KR20110070346A - 리니어 스테이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 스테이지에 관한 것으로, 세라믹 재질로 된 레일의 상측으로 상면판이 재치되며, 레일의 측면으로는 좌·우측면판이 설치되되, 상면판과 좌·우측면판에는 도넛 형태의 다공질 세라믹체가 다수 개 내재되고, 다공질 세라믹체의 중앙에는 원형 금속판을 설치된 공기베어링을 내재시켜, 리니어 모터에 의해 직선으로 작동할 때 마찰을 줄이고, 온도에 따른 정밀도의 변화가 없도록 한 특징이 있다.
본 발명은 크게 일곱 부분으로 구성되는바, 플레이트 형태의 베이스(10)와; 그 상부에 일정 간격을 두고 좌·우측 레일(20a, 20b)이 설치되되, 세라믹 재질로 된 직사각 관형태의 레일(20)과; 좌·우측 레일(20a, 20b) 사이에 설치되어 상면판(70)과 좌·우측면판(50, 60)을 레일(20)을 따라서 수평방향으로 작동하도록 구성된 리니어모터(30)와; 상기 우측레일(20b)의 우측면에 설치되어 상면판(70)과 좌·우측면판(50, 60)이 수평방향으로 이동할 시 지지하도록 구성된 LM가이드(40)와; 좌측레일(20a)의 우측면과 우측레일(20b)의 좌측면과 맞닿도록 직육면 형태의 세라믹블록 형태로 구성되되, 좌측면판(50)의 우측면과 우측면판(60)의 좌측면으로는 금속판(52, 62)이 내재된 원형의 다공질 세라믹체(51, 61)가 내재되고, 다공질 세라믹체(51, 61)가 형성된 측면의 몸체 중앙부에는 단차 가공된 에어배출홈(53, 63)이 형성되며, 상면과 하면으로는 에어가 이송되는 통로인 에어이송공(54, 64)이 형 성된 좌·우측면판(50, 60)과; 상기 좌·우측면판(50, 60)의 상면에 결합되는 세라믹 플레이트형태로 구성되되, 하면 양측으로는 금속판(72)이 내재된 원형의 다공질 세라믹체(71)가 내재되고, 다공질 세라믹체(71)가 형성된 하면의 몸체 중앙부 양단에는 단차 가공된 에어배출홈(73)이 형성되며, 좌·우측면판(50, 60)의 에어이송공(54, 64)과 연통되도록 에어공급공(74)이 형성된 상면판(70)으로 구성되는 대략적인 구성을 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 레일과 에어베어링의 재질을 공히 세라믹재질로 구성하여 온도변화에 따른 정도의 변화가 발생하지 않으며, 마찰을 현저히 줄여 미세제어 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 좌측 및 우측면판 과 상면판에는 공히 도넛 형태의 다공질 세라믹체가 다수 개 내재되되, 다공질 세라믹체의 중앙에는 금속판을 설치하여, 공압이 다공질 세라믹체의 중앙으로 집중되는 형상을 방지할 뿐만 아니라, 이로 인해 다공질 세라믹체의 중앙부가 공압에 의해 부풀어 오르는 것을 방지할 수 있으며, 다공질 세라믹체의 중앙부가 마모되는 현상이 방지되어 공기 베어링을 오랫동안 교체 없이 사용할 수 있어서 교체비용과 시간이 절감되는 또 다른 효과가 있다.
리니어 스테이지, 다공질 세라믹, 세라믹, 공기 베어링

Description

리니어 스테이지 { The linear stage }
본 발명은 리니어 스테이지에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 세라믹 재질로 된 레일의 상측으로 상면판이 재치되며, 레일의 측면으로는 좌·우측면판이 설치되되, 상면판과 좌·우측면판에는 도넛 형태의 다공질 세라믹체가 다수 개 내재되고, 다공질 세라믹체의 중앙에는 원형 금속판을 설치된 공기베어링을 내재시켜, 리니어 모터에 의해 직선으로 작동할 때 마찰을 줄이고, 온도에 따른 정밀도의 변화가 없도록 한 리니어 스테이지에 관한 것이다.
일반적으로 리니어 스테이지(linear stage)라 함은, 리니어 모터의 구동에 의한 반송 방식을 말하는 것으로, 근년에 주로 사용하고 있는 것은 자동차 공장의 세미 어셈블리 라인에서의 각종 부품을 라인에 공급, 가공과 조립 라인 상의 워크를 적재한 팔레트의 고속 이동정지, 전자 OA관계 기기의 생산 공장 안에서 각종 부품의 다른 생산 라인에 사용하고 있으며, 특히, 반도체 제조 공장 내에서 웨이퍼 반송에는 클린도가 높기 때문에 빈번하게 활용되고 있다.
