KR20120017281A - 얼라인 스테이지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얼라인 스테이지 시스템에 관한 것으로, 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상면에 불특정 방향으로 회전 이동 가능하게 배치되고 적어도 3 측면에 가이드 레일이 장착되는 얼라인 테이블과, 상기 베이스 프레임에 고정되고, 상기 얼라인 테이블의 적어도 3 측면에 배치되어 얼라인 테이블을 X축 방향, Y축 방량 및 θ축 방향으로 구동시키는 구동장치를 포함하고, 상기 구동장치는 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 배치되는 롤러와, 상기 롤러가 연결되는 구동로드와, 상기 구동로드를 직선 왕복 이동시키는 구동부로 구성되어, 전체 시스템의 구조를 단순화할 수 있어 크기를 최소화할 수 있고 제조비용을 줄일 수 있다.

Description

얼라인 스테이지 시스템{Align stage system}
본 발명은 X축, Y축 및 θ축 구동하는 얼라인 스테이지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지 제조장치에서 태양전지 셀을 정렬시키기 위해 얼라인 스테이지 시스템이 사용된다.
얼라인 스테이지 시스템은 제품의 위치를 정밀하게 정렬시키기 위해 제품을 X축 방향, Y축 방향, 및 θ축 방향으로 구동시키는 장치이다.
종래의 얼라인 스테이지 시스템은 X축 방향 구동을 위한 X축 스테이지와, Y축 방향 구동을 위한 Y축 스테이지와, θ축 구동을 위한 θ축 스테이지가 적층되어 3층 구조로 구성되기 때문에 구조가 복잡하고, 크기가 커지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 얼라인 스테이지 시스템은 X축 방향 구동을 위한 X축 스테이지와, Y축 방향 구동을 위한 Y축 스테이지와, θ축 구동을 위한 θ축 스테이지가 적층되어 구성되므로 구동이 복잡해지고, 작업시간이 길어지며, 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 구조를 단순화하여 크기를 최소화할 수 있고, 제조비용을 최소화할 수 있는 얼라인 스테이지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 얼라인 스테이지 시스템은 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상면에 불특정 방향으로 회전 이동 가능하게 배치되고 적어도 3 측면에 가이드 레일에 장착되는 얼라인 테이블과, 상기 베이스 프레임에 고정되고, 얼라인 테이블의 적어도 3 측면에 배치되어 얼라인 테이블을 X축 방향, Y축 방향 및 θ축 방향으로 구동시키는 구동장치를 포함하고, 상기 구동장치는 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 배치되는 롤러와, 상기 롤러가 연결되는 구동로드와, 상기 구동로드를 직선 왕복 이동시키는 구동부를 포함한다.
본 발명의 얼라인 스테이지 시스템에 따르면, 베이스 프레임의 상면에 불특정 방향으로 이동되는 정렬 테이블이 배치되고, 이 정렬 테이블의 측면에 정렬 테이블을 X축 구동, Y축 구동 및 θ축 구동시키는 구동장치가 구비되어, 시스템의 전체 크기를 최소화할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 얼라인 테이블과 베이스 프레임의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 얼라인 테이블의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 구동장치의 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 작동 상태도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템은 베이스 프레임(10)과, 베이스 프레임(10)의 상면에 불특정 방향으로 이동 가능하게 배치되고 정렬시키고자 하는 제품이 설치되는 정렬 테이블(20)과, 베이스 프레임(10)에 고정되고 정렬 테이블(20)의 4 측면 중 적어도 3측면에 배치되어 정렬 테이블(20)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ축 방향으로 구동시키는 구동장치(30,40,50)를 포함한다.
본 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템은 태양전지 제조장치에서 셀을 정렬시키기 위해 사용되고, 이외에 제품을 X축 방향, Y축 방향 및 θ축 방향으로 정렬시키기 위한 어떠한 시스템에도 사용이 가능하다.
베이스 프레임(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 그 상면에 정렬 테이블(20)이 위치되고, 베이스 프레임(10)의 상면에는 베어링 홈(12)이 형성되며, 이 베어링 홈(12)에 스러스트 베어링 볼(Trust bearing ball)(14)이 구비되어 정렬 테이블(20)이 베이스 프레임(10)에 대해 불특정 방향으로 상대 운동되도록 한다.
베이스 프레임(10)과 정렬 테이블(20) 사이에는 스러스트 베어링 볼(14) 이외에 정렬 테이블(20)이 불특정 방향으로 운동되도록 지지할 수 있는 구성이면, 이떠한 구성도 적용이 가능하다.
