KR20120110789A - 백래쉬 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 이송용 트랙의 비접촉 구동력전달기어의 백래쉬를 측정할 수 있는 백래쉬 측정장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 기판 이송용 트랙의 비접촉식 구동력전달기어의 마그넷의 개수, 서로 대응되는 마그넷기어 간의 간격 그리고 기판 이송용 트랙에 의해 이송되어지는 기판의 무게 등에 따른 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 백래쉬 측정장치를 제공함으로써, 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
이를 통해, 기판 이송용 트랙을 통해 기판을 이송하는 과정에서, 기하공차에 의해 백래쉬가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

백래쉬 측정장치{Backlash mesurement apparatus}
본 발명은 기판 이송용 트랙의 비접촉 구동력전달기어의 백래쉬를 측정할 수 있는 백래쉬 측정장치에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 각종 전기적 신호에 의한 대용량의 데이터를 시각적 화상으로 표시하는 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전하였고, 이에 부응하여 경량화, 박형화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)로서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD) 등이 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
여기서, 액정표시장치는 고유의 형광 또는 편광층을 사이에 두고 한쌍의 투명기판을 대면 합착시킨 평판표시패널(flat display panel)을 필수적인 구성요소로 갖추고 있는데, 이와 같은 패널은 소정물질의 박막을 형성하는 증착(deposition)공정, 포토리소그라피(photo lithography)공정, 식각(etching)공정을 여러 번 반복하여 구성하며 이 외에 세정, 합착, 절단 등의 여러 가지 서로 다른 공정이 수반된다.
한편, 이와 같은 수많은 단위 공정들로 이루어진 액정표시장치의 제조공정은 일반적으로 클린룸에서 이루어지고 있으며, 클린룸 내부의 특정 공정장비에 의해 공정이 완료된 다수의 기판은 물류반송시스템인 기판 이송용 트랙에 의해 클린룸 내에 저장되거나, 또는 다른 공정장비로 이송된다.
여기서, 기판 이송용 트랙은 기어접합방식 또는 비접촉식 구동방식 등을 사용하는데, 기어접합방식은 회전기어들의 접합에 의해 회전하므로 사용횟수가 증가할수록 기어가 마모되면서 분진과 같은 파티클을 발생시키게 되는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 자성을 이용한 비접촉식 구동방식이 많이 이용되고 있는 추세이다. 비접촉식 구동방식은 기어가 직접 접촉하지 않아 기어 구동 중에 파티클이 발생하지 않는다.
그러나, 비접촉식 구동방식은 백래쉬(backlash)가 발생하는 문제점을 야기하게 된다. 백래쉬는 기판 이송용 트랙의 구동을 멈출 경우에도 기판 이송용 트랙의 기하공차(geometric tolerance)가 발생하게 되는 것이다.
이러한 백래쉬는 제품 품질에 중대한 영향을 미치게 되는데, 일예로 비접촉식 구동방식으로 이루어지는 기판 이송용 트랙을 통해 기판 상의 배향막을 인쇄하는 과정에서, 기판 이송용 트랙의 백래쉬가 발생하면 기판 상에 형성되는 배향막의 두께가 일정하지 않게 되고, 물결무늬를 발생시키게 된다. 이는 결국 액정의 배향성능을 저하시키게 되는 문제점을 야기하게 된다.
이러한, 백래쉬는 기판 이송용 트랙에 의해 이동되어지는 반송물의 하중, 반송속도 등에 의해 달라지므로. 기판 이송용 트랙의 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정함으로써, 액정표시장치의 기판 이송용 트랙을 설계하는 과정에서 백래쉬의 데이터를 확보할 수 있도록 해야 한다.
이를 통해, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판 이송용 트랙의 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스테이지와; 상기 스테이지 상에 위치하며, 일 말단에 구동모터가 장착된 회전가능한 제 1 구동축과, 상기 제 1 구동축의 일측에 둘러 장착되는 제 1 하부 마그넷기어와, 상기 제 1 하부 마그넷기어 상부에 위치하며, 상기 제 1 하부 마그넷기어의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하는 제 1 상부 마그넷기어와, 상기 제 1 상부 마그넷기어가 일단에 둘러 장착되는 제 2 구동축으로 이루어지는 축회전부와;
상기 제 2 구동축의 타단에 장착되는 엔코더를 포함하여, 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축의 회전각 변위량을 통해 백래쉬를 산출하는 제 1 계측부를 포함하는 백래쉬 측정장치를 제공한다.
