KR100196662B1 - Device for controlling a small rotation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세회전 조절장치를 개시한다.The present invention discloses a microrotation control device.
본 발명은, 회전 중심축을 갖는 회전 테이블과; 회전 테이블의 중심측상에 결합되는 구동원판과; 구동원판의 일측면에 위치되어 구동원판을 회전 테이블의 중심축을 중심으로 미세이동 시키기 위한 것으로서, 브라켓과, 제1그립 피에조 액츄에이터와, 제2그립 피에조 액츄에이터와, 구동 피에조 액츄에이터와, 그립패드를 구비하는 미세변위조절수단;을 포함하여 된 것으로서, 다수의 피에조 액츄에이터를 통해 미세한 각도분해능을 얻을 수 있으며, 이동거리를 측정하는 것에 의해 분해능을 얻도록 된 것이어서, 운동오차를 줄일 수 있다. 또한 단계적인 즉, 1스텝씩의 이동량 조정도 가능한 효과가 있다.The present invention provides a rotary table having a central axis of rotation; A drive disc coupled to the center side of the turntable; Located on one side of the drive disc to move the drive disc about the center axis of the rotary table, the bracket includes a first grip actuator, a second grip piezo actuator, a drive piezo actuator, and a grip pad. It is to include a; micro displacement control means; to obtain a fine angle resolution through a plurality of piezo actuators, and to obtain a resolution by measuring the moving distance, it is possible to reduce the movement error. In addition, there is an effect that can be adjusted stepwise, that is, movement amount by one step.
Description
제1도는 본 발명에 따른 미세회전조절장치를 개념적으로 도시한 평면도.1 is a plan view conceptually showing a fine rotation control device according to the present invention.
제2도는 단면도.2 is a cross-sectional view.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 회전 테이블 11 : 중심축10: rotation table 11: center axis
20 : 구동원판 40 : 고정축20: drive disk 40: fixed shaft
50 : 브라켓 60, 70 : 제1,2 그립 피에조 액츄에이터50: bracket 60, 70: first and second grip piezo actuator
80 : 그립패드 90 : 구동패드80: grip pad 90: driving pad
100 : 구동 피에조 액츄에이터 110 : 변위검출센서100: driving piezo actuator 110: displacement detection sensor
본 발명은 극히 미소한 회전운동을 통해 미소각운동을 얻을 수 있는 미세회전조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-rotation control device that can obtain a micro-angle movement through an extremely minute rotational movement.
일반적으로 통상의 각도 분할장치는 그 구동원으로 모터를 사용하며, 각도의 분해능을 얻기 위해서는 모터 호전자를 엔코더와 동기시켜 얻고 있다.In general, a conventional angle dividing apparatus uses a motor as its driving source, and in order to obtain the resolution of the angle, the motor arc trigger is synchronized with the encoder.
그러나 이와같은 각도 분할장치에 있어서는, 분해능을 높이기 위해서는 모터와 엔코더의 제작 정밀도를 높여야 하기 때문에 그 제작이 매우 까다롭고, 특히 이를 제어할 수 있는 고정도의 콘트롤제어가 필요한 문제점이 야기되며, 특히 가격의 상승을 초래하여 단가상승의 요인이 되었다. 또한 그 분해능에도 어느정도의 한계가 뒤따랐다.However, in such an angle dividing device, it is very difficult to manufacture the motor and encoder in order to increase the resolution, and therefore, the manufacturing of the angle dividing device is very demanding, and in particular, a problem of requiring high-precision control control to control this is caused. It caused an increase, causing the unit price to rise. There was also some limit to the resolution.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 극히 미소(微少)한 회전운동을 통해 미소각 운동을 얻음으로써, 각도의 분해능을 향상시킬 수 있는 미세회전조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, by providing a micro-angle motion through an extremely minute rotational movement, to provide a fine rotation control device that can improve the resolution of the angle There is this.