정렬 테이블(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 그 하면에 스러스트 베이링 볼(14)이 안착되는 안착홈(16)이 형성되고, 그 측면에는 구동장치(30,40,50)가 연결되는 적어도 3 개의 가이드 레일(22,24,26)이 장착된다. 이 가이드 레일(22,24,26)은 일정 길이를 갖는 가이드 홀(28)이 형성되고, 이 가이드홀(28)은 정렬 테이블(20)의 측면에서 직각방향으로 형성된다.
이러한 가이드 레일(22,24,26)은 정렬 테이블(20)의 일측면에 장착되는 제1가이드 레일(22)과, 정렬 테이블(20)의 타측면에 장착되는 제2가이드 레일(24)과, 제2가이드 레일(24)이 장착되는 면과 마주보는 정렬 테이블(20)의 측면에 설치되는 제3가이드 레일(26)을 포함한다.
구동장치는 정렬 테이블(20)의 일측면에 배치되어 제1가이드 레일(22)에 연결되는 제1구동장치(30)와, 정렬 테이블(20)의 타측면에 배치되어 제2가이드 레일(24)에 연결되는 제2구동장치(40)와, 제2구동장치(40)와 마주보는 정렬 테이블(20)의 측면에 배치되어 제3가이드 레일(26)에 연결되는 제3구동장치(50)를 포함한다.
이러한 제1구동장치(30), 제2구동장치(40) 및 제3구동장치(50)는 구성이 동일하게 형성된다. 구동장치(30,40,50)는 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(10)에 고정되는 지지 프레임(56)과, 가이드 홀(28)에 삽입되어 가이드 홀(28)을 따라 이동되는 롤러(52)와, 이 롤러(52)에 연결되는 구동로드(54)와, 이 구동로드(54)를 직선 왕복 이동시키는 구동부를 포함한다.
롤러(52)는 그 외경이 가이드 홀(28)의 폭과 동일하게 형성되어 가이드 홀(28)을 따라 구름 운동된다. 그리고, 구동로드(54)의 끝부분에는 베이스 프레임(10)과의 사이에 탄성 스프링(70)이 설치되어 롤러(52)에 탄성력을 부여하여 롤러와 가이드 홀의 내면이 서로 면 접촉될 수 있도록 한다. 이와 같이, 탄성 스프링(70)에 의해 롤러(52)와 가이드 홀(28) 사이가 면 접촉되므로, 복수의 구동장치가 동시에 구동될 때 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.
그리고, 구동부는 구동로드(54)를 직선 왕복 이동시킬 수 있는 유압 또는 공압 실린더 형태, 전원이 공급되면 구동로드를 직선 왕복 이동시킬 수 있는 솔레노이드 타입, 구동모터 타입 등 다양한 형태가 적용될 수 있고, 본 실시예에서는 구동모터가 적용된 타입이 적용된다.
일 예로, 구동부는 지지 프레임(56)에 고정되는 구동모터(58)와, 이 구동모터(58)의 구동축(60)과 구동로드(54)에 사이에 설치되어 구동축(60)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 동력 전달부를 포함한다.
동력 전달부는 구동축(60)에 연결 조인트(62)에 의해 연결되고 일측 외주면에 랙기어가 형성되는 회전축과, 지지 프레임(56)에 직선 이동 가능하게 배치되고 랙기어와 기어물림되는 피니언 기어가 형성되고, 구동로드(54)가 연결되는 이동부재(66)를 포함한다.
여기에서, 동력 전달부는 위에서 설명한 구조 이외에 모터 구동축(60)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 구동로드(54)로 전달할 수 있는 어떠한 구조도 적용이 가능하다. (동력 전달부의 정확한 구조를 도면상 파악하기 어렵습니다. 이 부분 수정요청 드립니다.)
따라서, 구동부는 구동모터(58)가 구동되면 회전축(64)이 회전되고, 이에 따라 이동부재(66)가 직선왕복 이동되고, 이동부재(66)에 고정된 구동로드(54)가 직선 왕복 이동된다. 그러면 구동로드(54)의 끝부분에 장착된 롤러(52)가 가이드 홀(28)을 따라 슬라이드 이동된다.
상기한 바와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 작용을 다음에서 설명한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 스테이지 시스템의 작동 상태도이다.
먼저, X축 방향 구동을 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1구동장치(30)의 구동모터(58)가 작동되면, 구동로드(54)가 화살표 A 방향으로 직선 왕복 이동되고, 이에 따라 제1가이드 레일(22)에 삽입된 롤러(52)에 의해 정렬 테이블(20)이 X축 방향으로 직선 왕복 이동된다.
