WO2023158104A1 - 다축 모션 스테이지 - Google Patents

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WO2023158104A1
WO2023158104A1 PCT/KR2023/000419 KR2023000419W WO2023158104A1 WO 2023158104 A1 WO2023158104 A1 WO 2023158104A1 KR 2023000419 W KR2023000419 W KR 2023000419W WO 2023158104 A1 WO2023158104 A1 WO 2023158104A1
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WO
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coupled
bearing part
axis
upper plate
arm
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PCT/KR2023/000419
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English (en)
French (fr)
Inventor
손문배
Original Assignee
삼승테크(주)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric

Definitions

  • the present invention relates to a multi-axis motion stage, and more particularly, to a stage having a simplified structure and improved response speed and precision.
  • a parallel robot refers to a robot having a structure in which a stage or a moving platform is supported by at least two or more legs, unlike a serial mechanism composed of one serial chain. It is also called a multi-axis motion stage because two or more legs are independently driven.
  • actuators are mounted on all joints, but in parallel robots, one or two actuators are attached to or near a fixed part for each leg, and the remaining joints are passive joints.
  • Parallel robots have a large payload and high rigidity compared to the robot's own weight because the force acting on the stage is supported by a number of legs. Also, unlike serial robots, parallel robots do not accumulate errors in the driving part and the static/dynamic deformation of the link is relatively small. Therefore, parallel robots are suitable for detailed tasks or tasks that require large forces.
  • the present invention was made to solve the problems of the prior art described above, and is to provide a multi-axis motion stage capable of implementing various motions using a plurality of arms and having improved response speed and precision.
  • the multi-axis motion stage of the present invention for achieving the above object is divided into a plurality of first coupling regions having a certain length along the circumference, and is fixed to an upper plate capable of vertical or inclined movement, an installation surface, and is constant along the circumference.
  • a base and an upper end divided into a plurality of second coupling regions having a length are rotatably coupled to the upper plate, a lower end are rotatably coupled to the base, and linear motion energy is applied to the upper plate by extending and contracting in the longitudinal direction.
  • It includes six length adjustment modules, wherein the upper end of the length control module is disposed adjacent to each of the first coupling regions, and the lower end is coupled to a different position among the plurality of second coupling regions. They are arranged crosswise so that they are offset from each other.
  • the length adjustment module is formed to be long and a part is configured to be bendable, and one side is rotatably coupled to an axis in the first coupling area and is flexible, and the upper end is centered on the other side of the connection unit and the axis It is rotatably coupled to, and the lower end may include an arm rotatably coupled to the base and multi-axis.
  • connection unit a first bearing part provided in the first coupling area, a second bearing part provided at an upper end of the arm, and two members are hinged along the longitudinal direction, and both ends are respectively the first bearing part And it may include a hinge part coupled to the second bearing part and rotatably coupled about an axis.
  • first bearing part and the second bearing part are formed in the form of a ball bearing and may be provided in the upper plate and the upper end of the arm, respectively.
  • the hinge portion has a preset width and is formed hollow along the width direction, a portion of which protrudes and is coupled to either the first bearing portion or the second bearing portion.
  • the rotation member and one side are formed in a U-shape It may include a bracket rotatably coupled around the hollow of the rotating member and coupled to the other one of the first bearing part and the second bearing part.
  • the bracket is composed of two members may be configured to adjust the coupling interval from both sides along the width direction of the rotating member.
  • the arm has a fixed length and is connected to a fixed frame having a lower end coupled to the base, an operation frame coupled to the upper end, and the fixed frame configured to be able to move up and down along the longitudinal direction on the fixed frame, and to which the connection unit is coupled to the upper end. It may include a driving unit for adjusting the elevation of the motion frame.
  • the drive unit may include a drive motor for providing rotational driving force, a ball screw that rotates together by the rotational motion of the drive motor, and a ball nut provided on the motion frame and whose position is adjusted along the longitudinal direction of the ball screw.
  • a plurality of detection sensors for detecting the degree of expansion and contraction of the arm may be formed.
  • the multi-axis motion stage of the present invention for solving the above problems has the following effects.
  • response speed and precision can be improved by providing six arms for supporting and operating the upper plate to implement various motions and precisely adjusting the elastic structure of the arms.
  • FIG. 1 is a perspective view of a multi-axis motion stage of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of a multi-axis motion stage of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing an upper plate of a multi-axis motion stage of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of a length adjustment module in the multi-axis motion stage of FIG. 1;
  • Figure 5 is a view showing the internal structure of the arm in the length adjustment module of Figure 4.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the length of an arm is reduced in the length adjustment module of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the length of an arm is increased in the length adjustment module of FIG. 4;
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the multi-axis motion stage of FIG. 1 operates.
  • the upper plate 100, the base 200, and the upper plate 100 on which an object (not shown) is largely seated are at a certain height. It includes a length adjustment module 300 that supports, and a plurality of length adjustment modules 300 operate independently to control the motion of the plate.
  • the upper plate 100 is formed in a plate shape having a certain area, is configured to allow a separate object to be seated on the upper surface, has a plurality of areas along the circumference, and is configured in a circular or polygonal shape.
  • the upper plate 100 has a plurality of first coupling areas A1 having a predetermined length on the side portion along the circumference, and each is disposed to have a uniform separation distance.
  • two length adjusting modules 300 to be described below are adjacently disposed and coupled to each of the plurality of first coupling areas A1, and disposed along the circumference of the upper plate 100.
  • the upper plate 100 has three first coupling areas A1 and has a triangular circumference to which six length adjustment modules 300 are connected.
  • the length adjustment module 300 is coupled to the upper plate 100, and each length adjustment module 300 independently drives so that the upper plate 100 can move up and down or tilt.
  • the base 200 is fixed to an installation surface (not shown) and is divided into a plurality of second coupling areas A2 having a predetermined length along the circumference.
  • the base 200 is coupled to the installation surface to support the whole, and the upper plate 100 is disposed at a position spaced upward, and has a plurality of second coupling areas A2 along the circumference. is composed of At this time, the second coupling area A2 is configured to have the same number as the number of the first coupling areas A1 described above, and the lower end of the length adjustment module 300 is coupled to it.
  • the base 200 may be configured to have the same shape as the upper plate 100, or a circumference of some similar or different shape, but the second coupling areas A2 are disposed at regular intervals along the circumference. do.
  • the lower ends of the two length adjusting modules 300 are coupled to each of the second coupling regions A2.
  • the lower end of the length adjustment module 300 is placed adjacently to another position when coupled to the second coupling region A2. They are coupled and arranged so that they are offset from each other.
  • a pair of upper ends are disposed adjacent to each of the first coupling regions A1, and lower ends are coupled to different positions among the plurality of second coupling regions A2, They are arranged crosswise so that they are offset from each other.
