KR100454262B1 - Linear actuator - Google Patents

Abstract

본 발명은 직선운동을 필요로 하는 구동시스템이나 초정밀 2축 또는 3축 스테이지, 그리고 리소그라피 장비가 요구하는 3축 스테이지의 틸트 구동 시스템에 적용되는 선형구동기에 관한 것으로, 영구자석과 코일을 이용한 서브선형구동기와 이동 간격을 형성하고, 이동 간격에 형성되는 자속의 세기를 코일에 인가되는 전류의 량으로 변화시켜 자속의 밀도 차에 의한 직선 구동의 힘을 얻고, 구동 힘을 연결 축과 구동부의 틀어짐을 막으면서 직선 운동의 가이드 역할을 갖도록 원판을 사용을 하여 직선운동을 얻을 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a linear actuator applied to a tilting system of a drive system or a high precision two-axis or three-axis stage requiring a linear motion, and a three-axis stage required by lithography equipment, and a sublinear type using permanent magnets and coils. The movement distance is formed with the driver, and the intensity of the magnetic flux formed in the movement interval is changed to the amount of current applied to the coil to obtain a linear driving force due to the difference in density of the magnetic flux. To prevent the linear motion by using the disc to have a guide role of the linear motion while blocking.

Description

선형구동기{Linear actuator}Linear actuator

본 발명은 직선운동을 필요로 하는 구동시스템이나 초정밀 2축 또는 3축 스테이지, 그리고 리소그라피 장비가 요구하는 3축 스테이지의 틸트 구동 시스템에 적용되는 선형구동기에 관한 것으로, 특히 영구자석과 코일을 이용하여 대칭적인 자속의 흐름내에서 자속의 세기를 변화시켜 직선 구동을 얻을 수 있도록 한 선형구동기에 관한 것이다.The present invention relates to a linear actuator applied to a tilting system of a drive system or a high precision two-axis or three-axis stage requiring a linear motion, and a three-axis stage required by the lithography equipment, in particular, using permanent magnets and coils. The present invention relates to a linear driver which can obtain linear driving by varying the intensity of magnetic flux in a symmetrical flux of magnetic flux.

일반적으로 선형구동기는 큰 힘을 요구하는 구동시스템, 작은 힘을 요구하는 초정밀 구동시스템, 그리고 위 두 상황을 모두 요구하는 경우에 사용된다. 특히 선형 구동기는 직선운동을 필요로 하는 산업시스템과 초정밀 2축 또는 3축 스테이지,그리고 리소그라피 장비가 요구되는 3축 스테이지에서 틸트 구동시스템 등 많은 분야에서 사용이 된다.In general, linear actuators are used for driving systems that require large forces, ultra-precision driving systems that require small forces, and when both are required. In particular, linear actuators are used in many applications such as industrial systems requiring linear motion, ultra-precision two-axis or three-axis stages, and tilt drive systems in three-axis stages that require lithography equipment.

종래 선형구동기의 일례로, 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 전자기력에 의한 구동메커니즘이 있다.One example of a conventional linear driver is a driving mechanism by electromagnetic force generated by a current flowing through a coil.

이는 전류가 가해질 경우 그에 해당하는 코일의 감긴 수(N)와 가해지는 전류(I)의 각 제곱에 힘이 비례하는 방법을 이용하는 것으로서, +Z방향(XY직교 평면에 대한 수직 방향)으로만 힘을 만들어 내고 있는 방식이다. 그리고 이것을 되돌리기 위해서는 가해지는 전류를 없게하고 스프링의 탄성을 이용한다. 그런데 이런 스프링 리턴방식은 많은 진동이 발생하며 구동부의 요구하지 않은 회전 운동 등의 불안한 작동을 유발한다. 또한 한 방향운동을 하는데 있어 다른 방향의 운동에 커플링 효과를 갖게 된다. 이것은 운동자체와 스테이지의 경우에 구동 위치에 따른 큰 악영향을 미치게 된다. 특히, 위 현상은 초정밀 현상과 위치 제어에 큰 영향을 미치게 된다.It uses a method in which the force is proportional to the square of the coil number (N) and the current (I) applied when a current is applied, and the force is applied only in the + Z direction (the direction perpendicular to the XY orthogonal plane). It's the way to create And to undo this, there is no current applied and the spring's elasticity is used. By the way, this spring return method generates a lot of vibration and causes unstable operation such as rotational movement that is not required of the driving unit. In addition, in one direction of movement has a coupling effect in the movement of the other direction. This has a big adverse effect on the driving position in the case of the movement itself and the stage. In particular, the above phenomenon has a great effect on the ultra-precision phenomenon and position control.

