KR20110122517A - 방수 기능이 있는 리니어 모터 스테이지. - Google Patents

Abstract

본 발명은 방수 기능이 있는 리니어 모터 스테이지에 관한 것으로서, 리니어 모터를 구비하는 리니어 모터 스테이지에 있어서, 받침부; 상기 받침부의 상면에 장착되어 있는 가이드레일; 상기 가이드레일의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되어 있는 이동부; 상기 이동부의 상측에 배치되며, 상기 받침부의 상부공간 및 상기 이동부를 감싸는 커버; 상기 이동부의 슬라이딩 위치가 변하더라도, 상기 받침부 및 상기 커버 사이의 틈새가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 차폐수단;을 포함하여 구성되는 특징을 갖는다.
본 발명에 따르면, 상기 받침부의 상부공간 및 상기 이동부를 감싸는 커버와 상기 이동부의 슬라이딩 위치가 변하더라도 상기 받침부 및 상기 커버 사이의 틈새가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 차폐수단을 구비함으로써, 외부로부터 액체성 이물질이 쉽게 유입되지 않아 방수 기능을 가질 수 있다는 효과가 있다.

Description

방수 기능이 있는 리니어 모터 스테이지.{Waterproof Linear Motor Stage.}

본 발명은 리니어 모터 스테이지에 관한 것으로서, 특히 외부로부터 액체성 이물질이 내부로 쉽게 유입되지 않는 방수형 리니어 모터 스테이지에 관한 것이다.

리니어 모터(Linear Motor)는 회전형 모터와는 달리 직선 구동력을 직접 발생시키는 구동장치인데, 고정자와 이동자로 구성되며 양자 간에 발생하는 전자기력에 의하여 이동자가 움직이게 된다. 리니어 모터는 회전형 모터와 비교할 때 기계적인 변환 시스템이 필요하지 않아 마찰에 의한 에너지 손실과 소음발생이 적으며, 비교적 단순한 구성으로 고속응답과 정밀한 위치제어를 할 수 있으므로, 자동화기기, 엑스와이(XY) 테이블 등에 많이 사용되고 있다.

도 1 및 도 2에는 종래의 리니어 모터 스테이지(1)가 도시되어 있는데, 이 리니어 모터 스테이지(1)는, 받침부(2)와, 상기 받침부(2)의 상면에 장착되어 있는 가이드레일(3)과, 상기 받침부(2)의 상면에 장착되어 있는 영구자석인 고정자(4)와, 상기 가이드레일(3)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되어 있는 이동부(5)와, 상기 이동부(5)의 하면에 장착되어 있는 코일인 이동자(6)와, 상기 받침부의 상부공간으로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 커버(7)를 구비한다.

상기 리니어 모터 스테이지(1)는, 코일인 이동자(6)에 전류를 공급하게 되면 영구자석인 고정자(4)와의 사이에 전자기력이 발생함으로써, 상기 이동부(5)가 상기 가이드레일(3)을 따라 직선 왕복 운동을 할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 리니어 모터 스테이지(1)는, 상기 이동부(5)가 상기 받침부(2)와 커버(7) 사이에서 직선 운동을 하게 되므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동부(5)가 위치하지 않는 부분에서는 상기 받침부(2)와 커버(7) 사이에 상기 이동부(5)의 두께에 해당하는 틈새(C)가 발생하게 되고, 이 틈새(C)로 먼지, 자성체, 수분 등 이물질이 유입될 수 있다는 문제점이 있다.

이렇게 상기 틈새(C)로 이물질이 유입되면, 상기 고정자(4)와 이동자(6)를 구비하는 리니어 모터와 가이드레일(3) 등의 각종 부품에 상기 이물질이 부착하게 되고, 이로 인해 고정밀도의 작동이 요구되는 리니어 모터 스테이지(1)의 정밀도에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 오작동을 유발시켜 리니어 모터 스테이지(1)에 심각한 훼손을 가져올 수 있다는 문제점이 있다.

특히, 반도체 제조 공정 등 냉각이나 세정을 위하여 물이나 세정액 등 각종 액체성 이물질이 흘러내리는 환경하에서도 고속, 고정밀도의 직선 이송을 구현하기 위해 리니어 모터 스테이지의 사용 필요성이 증대하고 있지만, 종래의 리니어 모터 스테이지(1)의 경우 상기 커버(7)에 낙하한 액체성 이물질 또는 상기 이동부(5)의 측면에서 유입된 액체성 이물질이 상기 틈새(C)를 통하여 받침부(2)의 내부로 유입되어 리니어 모터 스테이지(1)의 성능이나 수명에 치명적인 결함을 야기한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 외부로부터 액체성 이물질이 쉽게 유입되지 않도록 방수 기능이 있는 리니어 모터 스테이지를 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 리니어 모터 스테이지는, 리니어 모터를 구비하는 리니어 모터 스테이지에 있어서, 받침부; 상기 받침부의 상면에 장착되어 있는 가이드레일; 상기 가이드레일의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되어 있는 이동부; 상기 이동부의 상측에 배치되며, 상기 받침부의 상부공간 및 상기 이동부를 감싸는 커버; 상기 이동부의 슬라이딩 위치가 변하더라도, 상기 받침부 및 상기 커버 사이의 틈새가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 차폐수단;을 포함하여 구성되는 특징을 갖는다.