이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미세회전조절장치는, 회전 중심축을 갖는 회전 테이블과; 상기 회전 테이블의 중심측상에 결합되는 구동원판과; 상기 구동원판의 일측면에 위치되어 상기 구동원판을 상기 회전 테이블의 중심측을 중심으로 미세이동 시키기 위한 것으로서, 일측면이 고정측에 고정되고 그 타측면이 상기 구동원판의 일측면을 상,하부에서 감싸도록 ㄷ자형으로 연장 형성되는 브라켓과, 상기 브라켓의 일측단에 마련되며 전압이 인가되는 것에 의해 상기 구동원판의 상,하면을 향해 팽창하는 제1그립 피에조 액츄에이터와, 상기 브라켓의 타측단에 마련되며 전압이 인가되는 것에 의해 상기 구동원판의 상,하면을 향해 팽창하는 제2그립 피에조 액츄에이터와, 상기 제2그립 피에조 액츄에이터와 상기 브라켓의 타측면 사이에 구동패드를 통해 개재되어 상기 제2그립 피에조 액츄에이터와 변위방향과 수직되는 방향으로 변위를 발생시키는 구동 피에조 액츄에이터와, 상기 제1,2그립 피에조 액츄에이터의 단부에 고정 설치되어, 제 1, 2 피에조 액츄에이터의 팽창에 의해 상기 구동원판의 상,하면에 접촉되는 그립패드를 구비하는 미세변위 조절수단;을 포함하는 것에 있다.In order to achieve the above object, the micro-rotation control device according to the present invention includes a rotary table having a central axis of rotation; A drive disc coupled to the center side of the turntable; Located on one side of the drive disc to move the drive disc around the center side of the rotary table finely, one side is fixed to the fixed side and the other side is one side of the drive disc up and down A bracket which is formed to have a U-shape so as to be wrapped in, a first grip piezo actuator which is provided at one end of the bracket and expands toward the upper and lower surfaces of the driving disc by applying a voltage, and the other end of the bracket. A second grip piezo actuator which is provided and expands toward the upper and lower surfaces of the driving disc by a voltage applied thereto, and is interposed between the second grip piezo actuator and the other side of the bracket through a driving pad and the second grip. A piezo actuator, a drive piezo actuator for generating displacement in a direction perpendicular to the displacement direction, and the first and second grips It is securely fixed to the end of the Ezo actuator, by a first expansion of the piezo actuator 2 fine displacement control means including a grip pad in contact with the upper and lower surface of the drive disc; lies in comprising a.
본 발명의 바람직한 다른 한 특징은, 상기 제2그립 피에조 액츄에이터와 인접된 브라켓의 내측면에 상기 구동 피에조 액츄에이터의 변위량을 검출하기 위한 변위 검출센서를 더 마련하여 된 것에 있다.Another desirable feature of the present invention is that a displacement detection sensor for detecting a displacement amount of the drive piezo actuator is further provided on an inner side surface of the bracket adjacent to the second grip piezo actuator.
이와같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 후술하는 첨부된 도면을 참조한 발명의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.Such a characteristic configuration and the effects thereof according to the present invention will become more apparent from the detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따른 미세회전조절장치를 개념적으로 도시한 평면도이고, 제2도는 단면도이다.1 is a plan view conceptually showing a fine rotation control device according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 미세회전조절장치는, 크게 회전중심축(11)을 갖는 회전 테이블(10)과, 이 회전 테이블(10)의 중심축(11)에 결합된 구동원판(20)고, 이 구동원판(20)을 중심축(11)을 중심으로 하여 미세이동시키기 위한 미세 변위조절수단으로 대별된다.As shown in the drawing, the microrotation control device according to the present invention includes a rotary table 10 having a large rotation center axis 11 and a driving disc 20 coupled to the central axis 11 of the rotation table 10. And, it is roughly divided into fine displacement adjusting means for finely moving the driving disc 20 about the central axis 11.