  • the first coupling area A1 and the second coupling area A2 are configured such that the two length adjusting modules 300 are coupled to one area.
  • the base 200 is formed in a flat plate shape similar to the upper plate 100 and has a triangular circumference, and three second coupling areas A2 are formed at regular intervals along the circumference.
  • the base 200 is fixed on the installation surface in a similar shape to the upper plate 100, and the second coupling area A2 is formed along the circumference to which the length adjustment module 300 is coupled.
  • the length adjustment module 300 is formed long, the upper end is coupled to the first coupling region (A1) and the lower end is coupled to the second coupling region (A2), and is composed of a plurality of pieces, each of which independently expands and contracts. Up and down motion and tilt motion of the upper plate 100 are controlled.
  • the length adjustment module 300 is coupled to the upper plate 100 and the base 200 so that the upper and lower ends are rotatable in three axes, respectively, and each is configured to be flexible along the longitudinal direction.
  • the length adjustment module 300 largely includes a connection unit 310 and an arm 320 (arm) coupled by the connection unit 310 and extending and contracting, and the connection unit 310 is formed long. A portion thereof is configured to be bendable, and one side is coupled to be rotatable about an axis in the first coupling area A1 and the other side is configured to be rotatable to the arm 320 about an axis.
  • connection unit 310 includes a first bearing part 312, a second bearing part 314, and a hinge part 316, and each of the first bearings at both ends around the hinge part 316
  • the part 312 and the second bearing part 314 are rotatably coupled.
  • the first bearing part 312 is provided inside the upper plate 100 in the first coupling area A1, and the second bearing part 314 is provided inside the upper end of the arm 320. do.
  • the first bearing part 312 and the second bearing part 314 are formed in the form of a ball bearing so that the hinge part 316 is rotatable, but may be configured in a different form.
  • first bearing part 312 and the second bearing part 314 are disposed so that a hollow is formed toward the outside from the side surface of the upper plate 100 and the upper end of the arm 320, respectively. Both ends of the hinge part 316 are inserted into each hollow and configured to be rotatable around this.
  • the hinge part 316 is smoothly rotated by the first bearing part 312 and the second bearing part 314, and at the same time provided inside the upper plate 100 and the arm 320, Corrosion can be suppressed by minimizing external exposure.
  • first bearing part 312 and the second bearing part 314 are configured to minimize exposure, corrosion can be suppressed and durability can be increased compared to the existing ball-shaped or universal joint-shaped.
  • the hinge part 316 has a certain length, and a part thereof is bendable, and both ends are inserted into the first bearing part 312 and the second bearing part 314, respectively, and are rotatably coupled around the inserted axis do.
  • the hinge part 316 is configured such that two members are hinged along the longitudinal direction so as to be bendable along the longitudinal direction separately from the first bearing part 312 and the second bearing part 314 .
  • the hinge part 316 is rotatably coupled to the rotating member 317 coupled to the first bearing part 312 or the second bearing part 314 and the rotating member 317, wherein the A bracket 318 coupled to the other of the first bearing part 312 or the second bearing part 314 is included.
  • the hinge portion 316 has a predetermined width, is hollow along a hump direction, and a part of the hinge portion protrudes and is coupled to the first bearing portion 312 or the second bearing portion 314 . At this time, the hinge part 316 is provided with a separate first coupling protrusion 317a along a direction crossing the width direction and is inserted into the first bearing part 312 .
  • the hinge part 316 has a cylindrical shape, has a hollow center, and is coupled in a form in which the first coupling protrusion 317a protrudes from the circumference of the cylinder.
  • the bracket 318 has one side formed in a U shape and is rotatably coupled with the hollow of the rotation member 317 as a rotation axis, and the other side is the first bearing part 312 or the second bearing part (314) is coupled to the other one.
  • the hinge part 316 is seated inside the U-shaped groove and is rotatably coupled with the hinge part 316 around the hollow, and separate in a direction crossing the rotation axis.
  • a second coupling protrusion 318a protrudes and is inserted into the second bearing part 314 .
  • the bracket 318 is disposed in a form surrounding both sides of the rotation member 317 in the width direction, so that the rotation member 317 can be stably hinged without being separated.
  • connection unit 310 includes the first bearing part 312, the second bearing part 314 and the hinge part 316, and the upper plate 100 and the arm 320 It is coupled so as to be mutually rotatable between the first bearing part 312, the second bearing part 314 and the rotating member 317 so as to be rotatable in three axes.
  • the arm 320 is formed long and selectively adjusted in length, and the upper end is coupled with the connection unit 310 and the lower end is rotatably coupled with the base 200 in multiple axes.
  • the arm 320 is a component that can be stretched in the longitudinal direction, and can transmit linear motion energy to the upper plate 100 .
  • reciprocating displacement of each of the connection units 310 may be caused along the longitudinal axis of the arm 320 .
  • the upper plate 100 is pushed upward according to the displacement of the connection unit 310. Or, by being pulled downward, the upper plate 100 can be moved up and down and tilted.
  • the arm 320 largely includes a fixed frame 322, an operating frame 324, and a drive unit 326 for adjusting the length by sliding them, and the fixed frame 322 has a certain length and has a lower end It is coupled with the base 200.
  • the lower end of the fixing frame 322 is coupled to the base 200 and multi-axis rotation, at least a part of which is formed long upward, and the driving unit 326 is additionally provided.
  • the fixed frame 322 may be provided with the drive unit 326 as shown in FIG. 4, and the operation frame 324 is provided on the side.
  • a separate rotation hinge 321 may be further provided at the lower end of the fixing frame 322 .
  • the rotation axis of the rotation hinge 321 is provided on the base 200, and can be rotatably coupled to the base 200 in a horizontal direction through a separate bearing. Accordingly, the fixed frame 322 can be rotated about the rotation axis through the rotation hinge 321.
  • the rotary hinge 321 can be applied in various forms, and in this embodiment, it is formed in a form similar to the connection unit 310, and the auxiliary bearing part 321b is provided on the base 200 and the auxiliary hinge A branch 321a is provided under the fixing frame 322 and coupled to enable multi-axis rotation.
  • the operation frame 324 is configured to be able to ascend and descend along the longitudinal direction on the fixed frame 322, and the connection unit 310 is coupled to the upper end.
  • the motion frame 324 is formed in a similar shape to the fixed frame 322, and one side contacts the fixed frame 322 and is coupled to be slidable in the vertical direction.
  • a separate sliding guide (not shown) is provided on a surface in contact with the motion frame 324 or the fixed frame 322 so that the motion frame 324 can move along the longitudinal direction without departing. .
  • the motion frame 324 is provided in the form provided on the side of the fixed frame 322, but unlike this, either of the motion frame 324 or the fixed frame 322 is inside the other one. It may be provided in an inserted form.