한편, 구동기가 커지면서 구동기의 무게를 이겨야 하는 힘과, 운동을 빠르게 하는 힘 그리고 좀더 긴 영역에서의 이동을 필요로 하게 되었다. 그러나 이러한 요구를 만족하는 기술이 많지가 않다. 예를 들어 압전세라믹은 속도와 힘은 큰 값을 갖지만 움직이는 영역이 아주 짧은 단점을 가지고 있다.On the other hand, as the drive grew larger, it required the force to overcome the weight of the drive, the speed of movement and the movement in a longer area. However, there are not many technologies that meet these needs. Piezoceramic, for example, has a high speed and force, but a short moving range.

따라서 본 발명은 한 방향만의 제어요소를 두 방향에 걸쳐 형성시킬 수 있도록 함으로서 양방향 운동을 가능하도록 한 선형구동기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a linear driver which enables bidirectional motion by forming a control element in only one direction in two directions.

본 발명의 다른 목적은 대칭적으로 자속 흐름을 형성시키고, 여기에 자속의 흐름의 변화에 따른 자속 밀도를 변화시켜 양방향 운동을 구동시킬 수 있도록 한 선형구동기를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a linear driver symmetrically to form a flux flow, and to drive a bidirectional motion by changing the magnetic flux density according to the change of the magnetic flux flow.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,Specific means of the present invention for achieving the above object,

1축 내지 3축 구동시스템에 사용되는 선형구동기로서,Linear actuators used for 1 to 3 axis drive systems,

자속 흐름을 형성시키는 영구자석(1)과;A permanent magnet 1 for forming a magnetic flux flow;

상기 영구자석(1)의 자속 흐름 내에 대칭적으로 배치된 한 쌍의 코일(2,2')과;A pair of coils (2, 2 ') symmetrically disposed in the flux flow of the permanent magnet (1);

상기 한 쌍의 코일(2, 2')을 각기 감싸서 상기 영구자석(1)의 내, 외측에 자속 흐름을 따라 배치된 내,외측 요크(3,4)와;An inner and outer yoke (3,4) which surrounds the pair of coils (2, 2 ') and is disposed along the flux flow inside and outside of the permanent magnet (1);

상기 내, 외측 요크(3, 4)의 끝단 면과 각기 일정한 간격(g, g')을 갖고 마주하고, 상기 영구자석(1)의 자속 흐름 내에 배치되는 상, 하부 요크(6, 7)와;Upper and lower yokes 6 and 7 which face the end faces of the inner and outer yokes 3 and 4 at regular intervals g and g ', respectively, and which are disposed in the flux flow of the permanent magnet 1; ;

상기 한 쌍의 코일(2, 2')에 전류를 인가시킬 때 상기 간격(g, g')에 발생되는 자속의 밀도 차에 의해 상기 내, 외측 요크(3, 4) 또는 상기 상, 하부 요크(6, 7)의 운동동작을 외부로 전달하는 작동축(8)과;When the current is applied to the pair of coils 2 and 2 ', the inner and outer yokes 3 and 4 or the upper and lower yokes are caused by the density difference of the magnetic flux generated in the gaps g and g'. An operating shaft 8 which transmits the movement motion of 6 and 7 to the outside;

상기 작동축(8)의 작동을 안내 지지하며, 회전 운동과 같은 직선 운동 외 다른 운동에 대하여 안정화하고, 일정한 탄성력으로 상기 간격(g,g')이 유지되도록 하는 작동 축 지지수단을 포함한 것을 특징으로 한다.And guide means for guiding and supporting the operation of the operating shaft (8), stabilizing against other linear motions such as rotary motion, and maintaining the gap (g, g ') with a constant elastic force. It is done.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선형구동기의 사시도.1 is a perspective view of a linear driver according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선형구동기의 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of a linear driver according to an embodiment of the present invention.