본 발명에 따르면, 상기 받침부의 상부공간 및 상기 이동부를 감싸는 커버와 상기 이동부의 슬라이딩 위치가 변하더라도 상기 받침부 및 상기 커버 사이의 틈새가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 차폐수단을 구비함으로써, 외부로부터 액체성 이물질이 쉽게 유입되지 않아 방수 기능을 가질 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 리니어 모터 스테이지의 길이방향 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따른 폭방향 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선에 따른 폭방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터 스테이지의 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V선에 따른 폭방향 단면도이다.
도 6은 도 4의 VI-VI선에 따른 폭방향 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 리니어 모터 스테이지의 사용상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII선에 따른 폭방향 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 모터 스테이지의 사시도이다.
도 10은 도 9의 X-X선에 따른 길이방향 단면도이다.
도 11은 도 9의 XI-XI선에 따른 폭방향 단면도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터 스테이지의 사시도이며, 도 5는 도 4의 V-V선에 따른 폭방향 단면도이다. 도 6은 도 4의 VI-VI선에 따른 폭방향 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리니어 모터 스테이지(100)는, 리니어 모터를 구비하는 리니어 모터 스테이지로서, 받침부(10)와, 이동부(20)와, 커버(30)와, 차폐수단을 포함하여 구성된다.

상기 받침부(10)는, 작업장의 바닥에 설치되는 부재로서, 본 실시예에서는 실리콘 방수 코팅액이 코팅된 석재 정반(surface plate, 定盤)이 사용되고 있다.

상기 받침부(10)의 상면에는, 한쌍의 가이드레일(11)이 상기 받침부(10)의 길이방향으로 장착되어 있으며, 상기 리니어 모터의 고정자(12)인 영구자석이 도 1에 도시된 바와 마찬가지로 상기 받침부(10)의 길이방향으로 다수 개 장착되어 있다.

상기 이동부(20)는, 상기 가이드레일(11)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되어 있는 부재로서, 상기 받침부(10)의 상부에 배치된 수평부(21)와, 상기 수평부(21)의 양단에서 하방으로 연장된 수직부(22)와, 상기 수직부(22) 하단에서 외측으로 연장된 연장부(23)를 구비하고 있다.

여기서, 상기 수직부(22)는, 상기 이동부(20)와 상기 받침부(10) 사이의 틈새(C1) 및 상기 이동부(20)와 상기 커버(30) 사이의 틈새(C2)가 커지지 않도록 하는 두께와 형상을 가진다.

상기 수평부(21) 하면에는 리니어 모터의 이동자(25)인 코일이 설치되어 있으며, 상기 수평부(21)의 상면에는 후술할 보강부재(33)에 접촉하여 구름운동 가능한 롤러(24)가 장착되어 있다.

본 실시예에서는, 상기 수직부(22)가 상기 받침부(10)의 상면보다 하방으로 연장되어 있다.

상기 커버(30)는, 상기 받침부(10)의 상부공간 및 상기 이동부(20)를 감싸는 부재로서, 상기 받침부(10)의 전체 길이에 걸쳐서 상기 이동부(20)의 상측에 배치되며, 상기 수평부(21)의 상부에 배치되는 상면커버부(31)와, 상기 상면커버부(31)의 양단에서 하방으로 연장되며 상기 수직부(22)의 외측에 배치되며 측면커버부(32)를 구비한다.

상기 측면커버부(32)는, 상기 받침부(10)의 상면보다 하방으로 연장되어 상기 연장부(23)의 상면에 인접한 상태에 있다.

상기 상면커버부(31)의 하면에는, 상기 상면커버부(31)의 처짐을 방지하기 위한 보강부재(33)가 상기 받침부(10)의 길이방향으로 장착되어 있으며, 이 보강부재(33)의 양단부는 상기 받침부(10)의 양단부에 지지되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 보강부재(33)로서 한쌍의 알루미늄 압출바가 사용되고 있다.

본 실시예에서는, 상기 커버(30)가 상기 받침부(10)의 길이방향을 따라 배치된 2개의 부재(30a, 30b)가 결합됨으로써 이루어진다.

