KR102438412B1 - 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼 - Google Patents

Abstract

초소형 그리퍼의 기존의 피에조 모터 방식에 비하여 스텝 모터 등 매우 저렴한 이동 수단을 이용하여 비용이 크게 절감되며, 이에 의한 이동 방향의 오차를 안정적으로 제거하여 정밀한 이동이 가능하게 하고, 스텝 모터의 강한 구동력 및 빠른 속도의 장점을 이용할 수 있도록 하는 기술을 제공하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼는, 베이스; 베이스의 중심을 기준으로 어느 한 측부에 설치되고, 제1 스텝 모터 구동부의 구동에 의하여 베이스의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동되는 제1 이동 스테이지; 베이스의 중심을 기준으로 제1 이동 스테이지와 대향되도록 다른 한 측부에 설치되고, 제2 스텝 모터 구동부의 구동에 의하여 베이스의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동되는 제2 이동 스테이지; 제1 이동 스테이지에 설치되는 제1 그립체; 및 제2 이동 스테이지에 설치되는 제2 그립체;를 포함하되, 제1 이동 스테이지와 제2 이동 스테이지는 서로 근접하거나 멀어지도록 제1 스텝 모터 구동부 및 제2 스텝 모터 구동부의 구동이 제어됨에 따라, 제1 그립체와 제2 그립체가 서로 접촉되도록 근접되거나 멀어짐에 따라서 제1 그립체와 제2 그립체에 의하여 객체가 그립되도록 하고, 제1 이동 스테이지 및 제2 이동 스테이지의 하부에는 상부측 바디가 설치되고, 베이스의 각 상부측 바디에 대응되는 영역에는 상부측 바디에 접촉되어 상대 이동 가능하도록 가이드 부재에 의하여 결합된 하부측 바디가 형성되며, 제1 스텝 모터 구동부 및 제2 스텝 모터 구동부는, 스텝 모터; 스텝 모터의 회전 축으로부터 연장된 스크류; 및 스크류에 대응되는 암나사선이 형성되어 있어 스크류의 회전에 따라서 일 축으로 선형 이동되는 이동체를 포함하고, 이동체에는 수용 홀이 형성되어 있으며, 수용 홀을 관통하여 삽입되면서 이동 스테이지에 고정되는 삽입 볼트와 삽입 볼트를 수용하면서 일 단측이 수용 홀에, 다른 단측이 삽입 볼트의 볼트 헤드에 접촉되는 탄성 결합부재에 의하여 이동체의 이동력이 제1 이동 스테이지 및 제2 이동 스테이지 각각에 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼{PRECISION MICRO GRIPPER USING LOW-COST MOVING MODULE}

본 발명은, 광 모듈 또는 광 부품 등 정밀한 그립(Grip)이 필요한 초소형 그리퍼에 관한 것으로, 구체적으로는, 기존의 피에조 모터 방식에 비하여 스텝 모터 등 매우 저렴한 이동 수단을 이용하여 비용이 크게 절감되며, 이에 의한 이동 방향의 오차를 안정적으로 제거하여 정밀한 이동이 가능하게 하고, 스텝 모터의 강한 구동력 및 빠른 속도의 장점을 이용할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

초소형 그리퍼(Gripper)는 예를 들어 한 쌍의 선형의 이동 스테이지로 구성된다. 이러한 초소형 그리퍼는 광 모듈이나 광 부품등에 사용되어, 레이저 웰더 등 매우 정밀한 그립이 필요한 설비가 장착되어, 초소형의 부품을 그립하여 이동시키거나 정렬을 수행하는데 사용된다. 이러한 초소형의 그리퍼에 있어서는, 정밀한 선형의 그립 팁의 이동 제어가 필수적임에 따라서 그리퍼를 이루는 한 쌍의 이동 스테이지의 매우 정밀한 이동 제어가 필수적인 요소가 된다.