도 3은 선형구동기로서 도 1의 조립단면도.3 is an assembled cross-sectional view of FIG. 1 as a linear driver.

도 4는 아래 코일에 시계반대 방향의 전류를 인가 시켰을때 선형구동기에서 나타나는 자속 흐름의 상태도.Figure 4 is a state diagram of the magnetic flux flow appearing in the linear driver when the counterclockwise current is applied to the lower coil.

도 5는 도 3에서 상부 요크와 서브선형구동기 사이의 간격 부분에 나타나는 자속 밀도 그래프.FIG. 5 is a graph of magnetic flux density appearing in the gap portion between the upper yoke and the sublinear driver in FIG. 3. FIG.

도 6은 도 3에서 하부 요크와 서브선형구동기 사이의 간격 부분에 나타나는 자속 밀도 그래프.FIG. 6 is a graph of magnetic flux density appearing in the gap portion between the lower yoke and the sublinear driver in FIG. 3. FIG.

도 7은 도 3에서 코일에 전류를 가하지 않았을 경우 서브선형구동기와 전체 구동기 시스템과의 간격이 변할 경우에 전제 구동기에 대하여 영향을 받은 힘의 그래프.FIG. 7 is a graph of the force affected for the premise driver when the spacing between the sublinear driver and the entire driver system changes when no current is applied to the coil in FIG.

도 8은 도 3에서 간격과 코일에 흐르는 전류, 그리고 영구자석에 의하여 서브선형구동기가 받는 힘의 그래프.FIG. 8 is a graph of the spacing, the current flowing through the coil, and the force received by the sublinear driver by the permanent magnet in FIG.

도 9는 도 3에서 간격과 코일에 흐르는 전류, 그리고 영구자석에 의하여 서브선형구동기가 받는 힘의 그래프.FIG. 9 is a graph of the currents flowing through the gaps and coils in FIG. 3 and the force received by the sublinear driver by the permanent magnets. FIG.

도 10은 본 발명의 선형구동기가 적용된 3축 스테이지 구동시스템의 구성도.10 is a configuration diagram of a three-axis stage driving system to which the linear driver of the present invention is applied.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 영구자석 2, 2' : 코일1: permanent magnet 2, 2 ': coil

3 : 내측 요크 4 : 외측요크3: inner yoke 4: outer yoke

5 : 원통형 지지대 6 : 상부요크5: cylindrical support 6: upper yoke

7 : 하부요크 8 : 작동축7: lower yoke 8: operating shaft

9, 9' : 지지박판 10 : 상판9, 9 ': support plate 10: top plate

11 : 하판 12, 13 : 연결너트11: Lower board 12, 13: Connecting nut

A : 선형구동기A: Linear Driver

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선형구동기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선형구동기의 분해 사시도이고, 도 3은 선형구동기로서 도 1의 조립단면도이고, 도 4는 아래 코일에 시계반대 방향으로 전류를 인가시켰을때 선형구동기에서 나타나는 자속 흐름의 상태도이다.1 is a perspective view of a linear driver according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a linear driver according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an assembly cross-sectional view of Figure 1 as a linear driver, Figure 4 is below It is a state diagram of magnetic flux flow in linear actuator when current is applied counterclockwise to coil.

도 1내지 도 4에서 도면부호 1은 영구자석이다.1 to 4, reference numeral 1 denotes a permanent magnet.