이때, 제2구동장치(40) 및 제3구동장치(50)의 롤러(52)가 제2가이드 레일(24) 및 제3가이드 레일(26)의 가이드 홀(28)을 따라 직선 이동되면서 X축 방향 구동을 가이드한다.
그리고, Y축 방향 구동을 살펴보면 도 8에 도시된 바와 같이, 제2구동장치(40)와 제3구동장치(50)가 서로 반대방향으로 구동되고, 제1구동장치(30)는 Y축 방향 구동을 가이드한다. 즉, 제2구동장치(40)의 구동모터가 정방향으로 작동되어 제2구동장치의 구동로드가 화살표 B 방향으로 이동되면, 제3구동장치(50)의 구동모터가 역방향으로 작동되어 제3구동장치의 구동로드가 화살표 C 방향으로 이동되고, 제2구동장치(40)와 제3구동장치(50)가 위와 반대방향으로 구동되면 제2구동장치(40)의 구동로드는 화살표 D 방향으로 이동되고, 제3구동장치(50)의 구동로드는 화살표 F 방향으로 이동되어, 정렬 테이블의 Y축 방향 구동이 이루어진다.
이때, 제1구동장치(30)의 롤러(52)가 제1가이드 레일(22)의 가이드 홀(28)을 따라 이동되면서 Y축 방향 구동을 가이드한다.
그리고, θ축 방향 구동을 살펴보면, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1구동장치(30)의 구동로드가 화살표 G방향으로 이동되고, 제2구동장치(40)의 구동로드가 화살표 H 방향으로 이동되고, 제3구동장치(50)의 구동로드가 화살표 I 방향으로 이동되거나, 이와 반대로 구동되면, 정렬 테이블(20)의 θ축 방향 구동이 이루어진다.
이때, 세 개의 구동장치가 전부 구동되므로 기구적인 오차가 발생될 수 있고, 이러한 기구적인 오차는 탄성 스프링(70)에 의해 롤러(52)와 가이드 홀(28) 사이가 면 밀착되도록 하여 오차를 최소화한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 베이스 프레임 12: 베어링 홈
14: 스러스트 베어링 볼 20: 정렬 테이블
22: 제1가이드 레일 24: 제2가이드 레일
26: 제3가이드 레일 28: 가이드 홀
30: 제1구동장치 40: 제2구동장치
50: 제3구동장치 52: 롤러
54: 구동로드 56: 지지 프레임
58: 구동모터 60: 구동축
62: 연결 조인트 66: 이동부재

Claims (7)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임의 상면에 불특정 방향으로 회전 이동 가능하게 배치되고 적어도 3 측면에 가이드 레일이 장착되는 얼라인 테이블;
    상기 베이스 프레임에 고정되고, 상기 얼라인 테이블의 적어도 3 측면에 배치되어 얼라인 테이블을 X축 방향, Y축 방향 및 θ축 방향으로 구동시키는 구동장치를 포함하고,
    상기 구동장치는 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 배치되는 롤러와, 상기 롤러가 연결되는 구동로드와, 상기 구동로드를 직선 왕복 이동시키는 구동부를 포함하는 3축 구동을 위한 얼라인 스테이지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 프레임과 상기 얼라인 테이블 사이에는 상기 얼라인 테이블이 불특정 방향으로 운동하도록 지지하는 스러스트 베어링 볼이 설치되는 3축 구동을 위한 얼라인 스테이지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동장치는 상기 얼라인 테이블의 4 측면 중 3 측면에 배치되는 제1구동장치, 제2구동장치 및 제3구동장치로 구성되고, 제2구동장치의 구동로드와 제3구동장치의 구동로드는 서로 반대방향으로 배치되는 3축 구동을 위한 얼라인 스테이지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 레일에는 상기 롤러가 구름 운동되는 가이드 홀이 얼라인 테이블의 측면과 직각방향으로 형성되는 3축 구동을 위한 얼라인 스테이지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 지지 프레임에 고정되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축과, 상기 구동축과 구동로드 사이에 설치되어 구동축의 회전운동을 직선 운동으로 변환시키는 동력 변환부를 포함하는 3축 구동을 위한 얼라인 스테이지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동력 변환부는 상기 구동축에 연결되고 그 일측에 랙기어가 형성되는 회전축과, 상기 지지 프레임에 직선 이동 가능하게 배치되고, 내부에 랙기어와 기어물림된 피니언 기어가 형성되고 구동로드가 고정되는 이동부재를 포함하는 3축 구동을 위한 얼라인 스테이지 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동로드와 베이스 프레임 사이에는 탄성 스프링이 설치되어, 상기 롤러에 탄성력을 부여하는 얼라인 스테이지 시스템.
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