이때, 상기 제 2 구동축의 중심부에 위치하는 볼베어링과, 상기 볼베어링과 고리를 이용하여 연결되는 푸쉬-풀게이지로 이루어져, 상기 제 2 구동축에 일정한 힘을 가하는 제 1 무게조절부를 포함하며, 상기 제 2 구동축을 상하로 수직이동시켜, 상기 하부 마그넷기어와 상기 상부 마그넷기어 사이의 간격을 조절하는 제 1 gap조절부를 포함한다.
또한, 상기 제 1 상부 마그넷기어 및 상기 제 1 하부 마그넷기어는 서로 다른 극성을 갖는 마그넷이 서로 교번하며 링 형태로 이루어지며, 상기 제 1 상부 마그넷기어와 상기 제 1 하부 마그넷기어의 서로 대응되는 마그넷은 서로 다른 극성을 갖도록 배치된다.
또한, 상기 제 1 계측부는 외부 계측 시스템과 디스플레이장치를 포함하여, 상기 엔코더는 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축의 회전각 변위량을 측정하며, 상기 측정된 회전각 변위량은 상기 제 1 계측부의 외부 계측 시스템을 통해 백래쉬로 산출되며, 상기 제 1 계측부를 통해 상기 제 1 상부 마그넷기어와 상기 제 1 하부 마그넷기어의 마그넷의 크기 및 개수에 따른 백래쉬를 측정한다.
또한, 상기 제 1 무게조절부의 상기 제 2 구동축으로 가하는 힘에 따라 상기 제 1 계측부를 통해 대상물의 무게에 따른 백래쉬를 측정하며, 상기 제 1 gap 조절부의 상기 제 1 상부 마그넷기어와 상기 제 1 하부 마그넷기어 사이의 간격에 따른 백래쉬를 상기 제 1 계측부를 통해 측정한다.
그리고, 상기 제 1 gap 조절부는 리니어가이드와 TM 스크류를 포함하며, 상기 제 2 구동축은 상기 TM 스크류의 회전력에 따라 상기 리니어가이드를 통해 상하로 수직이동하며, 상기 제 1 구동축의 타측에 제 2 하부 마그넷기어가 구비되며, 상기 제 2 하부 마그넷기어 상부에 상기 제 2 하부 마그넷기어의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하는 제 2 상부 마그넷기어가 위치하며, 상기 제 2 상부 마그넷기어가 일단에 둘러 장착되는 제 3 구동축을 포함하며, 상기 제 3 구동축과 연결되는 제 2 계측부를 포함한다.
또한, 제 2 무게조절부와 제 2 gap 조절부가 더욱 구비된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 전술한 바와 같이, 기판 이송용 트랙의 비접촉식 구동력전달기어의 마그넷의 개수, 서로 대응되는 마그넷기어 간의 간격 그리고 기판 이송용 트랙에 의해 이송되어지는 대상물의 무게 등에 따른 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 백래쉬 측정장치를 제공함으로써, 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 액정표시장치의 기판 이송용 트랙을 설계하는 과정에서 백래쉬의 데이터를 통해, 확보할 수 있도록 해야 한다.
이를 통해, 기판 이송용 트랙을 통해 대상물을 이송하는 과정에서, 기하공차에 의해 백래쉬가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 기판 이송용 트랙을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 비접촉식 구동력전달기어를 확대 도시한 단면도.
도 3 ~ 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 구동력전달기어의 백래쉬 측정장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 백래쉬 측정장치를 통해 기판 이송용 트랙의 백래쉬를 측정한 시뮬레이션 결과.