상기 영구자석(1)은 변하지 않는 자속의 흐름을 형성시켜 주기 위한 것으로, 상,하 대칭적 형성되는 자속 흐름을 만들도록 S극과 N극이 반경방향 내, 외측에 각기 위치되도록 설치된다. 본 실시 예에서는 N극이 반경 외측에 S극이 반경 내측에 각기 위치하고 있으나 이와 반대로 구성하여도 좋다.The permanent magnet (1) is to form a flow of the magnetic flux does not change, it is installed so that the S pole and the N pole are respectively located in the radial direction, the outside to create a magnetic flux flow is formed symmetrically up and down. In the present embodiment, the north pole is located outside the radius, and the south pole is located inside the radius.

상기 영구자석(1)의 자속 영역 내에는 대칭적으로 배치된 한쌍의 코일(2,2)이 설치되어 있다. 상기 코일(2,2')은 전류의 세기에 따라 변화를 주는 자속의 흐름을 형성한다.In the magnetic flux region of the permanent magnet 1, a pair of coils 2, 2 arranged symmetrically are provided. The coils 2, 2 'form a flow of magnetic flux that varies with the strength of the current.

그리고 상기 코일(2, 2′)의 둘레에는 영구자석(1)에서 발생된 자속의 흐름에 폐루프를 이루기 위해 내측요크(3), 외측요크(4), 상부요크(6) 및 하부요크(7)가 구비되어 있다. 이들 요크(3,4,6,7)는 일반적으로 보자력이 작고 상대 투자율이 높은 저탄소철, 또는 철에 코발트, 니켈, 텅스텐, 그리고 알루미늄으로 합금처리된 재질이 바람직하다.The inner yoke 3, the outer yoke 4, the upper yoke 6 and the lower yoke circumference of the coils 2 and 2 ′ to form a closed loop in the flow of magnetic flux generated from the permanent magnet 1. 7) is provided. These yokes (3, 4, 6, 7) are generally preferably made of low carbon iron with low coercive force and high relative permeability or alloyed with iron with cobalt, nickel, tungsten, and aluminum.

상기 내, 외측 요크(3, 4)는 영구자석(1)의 내, 외측에 각기 위치하고, 상, 하부 요크(6, 7)는 원통형 지지대(5)에 의해 내, 외측 요크(3, 4)의 상, 하 끝 단면과 각기 일정한 간격(gap)(g, g')을 가지고 상, 하방에 각기 배치되어 있다. 이때 원통형 지지대(5)의 재질은 자속의 흐름이 생길 수 없는 알루미늄 같은 재질을 사용함이 바람직하다.The inner and outer yokes 3 and 4 are located at the inner and outer sides of the permanent magnet 1, respectively, and the upper and lower yokes 6 and 7 are inner and outer yokes 3 and 4 by the cylindrical support 5. The upper and lower end sections of the upper and lower ends are arranged at upper and lower sides with a constant gap (g, g '), respectively. At this time, the material of the cylindrical support 5 is preferably to use a material such as aluminum can not flow of the magnetic flux.

그리고 상기 외측 요크(4)와 원통형 지지대(5)에는 코일(2,2')에 전류를 인가시키기 위해 인출선이 빠져나오는 배선 홈(4a, 5a)이 각기 형성되어 있다.(도2참조)In addition, the outer yoke 4 and the cylindrical support 5 are formed with wiring grooves 4a and 5a through which lead wires exit to apply current to the coils 2 and 2 ', respectively (see Fig. 2).

상기 내측 요크(3)의 중앙에는 상기 상, 하부 요크(6, 7) 중앙에 삽통되어 슬라이딩 가능한 작동축(8)이 배치되어 있고, 이 작동축(8)은 내,외측 요크(3, 4)와 일체로 고정되어 있다. 따라서 상기 작동축(8)은 상기 한 쌍의 코일(2, 2')에 전류를 인가시킬 때 상기 간격(g)에 발생되는 자속의 밀도 차에 의해 상기 내, 외측 요크(3,4)의 운동동작을 외부로 전달한다.In the center of the inner yoke 3, an operating shaft 8 which is inserted into the upper and lower yokes 6 and 7 and is slidable is arranged. It is fixed integrally with). Therefore, the operation shaft 8 is formed by the difference in the density of the magnetic flux generated in the gap g when the current is applied to the pair of coils 2, 2 ′ of the inner and outer yokes 3, 4. Transfer the movement to the outside.