이러한 그리퍼에 포함된 이동 스테이지는 기존의 기술에 있어서는 한국 등록특허 10-1333738호 등에 기재된 바와 같이, 대부분의 초소형 이동 스테이지에 있어서는 피에조 모터(Piezo Motor)를 이용하고 있다. 피에조 모터는 초소형으로 구현할 수 있는 동시에 선형 이동의 정밀성이 담보되어, 상기의 초소형 스테이지에 적용할 수 있는 장점이 있다.

그러나 피에조 모터는 예를 들어 약 200여만원의 비싼 단가 때문에 이를 이용한 초소형 이동 스테이지를 제작 시 단가가 지나치게 상승하는 문제가 있고, 모터의 특성 상 강한 출력과 빠른 응답이 불가능한 문제가 있다.

이러한 강한 출력과 빠른 이동 속도를 갖는 모터는 예를 들어 스텝 모터(Step Motor)가 있다. 스텝 모터 중 저렴한 모터는 그 가격이 약 80만원 정도로 상기의 피에조 모터에 비하여 매우 저렴하고, 출력이 강하고 이동 속도가 빠른 장점이 있다.

그러나 스텝 모터는 스크류 축과 이동되는 기어 모듈에 있어서 그 선형의 이동성이 완전히 정밀하게 담보되지 못하는 문제가 있다. 즉 스크류의 축과 기어의 이동 방향이 이루는 축이 일치하지 않아 슬립(Slip)이 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한 가공 상의 오차로 인하여, 기어가 완전하게 맞물리지 않는 현상이 있어, 일 축으로 양 방향의 이동 방향의 전환 시 스크류 기어는 회전하나 이에 맞물려 회전력을 선형 이동력으로 변환해야 하는 암사사부의 이동체가 이동되지 않는 백래쉬(Backlash) 현상이 발행하여 정밀한 이동이 불가능한 문제가 있다.

특히 초소형 그리퍼의 경우, 이러한 정밀한 이동이 되지 않는 경우 초소형 제품에 대한 안정적인 그립 및 그립 해제가 이루어지지 않아, 그립이 필요한 공정에 있어서 매우 큰 단점이 있어, 지금까지도 상기와 같이 피에조 모터를 사용할 수밖에 없었던 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 구체적으로는 매우 저렴하고 강한 출력과 빠른 이동속도가 보장되는 스텝 모터를 사용하면서, 스텝 모터와 기어 모듈의 구조에서 발생할 수 있는 문제로서, 스크류의 축과 기어의 이동 방향이 이루는 축이 일치하지 않아 슬립(Slip)이 발생할 수 있는 문제 및 가공 상의 오차로 인하여, 기어가 완전하게 맞물리지 않는 현상이 있어, 일 축으로 양 방향의 이동 방향의 전환 시 스크류 기어는 회전하자 랙 기어가 이동되지 않는 백래쉬(Backlash) 현상을 해결하여, 매우 저렴한 동시에 피에조 모터에 비하여 출력 및 속도 측면에서 성능이 향상된 초소형 그리퍼 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼는, 베이스; 상기 베이스의 중심을 기준으로 어느 한 측부에 설치되고, 제1 스텝 모터 구동부의 구동에 의하여 상기 베이스의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동되는 제1 이동 스테이지; 상기 베이스의 중심을 기준으로 상기 제1 이동 스테이지와 대향되도록 다른 한 측부에 설치되고, 제2 스텝 모터 구동부의 구동에 의하여 상기 베이스의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동되는 제2 이동 스테이지; 상기 제1 이동 스테이지에 설치되는 제1 그립체; 및 상기 제2 이동 스테이지에 설치되는 제2 그립체;를 포함하되, 상기 제1 이동 스테이지와 상기 제2 이동 스테이지는 서로 근접하거나 멀어지도록 상기 제1 스텝 모터 구동부 및 상기 제2 스텝 모터 구동부의 구동이 제어됨에 따라, 상기 제1 그립체와 상기 제2 그립체가 서로 접촉되도록 근접되거나 멀어짐에 따라서 상기 제1 그립체와 상기 제2 그립체에 의하여 객체가 그립되도록 하고, 상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지의 하부에는 상부측 바디가 설치되고, 상기 베이스의 각 상부측 바디에 대응되는 영역에는 상부측 바디에 접촉되어 상대 이동 가능하도록 가이드 부재에 의하여 결합된 하부측 바디가 형성되며, 상기 제1 스텝 모터 구동부 및 상기 제2 스텝 모터 구동부는, 스텝 모터; 스텝 모터의 회전 축으로부터 연장된 스크류; 및 상기 스크류에 대응되는 암나사선이 형성되어 있어 스크류의 회전에 따라서 일 축으로 선형 이동되는 이동체를 포함하고, 상기 이동체에는 수용 홀이 형성되어 있으며, 상기 수용 홀을 관통하여 삽입되면서 상기 이동 스테이지에 고정되는 삽입 볼트와 상기 삽입 볼트를 수용하면서 일 단측이 상기 수용 홀에, 다른 단측이 상기 삽입 볼트의 볼트 헤드에 접촉되는 탄성 결합부재에 의하여 상기 이동체의 이동력이 상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지 각각에 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부측 바디는 오목한 가이드 홈 라인이 형성되어 있고, 상기 하부측 바디는, 베이스에 고정되며 상기 가이드 홈 라인에 삽입되는 돌출라인으로 구성되어 상기 돌출 라인을 수용하면서 상기 가이드 홈 라인이 상대 이동됨에 따라서 상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지가 상기 베이스로부터 상대 이동 가능하도록 구성되며, 상기 돌출 라인과 상기 가이드 홈 라인은 상기 가이드 부재로서 베어링 부재로 연결되는 것이 가능하다.