도 6a ~ 6c와 도 7a ~ 7c는 본 발명의 백래쉬 측정장치를 통해 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격에 따른 백래쉬를 보다 자세하게 측정한 시뮬레이션 결과.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 기판 이송용 트랙을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 비접촉식 구동력전달기어를 확대 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 기판 이송용 트랙(100)은 회전 가능한 다수의 샤프트축(111)을 서로 나란하게 일렬로 배열시키며, 각각의 샤프트축(111)에는 고리형상을 갖는 복수개의 회전롤러(112)가 일정 간격을 유지하도록 둘러 장착된다.
샤프트축(111)의 일 말단에는 상부 마그넷기어(114)와 하부 마그넷기어(116)로 구성된 비접촉식 구동력전달기어(118)가 설치되어 있는데, 상부 마그넷기어(114)의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하는 하부 마그넷기어(116)의 회전력을 전달받아 샤프트축(111)은 일정한 방향으로 회전하게 된다.
여기서, 하부 마그넷기어(116)의 회전은 하부 마그넷기어(116)를 중심 회전축으로 작용하는 지지축(115)의 회전에 의해 회전하게 되는데, 하부 마그넷기어(116)와 지지축(115)의 회전은 기판 이송용 트랙(100)에 배치된 구동모터(120)의 동력에 의하여 회전하게 된다.
따라서, 처리대상물인 기판(102)은 각 샤프트축(111)에 장착된 회전롤러(112)에 얹혀져, 샤프트축(111)과 회전롤러(112)의 회전에 의해 슬라이딩 방식으로 이동된다.
결국 구동모터(120)가 구동함에 따라 지지축(115)이 회전하게 되고, 지지축(115)의 회전력이 하부 마그넷기어(116)와 상부 마그넷기어(114)를 통해 샤프트축(111)에 전달되어, 샤프트축(111) 위에 놓인 기판(102)이 이송되는 것이다.
상부 마그넷기어(114)와 하부 마그넷기어(116)는 단순히 일측의 회전력을 타측으로 전달하는 것이 아니라, 회전방향을 전환한 상태로 전달한다. 즉, 상부 마그넷기어(114)와 하부 마그넷기어(116)에 의해 지지축(115)의 회전력이 지지축(115)과 수직으로 배치된 샤프트축(111)으로 전달된다.
이때, 비접촉식 구동력전달기어(118)인 상부 마그넷기어(114)는 서로 다른 극성을 갖는 마그넷(114a, 114b)이 링 형태로 형성되는 비접촉기어로, 서로 다른 극성을 갖는 마그넷(114a, 114b)은 N극 자성체(114a)와 S극 자성체(114b)가 서로 번갈아 가면서 구성된다.
마그넷(114a, 114b)은 코일을 이용한 전자석이거나 또는 영구자석일 수 있다. 전자석인 경우, 마그넷(114a, 114b)에 특정 극성의 자력을 제공하기 위한 전원공급부(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.
서로 다른 극성을 갖는 마그넷(114a, 114b)의 크기는 실질적으로 서로 동일하게 구비되며, 마그넷(114a, 114b)의 개수는 자력의 크기 및 회전수에 따라 달라질 수 있다.
하부 마그넷기어(116) 또한 상부 마그넷기어(114)와 마찬가지로 서로 다른 극성을 갖는 마그넷(116a, 116b)이 형성된다.
이때, 상부 마그넷기어(114)와 하부 마그넷기어(116)는 서로 대응되는 마그넷(114a, 114b, 116a, 116b)이 서로 다른 극성을 갖도록 배치된다.
일예로, 상부 마그넷기어(114)의 마그넷(114a, 114b)이 N극-S극-N극-S극 패턴으로 배열되면, 하부 마그넷기어(116)의 마그넷(116a, 116b)은 S극-N극-S극-N극 패턴으로, 상부 마그넷기어(114)의 마그넷(114a, 114b)과 대응되게 배열될 수 있다.
따라서, 구동모터(120)의 동력을 통해 지지축(115)이 회전하게 되면, 하부 마그넷기어(116) 또한 지지축(111)의 회전에 따라 회전하게 되고, 이때, 상부 마그넷기어(114)는 하부 마그넷기어(116)와의 반력 및 인력에 의해 비접촉식으로 동력을 전달받아 회전하게 된다.
