KR20080057437A - 메탈 세라믹 진동자의 접합치구 정렬장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 접합을 위한 치구의 정밀한 정열을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 휴대용 정보통신 기기 등과 같이 가볍고 작으며, 저속에서 큰 토크가 필요한 초음파 모터에 적용하기 위한 초음파 진동자의 접합 치구의 정밀 정렬 방법에 관한 것이다.

본 발명은 초음파 모터용 메탈-세라믹 진동자에서 메탈과 세라믹을 정밀하게 접합하기 위한 치구를 정밀하게 정열하기 위한 장치로써, 전자석과; 전자석의 자력을 변화시키기 위한 제어기와 전원 공급부; 접합하기 위해 압을 가하는 프레스를 포함하는 메탈 세라믹 진동자 접합을 위한 치구의 정렬장치를 제공한다.

본 발명은 메탈 세라믹 진동자 접합을 위한 치구의 정열방법에 있어서, 프레스 하단 부의 정확한 지점에 베이스 치구를 설치하여 전자석을 이용하여 고정하는 단계; 베이스 치구 위에 자성체가 아닌 압전 세라믹과 메탈(비자성체)을 정열하는 단계; 제어기와 전원 공급장치를 이용하여 전자석의 자성을 떨어뜨린 다음 최종 상단부 치구를 정열하는 단계; 상기 상단부 치구에 프레스를 이용하여 압을 가하고 자성을 제거하는 단계를 포함하는 메탈 세라믹 진동자 접합 치구의 정열 방법을 제공한다.

Description

메탈 세라믹 진동자의 접합치구 정렬장치 및 방법 {An Apparatus and Method of precise alignment for bonding jig}

도 1은 람다(Lambda)형 메탈 세라믹 진동자의 구조도.

도 2는 메탈 세라믹 진동자 접합 치구 정열장치 조립도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3 : 압전체 5 : 금속 11 : 제1치구 12 : 제2치구

14 ; 제3치구 15 : 전자석 16 : 전원공급부 17 : 제어기

본 발명은 각종 접합을 위한 치구의 정밀한 정열을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 휴대용 정보통신 기기 등과 같이 가볍고 작으며, 저속에서 큰 토크가 필요한 초음파 모터에 적용하기 위한 초음파 진동자의 접합 치구의 정밀 정렬 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 통상 전자기 모터와 초음파 모터로 구분될 수 있다. 30W 이상의 출력을 갖는 경우는 전자기 모터의 효율이 아주 우수하지만 그 이하의 적은 출력에서는 전자기 모터 코일의 굵기가 가늘어 지면서 손실이 증가하여, 전자기 모 터의 효율이 30% 이하로 출력이 감소하면서 거의 선형적으로 떨어지는 특성을 갖는다. 반면에 출력에 관계없이 거의 30%의 일정한 효율을 갖는 초음파 모터는 30W 이하에서 효율이 전자기 모터에 비하여 훨씬 높은 소형 모터를 제작할 수 있는 장점이 있어, 미국, 일본을 비롯한 선진국에서 많은 연구가 진행되고 있다.

이러한 초음파 모터는 특정한 모양의 금속에 PZT 압전 세라믹을 접합하여 전기적 여기에 의해 압전 세라믹이 금속을 진동하여 특정 주파수에서 공진을 만들어 낸다. 이때 만들어진 공진 모드 중 서로 직각되는 공진 모드의 변위를 동시에 발생시켜 타원 운동을 만들어내 모터의 구동력으로 사용한다.

도 1에는 압전체 4개를 사용한 람다(lambda)형 초음파 모터의 구조를 나타내었다.