상기 돌출 라인을 따라서 상기 가이드 홈 라인이 이동하는 제1 이동 방향의 축과 상기 스크류의 회전에 따라 상기 이동체가 이동하는 제2 이동 방향의 축이 서로 평행하지 않더라도 상기 삽입 볼트가 상기 수용 홀 내부에서 상기 제1 이동 방향의 축을 따라서 미세 이동되는 동시에 상기 탄성 결합 부재에 의하여 상기 이동체와 상기 이동 스테이지가 이동력이 전달되도록 고정됨에 따라, 상기 상부측 바디와 상기 하부측 바디 사이에 마찰력을 부여하지 않으면서 상기 이동 스테이지에 이동력을 부여하도록 하는 것이 가능하다.

상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지는 서로 최근접시 맞닿도록 구성되며, 상기 제1 그립체와 상기 제2 그립체의 팁은 상기 제1 이동 스테이지와 상기 제2 이동 스테이지가 맞닿은 상태에서 서로 기설정된 거리만큼 이격되도록 형성되는 것이 가능하다.

상기 베이스와 상기 제1 및 제2 이동 스테이지 사이에 상기 일 축으로 어느 한 방향의 외력을 부여하는 탄성 오프셋 부재;를 더 포함하는 것이 가능하다.

상기 탄성 오프셋 부재는, 상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지에 각 단측이 연결되어 상기 제1 이동 스테이지와 상기 제2 이동 스테이지가 서로 이격되거나 근접되는 방향으로 외력을 부여하는 부재인 것이 가능하다.

상기 탄성 오프셋 부재는, 일 단부가 상기 제1 이동 스테이지에 고정되고, 다른 단부가 상기 제2 이동 스테이지에 고정되는 인장 스프링으로서, 상기 탄성 오프셋 부재가 제공하는 외력에 의하여, 상기 스크류와 이동체에 형성된 나사선 기어 간의 가공 오차에 의한 간극을 제거하여, 일 축의 양 방향 이동 전환 시의 나사선 기어 간의 가공 오차에 의한 백래쉬 현상을 방지하도록 하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 예를 들어 베이스에 설치된 스텝 모터의 스크류 기어에 의하여 이동되는 이동체와 이로부터 이동력을 전달받아 이동되는 이동 스테이지를 볼트로 결합 시, 스크류 기어의 축과 이동 스테이지와 베이스 사이의 이동을 가이드하는 이동 가이드 모듈 사이의 이동 축이 불일치 할 수 있는 환경 하에서 양 축의 서로 불일치하면서 고정 이동됨에 따라서 상대 변위가 늘어남에 따른 탈조 및 마찰에 의한 모터 스톱 현상을, 삽입 볼트와 수용 홀의 삽입 구조와 함께 탄성 결합 부재의 고정력 및 이동성 부여에 의하여 삽입 볼트가 수용 홀 안에서 일부 미세 이동이 가능하도록 결합함에 따라서 완전히 방지하게 된다.