즉, 하부 마그넷기어(116)가 회전하면 하부 마그넷기어(116)의 자력이 상부 마그넷기어(114)의 마그넷(114a, 114b)에 영향을 끼쳐, 서로 동일한 극성의 마그넷(114a, 114b, 116a, 116b)은 반력이 작용하여 서로 밀어내게 되고, 서로 다른 극성의 마그넷(114a, 114b, 116a, 116b)은 인력이 발생되어 서로 잡아당기게 하여, 반력 및 인력의 반복적인 상호 작용에 의해 상부 마그넷기어(114)가 함께 회전되도록 하는 것이다.
이때, 상부 마그넷기어(114)의 마그넷(114a, 114b)과 하부 마그넷기어(116)의 마그넷(116a, 116b)은 서로 45ㅀ의 대응각도를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 상부 마그넷기어(114)의 마그넷(114a, 114b)과 하부 마그넷기어(116)의 마그넷(116a, 116b)의 서로 대향하는 면적이 넓게 형성되도록 하기 위함이다.
이를 통해, 상부 마그넷기어(114)와 하부 마그넷기어(116) 사이의 반력 및 인력을 증대시킬 수 이어, 동력 전달력을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 비접촉식 구동력전달기어(118)는 영구적인 사용이 가능하고, 작동시 분진발생의 염려가 없어 작업환경이 개선되는 효과가 있다.
한편, 이러한 비접촉식 구동력전달기어(118)는 백래쉬(backlash)가 발생하게 되므로, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정해야 한다.
도 3 ~ 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 구동력전달기어의 백래쉬 측정장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 백래쉬 측정장치(200)는 크게 축회전부(210), 계측부(220), 무게조절부(230) 그리고 gap 조절부(240)로 이루어진다.
축회전부(210)는 스테이지(201)의 일측에 위치하는데, 일 말단에 구동모터(250)가 장착된 회전 가능한 제 1 구동축(211a)이 길이방향의 양측에 베어링이 구성된 제 1및 제 2 블록(215a, 215b)을 통해 지지되며, 제 1 구동축(211a)의 일측에는 제 1 하부 마그넷기어(213a)가 일정간격 이격하여 둘러 장착되어 있다.
여기서, 제 1 하부 마그넷기어(213a)는 각각 서로 다른 극성을 갖는 마그넷(도 2의 116a, 116b)이 링 형태로 제 1 구동축(211a)에 둘러 장착되는데, 서로 다른 극성을 갖는 마그넷(도 2의 116a, 116b)은 N극 자성체(도 2의 116a)와 S극 자성체(도 2의 116b)가 서로 번갈아 가면서 구성된다.
제 1 구동축(211a)은 구동모터(250)의 동력에 의해 회전하게 되고, 제 1 구동축(211a)에 둘러 장착된 제 1 하부 마그넷기어(213a) 또한 제 1 구동축(211a)의 회전에 따라 회전하게 된다.
그리고, 제 1 하부 마그넷기어(213a) 상부에는 제 1 상부 마그넷기어(217a)가 위치하는데, 제 1 상부 마그넷기어(217a)는 제 1 구동축(211a)과 수직하게 위치하는 제 2구동축(211b)의 일 단에 둘러 장착된다.
즉, 제 1 상부 마그넷기어(217a)는 제 1 하부 마그넷기어(213a)의 회전방향에 수직한 방향으로 회전가능 하도록 위치하는 것이다.
제 1 상부 마그넷기어(217a) 또한 제 1 하부 마그넷기어(213a)와 마찬가지로 서로 다른 극성을 갖는 마그넷(도 2의 114a, 114b)이 둘러 장착되며, 제 1 하부 마그넷기어(213a)와 제 1 상부 마그넷기어(217a)는 서로 대응되는 마그넷(도 2의 114a, 114b, 116a, 116b)이 서로 다른 극성을 갖도록 배치된다.
일예로, 제 1 하부 마그넷기어(213a)의 마그넷(도 2의 116a, 116b)이 N극-S극-N극-S극 패턴으로 배열되면, 제 1 상부 마그넷기어(217a)의 마그넷(도 2의 114a, 114b)은 S극-N극-S극-N극 패턴으로, 제 1 하부 마그넷기어(213a)의 마그넷(도 2의 116a, 116b)과 대응되게 배열될 수 있다.