일반적으로, 공진 주파수가 일정하고 진동 변위가 우수한 특성의 진동자를 접합하기 위하여, 종래에는 수작업을 통하거나 간단한 치구를 이용하여 접합하는 방식을 이용하였다. 그러나, 2가지 직각 모드의 공진변위 사이의 주파수에서 타원모양의 진동을 이용하는 초음파 모터의 응용에서는 압전 세라믹과 메탈이 정확한 위치에 정렬되지 않고 접합되면 진동자의 2개 모드 공진주파수가 원래보다 멀어지거나 이동이 일어나 진동특성이 떨어지는 문제점이 발생한다. 이에 최근들어 각종 메탈-세라믹 진동자의 형상에 적합한 구조를 갖는 정밀한 치구를 제작하여 접합함으로써 상기의 문제점을 해결하고 있다.

그러나 이러한 정밀 치구는 소형이므로, 제작되더라도 치구를 이용하여 접합 공정을 진행할 때 치구가 움직여 원래 원하는 위치를 찾기 위해 상당한 노력과 시 간이 요구되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 치구를 이용하여 메탈-세라믹 진동자를 정확하게 얼라인할 때 치구의 움직임으로 인한 공정의 불편과 이로 인한 정열 불량을 해결하기 위한 방법을 제시함으로써, 메탈-세라믹 진동자의 접합을 보다 정밀하고 단시간에 진행하여 최대 효율의 모터를 제작하기 위한 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 접합 치구의 정밀한 정렬 및 접합을 위한 장치로써, 전자석(15)과; 상기 전자석(15)에 전원을 공급하는 전원공급부(16)와; 상기 전원곱급부(16)의 전력을 제어하여 상기 전자석(15)의 자력을 변화시키는 제어기(17)와; 상기 전자석(15) 위쪽에 위치하고, 접합 대상물이 올라가는 제2치구(12)와; 상기 제2치구(12)와 하방 대응되는 제3치구(14)와; 상기 제2 및 제3치구의 어느 한쪽에서 이 두개의 치구를 자력 고정시키는 제1치구(11)와; 및 상기 자력 고정된 세 개의 치구와 접합 대상물을 가압 접합하는 프레스(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모든 치구는 자성을 띠는 스테인리스로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 메탈 세라믹 진동자의 접합 치구를 정렬하는 방법에 있어, (a) 프레스(13) 하단 부에 표시된 정확한 지점에 제1치구(11)와 제2치구(12)를 손 으로 정렬하는 제1단계와; (b) 정렬된 상기 두 치구에 전원공급부(16)로부터 전원을 공급하여 강한 자장을 걸어주는 제2단계와; (c) 강한 자장이 걸린 상기 두 치구의 턱에 압전체(3)와 비자성의 금속(5)을 접착시켜 정렬하는 제3단계와; (d) 제어기(17)로 전원 공급장치를 조절하여 전자석(15)의 자성을 떨어뜨린 다음 제3치구(14)를 정렬하는 제4단계와; (e) 상기 제3치구(14)를 프레스(13)로 가압한 후, 자성을 제거하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다시 설명하면 본 발명은 초음파 모터용 메탈-세라믹 진동자에서 메탈과 세라믹을 정밀하게 접합하기 위한 치구를 정밀하게 정열하기 위한 장치로써, 전자석과; 전자석의 자력을 변화시키기 위한 제어기와 전원 공급부; 접합하기 위해 압을 가하는 프레스를 포함하는 메탈 세라믹 진동자 접합을 위한 치구의 정렬장치를 제공한다. 이때 모든 치구와 장치는 자성을 띠는 스테인리스를 사용한다.