또한, 상술한 백래쉬 현상의 경우, 상기의 탄성 오프셋 부재에 의하여 지속적으로 일 방향의 힘을 이동 스테이지와 베이스 사이에 가하여 주기 때문에 가공 오차가 미세하게 발생하더라도 이를 제거할 수 있는 효과가 있다.

이에 의하여, 매우 저렴한 스텝 모터 모듈, 즉 스텝 모터와 스크류 결합 구조를 갖는 기어 모듈의 제품을 이용하더라도 정밀한 이동이 가능하고, 동시에 스텝 모터의 장점을 활용할 수 있어, 초소형 그리퍼에 스텝 모터의 장점을 이용할 수 있어 성능을 향상시키는 동시에 기존의 피에조 모터 방식에 비하여 단가를 매우 저렴하게 공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 정면도.
도 4는 도 3의 A 영역의 확대도.
도 5는 도 5의 B 분의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 평면도.
도 7은 도 6의 C 영역의 내부 단면도.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 분리 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 정면도, 도 4는 도 3의 A 영역의 확대도, 도 5는 도 5의 B 분의 단면도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼의 평면도, 도 7은 도 6의 C 영역의 내부 단면도이다. 한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

상기 도면들을 함께 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼는, 베이스(10)와 한 쌍의 이동 스테이지로서 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)로 구성된다. 제1 이동 스테이지(20)에는 그리퍼의 기능을 수행하기 위한 제1 그립체(21)가 결합 또는 연장되도록 구성되며, 이에 대응하여 제2 이동 스테이지(30)에는 제2 그립체(31)가 결합 또는 연장되도록 구성된다.

베이스(10)는 플레이트 형의 부재로서, 일 측에 고정됨에 따라서 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)가 베이스(10)로부터 상대 이동 가능하도록 지지하는 기능을 수행하며, 도 2 등에 도시된 바와 같이 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)를 선형이동시키는 다수의 구성들이 고정 설치되는 공간을 제공한다.

제1 이동 스테이지(20)는 도 2 등에 도시된 바와 같이 베이스(10)의 중심을 기준으로 하여 제2 이동 스테이지(30)와 대향되도록 어느 한 측부에 설치되며, 후술하는 제1 스텝 모터 구동부의 구동에 의하여 베이스(10)의 중심으로 일 축으로 선형 이동되는 구성이다. 한편 제2 이동 스테이지(30)는 제1 이동 스테이지(20)와 쌍을 이루어, 상술한 제1 그립체(21) 및 제2 그립체(31)가 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)의 선형 이동에 따라서 서로 멀어지거나 근접함으로써 초소형의 부품 등을 그립하도록 한다.

이를 위해서 제2 이동 스테이지(30)는 제1 이동 스테이지(20)와 동일한 구성으로서, 베이스(10)의 중심을 기준으로 제1 이동 스테이지(20)와 대향되도록 다른 한 측부에 설치된다. 또한 제1 스텝 모터 구동부와 동일하나 서로 별도로 베이스(10)에 설치되는 제2 스텝 모터 구동부에 의하여 베이스(10)의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동된다.

제1 그립체(21) 및 제2 그립체(31)는 각각 팁(22, 32)을 단부로 하여, 각각 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)로부터 연장됨으로써, 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)가 같은 일 축 선형 방향이나 서로 다른 방향으로 이동됨에 따라서 팁(22, 32)이 서로 근접하거나 멀어짐에 따라서 부품에 대한 그립 및 해제가 이루어지도록 구성된다.