제 1 하부 마그넷기어(213a)와 제 1 상부 마그넷기어(217a)는 각각 비접촉식 동력전달기어로써, 구동모터(250)의 동력을 통해 제 1 구동축(211a)이 회전하게 되면, 제 1 하부 마그넷기어(213a) 또한 제 1 구동축(211a)의 회전에 따라 회전하게 되고, 이때, 제 1 상부 마그넷기어(217a)는 제 1 하부 마그넷기어(213a)와의 반력 및 인력에 의해 비접촉식으로 동력을 전달받아 회전하게 된다.
즉, 제 1 하부 마그넷기어(213a)가 회전하면 제 1 상부 마그넷기어(217a)의 자력이 제 1 하부 마그넷기어(213a)의 마그넷(도 2의 116a, 116b)에 영향을 끼쳐, 서로 동일한 극성의 마그넷(도 2의 114a, 114b, 116a, 116b)은 반력이 작용하여 서로 밀어내게 되고, 서로 다른 극성의 마그넷(도 2의 114a, 114b, 116a, 116b)은 인력이 발생되어 서로 잡아당기게 하여, 반력 및 인력의 반복적인 상호 작용에 의해 제 1 상부 마그넷기어(217a)가 함께 회전되도록 하는 것이다.
따라서, 제 1 상부 마그넷기어(217a)의 회전에 의해 제 2 구동축(211b) 또한 함께 회전하게 된다.
여기서, 제 1 상부 마그넷기어(217a)가 일단에 둘러 장착된 제 2 구동축(211b)은 베어링이 구성된 제 3 및 제 4 블록(215c, 215d)을 통해 양단이 지지되며, 제 1 상부 마그넷기어(217a)가 장착된 일단의 반대측인 타단에는 제 1 구동축(213a) 및 제 2 구동축(211b)의 회전각 변위량을 측정하는 계측부(220)가 장착된다.
계측부(220)는 엔코더(221)와 외부 계측 시스템(미도시)으로 이루어질 수 있는데, 엔코더(221)는 제 1 구동축(213a)과 제 2 구동축(211b)의 회전각 변위량을 획득하고, 엔코더(221)가 획득한 회전각 변위량은 외부 계측 시스템(미도시)으로 전송되어, 이를 이용하여 백래쉬를 산출하고 그 결과를 외부 계측 시스템(미도시)의 디스플레이장치(미도시)에 출력시키게 된다.
이때, 제 1 상부 마그넷기어(217a)와 제 1 하부 마그넷기어(213a)의 마그넷은 자력의 크기 및 회전수에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명의 백래쉬 측정장치(200)는 계측부(220)를 통해 제 1 상부 마그넷기어(217a)와 제 1 하부 마그넷기어(213a)의 마그넷(도 2의 114a, 114b, 116a, 116b)의 개수에 따른 백래쉬를 측정할 수 있다.
그리고, 제 2 구동축(211b)에는 무게조절부(230)가 구비되는데, 무게조절부(230)는 제 2 구동축(211b)의 중심부에 장착되는 볼베어링(231)과 볼베어링(231)과 고리를 이용하여 연결되는 푸쉬-풀게이지(233)로 이루어진다.
즉, 제 2 구동축(211b)의 중심부에는 볼베어링(231)이 장착되며, 볼베어링(231)에는 고리를 이용하여 무게추 역할을 하는 푸쉬-풀게이지(push-pull gause : 233)가 연결된다.
푸쉬-풀게이지(233)를 통해 제 2 구동축(211b)에 일정한 힘을 가할 수 있게 된다.
이러한 무게조절부(230)를 통해 기판 이송용 트랙(도 1의 100)에 의해 이송되어지는 기판(도 1의 102)의 무게에 따른 백래쉬를 측정할 수 있다.
또한, 제 2 구동축(211b)에는 gap조절부(240)가 구비되는데, gap조절부(240)는 제 1 하부 마그넷기어(213a)와 제 1 상부 마그넷기어(217a) 사이의 간격(도 2의 G)을 조절함으로써, 마그넷기어(213a, 217a) 간의 간격(도 2의 G)에 따른 백래쉬를 측정할 수 있다.
