(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2014년05월27일
(11) 등록번호 10-1398061
(24) 등록일자 2014년05월15일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B23Q 3/18 (2006.01) B23Q 1/28 (2006.01)
H01L 21/68 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-0123898
(22) 출원일자 2012년11월05일
심사청구일자 2012년11월05일
(65) 공개번호 10-2014-0057758
(43) 공개일자 2014년05월14일
(56) 선행기술조사문헌
JP10154012 A*
JP2010058174 A*
JP57033941 A
JP61230835 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
주식회사 신성에프에이
경기도 성남시 분당구 대왕판교로395번길 8 (백현
동)
(72) 발명자
문인호
경기 안산시 상록구 삼리로 24, 107동 1403호 (사
동, 숲속마을아파트)
최광열
경기 성남시 분당구 정자일로 177, B동 1104호 (
정자동, 인텔리지II)
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
김순웅
전체 청구항 수 : 총 6 항 심사관 : 박성용
(54) 발명의 명칭 리니어 스테이지
(57) 요 약
본 발명의 리니어 스테이지는, 베이스; 상기 베이스의 상부에 설치되는 이송 테이블; 상기 이송 테이블과 베이스
의 양측에 설치되어 상기 이송 테이블을 베이스의 상면에 대해 왕복 이동시키는 한 쌍의 구동부; 상기 베이스에
설치되는 가이드 레일; 상기 가이드 레일에 대응되도록 상기 이송 테이블에 설치되는 가이드 블록; 및 상기 이송
테이블과 가이드 블록 사이에 설치되며 상기 이송 테이블의 틀어짐에 대응하여 탄성 변형이 발생하는 플렉시블
조인트;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 이송 테이블과 가이드 블록 사이를 플렉시블 조인트(Flexible Joint)를 통해 연결하여 한 쌍의 리니
어 모터의 이동이 일치하지 않거나 동기오차가 발생하여도 이송 테이블이 베이스에 대해 원활하게 이동하는 효과
가 있다.
대 표 도 - 도2
등록특허 10-1398061
- 1 -
(72) 발명자
임정호
경기 수원시 팔달구 권광로255번길 13-3, B동 401
호 (인계동, 삼성파크빌)
최원진
경기 안양시 만안구 박달로578번길 31-10, 301호
(안양동, 은성빌라)
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 A001100283
부처명 지식경제부
연구사업명 충북지역산업기술개발과제
연구과제명 LED 웨이퍼 접합장치 개발
기 여 율 1/1
주관기관 주식회사 신성에프에이
연구기간 2011.12.01 ~ 2013.11.30
등록특허 10-1398061
- 2 -
특허청구의 범위
청구항 1
베이스;
상기 베이스의 상부에 설치되는 이송 테이블;
상기 이송 테이블과 베이스의 양측에 설치되어 상기 이송 테이블을 베이스의 상면에 대해 왕복 이동시키는 한
쌍의 구동부;
상기 베이스에 설치되는 가이드 레일;
상기 가이드 레일에 대응되도록 상기 이송 테이블에 설치되는 가이드 블록; 및
탄성변형부와, 상기 탄성변형부에서 연장형성되어 상기 이송 테이블에 고정설치되는 제1연결구 및 상기 탄성변
형부에서 연장형성되어 상기 가이드 블록에 고정설치되는 제2연결구로 구성되는 플렉시블 조인트;가 포함되며,
상기 제1연결구와 제2연결구의 상기 이송 테이블과 가이드 블록에 각각 대면하는 부위는 상기 플렉시블 조인트
의 표면보다 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 스테이지.
청구항 2
삭제
청구항 3
제 1항에 있어서,
상기 제1연결구는 탄성변형부의 중심을 대각선으로 가로지르는 선상에 2개 배치되며, 상기 제2연결구는 상기 제
1연결구와 크로스 배열되며 탄성변형부의 중심을 대각선으로 가로지르는 선상에 2개 배치되는 것을 특징으로 하
는 리니어 스테이지.
청구항 4
제 1항에 있어서,
상기 제1연결구는 탄성변형부의 중심을 기준으로 일측 또는 타측 중 한 곳에 2개가 편향 배치되며, 상기 제2연
결구는 탄성변형부의 중심을 기준으로 일측 또는 타측 중 제1연결구가 배치되는 않은 다른 한 곳에 2개가 편향
배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 스테이지.
