이 고정되는 고정판; 및 상기 고정판의 하면에 형성되어 너트 블록이 직선 이동되도록 가이드하는 가이드부를 포함하며,
    상기 예압 블록은 상기 고정판의 일측에 고정되어 베어링 유닛이 제1방향으로 이동되도록 가압하는 제1예압 블록; 및
    상기 고정판의 타측에 고정되고 제1예압블록과 마주보게 배치되어 베어링 유닛이 제2방향으로 이동되도록 가압하는 제2예압 블록을 포함하는 회전 스테이지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 유닛은 상기 회전판의 측면에 상기 회전판과 수평하게 연결되는 홀더;
    상기 홀더에 수직 방향으로 고정되는 샤프트;
    상기 샤프트에 순차적으로 삽입되는 제1베어링 및 제2베어링;
    상기 제1베어링과 제2베어링 사이에 삽입되어 두 베어링 사이를 분리하는 스페이서; 및
    상기 샤프트의 하면에 체결되어 제1베어링 및 제2베어링이 샤프트에서 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지 볼트를 포함하고,
    상기 제1베어링은 제2베어링에 비해 높이가 높게 위치되는 회전 스테이지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1베어링은 제1예압블록과 접촉되고, 상기 제2베어링은 제2예압블록과 접촉되며, 상기 제1예압블록은 제2예압블록에 비해 높이가 높게 형성되는 회전 스테이지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 너트 블록의 위치를 감지하는 센서부를 더 포함하고,
    상기 센서부는 구동력 변환부의 측면에 장착되는 센서 플레이트;
    상기 센서 플레이트의 내면에 위치 조정이 가능하도록 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 제1센서, 제2센서 및 제3센서; 및
    상기 너트 블록에 장착되어 제1센서, 제2센서 및 제3센서가 신호를 감지할 수 있도록 하는 센서 도그를 포함하고,
    상기 센서 플레이트에는 외부에서 제1센서, 제2센서 및 제3센서의 위치를 변경할 수 있도록 공구가 삽입되는 센서 위치 조정홀이 형성되는 회전 스테이지.
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