여기서, gap 조절부(240)는 제 2 구동축(211b)의 양단을 지지하는 제 3 및 제 4 블록(215c, 215d)이 장착되는 프레임(241)과, 프레임(241)이 장착된 리니어가이드(liner guide : 243) 그리고, 프레임(241)을 리니어가이드(243)를 통해 상하로 수직이동되도록 하는 TM 스크류(245)로 이루어진다.
TM 스크류(245)는 이송나사로서, 스크류축과 너트로 구성되어 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 부품의 위치를 이동시키는 목적으로 사용된다.
즉, TM 스크류(245)의 회전력을 상하의 수직운동으로 바꾸는 움직임에 따라 리니어가이드(243)의 길이방향을 따라 프레임(241)이 상하로 직접 수직이동하는 것이다.
따라서, 제 3 및 제 4 블록(215c, 215d)을 통해 프레임(241)에 장착된 제 2 구동축(211b)의 제 1 상부 마그넷기어(217a)와 제 1 구동축(211a)에 둘러 장착된 제 1 하부 마그넷기어(213a)와의 사이의 간격(도 2의 G)을 조절할 수 있게 되는 것이다.
따라서, gap조절부(240)를 통해 제 1 하부 마그넷기어(213a)와 제 1 상부 마그넷기어(217a) 사이의 간격(도 2의 G)을 조절함으로써, 마그넷기어(213a, 217a) 간의 간격(도 2의 G)에 따른 백래쉬를 측정할 수 있다.
이때, 마그넷기어(213a, 217a) 간의 사이간격(도 2의 G)에 따라 제 1 구동축(211a)과 제 2 구동축(211b)이 회전하는 물리량인 반송 토크(torque)를 측정할 수도 있다.
이때, 도 4에 도시한 바와 같이 제 1 구동축(211a)의 타측에 제 2 하부 마그넷기어(213b)를 더욱 구비하고, 제 2 하부 마그넷기어(213b) 상부에는 제 3 구동축(211c)에 둘러 장착된 제 2 상부 마그넷기어(217b)를 위치시킨다.
그리고, 계측부(220)와 무게조절부(230), gap조절부(240)를 더욱 구비함으로써, 동일 조건에서의 백래쉬를 보다 정확하게 측정할 수도 있으며, 또한 다른 조건에서의 백래쉬를 동시에 측정하는 것 또한 가능하다.
전술한 백래쉬 측정장치(200)는 제 1 및 제 2 상부 마그넷기어(217a, 217b)와 제 1 및 제 2 하부 마그넷기어(213a, 213b)의 마그넷(도 2의 114a, 114b, 116a, 116b)의 개수에 따른 백래쉬를 측정할 수 있으며, 서로 대응되는 마그넷기어(213a, 213b, 217a, 217b) 간의 사이간격(도 2의 G)에 따른 백래쉬를 측정할 수도 있으며, 이때 마그넷기어(213a, 213b, 217a, 217b) 간의 사이간격(도 2의 G)에 따라 제 1 구동축(211a)과 제 2 및 제 3 구동축(211b, 211c)이 회전하는 물리량인 반송 토크(torque) 또한 측정할 수도 있다.
또한, 기판 이송용 트랙(도 1의 100)에 의해 이송되어지는 기판(도 1의 102)의 무게에 따른 백래쉬를 측정할 수 있으며, 제 1 구동축(211a)과 제 2 및 제 3 구동축(211b, 211c)의 회전속도를 조절함으로써, 기판(도 1의 102)의 반송속도에 따른 백래쉬를 측정할 수도 있다.
이러한 본 발명의 백래쉬 측정장치(100)는 마그넷(도 2의 114a, 114b, 116a, 116b)의 개수, 서로 대응되는 마그넷기어(213a, 213b, 217a, 217b) 간의 간격(도 2의 G) 그리고 기판(도 1의 102)의 무게 등에 따른 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정할 수 있어, 이를 통해, 기판 이송용 트랙(도 1의 100)을 통해 기판(도 1의 102)을 이송하는 과정에서, 기하공차에 의해 백래쉬가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 백래쉬 측정장치를 통해 기판 이송용 트랙의 백래쉬를 측정한 시뮬레이션 결과이다.