청구항 5
삭제
청구항 6
제 1항, 제 3항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄성변형부는 중심변형단 및 상기 중심변형단의 양측 끝단에 연장형성된 자유변형단으로 구성되는 것을 특
징으로 하는 리니어 스테이지.
청구항 7
등록특허 10-1398061
- 3 -
삭제
청구항 8
제 1항에 있어서,
상기 이송 테이블에는 플렉시블 조인트에 대응되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 스테이지.
청구항 9
제 1항에 있어서,
상기 구동부는 상기 이송 테이블과 베이스의 양측에 이송자와 고정자가 각각 설치되어 상기 이송 테이블을 베이
스의 상면에 대해 왕복 이동시키는 한 쌍의 리니어 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 스테이지.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 리니어 스테이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 리니어 모터의 이동 및 동기제어가 일부[0001]
일치하지 않을 때에도 이송테이블이 원활하게 이동하도록 구성된 리니어 스테이지 관한 것이다.
배 경 기 술
최근에 산업의 발전과 함께 제품 및 부품들이 고기능화, 초소형화되는 추세이고, IT, BT, NT 분야의 발전과 함[0002]
께 나노 수준의 정밀도를 갖는 생산 기술이 요구되는 상황에 이르렀다.
이러한 현실에 맞춘 생산 시스템 중, 직선운동을 하는 갠트리 타입(gantry type) 리니어 스테이지의 정밀도를[0003]
향상시킨 초정밀 리니어 스테이지가 개발되어 지속적으로 발전하고 있다.
더욱이, 추력의 보완 및 높은 위치 정밀도를 얻기 위하여 두 대의 리니어 모터를 이용한 리니어 스테이지가 개[0004]
시되었다.
이와 같은 리니어 스테이지에 관한 대표적인 예가 하기 문헌 1(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시되어 있으며,[0005]
이하 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 종래기술에 따른 리니어 스테이지(1)는, 베이스(2)와, X축 방향의 이동을 위한 구동장[0006]
치로서 상기 베이스(2) 상면에 장착되며 고정자와 이동자로 구성된 한 쌍의 리니어 모터(X1, X2) 및 X축 방향으
로 이동하도록 양단이 상기 리니어 모터(X1,X2)에 각각 결합되어 있는 이송 테이블(Y1)로 구성된다.
또한, 상기 베이스(2)에는 가이드 레일(3)이 구비되고, 상기 이송 테이블(Y1)의 양단에는 상기 가이드 레일(3)[0007]
에 대응되는 가이드 블록(4)이 구비되어 상기 베이스(1)에 대한 이송 테이블(Y1)의 이동을 가이드 하게 된다.
이에 따라, 상기 이송 테이블(Y1)은 상기 리니어 모터(X1, X2)에 의하여 X축 방향으로 왕복 이동하게 되며, 상[0008]
위제어기로부터 인가되는 지령에 대한 빠른 응답성을 확보할 수 있으며, 각 축의 위치 오차 값에 대한 직관적인
보정이 가능하므로, 보다 높은 위치 정밀도를 얻을 수 있게 된다.
그러나, 종래기술의 리니어 스테이지(1)는 한 쌍의 리니어 모터(X1, X2)의 제어 게인(Gain)을 정확히 튜닝 하더[0009]
라도, 기계적 오차와 역학적 불균형 등에 의해 리니어모터에 가해지는 부하가 변동될 수 있으며, 상위제어기에
서 서보 앰프로 인가되는 지령이 정확한 동기화(Synchronization)가 쉽지 않으므로 한 쌍의 리니어 모터(X1,
X2)의 동기오차가 증가하거나, 모터의 부하율이 증가하는 문제점이 있었다.
즉, 한 쌍의 리니어 모터(X1, X2)는 동기제어에 의해 X축으로 동일방향, 동일거리가 이송되도록 제어되지만 한[0010]
쌍의 리니어 모터(X1, X2)의 움직임이 정확하게 일치하지 않는 경우가 발생하게 된다.