전술한 미세변위조절수단은, 구동원판(20)의 일측면에 마련되는 것으로서, 그 상세한 구조를 보면, 구동원판(20)의 일측면과 인접된 위치에는 그 일단이 고정측(40)에 고정된 브라켓(50)이 마련되며, 이 브라켓(50)의 타측은 구동원판(20)의 일측 상,하면을 감싸도록 대략 ㄷ자 형상으로 연장 형성된다.The above-described fine displacement adjusting means is provided on one side of the driving disc 20, and when viewed in detail, the one end is fixed to the fixed side 40 at a position adjacent to one side of the driving disc 20. The bracket 50 is provided, and the other side of the bracket 50 is formed to extend in a substantially c-shape so as to surround the upper and lower surfaces of one side of the driving disc 20.
이때 연장된 브라켓(50)의 일측단에는 소정의 전압이 인가되는 것에 의해 변위를 일으키는 즉, 전술한 구동원판(20)의 상,하면을 향해 팽창하는 제1그립 피에조 액츄에이터(60)가 결합된다.At this time, the first grip piezo actuator 60 which causes displacement by applying a predetermined voltage to the one end of the extended bracket 50, that is, expands toward the upper and lower surfaces of the driving disc 20, is coupled. .
또한 연장된 브라켓(50)의 타측단에는 제1그립 피에조 액츄에이터(60)와 동일한 성능을 발휘하는 제2그립 피에조 액츄에이터(70)가 결합된다.In addition, the other end of the extended bracket 50 is coupled to the second grip piezo actuator 70 exhibiting the same performance as the first grip piezo actuator 60.
그리고 이들 각 제 1, 2 그립 피에조 액츄에이터(60, 70)의 단부에는 이들의 팽창에 의해 전술한 구동원판(20)의 상,하면에 접촉되는 그립패드(80)가 마련된다.At the ends of each of the first and second grip piezo actuators 60 and 70, grip pads 80 are provided which contact the upper and lower surfaces of the driving disc 20 by the expansion thereof.
이때 특히 전술한 제2그립 피에조 액츄에이터(70)의 측면과 브라켓(50)의 내측면 사이에는 구동패드(90)를 통해 구동 피에조 액츄에이터(100)가 개재도는 바, 이 구동 피에조 액츄에이터(100)는 제2그립 피에조 액츄에이터(70)의 변위되는 방향과 수직되는 방향으로의 변위를 발생시키는 특징을 갖는다.In this case, the driving piezo actuator 100 is interposed between the side surface of the second grip piezo actuator 70 and the inner surface of the bracket 50 through the driving pad 90, and thus, the driving piezo actuator 100. Has a characteristic of generating a displacement in a direction perpendicular to the displaced direction of the second grip piezo actuator 70.
한편, 전술한 제2그립 피에조 액츄에이터(70)와 인접된 브라켓(50)의 내측면에는 전술한 구동 피에조 액츄에이터(100)의 변위량을 검출하기 위한 변위 검출센서(110)를 마련함이 바람직한 바, 이는, 변위 검출센서(110)를 통해 변위량을 정확하게 검출하여 이를 피드백시킴으로써, 정확한량의 이동이 가능토록 하여, 피에조의 히스테리시스를 해결하기 위함이다.On the other hand, the inner surface of the bracket 50 adjacent to the second grip piezo actuator 70 described above is preferably provided with a displacement detection sensor 110 for detecting the displacement amount of the above-described driving piezo actuator 100, which is In order to solve the hysteresis of the piezo by accurately detecting the displacement amount and feeding it back through the displacement detection sensor 110, the accurate amount of movement is possible.
이와같이 구성된 본 발명의 작동예를 상세히 설명한다.The operation example of the present invention configured as described above will be described in detail.