  • the driving unit 326 is connected to the fixed frame 322 to move the motion frame 324 up and down, and independently generates a driving force to move the motion frame 324 up and down.
  • the drive unit 326 includes a drive motor 326a that generates power, a ball screw 326b that rotates together by the rotational motion of the drive motor 326a, and along the longitudinal direction of the ball screw 326b. It includes a ball nut 326c whose position is adjusted.
  • the ball screw 326b is disposed lengthwise along the longitudinal direction inside the fixing frame 322, and is configured to be selectively rotated by the drive motor 326a, and one side of the ball nut 326c is While being fixed to the motion frame 324, the ball screw 326b penetrates and the position is adjusted according to rotation.
  • the position of the ball nut 326c is adjusted according to the rotational direction and amount of the ballscrew 326b, and the moving frame 324 is moved up and down.
  • the drive unit 326 includes a first gear 326d coupled to the drive motor 326a to transmit rotational force between the drive motor 326a and the ball screw 326b and the first gear 326d) and has a constant gear ratio, and is connected to the ball screw 326b to further include a second gear 326e that rotates together.
  • the center of the first gear 326d is located on the rotation axis of the drive motor 326a, and the second gear 326e rotates interlockingly in the opposite direction according to the rotation of the first gear 326d.
  • the arm 320 is an elastic component as described above, and the kinetic energy of the arm 320 may be provided from the rotational driving force of the driving motor 326a.
  • the extension length of the arm 320 can be adjusted by adjusting the position of the motion frame 324 by adjusting the degree of rotation of the first gear 326d coupled to the drive motor 326a.
  • the ratio of the rotation speed of the driving motor 326a to the extension speed of the arm 320 may be adjusted by adjusting the gear ratio of the first gear 326d and the second gear 326e.
  • the gear ratio of the first gear 326d as a driving gear and the second gear 326e as a driven gear is 2:1
  • the arm ( 320) is relatively reduced, but the degree of expansion and contraction of the arm 320 can be more precisely controlled by controlling the rotational speed of the driving motor 326a.
  • the drive unit 326 includes a plurality of gears, the control response speed is reduced and precise control is possible for the degree of rotation of the second gear 326e for adjusting the displacement of the upper plate 100, so that the conventional Compared to pneumatic or hydraulic actuators, errors in output values can be reduced.
  • the arm 320 includes the fixing frame 322, the motion frame 324, and the driving unit 326, and the arm 320 is moved by the operation of the driving unit 326.
  • the expansion and contraction of is controlled, and accordingly, the plurality of arms 320 can independently expand and contract to control the operation of the upper plate 100 .
  • each upper end of the arm 320 is coupled to the upper plate 100 through the connection unit 310, the distance between the upper ends of the arm 320 is always maintained constant, and thus six When some of the arms 320 are extended or contracted, the arms 320 with a fixed distance between upper ends naturally rotate even without a separate power source for rotating the connection unit 310 so that the upper plate 100 moves up and down. and incline motion.
  • each of the six arms 320 has a fixed distance between the upper ends naturally rotate to maintain the distance between the upper ends even if there is no separate driving source for rotating the rotation hinge 321.
  • the multi-axis motion stage includes the upper plate 100, the base 200, and the length adjustment module 300, and a plurality of the length adjustment modules 300 are connected to the base 200.
  • the top plate 100 is crossed and coupled to each other, and each independently expands and contracts to operate the top plate 100 as shown in FIG. 9 .
  • a state in which the length of the length control module 300 is adjusted is as follows.
  • the arm 320 may further include a sensor 327 for detecting the extent of expansion and contraction.
  • the detection sensor 327 detects the degree of movement of the motion frame 324 on the fixed frame 322, and may limit a critical length during expansion and contraction.
  • At least two or more detection sensors 327 may be spaced apart and fixed vertically along the longitudinal direction of the arm 320 .
  • a plurality of detection sensors 327 are provided on the fixed frame 322 and a separate sensing member 328 is provided on the motion frame 324 to detect when the position of the motion frame 324 changes.
  • the stretch length may be measured by determining whether the sensing member 328 is sensed by the sensor 327 .
  • the sensing member 328 is detected at the top end and the bottom end of the plurality of detection sensors 327 in the longitudinal direction of the fixing frame 322, it is determined that the arm 320 is located at the extension threshold. and control it so that it does not deviate.
  • the sensing member when the length of the arm 320 is stably maintained as shown in FIG. 6, the sensing member is not detected by the sensor 327, and as shown in FIG. 7, the arm 320 is extended. If it is, the detection member 328 is sensed by the detection sensor 327 located at the top.
  • the arm 320 is controlled so as not to increase in length any longer, and through this, a corresponding extension length of the arm 320 can be derived.
  • the contraction length of the arm 320 can also be derived in a similar form.
  • the number and arrangement intervals of the detection sensors 327 may be formed differently from those shown.
  • the number of detection sensors 327 may be three or more so that the height of the arm 320 can be detected by two or more stages.
  • a plurality of detection sensors 327 may be continuously arranged without spacing so as to detect continuous displacement.
  • the extension length of the arm 320 is measured through the detection sensor 327, and through this, the zero point of the upper stage can be adjusted or applied as a point for initial setting.
  • the bracket 318 is composed of two members coupled to both sides along the width direction of the rotating member 317.
  • the bracket 318 may be composed of L-shaped and I-shaped members, each disposed on both sides of the rotating member 317 in the width direction, and coupled to each other to form the rotating member 317 is coupled to be rotatable about a rotational axis.
  • the bracket 318 is configured to adjust the separation distance when the L-shaped member 318a and the I-shaped member 318b are coupled, and accordingly, the rotation member 317 is pressed by the bracket 318 or Interference caused by friction can be minimized.
  • the coupling interval can be adjusted by a distance of D.
  • bracket 318 is configured to be separated and combined with a plurality of members, the gap between the bracket 318 and the rotating member 317 is minimized and the distance can be precisely fine-adjusted, so that the upper plate 100 precise motion control is possible.
  • connection unit 310 connection unit
  • A1 first binding region

Landscapes

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Abstract

본 발명에 따른 다축 모션 스테이지는, 본 발명의 다축 모션 스테이지는, 둘레를 따라 일정길이를 가지는 복수 개의 제1결합영역으로 분할되며 상하운동 또는 경사운동이 가능한 상부플레이트, 설치면에 고정되며 둘레를 따라 일정 길이를 가지는 복수 개의 제2결합영역으로 분할되는 베이스 및 상단부가 상기 상부플레이트와 회동 가능하게 결합되고, 하단부가 상기 베이스에 회동 가능하게 결합되며, 길이 방향으로 신축하여 상기 상부플레이트에 직선운동에너지를 전달하는 6개의 길이조절모듈을 포함하며, 상기 길이조절모듈은, 상단부가 각각의 상기 제1결합영역에 한 쌍이 인접하게 배치되고, 하단부는 복수 개의 상기 제2결합영역 중에서 서로 다른 위치에 결합되어 서로 어긋나도록 교차 배치된다.