즉, 제1 이동 스테이지(20)와 제2 이동 스테이지(30)는 서로 근접하거나 멀어지도록 제1 스텝 모터 구동부 및 제2 스텝 모터 구동부의 구동이 제어됨에 따라, 제1 그립체(21)와 제2 그립체(31)가 서로 접촉되도록 근접되거나 멀어짐에 따라서 제1 그립체(21)의 팁(22)과 제2 그립체(31)의 팁(32)에 의하여 객체가 그립되도록 하는 것이다.

이러한 각 이동 스테이지의 일 축으로의 선형 이동을 가이드하는 데에는 도 2에 도시된 바와 같이 상부측 바디(24, 34)와 하부측 바디(13)가 기능한다. 상부측 바디(24, 34)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 이동 스테이지(20) 측의 바디(24)와 제2 이동 스테이지(30) 측의 바디(34)로 한 쌍이 구성되며, 하부측 바디(13)는 도 2에 제2 이동 스테이지(30) 측에 하나가 도시되어 있으나, 이에 대응하여 제1 이동 스테이지(20) 측에도 설치됨은 자명할 것이다.

상부측 바디(24, 34)에는 도 2 등에 도시된 바와 같이 오목한 가이드 홈 라인(25, 35)가 형성되며, 가이드 홈 라인(25, 35)에 하부측 바디(13)가 삽입되도록 구성된다. 이에 따라서 가이드 홈 라인(25, 35)을 따라서 상부측 바디(24, 34)가 하부측 바디(13)에 미끄러짐 운동을 하면서 상술한 일 축으로의 선형 이동이 각 이동 스테이지(20, 30)에서 가능하도록 구현된다.

즉 하부측 바디(13)는 도 2 등에 도시된 바와 같이 베이스(10)에 고정되면서 가이드 홈 라인(25, 35)에 삽입되는 돌출 라인으로 구성됨에 따라서 돌출 라인을 수용하면서 가이드 홈 라인(25, 35)이 이동됨에 따라서 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)가 베이스(10)로부터 상대 이동 가능하도록 구성되며, 돌출 라인과 가이드 홈 라인(25, 35)은 가이드 부재로서 베어링 부재로 연결되어 부드러운 이동이 가능하도록 한다.

제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)의 선형 이동은 상술한 바와 같이 제1 스텝 모터 구동부 및 제2 스텝 모터 구동부에 의하여 이루어진다. 제1 스텝 모터 구동부와 제2 스텝 모터 구동부는, 도면들에 도시된 바와 같이 베이스(10)의 상하부측에 하나씩 한 쌍으로 설치되며 그 세부 위치는 다소 차이가 있으나, 동일한 구성 요소를 포함하기에, 반복되는 설명을 생략하도록 한다.

각 스텝 모터 구동부에는 스텝 모터(50, 60)가 포함된다. 또한 스텝 모터(50, 60)에는 전원 공급 라인(70, 80)으로부터 전원을 공급받아서 구동되며, 상술한 바와 같이 전원 공급 라인(70, 80)에서의 전압 펄스 수 및 주파수에 의하여 스텝 모터(50, 60)의 회전각 등의 구동력이 제어된다.

각 스텝 모터(50, 60)에는 회전 축으로부터 스크류(51, 61)가 연장되도록 스텝 모터 구동부에 포함될 수 있다. 스크류(51, 61)는 도 2 등에 도시된 바와 같이, 수나사선이 형성되어 스크류 기어로서의 역할을 수행하게 된다.

스크류(51, 61)에는 수나사선에 대응되는 암나사선이 형성되어 있으며 스크류(51, 61)의 회전에 따라서 상술한 일 축으로 선형 이동하는 이동체(52, 62)가 연결되어 스텝 모터 구동부에 포함된다. 이동체(52, 62)는 도 2 등에 도시된 바와 같이 베이스(10)의 일 측부에 접촉되어, 이동체(52, 62)에 전해지는 스크류(51, 61)의 회전력이 오롯이 선형 이동력으로 전환되도록 이루어질 수 있다.