최근에 들어서는 PDP, LCD 조립 검사 장비에 주로 사용되는바, 그 대표적인 형태를 살펴보면, 베어링과 리니어 모터, 리니어 엔코더 및 서보 제어기 등으로 구성되어 있으며, 이러한 슬라이더를 지지하며 안내하는 베어링은 직선 유니트의 정밀도와 연관된 핵심적인 요소기술로서 초정밀 직선 운동 유니트 구성품 중 중요한 역할을 하고 있다.
상기와 같은 일반적인 직선 운동 시스템의 지지 베어링으로는 볼이나 롤러 베어링이 많이 사용되었으나 볼과 롤러의 탄성 변형과 불 균일 등에 기인한 상하방향의 흔들림에 의하여 고정밀 위치 정밀도 구현에 한계가 있을 뿐만 아니라 기계적인 접촉에 의한 마찰력으로 인하여 급속 이송 시에 발생하는 발열에 정도가 변화되어 시스템 성능이 현저하게 저하되는 문제점을 내포하고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 본 발명은 크게 일곱 부분으로 구성되는바, 플레이트 형태의 베이스(10)와; 그 상부에 일정 간격을 두고 좌·우측 레일(20a, 20b)이 설치되되, 세라믹 재질로 된 직사각 관형태의 레일(20)과; 좌·우측 레일(20a, 20b) 사이에 설치되어 상면판(70)을 레일(20)을 따라서 수평방향으로 작동하도록 구성된 리니어모터(30)와; 상기 우측레일(20b)의 우측면에 설치되어 상면판(70)과 좌·우측면판(50, 60)이 수평방향으로 이동할 시 지지하도록 구성된 LM가이드(40)와; 좌측레일(20a)의 우측면과 우측레일(20b)의 좌측면과 맞닿도록 직육면 형태의 세라믹블록 형태로 구성되되, 좌측면판(50)의 우측면과 우측면판(60)의 좌측면으로는 금속판(52, 62)이 내재된 원형의 다공질 세라믹체(51, 61)가 내재되고, 다공질 세라믹체(51, 61)가 형성된 측면의 몸체 중앙부에는 단차 가공된 에어배출홈(53, 63)이 형성되며, 상면과 하면으로는 에어가 이송되는 통로인 에어이송공(54, 64)이 형성된 좌·우측면판(50, 60)과; 상기 좌·우측면판(50, 60)의 상면에 결합되는 세라믹 플레이트형태로 구성되되, 하면 양측으로는 금속판(72)이 내재된 원형의 다공질 세라믹체(71)가 내재되고, 다공질 세라믹체(71)가 형성된 하면의 몸체 중앙부 양단에는 단차 가공된 에어배출홈(73)이 형성되며, 좌·우측면판(50, 60)의 에어이송공(54, 64)과 연통되도록 에어공급공(74)이 형성된 상면판(70)으로 구성되는 대략적인 구성을 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 레일과 에어베어링의 재질을 공히 세라믹재질로 구성하여 온도변화에 따른 정도의 변화가 발생하지 않으며, 마찰을 현저히 줄여 미세제어 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 좌측 및 우측면판 과 상면판에는 공히 도넛 형태의 다공질 세라믹체가 다수 개 내재되되, 다공질 세라믹체의 중앙에는 금속판을 설치하여, 공압이 다공질 세라믹체의 중앙으로 집중되는 형상을 방지할 뿐만 아니라, 이로 인해 다공질 세라믹체의 중앙부가 공압에 의해 부풀어 오르는 것을 방지할 수 있으며, 다공질 세라믹체의 중앙부가 마모되는 현상이 방지되어 공기 베어링을 오랫동안 교체 없이 사용할 수 있어서 교체비용과 시간이 절감되는 또 다른 효과가 있다.
본 발명은 리니어 스테이지에 관한 것으로, 세라믹 재질로 된 레일의 상측으 로 상면판이 재치되며, 레일의 측면으로는 좌·우측면판이 설치되되, 상면판과 좌·우측면판에는 도넛 형태의 다공질 세라믹체가 다수 개 내재되고, 다공질 세라믹체의 중앙에는 원형 금속판을 설치된 공기베어링을 내재시켜, 리니어 모터에 의해 직선으로 작동할 때 마찰을 줄이고, 온도에 따른 정밀도의 변화가 없도록 한 특징이 있다.
이하 본 발명의 실시 예를 예시도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 상면판의 사시도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이, 본 발명은 크게 베이스(10)와 그 상부에 설치된 좌·우측 레일(20a, 20b)과, 좌·우측 레일(20a, 20b) 사이에 설치되는 리니어모터(30)와; 우측레일(20b)의 우측면에 설치되는 LM가이드(40)와; 좌측레일(20a)의 우측면과 우측레일(20b)의 좌측면과 맞닿도록 설치된 좌·우측면판(50, 60)과 좌·우측면판(50, 60)의 상면에 결합되는 상면판(70)으로 구성되는 대략적인 구성을 갖는다.