Description

다축 모션 스테이지
본 발명은 다축 모션 스테이지에 관한 것으로서, 구체적으로는 구조가 단순화되고 응답속도 및 정밀도가 개선된 스테이지에 관한 것이다.
일반적으로 병렬 로봇이란 1개의 직렬체인으로 구성되는 직렬 기구와 달리 스테이지나 이동 플렛폼이 적어도 2개 이상의 다리에 의하여 지지되는 구조를 가진 로봇을 말한다. 2개 이상의 다리가 각각 독립적으로 구동되기에 다축 모션 스테이지이라고도 불린다. 직렬 로봇은 모든 조인트에 구동기가 장착되지만, 병렬 로봇은 각 다리마다 한 개 내지 두 개의 구동기가 고정부 또는 근처에 장착되고 나머지 조인트는 수동 조인트로 구성되는 특징이 있다.
병렬 로봇은 스테이지에 작용하는 힘이 다수의 다리에 의하여 지지가 되므로 로봇 자체 중량 대비 큰 가반하중과 고강성을 가진다. 또한 직렬 로봇과 달리 병렬 로봇은 구동부의 오차가 누적되지 않고 링크의 정적/동적 변형이 상대적으로 작다. 따라서 병렬 로봇은 세밀한 작업이나 큰 힘을 요구하는 작업에 적합하다.
예를 들어 비행장치, 해상함 및 차량과 같은 다양한 모빌리티의 기초 설계 및 성능 평가를 위한 시뮬레이터로 널리 사용되고 있으며 공작 기계의 말단부(end-effector)에 장착하여 미세한 정밀 작업을 수행하기도 한다. 그 밖에도 가정용 오락기, 운전 시뮬레이터 또는 위성 안테나 등에도 사용되는 등 각 산업 방면에서 병렬 로봇의 쓰임새는 점점 다양화되는 추세이다.
이와 같이 병렬 로봇은 그 사용 분야를 고려하였을 때 정밀성과 응답 속도를 개선하는 것이 중요한 과제이다. 정밀성과 응답 속도를 개선하기 위해서 다리의 개수를 늘린 병렬 로봇이 다수 존재하지만, 여섯 개의 유압식 액츄에이터를 사용하도록 구성되어 각각의 다리를 정밀제어하기에는 무리가 있었다.
따라서, 단순한 구조를 가지면서도 정밀도와 응답속도가 개선된 새로운 구조를 갖는 다축 병렬 기구를 개발할 필요성이 제기된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 복수 개의 암을 이용하여 다양한 모션의 구현이 가능하며 응답속도 및 정밀도가 개선된 다축 모션 스테이지를 제공하기 위함이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다축 모션 스테이지는, 둘레를 따라 일정길이를 가지는 복수 개의 제1결합영역으로 분할되며 상하운동 또는 경사운동이 가능한 상부플레이트, 설치면에 고정되며 둘레를 따라 일정 길이를 가지는 복수 개의 제2결합영역으로 분할되는 베이스 및 상단부가 상기 상부플레이트와 회동 가능하게 결합되고, 하단부가 상기 베이스에 회동 가능하게 결합되며, 길이 방향으로 신축하여 상기 상부플레이트에 직선운동에너지를 전달하는 6개의 길이조절모듈을 포함하며, 상기 길이조절모듈은, 상단부가 각각의 상기 제1결합영역에 한 쌍이 인접하게 배치되고, 하단부는 복수 개의 상기 제2결합영역 중에서 서로 다른 위치에 결합되어 서로 어긋나도록 교차 배치된다.
또한, 상기 길이조절모듈은 길게 형성되어 일부가 밴딩 가능하도록 구성되며 일측이 상기 제1결합영역에서 축을 중심으로 회전 가능하도록 결합되는 연결유닛 및 신축 가능하며, 상단부가 상기 연결유닛의 타측과 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되고, 하단부가 상기 베이스와 다축으로 회전 가능하게 결합되는 암(arm)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결유닛은 상기 제1결합영역에 구비되는 제1베어링부, 상기 암의 상단부에 구비되는 제2베어링부 및 2개의 부재가 길이방향을 따라 힌지 결합되며 양단부가 각각 상기 제1베어링부 및 상기 제2베어링부에 결합되어 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 힌지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1베어링부 및 상기 제2베어링부는 볼베어링 형태로 형성되며 각각 상기 상부플레이트와 상기 암의 상단부 내에 구비될 수 있다.
또한, 상기 힌지부는 기 설정된 폭을 가지며 폭 방향을 따라 중공이 형성되고, 일부가 돌출되어 제1베어링부 또는 상기 제2베어링부 중 어느 하나에 결합되는 회전부재 및 일측이 U자 형태로 형성되어 상기 회전부재의 중공을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 타측이 상기 제1베어링부 또는 상기 제2베어링부 중 나머지 하나에 결합되는 브라켓을 포함할 수 있다.
또한, 상기 브라켓은 2개의 부재로 구성되어 상기 회전부재의 폭 방향을 따라 양측에서 결합간격이 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 암은 일정 길이를 가지며 하단부가 상기 베이스와 결합되는 고정프레임, 상기 고정프레임상에서 길이방향을 따라 승하강 가능하도록 구성되며 상단부에 상기 연결유닛이 결합되는 동작프레임 및 상기 고정프레임에 연결되어 상기 동작프레임의 승하강을 조절하는 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동부는 회전구동력을 제공하는 구동모터, 상기 구동모터의 회전 운동에 의해 함께 회전하는 볼스크류 및 상기 동작프레임에 구비되며 상기 볼스크류의 길이방향을 따라 위치가 조절되는 볼너트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 암의 신축 정도를 감지하는 복수 개의 감지센서가 형성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다축 모션 스테이지는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 상부플레이트를 지지하며 동작시키는 6개의 암을 구비하여 다양한 모션을 구현함과 동시에 암의 신축 구조를 정밀하게 조절 함으로써 응답속도 및 정밀도가 개선될 수 있다.