상기 차폐수단은, 상기 이동부(20)의 슬라이딩 위치가 변하더라도, 상기 받침부(10) 및 상기 커버(30) 사이의 틈새(C)가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 수단이다. 본 실시예에서는 상기 차폐수단으로서 신축 가능한 벨로우즈(40)가 상기 받침부(10)의 길이방향으로 장착되어 있는데, 이 벨로우즈(40)는 4 개가 마련되어, 상기 받침부(10)의 전체 길이 중 상기 이동부(20)의 길이를 제외한 4 곳에 장착되어 있다.

상기 벨로우즈(40)의 일단부는 상기 이동부(20)에 결합되고 상기 벨로우즈(40)의 타단부는 상기 받침부(10)에 결합되며, 상기 이동부(20)의 이동에 따라 상기 벨로우즈(40)가 상기 받침부(10)의 길이방향으로 신축가능하게 결합되어 있다.

이하에서는, 상술한 구성의 리니어 모터 스테이지(100)를 사용하는 방법의 일례에 대하여 설명하기로 한다.

상기 리니어 모터 스테이지(100)에 전원을 공급하게 되면, 상기 리니어 모터의 이동자(25)인 코일에 전류가 흐르게 됨으로써, 상기 고정자(12)와의 상호작용에 의하여 전자기력이 발생하게 되고, 상기 이동부(20)가 상기 가이드레일(11)을 따라 슬라이딩되면서 왕복 직선 운동을 하게 된다. 여기서, 상기 벨로우즈(40)는 상기 이동부(20)의 움직임에 따라 늘어나거나 줄어들면서 그 길이가 변하게 되지만, 상기 틈새(C)는 상기 이동부(20) 및 벨로우즈(40)에 의하여 상기 받침부(10)의 전체 길이에 걸쳐서 항상 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

이때, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 받침부(10)의 상부공간 및 상기 이동부(20)를 감싸는 커버(30)와 상기 이동부(20)의 슬라이딩 위치가 변하더라도 상기 받침부(10) 및 상기 커버(30) 사이의 틈새(C)가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 벨로우즈(40)를 구비하고 있으므로, 외부로부터 액체성 이물질이 쉽게 유입되지 않아 방수 기능을 가질 수 있다는 장점이 있다.

그리고, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 상기 수평부(21)의 상부에 배치되는 상면커버부(31)와, 상기 상면커버부(31)의 양단에서 하방으로 연장되며 상기 수직부(22)의 외측에 배치되며 측면커버부(32)를 구비하고 있으므로, 상기 상면커버부(31) 위에 떨어지는 액체성 이물질이 상기 받침부(10)의 상부공간으로 흘러들어가지 않고 작업장 바닥으로 흘러내릴 수 있도록 유도된다는 장점이 있다.

또한, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 상기 이동부(20)가 상기 수평부(21)의 양단에서 상기 받침부(10)의 상면보다 하방으로 연장된 수직부(22)와 상기 수직부(22)의 외측에 배치되며 상기 받침부(10)의 상면보다 하방으로 연장된 측면커버부(32)를 구비하고 있으므로, 상기 받침부(10) 및 상기 커버(30) 사이의 틈새(C)를 하방으로 향하게 형성할 수 있는데, 이렇게 함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 벨로우즈(40)가 장착되지 아니한 곳에서도, 상기 이동부(20)와 상기 받침부(10) 사이의 틈새(C1) 또는 상기 이동부(20)와 상기 커버(30) 사이의 틈새(C2)를 통하여, 외부로부터 액체성 이물질이 쉽게 유입되지 않는다는 장점이 있다.

그리고, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 상기 수직부(22) 하단에서 외측으로 연장된 연장부(23)를 구비하고 있으므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 모터 스테이지(100)의 사용시에 각종 장치나 가공물이 올려지게 되는 상판(26)의 장착이 용이하다는 장점이 있다.

한편, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 상기 상면커버부(31)의 하면에 상기 받침부(10)의 길이방향으로 상기 보강부재(33)가 장착되어 있으므로, 상기 커버(30)의 길이가 충분히 길어지는 경우에도 상기 커버(30)가 하방으로 처지는 것을 방지될 수 있다는 장점이 있으며, 상기 수평부(21)의 상면에는 상기 보강부재(33)에 접촉하여 구름운동 가능한 롤러(24)가 장착되어 있으므로, 상기 이동부(20)가 슬라이딩 위치 이동을 하는 경우에 상기 보강부재(33)와 접촉하여 마찰됨으로써 발생할 수 있는 소음이나 기계적 마모가 방지될 수 있다는 장점도 있다.