먼저, 구동을 시작하기 위해 전원을 제1그립 피에조 액츄에이터(60)에 인가한다. 이에 의해서는 제1그립 피에조 액츄에이터(60)가 팽창하게 되고, 동시에 그 단부에 결합된 그립패드(80)가 구동원판(20)의 상,하면에 밀착되게 된다.First, power is applied to the first grip piezo actuator 60 to start driving. As a result, the first grip piezo actuator 60 is expanded, and at the same time, the grip pad 80 coupled to the end thereof is brought into close contact with the upper and lower surfaces of the driving disc 20.
그후 필요한 운동각도(A)를 입력하면, 필요 이동거리(S)를 계산하여 이에 필요한 전압을 구동 피에조 액츄에이터(100)에 가하면 구동패드(90)가 전진하며, 이때 움직이는 량은 변위 검출센서(110)로 검출, 피드백되어 정확한 량만큼 이동이 되게 한다.After inputting the required movement angle A, the required moving distance S is calculated and the required voltage is applied to the driving piezo actuator 100 so that the driving pad 90 advances, and the movement amount is the displacement detection sensor 110. ) Is detected and fed back so that the exact amount is moved.
이와같이 원하는 량만큼 움직이면 제2그립 피에조 액츄에이터(70)에 소정의 전압을 인가하여, 그 하단부에 마련된 그립패드(80)를 통해 구동원판을 잡는다.In this way, when the desired amount of movement is applied to the second grip piezo actuator 70, a predetermined voltage is applied to hold the driving disc through the grip pad 80 provided at the lower end thereof.
이와같은 동작이 완료되면 제1그립 피에조 액츄에이터(60)에 가해지고 있던 전압을 제거하여, 그립패드(80)와 구동원판(20)간의 밀착상태를 해제시킴과 동시에 구동 피에조 액츄에이터(100)에 가해지던 전압 또한 제거하게 되면, 구동원판(20)은 제2그립 피에조 액츄에이터(70)의 그립패드(80)를 통해 지지된 부위를 중심으로 필요한 량만큼 이동되게 된다.When the operation is completed, the voltage applied to the first grip piezo actuator 60 is removed to release the close contact between the grip pad 80 and the driving disc 20 and simultaneously applied to the driving piezo actuator 100. When the old voltage is also removed, the driving disc 20 is moved by a necessary amount around the supported portion through the grip pad 80 of the second grip piezo actuator 70.
그리고 이 이동된 량을 한전하기 위하여 즉, 이동된 상태를 유지하기 위하여, 다시 제 1 그립 피에조 액츄에이터(60)에 소정의 전압을 인가하여, 그 단부의 그립패드(80)를 통해 구동원판(20)의 상,하면을 잡은 후, 제2그립 피에조 액츄에이터(70)에 가해지던 전압을 해제시킨다.Then, in order to maintain this shifted amount, that is, to maintain the shifted state, a predetermined voltage is applied to the first grip piezo actuator 60 again, and the driving disc 20 is connected through the grip pad 80 at the end thereof. ), The voltage applied to the second grip piezo actuator 70 is released.
이에 의해 구동원판(20)은 1 스텝(step) 이동이 완료되게 된다.As a result, the driving disc 20 is completed by one step movement.
한편, 이와같은 동작을 반복하게 되면, 미세각도로의 회전운동이 가능하다 할 것이다.On the other hand, if this operation is repeated, it will be possible to rotate at a fine angle.
한편, 미세한 각도조정작업을 행함에 있어서는, 먼저 제1그립 피에조 액츄에이터(60)에 전압을 인가하지 않고, 제2피에조 액츄에이터(70)에 전압을 인가하여 그립패드(80)를 통해 구동원판(20)의 일측면을 지지한 상태에서, 구동 피에조 액츄에이터(100)에 전압을 인가하게 되면, 구동패드(90)가 제1피에조 액츄에이터(70)의 변위 방향과 수직되는 방향으로 미세이동되고, 결과적으로 구동 피에조 액츄에이터(100)의전 스트로크 범위내에서 원하는 만큼의 미세한 각도조정작업을 행할 수 있게 된다.On the other hand, in the fine angle adjustment operation, first, without applying a voltage to the first grip piezo actuator 60, the voltage is applied to the second piezo actuator 70 to drive the drive plate 20 through the grip pad (80) When a voltage is applied to the driving piezo actuator 100 in a state where one side is supported, the driving pad 90 is finely moved in a direction perpendicular to the displacement direction of the first piezo actuator 70. It is possible to perform as many fine angle adjustment operations as desired within the entire stroke range of the drive piezo actuator 100.