이에 따라, 한 쌍의 리니어 모터(X1, X2)가 병진운동이 이루어지지 않으면서 상기 이송 테이블(Y1)은 베이스[0011]
등록특허 10-1398061
- 4 -
(2)에 대해 틀어지게 되어 상기 이송 테이블(Y1) 양측에 위치한 한 쌍의 가이드 블록(4)은 가이드 레일(3)을 따
라 슬라이딩이 이루어지지 않게 된다. 이는, 상기 가이드 블록(4)이 가이드 레일(3)에 접속된 상태에서 틀어짐
이 발생함에 따라 허용치 이상의 마찰력이 발생하기 때문이다.
특히, 상기 이송 테이블(Y1)은 정밀도를 이유로 강성체로 이루어져 있어 이송 테이블(Y1)의 틀어짐이 가이드 블[0012]
록(4)으로 고스란히 전달된다.
따라서, 전술한 문제점이 개선된 형태의 리니어 스테이지의 개발이 요구되고 있는 실정이다.[0013]
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) [문헌 1] 한국공개특허 제2012-0106014호(2012.09.26. 공개) [0014]
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 한 쌍의 리니어 모[0015]
터의 이동이 일치하지 않거나 동기오차가 발생하여도 이송테이블이 원활하게 이동하는 리니어 스테이지를 제공
하는데 있다.
과제의 해결 수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리니어 스테이지는, 베이스; 상기 베이스의 상부에 설치되는 이송[0016]
테이블; 상기 이송 테이블과 베이스의 양측에 설치되어 상기 이송 테이블을 베이스의 상면에 대해 왕복 이동시
키는 한 쌍의 구동부; 상기 베이스에 설치되는 가이드 레일; 상기 가이드 레일에 대응되도록 상기 이송 테이블
에 설치되는 가이드 블록; 및 상기 이송 테이블과 가이드 블록 사이에 설치되며 상기 이송 테이블의 틀어짐에
대응하여 탄성 변형이 발생하는 플렉시블 조인트;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플렉시블 조인트는, 탄성변형부와, 상기 탄성변형부에서 연장형성되어 상기 이송 테이블에 고정설치[0017]
되는 제1연결구 및 상기 탄성변형부에서 연장형성되어 상기 가이드 블록에 고정설치되는 제2연결구로 구성되는
것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1연결구는 탄성변형부의 중심을 대각선으로 가로지르는 선상에 2개 배치되며, 상기 제2연결구는[0018]
상기 제1연결구와 크로스 배열되며 탄성변형부의 중심을 대각선으로 가로지르는 선상에 2개 배치되는 것을 특징
으로 한다.
또한, 상기 제1연결구는 탄성변형부의 중심을 기준으로 일측 또는 타측 중 한 곳에 2개가 편향 배치되며, 상기[0019]
제2연결구는 탄성변형부의 중심을 기준으로 일측 또는 타측 중 제1연결구가 배치되는 않은 다른 한 곳에 2개가
편향 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1연결구는 제2연결구와 탄성변형부보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.[0020]
또한, 상기 탄성변형부는 중심변형단 및 상기 중심변형단의 양측 끝단에 연장형성된 자유변형단으로 구성되는[0021]
것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1연결구와 자유변형단에는 이격부가 형성되는 것을 특징으로 한다.[0022]
또한, 상기 이송 테이블에는 플렉시블 조인트에 대응되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.[0023]
또한, 상기 구동부는 상기 이송 테이블과 베이스의 양측에 이송자와 고정자가 각각 설치되어 상기 이송 테이블[0024]
을 베이스의 상면에 대해 왕복 이동시키는 한 쌍의 리니어 모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
등록특허 10-1398061
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발명의 효과
본 발명에 따른 리니어 스테이지에 따르면, 이송 테이블과 가이드 블록 사이를 플렉시블 조인트(Flexible[0025]
Joint)를 통해 연결하여 한 쌍의 리니어 모터의 이동이 일치하지 않거나 동기오차가 발생하여도 이송 테이블이
베이스에 대해 원활하게 이동하는 효과가 있다.