이때, 이동체(52, 62)에는 수용 홀(53, 63)이 형성된다. 수용 홀(53, 63)은 삽입 볼트(26, 36)가 관통 삽입되는 공간을 지칭한다. 이 경우, 기존에는 수용 홀(53, 63)에 대응되는 영역에 암나사선이 형성되어 삽입 볼트(26, 36)가 볼트 결합되는 동시에 그 결합 방향으로 단측에 형성된 이동 스테이지(20, 30)의 단측 암나사선 공간에 삽입 볼트(26, 36)가 고정되어, 이동체(52, 62)와 이동 스테이지(20, 30)가 결합됨에 따라서 이동체(52, 62)의 선형 이동에 의하여 이동 스테이지(20, 30)가 함께 이동되도록 구성된다.

이 경우, 저렴한 스텝 모터 모듈로서 스크류, 이동체 및 스텝 모터가 일체화된 제품의 품질에 따라서 상술한 가이드 홈 라인(25, 35)의 축과, 스크류(51, 61)의 축, 즉 이동체(52, 62)의 이동 축이 일치하지 않는 경우, 이동 스테이지(20, 30)의 가이드 홈 라인(25, 35)과 하부측 바디(13)에 선형 이동력 이외의 ?瀏쩜? 가해져, 탈조가 일어나거나 그 마찰력에 의하여 뻑뻑해짐에 따라서 스텝 모터(50, 60)의 스톱 현상이 일어나게 된다.

그러나 본 발명에서는 상술한 바와 같이 수용 홀(53, 63)에는 삽입 볼트(26, 36)가 관통 삽입되도록 구성된다. 이때 이동체(52, 62)와 이동 스테이지(20, 30) 간의 결속에 의한 동반 이동은, 삽입 볼트(26, 36)를 수용하면서 일 단측이 수용 홀(53, 63)에, 다른 단측이 삽입 볼트(26, 36)의 볼트 헤드에 접촉되는 탄성 결합부재(27, 37)에 의하여 이루어진다.

즉 도 5에 도시된 바와 같이 상부측 바디(24, 34)의 이동 방향의 축(E2)과 이동체(52, 62)의 이동 방향, 즉 스크류(51, 61)의 축(D1)이 서로 평행하지 않더라도 삽입 볼트(26, 36)가 수용 홀(53, 63)을 따라서 볼트 삽입되어 이동체(52, 62)에 완전하게 고정되는 것이 아니라, 수용 홀(52, 63) 내부에서 축(E2)을 따라서 미세 이동되는 동시에 탄성 결합 부재(27, 37)에 의하여 이동체(52, 62)와 이동 스테이지(20, 30)가 이동력이 전달되도록 고정됨에 따라 축(E2)과 일치되도록 미세 이동되는 동시에 가이드 홈 라인(25, 35) 및 하부측 바디(13)에 마찰력을 부여하지 않으면서 이동 스테이지(20, 30)에 이동력을 부여하도록 하는 것이 가능하게 되는 것이다. 이와 같은 구조에 의하여 탄성 결합 부재(27, 37)는 도면들에 도시된 바와 같이 삽입 볼트(26, 36)를 내부에 수용하는 압축 스프링으로 구현될 수 있다.

이는 상술한 바와 같이 수용 홀(53, 63)에 삽입 볼트(26, 36)가 완전히 고정되는 경우 상기의 D1 및 D2 축이 평행하지 않은 경우에, D1 축 방향의 이동력이 D2 축으로 선형 이동해야 하는 상부측 바디(24, 34) 및 하부측 바디(13)에 가해져, 양 바디(24, 34, 13)간에 탈조가 일어나거나, 마찰에 의하여 뻑뻑해짐에 따라서 인가되는 전원 출력에도 원하는 거리로 정밀하게 이동 스테이지(20, 30)가 이동되지 않거나 스텝 모터(50, 60)가 스탑되는 문제를 해결할 수 있는 것이다.