설명에 앞서, 도 5a의 시뮬레이션은 서로 대응되는 마그넷기어의 마그넷이 각각 8개씩 구비된 마그넷기어(이하, 8극 마그넷기어라 함)를 사용하였을 경우이며, 도 5b는 12개씩의 마그넷이 장착된 마그넷기어(이하, 12극 마그넷기어라 함)를 사용하였을 경우의 시뮬레이션 결과이다.
그리고, 도 5a와 도 5b는 마그넷기어의 마그넷 개수 외에도 반송속도 및 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격 그리고 기판의 무게의 조건을 달리하여, 이에 따른 백레쉬를 측정하였다.
여기서, 반송속도는 200, 400, 600rpm으로 조건을 달리하여 측정하였으며, 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격을 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0mm의 조건을 달리하여 측정하였다.
또한, 기판의 무게는 0, 3, 6kg으로 조건을 달리하여 측정한 결과이다.
도 5a와 도 5b를 참조하면, 백래쉬는 8극 마그넷기어로 이루어지는 비접촉식 구동력전달기어에 비해 12극 마그넷기어로 이루어지는 비접촉식 구동력전달기어의 백래쉬가 낮게 측정되며, 반송 토크는 8극 마그넷기어로 이루어지는 비접촉식 구동력전달기어가 12극 마그넷기어로 이루어지는 비접촉식 구구동력전달기어에 비해 낮게 측정되므로, 우수함을 알 수 있다.
이러한 시뮬레이션 결과를 통해, 기판 이송용 트랙의 백래쉬에 대한 데이터를 확보할 수 있게 된다. 이러한 데이터를 통해 가장 효율적인 기판 이송용 트랙의 조건을 설정하는 것이다.
즉, 도 5a의 8극 마그넷기어로 이루어지는 비접촉식 구동력전달기어에 의해 이송되어지는 기판의 무게가 0kg일 경우, 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격을 1.5mm로, 반송속도를 200rpm으로 설정할 경우 백래쉬가 높게 측정되므로, 기판의 무게가 0kg 일 경우에는 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격을 2.0mm로 설정하고, 반송속도는 400rpm으로 설정함으로써, 백래쉬가 발생하는 것을 최소화할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격에 따라 제 1 구동축과 제 2 및 제 3 구동축이 회전하는 물리량인 반송 토크(torque) 또한 측정할 수도 있는데, 반송 토크는 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격을 멀리 할수록 낮출 수 있다.
또한, 도 5b의 그래프를 참조하면, 12극 마그넷기어로 이루어지는 비접촉식 구동력전달기어는 마그넷기어 간의 사이간격이 2.5mm이며, 기판의 무게가 6kg일 경우, 기판을 600rpm의 반송속도로 이송하는 경우에 백래쉬가 가장 낮게 측정되는 것을 알 수 있다.
도 6a ~ 6c와 도 7a ~ 7c는 본 발명의 백래쉬 측정장치를 통해 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격에 따른 백래쉬를 보다 자세하게 측정한 시뮬레이션 결과이다.
설명에 앞서, 도 6a ~ 7a는 8극 마그넷기어의 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격에 따른 백래쉬 최대값과 평균값을 측정한 결과이며, 도 6b ~ 7b는 10극 마그넷기어의 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격에 따른 백래쉬 최대값과 평균값을 측정한 결과이다.
도 6c~ 7c는 12극 마그넷기어의 서로 대응하는 마그넷기어 간의 사이간격에 따른 백래쉬 최대값과 평균값을 측정한 결과이다.