둘째, 암과 상부플레이트의 연결 시 볼베어링 및 힌지를 이용하여 다축의 무빙을 가능하도록 함으로써, 볼 형태 또는 유니버셜조인트 형태 대비 내구성이 증가하며 부식을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 다축 모션 스테이지의 사시도;
도 2는 본 발명의 다축 모션 스테이지의 측면을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 다축 모션 스테이지의 상부 플레이트를 나타낸 도면;
도 4는 도 1의 다축 모션 스테이지에서 길이조절모듈의 구성을 나타낸 도면;
도 5는 도 4의 길이조절모듈에서 암의 내부 구조를 나타낸 도면;
도 6은 도 4의 길이조절모듈에서 암의 길이가 줄어든 상태를 나타낸 도면;
도 7은 도 4의 길이조절모듈에서 암의 길이가 늘어난 상태를 나타낸 도면; 및
도 8은은 도 1의 다축 모션 스테이지가 동작하는 상태를 나타낸 도면임.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도시된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다축 모션 스테이지의 구성에 대해 개략적으로 살펴보면, 크게 대상물(미도시)이 안착되는 상부플레이트(100), 베이스(200) 및 상부플레이트(100)를 일정 높이에서 지지하는 길이조절모듈(300)을 포함하며, 복수 개의 길이조절모듈(300)이 독립적으로 동작하여 상기 플레이트의 모션을 제어한다.
구체적으로, 상기 상부플레이트(100)는 일정 면적을 가지는 플레이트 형태로 형성되며, 상면에 별도의 대상물이 안착 가능하도록 구성되며, 둘레를 따라 복수 개의 영역을 가지며 원형 또는 다각형 형태로 구성된다.
이때, 상기 상부플레이트(100)는 둘레를 따라 측면부에 기 설정된 길이를 가지는 복수 개의 제1결합영역(A1)을 가지며, 각각이 균일한 이격 거리를 가지도록 배치된다. 여기서, 복수 개 각각의 상기 제1결합영역(A1)에는 후술하는 상기 길이조절모듈(300)이 2개씩 인접하게 배치되어 결합되며, 상기 상부플레이트(100)의 둘레를 따라 배치된다.
본 실시예에서 상기 상부플레이트(100)는 3개의 상기 제1결합영역(A1)을 가지며 둘레가 삼각형태로 형성되어 6개의 상기 길이조절모듈(300)이 연결된다.
그리고 이와 같이 상기 상부플레이트(100)에 상기 길이조절모듈(300)이 결합되어 각각의 상기 길이조절모듈(300)이 독립적으로 구동 함으로써 상기 상부플레이트(100)가 상하운동 또는 경사운동이 가능하다.
한편, 상기 베이스(200)는 설치면(미도시)에 고정되며 둘레를 따라 일정 길이를 가지는 복수 개의 제2결합영역(A2)으로 분할 형성된다.
구체적으로 상기 베이스(200)는 설치면 상에 결합되어 전체를 지지하는 구성으로, 상측으로 이격된 위치에 상부플레이트(100)가 배치되며, 둘레를 따라 복수 개의 제2결합영역(A2)을 가지도록 구성된다. 이때, 상기 제2결합영역(A2)은 상술한 상기 제1결합영역(A1)의 개수와 동일한 개수를 가지도록 구성되며, 상기 길이조절모듈(300)의 하단부가 결합된다.
여기서, 상기 베이스(200)는 상기 상부플레이트(100)와 동일한 형상 또는 일부 유사하거나 다른 형상의 둘레를 가지도록 구성될 수 있으나, 둘레를 따라 균일한 간격으로 상기 제2결합영역(A2)이 배치된다.
그리고 각각의 상기 제2결합영역(A2) 역시 상기 제1결합영역(A1)과 마찬가지로 2개의 상기 길이조절모듈(300) 하단부가 결합된다.
단, 상기 길이조절모듈(300)의 상단부가 복수 개의 상기 제1결합영역(A1) 중 동일한 위치에 결합되는 경우 하단부는 상기 제2결합영역(A2)에 결합 시 인접하게 배치된 다른 위치에 각각 결합되어 서로 어긋나도록 배치된다.
즉, 상기 길이조절모듈(300)은, 상단부가 각각의 상기 제1결합영역(A1)에 한 쌍이 인접하게 배치되고, 하단부는 복수 개의 상기 제2결합영역(A2) 중에서 서로 다른 위치에 결합되어 서로 어긋나도록 교차 배치된다.
이때, 상기 제1결합영역(A1) 및 상기 제2결합영역(A2)은 하나의 영역에 2개의 상기 길이조절모듈(300)이 결합되도록 구성된다.
본 실시예에서 상기 베이스(200)는 상기 상부플레이트(100)와 유사한 평판 형태로 형성되어 삼각 형상의 둘레를 가지며 둘레를 따라 3개의 상기 제2결합영역(A2)이 균일한 간격으로 형성된다.
이와 같이 상기 베이스(200)는 상기 상부플레이트(100)와 유사한 형태로 상기 설치면상에 고정되며, 둘레를 따라 상기 제2결합영역(A2)이 형성되어 상기 길이조절모듈(300)이 결합된다.
한편, 상기 길이조절모듈(300)은 길게 형성되어 상단부가 상기 제1결합영역(A1)에 결합되고 하단부가 상기 제2결합영역(A2)에 결합되며, 복수 개로 구성되어 각각이 독립적으로 신축함으로써 상기 상부플레이트(100)의 상하운동 및 경사운동을 조절한다.
구체적으로, 상기 길이조절모듈(300)은 상단부와 하단부가 각각 3축으로 회동 가능하도록 상기 상부플레이트(100)와 상기 베이스(200)에 결합되며, 각각이 길이방향을 따라 신축 가능하도록 구성된다.
본 발명에서 상기 길이조절모듈(300)은 크게 연결유닛(310) 및 상기 연결유닛(310)에 의해 결합되며 신축 하는 암(320)(arm)을 포함하며, 상기 연결유닛(310)은 길게 형성되어 일부가 밴딩 가능하도록 구성되며 일측이 상기 제1결합영역(A1)에서 축을 중심으로 회전 가능하도록 결합되고 타측이 상기 암(320)에 축을 중심으로 회전 가능하도록 구성된다.
구체적으로 상기 연결유닛(310)은 제1베어링부(312), 제2베어링부(314) 및 힌지부(316)를 포함하며, 상기 힌지부(316)를 중심으로 양단에 각각 상기 제1베어링부(312)와 상기 제2베어링부(314)가 회전 가능하게 결합된다.
이때, 상기 제1베어링부(312)는 상기 제1결합영역(A1)에서 상기 상부플레이트(100) 내부에 구비되고, 상기 제2베어링부(314)는 상기 암(320)의 상단부 내부에 구비된다. 여기서, 상기 제1베어링부(312) 및 상기 제2베어링부(314)는 볼 베어링 형태로 형성되어 상기 힌지부(316)가 회전 가능하도록 구성되며 이와 달리 다른 형태로 구성될 수도 있다.