또한 본 발명은 메탈 세라믹 진동자 접합을 위한 치구의 정열방법에 있어서, 프레스 하단 부의 정확한 지점에 베이스 치구를 설치하여 전자석을 이용하여 고정하는 단계; 베이스 치구 위에 자성체가 아닌 압전 세라믹과 메탈(비자성체)을 정열하는 단계; 제어기와 전원 공급장치를 이용하여 전자석의 자성을 떨어뜨린 다음 최종 상단부 치구를 정열하는 단계; 상기 상단부 치구에 프레스를 이용하여 압을 가하고 자성을 제거하는 단계를 포함하는 메탈 세라믹 진동자 접합 치구의 정열 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 접합 치구 정렬장치의 조립도를 나타낸 것이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 메탈 세라믹 진동자 접합 치구의 정렬 방법은 먼저 도 2의 프레스 하단부에 표시된 선에 제1치구(11)와 제2치구 (12)를 정확하게 손을 이용하여 정열 한 다음, 전자석에 전류를 흘려 손으로 제1치구 (11)와 제2치구(12)를 움직일 수 없을 정도의 강한 자장을 걸어준다. 압전체(3)에 접착제를 도포한 다음 접착면이 위를 향하도록 강한 자장이 걸려 완전히 고정된 제1치구(11)와 제2치구(12)의 턱에 밀어 정렬한다. 이때 제1치구(11)와 제2치구(12)가 강한 자장에 의해 완전히 고정되어 있으므로 손으로 큰 힘을 가하여도 움직이지 않게 되어 원하는 대로 강한 힘으로 압전체(3)를 정렬할 수 있다.

마찬가지로 자성을 띠지 않는 금속체인 브라스(Brass)로 되어 있는 메탈을 같은 방법으로 압전체(3) 위에 정열 한 다음, 접착제가 도포된 다른 동일 규격의 압전체를 도포면이 아래로 향하도록 정렬한다.

마지막으로 압전체(3)의 상단부에 제3치구(14)를 정렬하게 되는 데 이때는 강한 자장에 의해 제3치구(14)가 전자석(15)의 방향으로 강한 힘으로 끌려가 압전체(3)에 손상을 줄 수 있으므로, 제어기(17)를 조작하여 전원공급부(16)로부터 공급되는 전류를 낮추어 자장을 약화시켜 먼저 제3치구(14)가 있는 상단부를 정밀하게 정열한 다음 다시 전류를 올려 강하게 잡아당긴 다음 프레스(13)를 이용하여 제3치구(14)의 상단부에 약 5kg/cm 의 토크를 가하여 접합 치구를 정밀하게 정렬하는 방법이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 메탈과 세라믹을 접합하기 위한 치구를 정밀하게 정열하기 위한 치구와 그 방법에 관한 것으로써 메탈 세라믹 진동자의 정밀한 제조와 제조시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 접합 치구의 정밀한 정렬 및 접합을 위한 장치로써,

   전자석(15)과;

   상기 전자석(15)에 전원을 공급하는 전원공급부(16)와;

   상기 전원곱급부(16)의 전력을 제어하여 상기 전자석(15)의 자력을 변화시키는 제어기(17)와;

   상기 전자석(15) 위쪽에 위치하고, 접합 대상물이 올라가는 제2치구(12)와;

   상기 제2치구(12)와 하방 대응되는 제3치구(14)와;

   상기 제2 및 제3치구의 어느 한쪽에서 이 두개의 치구를 자력 고정시키는 제1치구(11)와; 및

   상기 자력 고정된 세 개의 치구와 접합 대상물을 가압 접합하는 프레스(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 메탈 세라믹 진동자의 접합치구 정렬장치
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 모든 치구는 자성을 띠는 스테인리스로 구성된 것을 특징으로 하는 메탈 세라믹 진동자의 접합치구 정렬장치
3. 메탈 세라믹 진동자의 접합 치구를 정렬하는 방법에 있어,

   (a) 프레스(13) 하단 부에 표시된 정확한 지점에 제1치구(11)와 제2치구(12) 를 손으로 정렬하는 제1단계와;

   (b) 정렬된 상기 두 치구에 전원공급부(16)로부터 전원을 공급하여 강한 자장을 걸어주는 제2단계와;

   (c) 강한 자장이 걸린 상기 두 치구의 턱에 압전체(3)와 비자성의 금속(5)을 접착시켜 정렬하는 제3단계와;

   (d) 제어기(17)로 전원 공급장치를 조절하여 전자석(15)의 자성을 떨어뜨린 다음 제3치구(14)를 정렬하는 제4단계와;

   (e) 상기 제3치구(14)를 프레스(13)로 가압한 후, 자성을 제거하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 세라믹 진동자의 접합 치구 정렬 방법

Images