우선, 본 발명의 베이스(10)의 구성을 살펴보면, 본 발명의 바닥부 역할을 하는 것으로 통상적으로 사용되는 석정반의 형태로 구성되되, 그 상면으로는 후술하는 레일(20)과 리니어모터(30) 및 LM가이드(40)가 설치되는 구성을 갖는다.
한편, 상기 베이스(10)의 상면에 설치되는 레일(20)의 구성을 살펴보면, 레일(20)은 좌측레일(20a)과 우측레일(20b)로 구성되는바, 양자는 공히 직사각관 형태로 형성되어 제작된다.
상기 레일(20)은 세라믹재질로 구성되어 후술하는 상면판(70)과 좌·우측면판(50, 60)과 맞접하여 상면판(70)과 좌·우측면판(50, 60)이 수평이동할 시 레일은 따라서 이동하도록 구성되는바, 레일(20)이 세라믹재질로 구성됨으로 인해 온도변화에 따른 정도의 변화가 발생하지 않는 구성을 갖는다.
또한, 상기 좌·우측 레일(20a, 20b) 사이로는 리니어모터(30)가 설치되는바, 리니어모터(30)는 직선으로 직접 구동되는 모터로서, 일렬로 배열된 자석 사이에 위치한 코일에 전류를 흐르게 함으로써 동력을 얻어 상면판(70)과 좌·우측면판(50, 60)을 레일(20)을 따라 이동되도록 구성된다.
그리고 상기 우측 레일(20b)의 우측에 설치되는 LM가이드(40)의 구성을 살펴보면, 통상적으로 사용되는 LM가이드의 형상과 유사한 형태로 구성되되, 직육면체 형태로 제작된 레일부(41)와 상면판(70)의 일측에 설치된 블록부(42)가 맞닿아 구동되도록 하는 구성을 갖는다.
한편, 상기 좌측 레일(20a)의 우측면과 우측 레일(20b)의 좌측면에 결합되는 좌·우측면판(50, 60)의 구성을 살펴보면, 좌측면판(50)과 우측면판(60)은 그 형태가 동일한 형태로 형성되는바, 상면판(70)의 하부에 결합되어 좌· 우측 레일(20a, 20b)을 따라 슬라이딩 되는 형태로 설치된다.
좌·우측면판(50, 60)은 넓이보다 높이가 높은 직육면체 형태의 세라믹블록으로 구성되되, 좌측면판(50)의 우측면과 우측면판(60)의 좌측면으로는 금속판(52, 62)이 내재된 다공질 세라믹체(51, 61)가 다수 개 삽설되는바, 다공질 세라믹체(51, 61)는 원형의 다공질 세라믹 재질로 구성되도록 내재된다.
그리고 다수개의 다공질 세라믹체(51, 61)가 형성된 쪽의 몸체 중앙부에는 단차 가공된 에어배출홈(53, 63)이 형성되어 있는바 이는 다공질 세라믹체(51, 61)로부터 배출된 에어가 몸체의 중앙에 머물지 않고 신속하게 배출되도록 하는 것으로, 이로 인해 더욱 원활하게 공기 베어링이 작동할 수 있도록 구성된다.
또한, 좌·우측면판(50, 60)의 상면으로는 다공질 세라믹체(51, 61)에 에어가 공급되는 통로인 에어이송공(54, 64)이 형성되어 있는바, 이는 후술하는 상면판(70)의 에어공급공(74)과 연통되어 에어가 공급되도록 하는 구성을 갖는다.
한편, 상기 좌·우측면판(50, 60)의 상면에 결합되는 상면판(70)의 구성을 살펴보면, 상면판(70)은 세라믹 플레이트 형태로 구성되되, 하면 양측으로는 금속판(72)이 내재된 다공질 세라믹체(71)가 다수 개 삽설되는바, 다공질 세라믹체(71)는 상기 좌측 및 우측면판(50, 60)에 형성된 다공질 세라믹체(51, 61)와 동일한 재질과 형태인 원형의 다공질 세라믹 재질로 구성되도록 내재된다.
그리고 다수개의 다공질 세라믹체(71)가 형성된 중앙부 사이에는 단차 가공된 에어배출홈(73)이 형성되어 있는바 이는 다공질 세라믹체(71)로부터 배출된 에어가 몸체의 중앙에 머물지 않고 신속하게 배출되도록 하는 것으로, 이로 인해 더욱 원활하게 공기 베어링이 작동할 수 있도록 구성된다.