본 실시예에서 상기 제1베어링부(312) 및 상기 제2베어링부(314)는 각각 상기 상부플레이트(100)의 측면 및 상기 암(320)의 상단부에서 외부를 향해 중공이 형성되도록 배치되며, 각각의 중공으로 상기 힌지부(316)의 양단부가 삽입 되어 이를 중심으로 회전 가능하도록 구성된다.
이에 따라 상기 제1베어링부(312) 및 상기 제2베어링부(314)에 의해 상기 힌지부(316)가 원활히 회전함과 동시에 상기 상부플레이트(100)와 상기 암(320)의 내부에 구비됨으로써 외부의 노출을 최소화해 부식을 억제할 수 있다.
특히 상기 제1베어링부(312)와 상기 제2베어링부(314)가 최대한 노출을 줄이도록 구성함으로써 부식을 억제하여 기존의 볼 형태 또는 유니버셜 조인트 형태 대비 내구성이 증가할 수 있다.
한편, 상기 힌지부(316)는 일정 길이를 가지며 일부가 밴딩 가능하고 양단부가 각각 상기 제1베어링부(312) 및 상기 제2베어링부(314) 내에 삽입되어 삽입된 축을 중심으로 회전 가능하게 결합된다. 이때 상기 힌지부(316)는 2개의 부재가 길이방향을 따라 힌지 결합되어 상기 제1베어링부(312) 및 상기 제2베어링부(314)와 별도로 길이방향을 따라 밴딩 가능하도록 구성된다.
구체적으로 상기 힌지부(316)는 상기 제1베어링부(312) 또는 상기 상기 제2베어링부(314)에 결합되는 회전부재(317) 및 상기 회전부재(317)와 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1베어링부(312) 또는 상기 제2베어링부(314) 중 나머지 하나에 결합되는 브라켓(318)을 포함한다.
상기 힌지부(316)는 기 설정된 폭을 가지며 혹 방향을 따라 중공이 형성되고, 일부가 돌출되어 상기 제1베어링부(312) 또는 상기 제2베어링부(314)에 결합된다. 이때, 상기 힌지부(316)는 폭 방향과 교차되는 방향을 따라 별도의 제1결합돌기(317a)가 구비되어 상기 제1베어링부(312) 내부에 삽입된다.
본 실시예에서 상기 힌지부(316)는 도시된 바와 같이 원통형상을 가지며 중앙에 중공을 가지며, 원통의 둘레에서 상기 제1결합돌기(317a)가 돌출되는 형태로 결합된다.
한편, 상기 브라켓(318)은 일측이 U자 형태로 형성되어 상기 회전부재(317)의 중공을 회전축으로 하여 회전 가능하게 결합되며, 타측이 상기 제1베어링부(312) 또는 상기 제2베어링부(314) 중 나머지 하나에 결합된다.
구체적으로 상기 브라켓(318)은 U자형태의 홈 내부에 상기 힌지부(316)가 안착되며 상기 중공을 중심으로 상기 힌지부(316)와 회전 가능하게 결합되며, 회전축과 교차되는 방향으로 별도의 제2결합돌기(318a)가 돌출 형성되어 상기 제2베어링부(314) 내부로 삽입된다.
이때, 상기 브라켓(318)은 상기 회전부재(317)의 폭 방향에 따른 양측을 감싸는 형태로 배치되어 상기 회전부재(317)가 이탈하지 않고 안정적으로 힌지 결합될 수 있다.
이와 같이 상기 연결유닛(310)은 상기 제1베어링부(312), 상기 제2베어링부(314) 및 상기 힌지부(316)를 포함하며, 상기 상부플레이트(100)와 상기 암(320)의 사이에서 상호 회전 가능하도록 결합시키며, 상기 제1베어링부(312), 상기 제2베어링부(314) 및 상기 회전부재(317)를 각각 중심으로 하여 3축으로 회전 가능하도록 한다.
한편, 상기 암(320)은 길게 형성되어 선택적으로 길이가 조절되며, 상단부가 상기 연결유닛(310)과 결합되고 하단부가 상기 베이스(200)와 다축으로 회전 가능하게 결합된다.
구체적으로 상기 암(320)은 길이 방향으로 신축 가능한 구성요소로서, 상부플레이트(100)에 직선 운동 에너지를 전달할 수 있다. 복수 개의 암(320)이 각각 독립적으로 신축됨으로써 암(320)의 길이 방향 축을 따라 각각의 상기 연결유닛(310)의 왕복 변위를 야기할 수 있다. 이때 상기 연결유닛(310)에 의해 상기 암(320)과 상기 상부플레이트(100)는 다축으로 회전 가능하도록 결합되어 있기 때문에 상기 연결유닛(310)의 변위에 따라 상부플레이트(100)가 상측으로 밀리거나 하측으로 당겨짐으로써 상부플레이트(100)의 상하운동 및 경사운동이 가능하다.
본 발명에서 상기 암(320)은 크게 고정프레임(322), 동작프레임(324) 및 이들을 슬라이딩시켜 길이를 조절하는 구동부(326)를 포함하며, 상기 고정프레임(322)은 일정 길이를 가지며 하단부가 상기 베이스(200)와 결합된다.
구체적으로, 상기 고정프레임(322)은 하단부가 상기 베이스(200)와 다축 회전이 가능하도록 결합되며, 적어도 일부가 상부로 길게 형성되며, 상기 구동부(326)가 추가적으로 구비된다. 이때, 상기 고정프레임(322)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 구동부(326)가 함께 구비될 수 있으며, 측면에 상기 동작프레임(324)이 구비된다.
여기서 상기 고정프레임(322)의 하단부에는 별도의 회전 힌지(321)가 더 구비될 수 있다. 상기 회전 힌지(321)의 회전 축은 상기 베이스(200)상에 구비되며, 별도의 베어링을 통해 회전 가능하도록 결합되어 상기 베이스(200)에 수평한 방향으로 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 회전 힌지(321)를 통해 고정프레임(322)이 회전 축을 중심으로 회전할 수 있다
본 발명에서 상기 회전 힌지(321)은 다양한 형태로 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 연결유닛(310)과 유사한 형태로 형성되어 보조베어링부(321b)가 상기 베이스(200)에 구비되고 보조힌지부(321a)가 상기 고정프레임(322) 하부에 구비되어 다축 회전이 가능하도록 결합된다.
상기 동작프레임(324)은 상기 고정프레임(322)상에서 길이방향을 따라 승하강 가능하도록 구성되며 상단부에 상기 연결유닛(310)이 결합된다.
구체적으로, 상기 동작프레임(324)은 상기 고정프레임(322)과 유사한 형태로 길게 형성되며 일측이 상기 고정프레임(322)에 접촉하며 상하방향으로 슬라이딩 가능하도록 결합된다.
이때, 상기 동작프레임(324) 또는 상기 고정프레임(322)이 접촉하는 면에 별도의 슬라이딩가이드(미도시)가 구비되어 상기 동작프레임(324)이 이탈하지 않고 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 구성된다.
