KR20080040301A - 스테이지 시스템의 워킹 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이지 시스템의 워킹 프레임에 관한 것으로, 그 목적은 두 고정가이드빔들의 양단이 연결빔에 의해 상호 연결된 것으로 워킹 프레임을 구성하여 두 고정가이드빔들의 평행상태가 어긋남에 따른 스테이지 시스템의 정밀도 저하를 방지할 수 있는 스테이지 시스템의 워킹 프레임을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 스테이지 시스템에서 스테이지의 이동을 지지하는 워킹 프레임에 있어서, 상기 스테이지를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키는 가동가이드빔의 양단에 위치하도록 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한쌍의 고정가이드빔들; 상기 두 고정가이드빔들의 양단을 상호 연결하여 두 고정가이드빔들과 사각형 구조를 형성하는 한쌍의 연결빔들; 및 상기 고정가이드빔과 상기 연결빔의 연결부에 설치되어 연결부의 강성을 보강하는 보강부재들;로 구성된 스테이지 시스템의 워킹 프레임에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

고정가이드빔, 연결빔, 워킹 프레임, 보강부재, 진동감쇠층

Description

스테이지 시스템의 워킹 프레임{working frame of stage system}

도 1 은 종래의 스테이지 시스템을 나타낸 사시도,

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워킹 프레임을 나타낸 사시도,

도 3 은 본 발명의 고정가이드빔과 연결빔을 구성하는 빔의 단면도,

도 4 는 본 발명의 워킹 프레임이 적용된 스테이지 시스템의 일부 구성을 나타낸 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 워킹 프레임 (111)(112) : 고정가이드빔

(121)(122) : 연결빔 (131)(132)(133)(134) : 보강부재

(135) : 구멍 (140) : 가동가이드빔

(150) : 리니어 모터 (160) : 빔

(161) : 진동감쇠층 (162) : 슬라이딩층

본 발명은 스테이지 시스템에서 스테이지의 이동을 안내함과 더불어 지지하는 워킹 프레임에 관한 것으로, 변형에 대한 저항성 및 진동감쇄기능을 구비하여 높은 정밀도의 스테이지 시스템을 구성할 수 있게 하는 워킹 프레임에 관한 것이다.

일반적으로, 유리기판이나 반도체 그 밖의 재료나 제품에 대한 검사나 측정 또는 가공 기타 제조공정에 사용되는 장비는 높은 정밀도를 요구한다.

예를 들면, 유리기판은 TFT-LCD(Thin film transistor-Liquid crystal display), PDP(Plasma display panel), EL(Electro luminescent) 등 평판디스플레이(Flat display)의 제조분야에서 사용되는 것으로서, 유리용해로(Glass melting furnace)에서 용해된 유리물을 성형공정과 절단공정을 통하여 제조하고 있는데, 이러한 유리기판에는 여러 가지 요인에 의하여 많은 결함이 발생되므로 고품질의 평판디스플레이를 제조하기 위하여 유리기판의 두께, 휨도, 평탄도, 투과율, 스크래치나 파티클 등의 결함에 대한 검사와 측정을 실시함으로써 유리기판 제조공정에서의 불량요인을 찾게 된다. 이처럼 유리기판에 존재하는 미세한 결함을 찾기 위해 수행되는 검사나 측정에 사용되는 장비는 높은 정밀도를 요구하게 된다. 또한, 이러한 검사나 측정뿐만 아니라 유리기판을 가공시에도 고정밀도의 가공이 요구된다.

상기와 같이 고정밀도를 요구하는 제조장비는 유리기판에만 요구되는 것이 아니라, 반도체 또는 그 밖의 제품을 가공하거나 검사하는 장비도 마찬가지이며, 특히, 유리기판 등과 같이 생산성 향상을 위해 대형화되어 가고 있는 제품의 경우 검사 등의 속도 및 정확성에 대한 요구가 지속적으로 커지고 있으므로 이들에 대한 시스템의 동적, 정적 신뢰성을 향상시키기 위하여 다양한 장비들이 개발되고 있다.

도 1은 유리기판 등을 가공하거나 측정 시 유리기판을 정밀 이송시키기 위한 스테이지 시스템을 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 상기 스테이지 시스템은 정반상에 상호 평행하게 설치된 한쌍의 고정가이드빔(11,12)들로 이루어진 워킹 프레임(10)과, 상기 고정가이드빔(11,12)들의 사이에서 고정가이드빔(11,12)들에 양단이 지지되어 이동하는 가동가이드빔(20)과, 상기 가동가이드빔(20)에 설치되어 이동하는 스테이지(30)를 구비하고 있다.