또한, 상면판(70)의 저면 양측으로는 다공질 세라믹체(71)에 에어가 공급되는 통로인 에어공급공(74)이 형성되어 있는바, 이는 상기 좌·우측면판(50, 60)의 에어이송공(54, 64)과 연통되어 공급된 에어가 공급되도록 하는 구성을 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 조립과정을 살펴보면, 베이스(10)의 상부에 좌·우측 레일(20a, 20b)을 설치하고, 좌·우측 레일(20a, 20b) 사이에 리니어모터(30)를 설치하며, 우측레일(20b)의 우측면에는 LM가이드(40)를 설치한다.
그런 다음, 상면판(70)의 저면에 좌·우측면판(50, 60)을 결합한 후, 상면판(70)의 저면은 좌·우측레일(20a, 20b)의 상면과 맞닿도록 하고, 좌·우측면판(50, 60)의 좌·우측면은 좌·우측레일(20a, 20b)의 좌·우측면과 맞닿도록 결합함으로써 본 발명의 조립을 완료한다.
상기와 같이 조립된 본 발명의 작동과정을 살펴보면, 우선 상면판(70)에 형성된 에어공급노즐로 에어를 공급하게 되면, 상면판(70)의 다공질 세라믹체(71)로 에어가 공급됨과 동시에 에어공급공(74)을 통해 좌·우측면판(50, 60)의 에어이송공(54, 64)으로 에어가 공급되며, 좌·우측면판(50, 60)에 공급된 에어는 다공질 세라믹체(51, 61)로 에어가 공급되어 레일(20)과 좌·우측면판(50, 60) 및 상면판(70) 사이로 에어에 의해 마찰이 줄어들게 된다.
이후, 리니어모터(30)에 전류를 인가하면 리니어모터(30)와 결합된 상면판(70)이 직선으로 이동하게 되며, 이때 LM가이드(40)가 가이드 해 줌으로써 일층 안정적으로 수평이동을 하게 되는 작동과정을 갖는다.
도 1은 본 발명의 사시도
도 2는 본 발명의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 단면도
도 4는 본 발명 상면판의 사시도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10: 베이스 20: 레일
20a: 좌측레일 20b: 우측레일
30: 리니어모터 40: LM가이드
41: 레일부 42: 가이드부
50: 좌측면판 60: 우측면판
70: 상면판
51, 61, 71: 다공질 세라믹체 52, 62, 72: 금속판
53, 63, 73: 에어배출홈 54, 64: 에어이송공
74: 에어공급공

Claims (2)

  1. 리니어 스테이지에 있어서,
    플레이트 형태의 베이스(10)와;
    그 상부에 일정 간격을 두고 좌·우측 레일(20a, 20b)이 설치되되, 세라믹 재질로 된 직사각 관형태의 레일(20)과;
    좌·우측 레일(20a, 20b) 사이에 설치되어 상면판(70)을 레일(20)을 따라서 수평방향으로 작동하도록 구성된 리니어모터(30)와;
    상기 우측레일(20b)의 우측면에 설치되어 상면판(70)이 수평방향으로 이동할 시 가이드 하도록 구성된 LM가이드(40)와;
    좌측레일(20a)의 우측면과 우측레일(20b)의 좌측면과 맞닿도록 직육면 형태의 세라믹블록 형태로 구성되되, 좌측면판(50)의 우측면과 우측면판(60)의 좌측면으로는 금속판(52, 62)이 내재된 원형의 다공질 세라믹체(51, 61)가 내재되고, 다공질 세라믹체(51, 61)가 형성된 측면의 몸체 중앙부에는 단차 가공된 에어배출홈(53, 63)이 형성되며, 상면과 하면으로는 에어가 이송되는 통로인 에어이송공(54, 64)이 형성된 좌·우측면판(50, 60)과;
    상기 좌·우측면판(50, 60)의 상면에 결합되는 세라믹 플레이트형태로 구성되되, 하면 양측으로는 금속판(72)이 내재된 원형의 다공질 세라믹체(71)가 내재되고, 다공질 세라믹체(71)가 형성된 하면의 몸체 중앙부 양단에는 단차 가공된 에어배출홈(73)이 형성되며, 좌·우측면판(50, 60)의 에어이송공(54, 64)과 연통되도록 에어공급공(74)이 형성된 상면판(70)으로 구성됨을 특징으로 하는 리니어 스테이지.
  2. 제 1항에 있어서,
    좌·우측면판(50, 60)의 다공질 세라믹체(51, 61)가 형성된 측면의 몸체 중앙부에는 단차 가공된 에어배출홈(53, 63)이 형성되며,
    상면판(70)의 다공질 세라믹체(71)가 형성된 하면의 몸체 중앙부 양단에는 단차 가공된 에어배출홈(73)이 형성되어, 다공질 세라믹체(51, 61, 71)로부터 배출된 에어가 몸체의 중앙에 머물지 않고 신속하게 배출되도록 함을 특징으로 하는 리니어 스테이지.
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