상기 상,하부 요크(6,7)에는 도시안된 베어링을 설치하고, 이 베어링에 상기 작동축(8)을 슬라이딩 운동 가능하게 할 수 있다.The upper and lower yokes 6 and 7 may be provided with bearings not shown in the drawings, and the operating shaft 8 may be slidable to the bearings.

이때 상기 영구자석(1), 코일(2, 2') 및 내, 외측 요크(3, 4)는 서브선형구동기(A)로서 일체형으로 제작될 수 있다.At this time, the permanent magnet (1), the coil (2, 2 ') and the inner, outer yoke (3, 4) can be manufactured integrally as a sub-linear actuator (A).

상기 작동축(8)의 축방향 작동을 안내 지지하고 일정한 탄성력으로 상기 간격(g)이 유지되도록 하기 위한 작동축 지지수단으로 작동축(8)의 양단에는 지지원판(9,9')이 연결되어 있다. 이 지지원판(9,9')은 지지 수단 뿐만아니라 구동부의 회전을 없애고 직선 운동의 가이드 역할을 수행을 한다. 3축 스테이지 경우에는 원판의 특성을 사용하여 틀어짐을 유지할 수 있다.Support disks 9 and 9 'are connected to both ends of the operating shaft 8 as operating shaft support means for guiding and supporting the axial operation of the operating shaft 8 and maintaining the gap g with a constant elastic force. It is. The support discs 9, 9 'eliminate the rotation of the drive as well as the support means and serve as a guide for linear motion. In the case of a three-axis stage, the distortion can be maintained using the characteristics of the original plate.

상기 상부측 지지원판(9)은 상부 요크(6)와 상판(10)과의 사이에 물려 있고, 하부측 상기 지지원판(9')은 하부 요크(7)와 하판(11)과의 사이에 물려 있다.The upper support disk 9 is sandwiched between the upper yoke 6 and the upper plate 10, and the lower support disk 9 ′ is between the lower yoke 7 and the lower plate 11. It is inherited.

상기 지지원판(9,9')은 얇은 판형으로서 탄성력을 가지고 작동축(8)을 지지하고 있고, 지지원판(9,9')과 작동축(8)의 연결은 작동축(8)의 양단에 각기 나사 결합되는 너트(12, 13)의 체결력에 의해 가능하게 되어 있다.The support disks 9 and 9 'are thin plate-like and support the working shaft 8 with elastic force, and the connection of the supporting disks 9 and 9' and the working shaft 8 is at both ends of the working shaft 8; It is made possible by the clamping force of the nuts 12 and 13 respectively screwed together.

그리고 상기 코일(2,2')은 도시안된 제어부에 연결되어 전류를 제어받도록 되어 있다.The coils 2 and 2 'are connected to a controller (not shown) to control the current.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작동상태를 설명한다.The operating state of this embodiment configured as described above will be described.

먼저, 코일(2,2')에 전류를 흘려보내기 전에는 영구자석(1)의 자속의 흐름(Φ1)은 변하지 않은 상태로 도 3과 같이 상,하부 간격(g,g')이 서로 같다. 이는 도 7에서 설명될 수 있다. 도 7은 코일(2,2')에 전류를 가하지 않았을 경우 서브선형구동기(A)측 간격(g,g')이 변할 때 전체구동기에 미치는 힘 즉, 영구자석(1)과 간격(g,g')에 의하여 만들어지는 힘의 관계를 나타내는 것으로, 상, 하부측 간격 (g,g')에 미치는 힘은 서로 같아 평형을 유지한다.First, before the current flows through the coils 2 and 2 ', the flow Φ1 of the magnetic flux of the permanent magnet 1 is not changed, and the upper and lower intervals g and g' are equal to each other as shown in FIG. This can be explained in FIG. 7. FIG. 7 shows the force exerted on the entire driver when the distance (g, g ') of the sublinear driver A is changed when no current is applied to the coils 2 and 2', that is, the permanent magnet 1 and the spacing g, The relationship between the forces created by g ') is shown, and the forces on the upper and lower gaps (g, g') are equal to each other to maintain equilibrium.