도 6a ~ 6c와 도 7a ~ 7c를 참조하면, 반송속도가 50, 100rpm일 경우 마그넷기어 간의 사이간격이 증가할수록 백래쉬가 증가하게 되며, 반송속도가 150rpm일 경우 마그넷기어 간의 사이간격이 증가할수록 백래쉬는 감소하는 것을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 마그넷의 개수, 서로 대응되는 마그넷기어 간의 간격 그리고 기판의 무게 등에 따른 백래쉬를 정밀하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 백래쉬 측정장치를 제공함으로써, 기판 이송용 트랙을 통해 기판을 이송하는 과정에서, 기하공차에 의해 백래쉬가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 백래쉬에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
200 : 백래쉬 측정장치, 201 : 스테이지
210 : 축회전부, 211a, 211b : 제 1 및 제 2 구동축
213a : 제 1 하부 마그넷기어
215a, 215b, 215c, 215d : 제 1 내지 제 4 블록
217a : 제 1 상부 마그넷기어
220 : 계측부, 221 : 엔코더, 230 : 무게조절부, 231 : 볼베어링
233 : 푸쉬-풀게이지
240 : gap조절부, 241 : 프레임, 243 : 리니어가이드, 245 : TM 스크류

Claims (12)

  1. 스테이지와;
    상기 스테이지 상에 위치하며, 일 말단에 구동모터가 장착된 회전가능한 제 1 구동축과, 상기 제 1 구동축의 일측에 둘러 장착되는 제 1 하부 마그넷기어와, 상기 제 1 하부 마그넷기어 상부에 위치하며, 상기 제 1 하부 마그넷기어의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하는 제 1 상부 마그넷기어와, 상기 제 1 상부 마그넷기어가 일단에 둘러 장착되는 제 2 구동축으로 이루어지는 축회전부와;
    상기 제 2 구동축의 타단에 장착되는 엔코더를 포함하여, 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축의 회전각 변위량을 통해 백래쉬를 산출하는 제 1 계측부
    를 포함하는 백래쉬 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구동축의 중심부에 위치하는 볼베어링과, 상기 볼베어링과 고리를 이용하여 연결되는 푸쉬-풀게이지로 이루어져, 상기 제 2 구동축에 일정한 힘을 가하는 제 1 무게조절부를 포함하는 백래쉬 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구동축을 상하로 수직이동시켜, 상기 하부 마그넷기어와 상기 상부 마그넷기어 사이의 간격을 조절하는 제 1 gap조절부를 포함하는 백래쉬 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 상부 마그넷기어 및 상기 제 1 하부 마그넷기어는 서로 다른 극성을 갖는 마그넷이 서로 교번하며 링 형태로 이루어지는 백래쉬 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 상부 마그넷기어와 상기 제 1 하부 마그넷기어의 서로 대응되는 마그넷은 서로 다른 극성을 갖도록 배치되는 백래쉬 측정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 계측부는 외부 계측 시스템과 디스플레이장치를 포함하여, 상기 엔코더는 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축의 회전각 변위량을 측정하며, 상기 측정된 회전각 변위량은 상기 제 1 계측부의 외부 계측 시스템을 통해 백래쉬로 산출되는 백래쉬 측정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 계측부를 통해 상기 제 1 상부 마그넷기어와 상기 제 1 하부 마그넷기어의 마그넷의 크기 및 개수에 따른 백래쉬를 측정하는 백래쉬 측정장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 무게조절부의 상기 제 2 구동축으로 가하는 힘에 따라 상기 제 1 계측부를 통해 대상물의 무게에 따른 백래쉬를 측정하는 백래쉬 측정장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 gap 조절부의 상기 제 1 상부 마그넷기어와 상기 제 1 하부 마그넷기어 사이의 간격에 따른 백래쉬를 상기 제 1 계측부를 통해 측정하는 백래쉬 측정장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 gap 조절부는 리니어가이드와 TM 스크류를 포함하며, 상기 제 2 구동축은 상기 TM 스크류의 회전력에 따라 상기 리니어가이드를 통해 상하로 수직이동하는 백래쉬 측정장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동축의 타측에 제 2 하부 마그넷기어가 구비되며, 상기 제 2 하부 마그넷기어 상부에 상기 제 2 하부 마그넷기어의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하는 제 2 상부 마그넷기어가 위치하며, 상기 제 2 상부 마그넷기어가 일단에 둘러 장착되는 제 3 구동축을 포함하며, 상기 제 3 구동축과 연결되는 제 2 계측부를 포함하는 백래쉬 측정장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 2 무게조절부와 제 2 gap 조절부가 더욱 구비되는 백래쉬 측정장치.
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