그러나, 상기와 같은 스테이지 시스템은 고정가이드빔들이 상호 직접적인 연결관계가 없는 것과 함께 평행상태를 유지시키기 위한 구조를 갖지 못하므로, 가동가이드빔의 이동시 발생되는 하중 등 여러 가지 원인에 의해 두 고정가이드빔들의 평행상태가 어긋날 경우, 스테이지의 이송 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 두 고정가이드빔들의 양단이 연결빔에 의해 상호 연결된 것으로 워킹 프레임을 구성하여 두 고정가이드빔들의 평행상태가 어긋남에 따른 스테이지 시스템의 정밀도 저하를 방지할 수 있는 스테이지 시스템의 워킹 프레임을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 고정가이드빔들과 연결빔이 진동감쇠기능을 갖도록 하여 정밀한 스테이지 시스템의 구현을 돕는 스테이지 시스템의 워킹 프레임을 제 공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 스테이지 시스템에서 스테이지의 이동을 지지하는 워킹 프레임에 있어서,

상기 스테이지를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키는 가동가이드빔의 양단에 위치하도록 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한쌍의 고정가이드빔들;

상기 두 고정가이드빔들의 양단을 상호 연결하여 두 고정가이드빔들과 사각형 구조를 형성하는 한쌍의 연결빔들; 및

상기 고정가이드빔과 상기 연결빔의 연결부에 설치되어 연결부의 강성을 보강하는 보강부재들;로 구성된 스테이지 시스템의 워킹 프레임을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워킹 프레임(100)을 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워킹 프레임(100)은 고정가이드빔(111,112)들과, 연결빔(121,122)들과, 보강부재(131,132,133,134)들로 구성된다. 이러한 워킹 프레임(100)은 평행하게 배치된 고정가이드빔(111,112)들의 양단을 연결빔(121,122)들이 연결하여 사각형 구조를 형성함으로써, 가동가이드빔(140)으로부터 발생되는 하중 등 여러 가지 원인으로 인해 고정가이드빔(111,112)의 평행상태가 어긋나는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.

상기 고정가이드빔(111,112)들은 가동가이드빔(140)의 이동을 지지하는 하는 것으로, 2개의 고정가이드빔(111,112)들이 가동가이드빔(140)의 양단에서 상호 평행한 상태를 유지하도록 배치되어 있다. 이때 가동가이드빔(140)의 양끝단부에는 에어 베어링(141)이 설치되어 가동가이드빔(140)의 고정가이드빔(111,112)의 사이에 압축공기를 분사하도록 함으로써 가동가이드빔(140)이 원활하게 이동할 수 있도록 돕게 된다. 한편 가동가이드빔(140)의 이동을 위한 동력을 제공하는 리니어 모터(150)가 고정가이드빔(111,112) 및 가동가이드빔(140)에 구비된다. 보다 구체적으로 상기 리니어 모터(150)는 고정가이드빔(111,112)의 소정위치에 고정자(151)가 설치되고, 상기 고정자(151)에 의하여 직선형으로 이동하는 이동자(152)가 가동가이드빔(140)에 설치된 것으로 구성된다.

상기 연결빔(121,122)들은 고정가이드빔(111,112)들의 양단을 상호 연결하여 사각형의 워킹 프레임(100)을 구성하는 것으로, 2개의 연결빔(121,122)들이 제공되며, 이중 어느 한개의 연결빔(121)은 일단이 어느 한쪽에 위치한 고정가이드빔(111)의 일단에 고정되고, 나머지 타단이 반대쪽에 위치한 고정가이드빔(112)의 일단에 고정되는 구조로서, 두개의 연결빔(121,122)들이 마주하는 두 고정가이드빔(111,112)들의 양단을 연결함으로써 사각형의 워킹 프레임(100)을 구성하게 된 다.

도 3은 상기 고정가이드빔과 연결빔을 구성하는 빔의 단면구조를 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 상기 고정가이드빔(111,112)들과 연결빔(121,122)들은 내부가 빈 중공형의 빔(160)으로 이루어지며, 그 내부에 진동감쇠층(161)과 슬라이딩층(162)이 형성되어 있다. 상기 진동감쇠층(161)은 복합재료가 빔(160)의 내측면에 소정의 두께를 갖도록 형성된 것에 구성된다. 이때 상기 복합재료로는 탄소섬유에폭시 복합재료와 같은 섬유강화 복합재료가 사용될 수 있으며, 섬유강화 복합재료는 유리섬유를 주보강재로 하여 불포화 폴리에스터 수지를 함침 가공한 복합 구조재로서 빔(160)을 구성하는 알루미늄(Al) 보다 가볍고 철보다 강한 내식, 내열 및 내부식성이 우수한 반영구적인 소재로 매우 큰 강도를 지니고 있을 뿐만 아니라 감쇠능력이 우수한 특징이 있다. 상기 슬라이딩층(162)은 진동감쇠층(161)과 빔(160)의 내측면 사이에 위치하도록 설치되어 진동감쇠층(161)이 빔(160)의 내측면으로부터 슬라이딩을 일으킬 수 있도록 점성유체 또는 폴리머 필름으로 이루어진다. 상기 점성유체로는 그리스가 사용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 각각의 빔(160)은 다음과 같은 방법에 의해 제작될 수 있다. 알루미늄을 인발 성형하여 중공형으로 제작된 빔의 내부공간에 대응하는 형상을 갖는 맨드릴(170)의 외부에 소정의 두께로 복합재료를 적층시키고, 적층이 완료된 복합재료의 외부면에 그리스와 같은 점성유체를 도포하거나 폴리머 필름을 감은 다음 빔의 내부로 맨드릴(170)을 삽입한다. 이후 맨드릴(170)만을 제거하고, 진공백으로 포장한 다음 진공백 성형함으로써 진동감쇠층(161)을 갖는 빔을 제작하게 된다.