이 상태에서 코일(2,2')에 전류를 인가시키면 전류에 비례하여 자속의 흐름 (16,16')이 형성된다.When current is applied to the coils 2 and 2 'in this state, magnetic flux flows 16 and 16' are formed in proportion to the current.

도 5,6은 도 4와 같이 하부측 코일(2')에 시계반대 방향으로 소정의 전류를 인가시켰을 때 각기 서보구동기(A)의 상부측 간격(g)과 하부측 간격(g')간에 발생하는 자속의 밀도를 나타낸다. 즉 도 5에서 자속 밀도는 26-(a)에서 27-(a)로 낮아짐을 나타내고, 도 6에서 자속 밀도는 26-(b)에서 27-(b)로 높아짐을 나타낸다.5 and 6 show the gap between the upper side g and the lower side g 'of the servo driver A, respectively, when a predetermined current is applied to the lower side coil 2' in the counterclockwise direction as shown in FIG. The density of the magnetic flux generated is shown. That is, in FIG. 5, the magnetic flux density is lowered from 26- (a) to 27- (a), and in FIG. 6, the magnetic flux density is increased from 26- (b) to 27- (b).

도 5,6에서 알 수 있는 바와 같이, 아래쪽 간격(g')에서 발생하는 자속 밀도가 위쪽 간격(g)에서 발생하는 자속 밀도보다 크게 형성되므로 서브선형구동기(A)는 아래방향으로 움직임을 갖게 된다. 따라서 본 발명에 따르면, 원하고자 하는 방향으로 원하는 만큼의 힘에 해당하는 전류를 해당 코일(2 또는 2')에 인가하여 주면 서브선형구동기(A)의 구동이 일어나게 되는 것이다.As can be seen in Figures 5 and 6, the magnetic flux density generated at the lower interval g 'is formed larger than the magnetic flux density generated at the upper interval g, so that the sublinear actuator A has a downward motion. do. Therefore, according to the present invention, when a current corresponding to a desired force in the desired direction is applied to the coil 2 or 2 ', driving of the sublinear driver A occurs.

서브선형구동기(A)의 구동시에는 작동축(8)이 선형 운동을 하면서 구동력을 외부에 전달하고, 이에 연동하여 지지원판(9,9')이 작동축(8)의 동작을 안내한다.When the sublinear actuator A is driven, the driving shaft 8 transmits a driving force to the outside while performing a linear movement, and in response thereto, the support discs 9 and 9 'guide the operation of the operating shaft 8.

도 8은 간격(g,g')과 코일(2,2')에 흐르는 전류, 그리고 영구자석(1)에 의하여 서브선형구동기(A)가 받는 힘의 관계를 그래프로 나타낸 것으로 간격(g,g')의 관점에서 본 것이다. 이는 코일(2,2')에 흐르는 전류의 변화에 따른 간격의 변화를 조절할 수 있음은 알 수 있다.FIG. 8 is a graph showing a relationship between the interval g and g ', the current flowing through the coils 2 and 2', and the force received by the sub-linear actuator A by the permanent magnet 1. g '). It can be seen that it is possible to adjust the change of the interval according to the change of the current flowing in the coil (2, 2 ').

도 9는 간격(g,g')과 코일(2,2')에 흐르는 전류, 그리고 영구자석(1)에 의하여 서브선형구동기(A)가 받는 힘의 관계를 그래프로 나타낸 것으로 코일(2,2')에 흐르는 전류의 관점에서 본 것이다. 이는 전류의 량이 증가할수록 간격(g,g')에 큼 힘이 발휘됨을 나타낸다.FIG. 9 is a graph showing a relationship between the interval g, g ', the current flowing through the coils 2, 2', and the force that the sublinear driver A receives by the permanent magnet 1. 2 ') from the perspective of the current flowing through it. This indicates that the greater the amount of current, the greater the force exerted in the interval g, g '.