여기서, 상기 동작프레임(324)은 상기 고정프레임(322)의 측면에 구비되는 형태로 구비되어 있으나, 이와 달리 상기 동작프레임(324)과 상기 고정프레임(322) 중 어느 하나가 나머지 하나의 내부에 삽입되는 형태로 구비될 수도 있다.
한편, 상기 구동부(326)는 상기 고정프레임(322)에 연결되어 상기 동작프레임(324)을 승하강시키는 구성으로써, 독립적으로 구동력을 발생시켜 상기 동작프레임(324)을 승하강시킨다.
구체적으로 상기 구동부(326)는 크게 동력을 발생시키는 구동모터(326a), 상기 구동모터(326a)의 회전운동에 의해 함께 회전하는 볼스크류(326b) 및 상기 볼스크류(326b)의 길이방향을 따라 위치가 조절되는 볼너트(326c)를 포함한다.
여기서, 상기 볼스크류(326b)는 상기 고정프레임(322) 내부에서 길이방향을 따라 길게 배치되며, 상기 구동모터(326a)에 의해 선택적으로 회전하도록 구성되고, 상기 볼너트(326c)는 일측이 상기 동작프레임(324)에 고정된 상태로 상기 볼스크류(326b)가 관통하여 회전에 따라 위치가 조절된다.
이에 따라 상기 볼스크류(326b)의 회전방향 및 회전량에 따라 상기 볼너트(326c)의 위치가 조절되며 상기 동작프레임(324)의 승하강이 조절된다.
본 실시예에서 상기 구동부(326)는 상기 구동모터(326a)와 상기 볼스크류(326b) 사이의 회전력을 전달하도록 상기 구동모터(326a)에 결합된 제1기어(326d) 및 상기 제1기어(326d)에 치합되어 일정 기어비를 가지며 상기 볼스크류(326b)와 연결되어 함께 회전하는 제2기어(326e)를 더 포함한다.
상기 제1기어(326d)의 중심은 구동모터(326a)의 회전 축 상에 위치하고, 상기 제2기어(326e)는 상기 제1기어(326d)의 회전에 따라 반대 방향으로 연동 회전한다. 이때, 상기 암(320)은 상술한 바와 같이 신축 가능한 구성요소로서, 암(320)의 신축 운동에너지는 구동모터(326a)의 회전 구동력으로부터 제공될 수 있다.
따라서 상기 구동모터(326a)에 결합된 상기 제1기어(326d)의 회전 정도 조절을 통해 상기 동작프레임(324)의 위치를 조절하여 상기 암(320)의 신축 길이가 조절될 수 있다.
추가적으로 상기 제1기어(326d) 및 상기 제2기어(326e)의 기어비 조절을 통해 상기 구동모터(326a)의 회전 속도 대비 상기 암(320)의 신축 속도의 비율이 조절될 수 있다. 예를 들어, 원동 기어인 제1기어(326d)와 종동 기어인 제2기어(326e)의 잇수의 비가 2:1 인 경우 1:1 인 경우보다 구동모터(326a)의 회전 속도 대비 상기 암(320)의 신축 속도가 상대적으로 저감되지만 보다 구동모터(326a)의 회전 속도 조절을 통해 상기 암(320)의 신축 정도를 더 세밀하게 조절할 수 있다.
이와 같이 상기 구동부(326)가 복수의 기어들을 포함함으로써, 상부플레이트(100)의 변위를 조절하는 제2기어(326e)의 회전 정도에 대해 제어 응답속도가 감축됨과 동시에 정밀한 제어가 가능하므로, 종래 공압식 또는 유압식 액츄에이터에 비해 출력 값의 오차를 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 암(320)은 상기 고정프레임(322), 상기 동작프레임(324) 및 상기 구동부(326)를 포함하며, 상기 구동부(326)의 동작에 의해 상기 암(320)의 신축이 조절되고, 이에 따라 복수 개의 상기 암(320)이 독립적으로 신축하여 상기 상부플레이트(100)의 동작을 조절할 수 있다.
여기서, 상기 암(320)의 각 상단부는 상기 연결유닛(310)을 통해 상기 상부플레이트(100)와 각각 결합되어 있으므로, 상기 암(320)의 상단부간 거리는 항상 일정하게 유지되고, 이에 따라 6개의 암(320) 중 일부가 신장 또는 축소될 때 상단부간 거리가 고정된 암(320)들은 상기 연결유닛(310)의 회전을 위한 별도의 동력원이 없더라도 자연스럽게 회전하여 상기 상부플레이트(100)가 상하운동 및 경사운동을 할 수 있다.
여섯 개의 암(320)의 각 상단부간 거리는 항상 일정하게 유지된다. 따라서 여섯 개의 암(320)중 일부가 신장 또는 축소될 때, 상단부 간 거리가 고정된 암(320)들은 회전 힌지(321)의 회전을 위한 별도 구동원이 없더라도 상단부 간 거리를 유지하기 위해 자연스럽게 회전할 수 있다.
이때, 한 쌍의 상기 길이조절모듈(300)이 동일한 위치의 상기 제1결합영역(A1)에 상단부가 연결되는 경우, 하단부는 상기 제2결합영역(A2)에 결합하되 서로 다른 위치에서 인접하게 배치된 상기 제2결합영역(A2)에 각각 연결된다.
이와 같이 본 발명에 따른 다축 모션 스테이지는 상기 상부플레이트(100), 상기 베이스(200) 및 상기 길이조절모듈(300)을 포함하며, 복수 개의 상기 길이조절모듈(300)이 상기 베이스(200)와 상기 상부플레이트(100) 사이에서 서로 어긋나게 교차되어 결합되고, 각각이 독립적으로 신축하여 도 9에 도시된 바와 같이 상기 상부플레이트(100)를 동작시킨다.
이어서, 도 6 및 도 7을 참조하여 길이조절모듈(300)의 길이가 조절되는 상태에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도시된 도면을 살펴보면 본 발명에 따른 길이조절모듈(300)에서 상기 암(320)은 신축 정도를 감지하는 감지센서(327)가 더 포함될 수 있다. 감지센서(327)는 상기 고정프레임(322)상에서 상기 동작프레임(324)의 이동 정도를 감지하며, 신축 시 임계길이를 한정할 수 있다.
적어도 2개 이상의 감지센서(327)가 암(320)의 길이 방향을 따라 상하로 이격 고정될 수 있다. 복수의 감지센서(327)는 상기 고정프레임(322)상에 구비되고 상기 동작프레임(324)상에는 별도의 감지용부재(328)가 구비되어 상기 동작프레임(324)의 위치가 변화하는 경우 상기 감지센서(327)에서 상기 감지용부재(328)가 감지되는지 여부를 판단하여 신축 길이를 측정할 수 있다.