상기 보강부재(131,132,133,134)들은 고정가이드빔(111,112)과 연결빔(121,122)의 연결부 강성을 보강하는 것으로, 연결빔(121,122)으로부터 고정가이드빔(111,112)으로 연이어 걸쳐지도록 고정가이드빔(111,112) 및 연결빔(121,122)의 상면과 저면에 설치되어 연결부의 강성을 보강하게 된다. 이러한 보강부재(131,132,133,134)는 두 연결빔(121,122)들 중 어느 한쪽의 연결빔(121)으로부터 연장되어 고정가이드빔(111)을 통해 반대쪽 연결빔(122)으로 연장되는 구조로서, 워킹 프레임(100)의 양측에 배치되는 보강부재(131,132,133,134)들은 워킹 프레임(100)의 중심을 기준으로 상호 대칭구조를 갖도록 형성된다. 이에 따라 보강부재(131,132,133,134)는 워킹 프레임(100)의 상면 양측과 저면 양측에 각각 설치되어 고정가이드빔(111,112)과 연결빔(121,122)의 연결부 강성을 보강함과 더불어 고정가이드빔(111,112)의 굽힘 강성을 보강하게 된다.

한편, 상기 보강부재(131,132,133,134)들은 그의 상면과 저면을 관통하는 다수개의 구멍(135)들이 형성되어 있으며, 이러한 구멍(135)들은 보강부재(131,132,133,134)의 설치로 인한 워킹 프레임의 무게 증가를 감소시키게 된다.

도 4는 상기와 같이 구성된 워킹 프레임이 정반에 설치된 상태를 도시하고 있다. 상기 워킹 프레임(100)은 정반상에 고정되게 설치되어 스테이지의 이동을 지지하도록 구성될 수도 있으며, 도 4와 같이 정반(200)을 종 또는 횡방향으로 가로지르게 설치된 가이드레일(210)을 따라 이동가능하게 설치되어 보다 폭 넓은 작업범위를 갖는 스테이지 시스템을 구성할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 평행하게 배치된 두 고정가이드빔들이 연결빔들에 의해 연결되어 사각형 구조의 워킹 프레임을 형성하게 함으로써, 가동가이드빔을 비롯한 여러 가지 요인에 의해 발생되는 하중으로 인해 고정가이드빔들의 평행 상태가 어긋나는 것을 방지하여 정밀한 스테이지 시스템의 구현이 가능하게 되었다. 더욱이 고정가이드빔 및 연결빔을 구성하는 빔이 진동감쇠기능을 가짐으로써, 보다 정밀한 스테이지 시스템의 구현이 가능하게 되었다.

Claims (5)

1. 스테이지 시스템에서 스테이지의 이동을 지지하는 워킹 프레임에 있어서,

   상기 스테이지를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키는 가동가이드빔의 양단에 위치하도록 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한쌍의 고정가이드빔들;

   상기 두 고정가이드빔들의 양단을 상호 연결하여 두 고정가이드빔들과 사각형 구조를 형성하는 한쌍의 연결빔들; 및

   상기 고정가이드빔과 상기 연결빔의 연결부에 설치되어 연결부의 강성을 보강하는 보강부재들;로 구성된 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템의 워킹 프레임.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정가이드빔들과 상기 연결빔들은 내부가 빈 중공형의 빔으로서, 내측면에 진동 감쇠를 위한 복합재료로 이루어진 진동감쇠층이 형성되고,

   상기 진동감쇠층이 상기 빔의 내측면으로부터 슬라이딩이 가능하도록 빔들의 내측면과 진동감쇠층의 사이에 점성유체 또는 폴리머 필름으로 이루어진 슬라이딩층이 형성된 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템의 워킹 프레임.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강부재들은, 상기 연결빔들 중 어는 한쪽 연결빔으로부터 고정가이드빔을 지나 반대쪽 연결빔으로 연이어 연장되는 구조로서, 상기 연결빔들과 상기 고정가이드빔들의 상면 및 저면을 커버하도록 설치된 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템의 워킹 프레임.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 보강부재들은, 그의 상면과 저면을 관통하는 다수개의 구멍들이 형성된 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템의 워킹 프레임.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 가동가이드빔의 양끝단부에 에어 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템의 워킹 프레임.

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