전술한 구동원판(20)을 역회전시킴에 있어서는, 제2그립 피에조 액츄에이터(70)에 전압을 가한 상태에서 구동 피에조 액츄에이터(100)에 전압을 가해 원하는 량만큼 이송시키면 가능하다. 이때 제1그립 피에조 액츄에이터(60)는 전술한 구동원판(20)의 정회전시의 작동과 동일한 작동을 수행하게 된다.In the reverse rotation of the drive disk 20 described above, it is possible to apply a voltage to the drive piezo actuator 100 in a state where a voltage is applied to the second grip piezo actuator 70 to transfer the desired amount. At this time, the first grip piezo actuator 60 performs the same operation as that of the forward rotation of the driving disk 20 described above.
한편, 이와같은 본 발명에 의해 얻을 수 있는 최대 분해능은, 다음식에 의해 얻을 수 있다.In addition, the maximum resolution which can be obtained by such this invention can be obtained by following Formula.
이때 R = (구동원판의 지름)100mm, S = (구동 피에조 액츄에이터의 최소 스트로크)5mm라고 가정한다.In this case, it is assumed that R = (diameter of driving disk) 100mm and S = (minimum stroke of driving piezo actuator) 5mm.
한편, 전술한 본 발명에 있어서, 특히 구동패드(90)의 변위량을 검출하기 위한 것으로서, 변위검출센서(110)를 사용하는 것을 예를 들어 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 구동원판(20)상에 각도를 측정할 수 있는 패턴을 형성하고, 이를 광센서를 통해 각도를 측정하여 피드백시켜도 구동 피에조 액츄에이터(100)의 전압을 제어하여 원하는 각도를 얻을 수 있을 것이다.On the other hand, in the above-described present invention, in particular, for detecting the displacement amount of the drive pad 90, the use of the displacement detection sensor 110 has been described with an example, but the present invention is not limited thereto, for example, the drive disc Forming a pattern for measuring the angle on the (20), even if the feedback is measured by the angle through the optical sensor it will be able to obtain the desired angle by controlling the voltage of the drive piezo actuator (100).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 미세회전조절장치에 의하면, 다수의 피에조 액츄에이터를 통해 미세한 각도분해능을 얻을 수 있으며, 이동거리를 측정하는 것에 의해 분해능으 얻도록 된 것이어서, 운동오차를 줄일 수 있다. 또한 단계적인 즉, 1스텝씩의 이동량 조정도 가능한 효과가 있다.As described above, according to the micro-rotation control device according to the present invention, it is possible to obtain a fine angle resolution through a plurality of piezo actuators, and to obtain a resolution by measuring the moving distance, thereby reducing the movement error. In addition, there is an effect that can be adjusted stepwise, that is, movement amount by one step.
Claims (2)
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|---|---|---|---|
| KR1019950067093A KR100196662B1 (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Device for controlling a small rotation |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019950067093A KR100196662B1 (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Device for controlling a small rotation |
Publications (2)
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| KR970049189A KR970049189A (en) | 1997-07-29 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019950067093A KR100196662B1 (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Device for controlling a small rotation |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR100196662B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100663939B1 (en) | 2006-02-23 | 2007-01-03 | 한국생산기술연구원 | Long range stage with full stroke nano resolution for high vacuum |
-
1995
- 1995-12-29 KR KR1019950067093A patent/KR100196662B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100663939B1 (en) | 2006-02-23 | 2007-01-03 | 한국생산기술연구원 | Long range stage with full stroke nano resolution for high vacuum |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970049189A (en) | 1997-07-29 |
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