즉, 한 쌍의 리니어 모터에서 동기 오차가 발생하여 이송 테이블이 베이스에 대해 틀어짐(도 2 Z축 기준 회전)[0026]
이 발생하면, 플렉시블 조인트가 변형하며 이송 테이블의 틀어짐을 흡수하여 이송 테이블의 틀어짐이 가이드 블
록으로 전달되는 것을 억제하게 된다.
결국, 가이드 블록과 가이드의 틀어짐이 억제됨에 따라 불필요한 마찰력 발생을 방지하여 원활한 이동이 가능하[0027]
게 된다.
이와 같은 플렉시블 조인트를 사용할 경우 구조가 단순하며, 기구적으로 제한된 곳에서도 적용할 수 있는 장점[0028]
이 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 종래기술에 따른 리니어 스테이지를 도시한 사시도이다.[0029]
도 2는 본 발명에 따른 리니어 스테이를 분해 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 플렉시블 조인트를 도시한 사시도이다.
도 5는 플렉시블 조인트의 변형 예를 도시한 평면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.[0030]
도 2는 본 발명에 따른 리니어 스테이를 분해 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태를 도시한[0031]
사시도이며, 도 4는 도 2의 플렉시블 조인트를 도시한 사시도이고, 도 5는 플렉시블 조인트의 변형 예를 도시한
평면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 스테이지(S)는, 베이스(100)와, 상기 베이스(100)[0032]
의 상부에 설치되는 이송 테이블(200)과, 상기 이송 테이블(200)과 베이스(100)의 양측에 설치되어 상기 이송
테이블(200)을 베이스의 상면에 대해 왕복 이동시키는 한 쌍의 구동부(300)와, 상기 베이스(100)에 설치되는 가
이드 레일(400)과, 상기 가이드 레일(400)에 대응되도록 상기 이송 테이블(200)에 설치되는 가이드 블록(500)
및 상기 이송 테이블(200)과 가이드 블록(500) 사이에 설치되며 상기 이송 테이블(200)의 틀어짐에 대응하여 탄
성 변형이 발생하는 플렉시블 조인트(600)로 구성된다.
먼저, 상기 베이스(100)는 그라나이트 또는 금속재로 형성되며, 상기 이송 테이블은 경량소재의 알루미늄이 적[0033]
용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동부(300)는 상기 이송 테이블(200)과 베이스(100)의 양측에 이송자(311)와 고정자(312)가 각각[0034]
설치되어 상기 이송 테이블(200)을 베이스(100)의 상면에 대해 왕복 이동시키는 한 쌍의 리니어 모터(310)로 구
성된다.
이외에도, 상기 구동부(300)는 다양한 형식의 서보 모터가 적용가능하다.[0035]
그리고, 상기 가이드 레일(400)과 가이드 블록(500)은 공지된 "LM가이드"로 구성되어 상세한 설명은 생략한다.[0036]
한편, 상기 플렉시블 조인트(600)는 탄성변형부(610)와, 상기 탄성변형부에서 연장형성되어 상기 이송 테이블[0037]
(200)에 고정설치되는 제1연결구(620) 및 상기 탄성변형부(610)에서 연장형성되어 상기 가이드 블록(500)에 고
정설치되는 제2연결구(630)로 구성된다.
등록특허 10-1398061
- 6 -
또한, 도 4 내지 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 제1연결구(620)는 탄성변형부(610)의 중심을 대각선으로[0038]
가로지르는 선상에 2개 배치되며, 상기 제2연결구(630)는 상기 제1연결구(620)와 크로스 배열되며 탄성변형부
(610)의 중심을 대각선으로 가로지르는 선상에 2개 배치된다.
이 경우, 대각선으로 배치된 제1연결구(620)는 이송 테이블(200)과 결합하여 한 쌍의 구동부(300)의 이동이 일[0039]
치하지 않거나 동기오차가 발생할 경우 발생하는 이송 테이블(200)의 틀어짐이 제1연결구(620)와 탄성변형부
(610)로 전달되어 탄성 변형이 발생하게 된다.
이에 따라, 이송 테이블(200)과 가이드 블록(500) 사이를 플렉시블 조인트(600)를 통해 연결함에 따라 한 쌍의[0040]
리니어 모터(310)의 이동이 일치하지 않거나 동기오차가 발생하여도 이송 테이블(200)이 베이스(100)에 대해 원
활하게 이동하게 된다.