뿐만 아니라 복수 개의 감지센서(327) 중 상기 고정프레임(322)의 길이방향에 따른 최상단부에 최하단부에서 상기 감지용부재(328)가 감지되는 경우 상기 암(320)의 신축 임계값에 위치한 것으로 판단하여 이를 벗어나지 않도록 제어한다.
본 실시예에서는 도 6과 같이 상기 암(320)의 길이가 안정적으로 유지되어 있는 경우 상기 감지센서(327)에서 감지용 부재가 감지되지 않는 상태이며, 도 7과 같이 상기 암(320)이 신장되는 경우 상부에 위치한 상기 감지센서(327)에서 상기 감지용부재(328)가 감지된다.
이와 같은 경우 상기 암(320)은 더 이상 길이가 늘어나지 않도록 제어되며, 이를 통해 해당하는 상기 암(320)의 신장 길이를 도출할 수 있다. 또한, 상기 암(320)의 수축길이 역시 유사한 형태로 도출할 수 있다.
상기 감지센서(327)의 개수와 배치간격은 도시된 것과 달리 형성될 수 있음은 물론이다. 예를 들어 암(320)의 신장 정도를 두 단계 이상 감지할 수 있도록 감지센서(327)의 숫자는 세 개 이상일 수 있다. 또한 연속적인 변위를 감지할 수 있도록 복수의 감지센서(327)가 이격 없이 연속으로 배치될 수도 있다.
상술한 바와 같이 상기 감지센서(327)를 통해 상기 암(320)의 신축 길이를 측정하고 이를 통해 상부스테이지의 영점을 조절하거나 초기 설정을 위한 포인트로 적용될 수 있다.
한편, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 상기 연결유닛(310)에서 상기 브라켓(318)의 폭이 조절되는 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도시된 도면을 살펴보면, 상기 브라켓(318)이 2개의 부재로 구성되어 상기 회전부재(317)의 폭 방향을 따라 양측에서 결합되는 형태로 구성된다.
구체적으로 상기 브라켓(318)은 L자 형태와 I자형태의 부재로 구성될 수 있으며, 각각이 상기 회전부재(317)의 폭 방향에 따른 양측에 배치되며, 상호 결합되어 상기 회전부재(317)가 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 결합된다. 이때, 상기 브라켓(318)은 L자형 부재(318a)와 I자형 부재(318b)가 결합 시 이격간격이 조절 가능하도록 구성되며, 이에 따라 브라켓(318)에 의해 상기 회전부재(317)가 가압되거나 마찰에 의한 간섭이 발생하는 것을 최소화시킬 수 있다.
본 실시예에서는 도시된 바와 같이 상기 I자형 부재(318b)와 상기 L자형 부재(318a)가 결합 시 D의 거리만큼 결합간격을 조절할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 브라켓(318)이 복수 개의 부재로 분리 결합이 가능하도록 구성됨으로써 상기 브라켓(318)과 상기 회전부재(317)의 유격을 최소화시키며 정밀하게 간격의 미세조정이 가능하여 상부플레이트(100)의 정밀한 동작 제어가 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
(부호의 설명)
100: 상부플레이트
200: 베이스
300: 길이조절모듈
310: 연결유닛
320: 암
A1: 제1결합영역
A2: 제2결합영역

Claims (9)

  1. 둘레를 따라 일정길이를 가지는 복수 개의 제1결합영역으로 분할되며 상하운동 또는 경사운동이 가능한 상부플레이트;
    설치면에 고정되며 둘레를 따라 일정 길이를 가지는 복수 개의 제2결합영역으로 분할되는 베이스;
    상단부가 상기 상부플레이트와 회동 가능하게 결합되고, 하단부가 상기 베이스에 회동 가능하게 결합되며, 길이 방향으로 신축하여 상기 상부플레이트에 직선운동에너지를 전달하는 6개의 길이조절모듈; 을 포함하며,
    상기 길이조절모듈은,
    상단부가 각각의 상기 제1결합영역에 한 쌍이 인접하게 배치되고, 하단부는 복수 개의 상기 제2결합영역 중에서 서로 다른 위치에 결합되어 서로 어긋나도록 교차 배치되는 다축 모션 스테이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 길이조절모듈은,
    길게 형성되어 일부가 밴딩 가능하도록 구성되며 일측이 상기 제1결합영역에서 축을 중심으로 회전 가능하도록 결합되는 연결유닛; 및
    신축 가능하며, 상단부가 상기 연결유닛의 타측과 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되고, 하단부가 상기 베이스와 다축으로 회전 가능하게 결합되는 암(arm);
    을 포함하는 다축 모션 스테이지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결유닛은,
    상기 제1결합영역에 구비되는 제1베어링부;
    상기 암의 상단부에 구비되는 제2베어링부; 및
    2개의 부재가 길이방향을 따라 힌지 결합되며 양단부가 각각 상기 제1베어링부 및 상기 제2베어링부에 결합되어 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 힌지부;
    를 포함하는 다축 모션 스테이지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1베어링부 및 상기 제2베어링부는 볼베어링 형태로 형성되며 각각 상기 상부플레이트와 상기 암의 상단부 내에 구비되는 다축 모션 스테이지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 힌지부는,
    기 설정된 폭을 가지며 폭 방향을 따라 중공이 형성되고, 일부가 돌출되어 제1베어링부 또는 상기 제2베어링부 중 어느 하나에 결합되는 회전부재; 및
    일측이 U자 형태로 형성되어 상기 회전부재의 중공을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 타측이 상기 제1베어링부 또는 상기 제2베어링부 중 나머지 하나에 결합되는 브라켓;
    을 포함하는 다축 모션 스테이지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브라켓은,
    2개의 부재로 구성되어 상기 회전부재의 폭 방향을 따라 양측에서 결합간격이 조절 가능하도록 구성되는 다축 모션 스테이지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 암은,
    일정 길이를 가지며 하단부가 상기 베이스와 결합되는 고정프레임;
    상기 고정프레임상에서 길이방향을 따라 승하강 가능하도록 구성되며 상단부에 상기 연결유닛이 결합되는 동작프레임; 및
    상기 고정프레임에 연결되어 상기 동작프레임의 승하강을 조절하는 구동부;
    을 포함하는 다축 모션 스테이지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동부는,
    회전구동력을 제공하는 구동모터;
    상기 구동모터의 회전 운동에 의해 함께 회전하는 볼스크류; 및
    상기 동작프레임에 구비되며 상기 볼스크류의 길이방향을 따라 위치가 조절되는 볼너트;
    를 포함하는 다축 모션 스테이지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 암의 신축 정도를 감지하는 복수 개의 감지센서가 형성되는 다축 모션 스테이지.
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