한편 상술한 구조에 따라서 그리퍼로서의 기능을 수행하기 위하여, 도 1 등에 도시된 바와 같이 제1 이동 스테이지(20)와 제2 이동 스테이지(30)는 서로 최근접시 맞닿도록 구성되고, 제1 그립체(21)의 팁(22)과 제2 그립체(31)의 팁(32)은 제1 이동 스테이지(20)와 제2 이동 스테이지(30)가 서로 맞닿은 상태에서 서로 기설정된 거리, 예를 들어 그립해야 하는 부품의 폭보다 좁도록 하여 그립되는 부품의 안정적인 고정과 함께 과한 압력이 가해지지 않도록 구현될 수 있다.

한편, 저렴한 기어 모듈을 포함하는 스텝 모터 제품의 구조에 있어서는 상기의 축 방향의 미세한 틀어짐 이외에, 기어 간의 가공 오차에 의한 문제가 발생될 수 있다.

즉 상술한 바를 도 7을 통해 설명하면, 가공 상의 오차로 인하여, 기어가 완전하게 맞물리지 않는 현상이 있어, 일 축으로 양 방향의 이동 방향의 전환 시 스크류(51, 61)는 회전을 일부 하는 동안, 상술한 이동체(52, 62)의 암나사선(F1)이 상기의 스크류(51, 61)의 수나사선(M)에 완전히 맞물리지 않음에 따라서 이동체(52, 62)가 수나사선과 암나사선이 완전히 맞물릴때까지 이동되지 않는 백래쉬(Backlash) 현상이 발행하여 정밀한 이동이 불가능한 문제가 있는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 그리퍼는 탄성 오프셋 부재(40)를 도 1과 같이 포함할 수 있다. 탄성 오프셋 부재(40)는 예를 들어 베이스(10)과 제1 및 제2 이동 스테이지(20, 30) 사이에 일 축으로 어느 한 방향의 외력을 부여하는 스프링 부재를 지칭할 수 있다.

예를 들어, 도 1 등에 도시된 바와 같이 탄성 오프셋 부재(40)는 제1 이동 스테이지(20) 및 제2 이동 스테이지(30)의 걸림부(23, 33)에 각 단측이 연결되어 제1 이동 스테이지(20)와 제2 이동 스테이지(30)가 서로 이격되거나 근접되는 방향으로 외력을 부여하여 상기의 가공 오차에 의하여도 이동체(52, 62)의 암나사선(F2)이 상기의 스크류(51, 61)의 수나사선(M)에 언제나 맞물린 상태로 존재하도록 함이 바람직하다.