즉, 한 쌍의 리니어 모터(310)에서 동기 오차가 발생하여 이송 테이블(200)이 베이스(100)에 대해 틀어짐(도 2[0041]
Z축 기준 회전)이 발생하면, 플렉시블 조인트(600)가 탄성 변형하며 이송 테이블(200)의 틀어짐을 흡수하여 이
송 테이블(200)의 틀어짐이 가이드 블록(500)으로 전달되는 것을 억제하게 된다.
결국, 가이드 블록(500)과 가이드 레일(600)의 틀어짐이 억제됨에 따라 불필요한 마찰력 발생을 방지하여 이송[0042]
테이블(200)의 원활한 이동이 가능하게 된다.
이외에도, 도 5의 (B)와 같이, 상기 제1연결구(620)는 탄성변형부(610)의 중심을 기준으로 일측 또는 타측 중[0043]
한 곳에 2개가 편향 배치되며, 상기 제2연결구(630)는 탄성변형부(610)의 중심을 기준으로 일측 또는 타측 중
제1연결구(620)가 배치되는 않은 다른 한 곳에 2개가 편향 배치된다.
그리고, 상기 제1연결구(620)의 상기 이송 테이블(200)과 대면하는 부위는 상기 플렉시블 조인트(600)의 표면보[0044]
다 돌출 형성되어 상기 이송 테이블(200)의 하단과 제1연결구(620)만 접촉하여 상기 제2연결구(620)를 포함한
플렉시블 조인트(600)의 탄성 변형에 대한 외부 영향을 줄여주게 된다. 즉, 상기 이송 테이블(200)과 제2연결구
(630) 및 탄성변형부(610)의 접촉을 방지하게 되는 것이다.
더욱이, 상기 제2연결구(630)의 상기 가이드 블록(500)에 대면하는 부위는 상기 플렉시블 조인트(600)의 표면보
다 돌출 형성되어 상기 가이드 블록(500)의 상단과 제2연결구(630)만 접촉하여 상기 제1연결구(620)를 포함한
플렉시블 조인트(600)의 탄성 변형에 대한 외부 영향을 줄여주게 된다. 즉, 상기 가이드 블록(500)과 제1연결구
(620) 및 탄성변형부(610)의 접촉을 방지하게 되는 것이다.
이에 따라, 상기 제1연결구(620)는 이송 테이블(200)만 접촉하고 상기 제2연결구(630)는 가이드 블록(500)만 접
촉하여 상기 플렉시블 조인트(600)와 이송 테이블(200) 및 가이드 블록(500)의 마찰 발생을 억제하게 된다.
한편, 상기 탄성변형부(610)는 중심변형단(611) 및 상기 중심변형단(611)의 양측 끝단에 연장형성된 자유변형단[0045]
(612)으로 구성된다. 상기 탄성변형부(610)는 평면에서 바라볼 때에 전체적인 형상이 'I'자로 형성된다.
삭제[0046]
그리고, 상기 이송 테이블(200)에는 플렉시블 조인트(600)에 대응되는 안착홈(210)이 형성되어 플레시블 조인트[0047]
(600)를 추가함에 따라 이송 테이블(200)의 높이가 높아지는 것을 방지하게 된다. 이때, 상기 안착홈(210)의 단
면적은 플렉시블 조인트(600)의 단면적보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 플렉시블 조인트(600)는 상기 가이드 블록(500) 상면에 얹혀지도록 구성되어 수직방향 외력에[0048]
의한 변형이 억제된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에[0049]
한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자
라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
부호의 설명
등록특허 10-1398061
- 7 -
S - 리니어 스테이지 100 - 베이스[0050]
200 - 이송 테이블 300 - 구동부
310 - 리니어 모터 400 - 가이드 레일
500 - 가이드 블록 600 - 플렉시블 조인트
610 - 탄성변형부 610 - 제1연결구
620 - 제2연결구 601 - 이격부
도면
도면1
등록특허 10-1398061
- 8 -
도면2
도면3
등록특허 10-1398061
- 9 -
도면4
도면5
등록특허 10-1398061
- 10 -
카테고리 없음