그리고, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 상기 커버(30)가 상기 받침부(10)의 길이방향을 따라 배치된 2개의 부재(30a, 30b)가 결합됨으로써 이루어져 있으므로, 상기 이동부(20)에 상기 상판(26)이 장착되어 있는 상태에서도, 상기 부재(30a, 30b)를 하나씩 분리하거나 장착하면 되는 바, 상기 커버(30)를 용이하게 분리하거나 장착할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 리니어 모터 스테이지(100)는, 상기 받침부(10)가 실리콘 방수 코팅액이 코팅된 석재이므로, 액체성 이물질이 바닥에 흘러 넘치는 작업장에서 사용되는 경우에도, 상기 받침부(10)가 상기 액체성 이물질에 의하여 변형됨으로써 가공 정밀도가 저하되지 않는다는 장점이 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예인 리니어 모터 스테이지(200)에 대하여 설명하기로 한다.

상기 리니어 모터 스테이지(200)는, 상기 차폐수단으로서 상술한 리니어 모터 스테이지(100)의 벨로우즈(40) 대신에 벨트(140)를 사용하고 있다는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성요소는 그 작용 및 효과가 상기 리니어 모터 스테이지(100)의 구송요소와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 리니어 모터 스테이지(200)의 차폐수단은, 일단부는 상기 이동부(20)의 일측에 결합되고, 타단부는 상기 이동부(20)의 타측에 결합되며, 상기 이동부(20)의 이동에 따라 이동하는 벨트(140)이다. 이 벨트(140)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 4개의 벨트지지롤러(141)에 의하여 일정한 장력(tension)을 유지하도록 지지되어 있다.

이때, 상기 이동부(20)가 상기 가이드레일(11)을 따라서 직선 왕복 운동을 하게 되면, 그에 따라 상기 벨트(140)가 도 10에 도시된 바와 같이 좌우로 움직이게 되지만, 상기 틈새(C)는 상기 이동부(20) 및 상기 벨트(140)에 의하여 상기 받침부(10)의 전체 길이에 걸쳐서 항상 폐쇄된 상태를 유지할 수 있다.

상술한 실시예들에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 이동부(20)와 상기 받침부(10) 사이의 틈새(C1) 및 상기 이동부(20)와 상기 커버(30) 사이의 틈새(C2)가 상기 수직부(22)에 의하여만 폐쇄되고 있지만, 별도의 실링수단에 의하여 추가적으로 폐쇄될 수도 있음은 물론이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100, 200 : 리니어 모터 스테이지 10 : 받침부
11 : 가이드레일 12 : 고정자
20 : 이동부 21 : 수평부
22 : 수직부 23 : 연장부
24 : 롤러 25 : 이동자
26 : 상판 30 : 커버
31 : 상면커버부 32 : 측면커버부
33 : 보강부재 40 : 벨로우즈
140 : 벨트 141 : 벨트지지롤러

Claims (8)

1. 리니어 모터를 구비하는 리니어 모터 스테이지에 있어서,
   받침부;
   상기 받침부의 상면에 장착되어 있는 가이드레일;
   상기 가이드레일의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되어 있는 이동부;
   상기 이동부의 상측에 배치되며, 상기 받침부의 상부공간 및 상기 이동부를 감싸는 커버;
   상기 이동부의 슬라이딩 위치가 변하더라도, 상기 받침부 및 상기 커버 사이의 틈새가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 차폐수단;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 차폐수단은, 일단부는 상기 이동부에 결합되고, 타단부는 상기 받침부에 결합되며, 상기 이동부의 이동에 따라 신축 가능한 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 차폐수단은, 일단부는 상기 이동부의 일측에 결합되고, 타단부는 상기 이동부의 타측에 결합되며, 상기 이동부의 이동에 따라 이동하는 벨트인 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 이동부는, 상기 받침부의 상부에 배치된 수평부와, 상기 수평부의 양단에서 하방으로 연장된 수직부와, 상기 수직부 하단에서 외측으로 연장된 연장부를 구비하며,
   상기 커버는, 상기 수평부의 상부에 배치된 상면커버부와, 상기 상면커버부의 양단에서 하방으로 연장되며 상기 수직부의 외측에 배치된 측면커버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 측면커버부 및 상기 수직부는, 상기 받침부의 상면보다 하방으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 상면커버부의 하면에는, 상기 상면커버부의 처짐을 방지하기 위한 보강부재가 장착되어 있으며,
   상기 수평부의 상면에는, 상기 보강부재에 접촉하여 구름운동 가능한 롤러가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 커버는, 상기 받침부의 길이방향을 따라 복수 개의 부재가 결합됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 받침부는, 방수 코팅된 석재로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 스테이지.

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