예를 들어, 도 1 등에 도시된 바와 같이 탄성 오프셋 부재(40)는, 일 단부가 제1 이동 스테이지(20)의 걸림부(23)에 고정되고, 다른 단부가 제2 이동 스테이지(30)의 걸림부(33)에 고정되는 인장 스프링으로서, 탄성 오프셋 부재(40)가 제공하는 외력에 의하여, 각 스크류(51, 61)와 이동체(52, 62)에 형성된 나사선 기어 간의 가공 오차에 의한 간극을 제거하여, 일 축의 양 방향 이동 전환 시의 나사선 기어 간의 가공 오차에 의한 백래쉬 현상을 방지하도록 구현될 수 있다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 베이스;
   상기 베이스의 중심을 기준으로 어느 한 측부에 설치되고, 제1 스텝 모터구동부 의 구동에 의하여 상기 베이스의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동되는 제1 이동 스테이지;
   상기 베이스의 중심을 기준으로 상기 제1 이동 스테이지와 대향되도록 다른 한 측부에 설치되고, 제2 스텝 모터 구동부의 구동에 의하여 상기 베이스의 중심을 기준으로 일 축으로 선형 이동되는 제2 이동 스테이지;
   상기 제1 이동 스테이지에 설치되는 제1 그립체; 및
   상기 제2 이동 스테이지에 설치되는 제2 그립체;를 포함하되,
   상기 제1 이동 스테이지와 상기 제2 이동 스테이지는 서로 근접하거나 멀어지도록 상기 제1 스텝 모터 구동부 및 상기 제2 스텝 모터 구동부의 구동이 제어됨에 따라, 상기 제1 그립체와 상기 제2 그립체가 서로 접촉되도록 근접되거나 멀어짐에 따라서 상기 제1 그립체와 상기 제2 그립체에 의하여 객체가 그립되도록 하고,
   상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지의 하부에는 상부측 바디가 설치되고, 상기 베이스의 각 상부측 바디에 대응되는 영역에는 상부측 바디에 접촉되어 상대 이동 가능하도록 가이드 부재에 의하여 결합된 하부측 바디가 형성되며,
   상기 제1 스텝 모터 구동부 및 상기 제2 스텝 모터 구동부는,
   스텝 모터;
   스텝 모터의 회전 축으로부터 연장된 스크류; 및
   상기 스크류에 대응되는 암나사선이 형성되어 있어 스크류의 회전에 따라서 일 축으로 선형 이동되는 이동체를 포함하고,
   상기 이동체에는 수용 홀이 형성되어 있으며, 상기 수용 홀을 관통하여 삽입되면서 상기 이동 스테이지에 고정되는 삽입 볼트와 상기 삽입 볼트를 수용하면서 일 단측이 상기 수용 홀에, 다른 단측이 상기 삽입 볼트의 볼트 헤드에 접촉되는 탄성 결합부재에 의하여 상기 이동체의 이동력이 상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지 각각에 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부측 바디는 오목한 가이드 홈 라인이 형성되어 있고,
   상기 하부측 바디는,
   베이스에 고정되며 상기 가이드 홈 라인에 삽입되는 돌출라인으로 구성되어 상기 돌출 라인을 수용하면서 상기 가이드 홈 라인이 상대 이동됨에 따라서 상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지가 상기 베이스로부터 상대 이동 가능하도록 구성되며, 상기 돌출 라인과 상기 가이드 홈 라인은 상기 가이드 부재로서 베어링 부재로 연결되는 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 돌출 라인을 따라서 상기 가이드 홈 라인이 이동하는 제1 이동 방향의 축과 상기 스크류의 회전에 따라 상기 이동체가 이동하는 제2 이동 방향의 축이 서로 평행하지 않더라도 상기 삽입 볼트가 상기 수용 홀 내부에서 상기 제1 이동 방향의 축을 따라서 미세 이동되는 동시에 상기 탄성 결합 부재에 의하여 상기 이동체와 상기 이동 스테이지가 이동력이 전달되도록 고정됨에 따라, 상기 상부측 바디와 상기 하부측 바디 사이에 마찰력을 부여하지 않으면서 상기 이동 스테이지에 이동력을 부여하도록 하는 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지는 서로 최근접시 맞닿도록 구성되며, 상기 제1 그립체와 상기 제2 그립체의 팁은 상기 제1 이동 스테이지와 상기 제2 이동 스테이지가 맞닿은 상태에서 서로 기설정된 거리만큼 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 베이스와 상기 제1 및 제2 이동 스테이지 사이에 상기 일 축으로 어느 한 방향의 외력을 부여하는 탄성 오프셋 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 탄성 오프셋 부재는,
   상기 제1 이동 스테이지 및 상기 제2 이동 스테이지에 각 단측이 연결되어 상기 제1 이동 스테이지와 상기 제2 이동 스테이지가 서로 이격되거나 근접되는 방향으로 외력을 부여하는 부재인 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 탄성 오프셋 부재는,
   일 단부가 상기 제1 이동 스테이지에 고정되고, 다른 단부가 상기 제2 이동 스테이지에 고정되는 인장 스프링으로서, 상기 탄성 오프셋 부재가 제공하는 외력에 의하여, 상기 스크류와 이동체에 형성된 나사선 기어 간의 가공 오차에 의한 간극을 제거하여, 일 축의 양 방향 이동 전환 시의 나사선 기어 간의 가공 오차에 의한 백래쉬 현상을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 저가형 이동 모듈을 이용한 정밀 마이크로 그리퍼.

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