본 발명의 선형구동기는 일례로 리소그라피 장비의 정열을 잡아주는 상, 하운동을 통하여 평면 상에서 각도에 대한 운동을 가능하게 한다.The linear actuator of the present invention enables the movement of the angle on the plane through the up, down movement to hold the alignment of the lithography equipment as an example.

따라서 본 발명은 도 10과 같이 3축 스테이지 구동시스템(100)에 적용될 경우 120도로 3개가 배치되고, 위, 아래 Z축 방향에서의 운동뿐만 아니라 X, Y축에 대한 회전운동(롤링과 피칭운동)의 구동도 가능하다.Therefore, when the present invention is applied to the three-axis stage driving system 100 as shown in FIG. 10, three are disposed at 120 degrees, and rotational movements about the X and Y axes (rolling and pitching movements) as well as movements in the upper and lower Z-axis directions. ) Can also be driven.

본 발명의 선형구동기가 3축 스테이지 구동시스템(100)에서 회전 운동할 경우에는 지지원판(9,9')이 탄성력을 갖고 변형되므로 틸팅(tilting)이 가능하다.When the linear actuator of the present invention rotates in the three-axis stage driving system 100, the support disks 9 and 9 'are deformed with elastic force and thus tilting is possible.

상술한 바와 같이 본 발명의 선형구동기에 따르면, 양방향 운동을 구동 제어할 수 있고, 나아가 2축 또는 3축 스테이지 구동시스템에 적용이 가능하다. 또한 기존의 수백㎛의 운동을 하기 위하여 복잡한 증폭 구조를 사용하는 압전세라믹 등과 달리 초정밀 구동시스템에서부터 운동 영역이 큰 부분까지 한번에 운동이 가능하므로 종래 이중 구동 시스템을 만들었던 것을 하나로 줄일 수 있으며, 간단하고 안정적인 구조가 될 수 있다. 또한 대칭적인 구조를 이용하여 조립 및 열적 문제에 용이하며 둔감하여 안정성이 높다. 특히 작용 힘 부분에서도 전류를 크게 가함으로서 큰 힘을 얻을 수 있어 효율적이다.As described above, according to the linear actuator of the present invention, it is possible to drive control the bidirectional motion, and furthermore, it is applicable to a two-axis or three-axis stage driving system. In addition, unlike piezoelectric ceramics that use a complex amplification structure to perform movements of several hundred μm, it is possible to move from ultra-precision drive system to a large area of motion at one time. It can be a structure. In addition, it is easy to assemble and thermal problem by using symmetrical structure and is insensitive to high stability. In particular, a large force can be obtained by applying a large current even in the acting force part, which is efficient.

Claims (7)

1축 내지 3축 구동시스템에 사용되는 선형구동기로서,Linear actuators used for 1 to 3 axis drive systems, 자속 흐름을 형성시키는 영구자석(1)과;A permanent magnet 1 for forming a magnetic flux flow; 상기 영구자석(1)의 자속 흐름 내에 대칭적으로 배치된 한 쌍의 코일(2, 2')과;A pair of coils (2, 2 ') symmetrically disposed in the flux flow of the permanent magnet (1); 상기 한 쌍의 코일(2, 2')을 각기 감싸서 상기 영구자석(1)의 내, 외측에 자속 흐름을 따라 배치된 내, 외측 요크(3, 4)와;An inner and outer yoke (3, 4) which surrounds the pair of coils (2, 2 ') and is disposed along the flux flow inside and outside of the permanent magnet (1); 상기 내, 외측 요크(3,4)의 끝단 면과 각기 일정한 간격(g, g')을 갖고 마주하고, 상기 영구자석(1)의 자속 흐름 내에 배치되는 상, 하부 요크(6, 7)와;Upper and lower yokes 6 and 7 which face the end faces of the inner and outer yokes 3 and 4 at regular intervals g and g ', respectively, and which are disposed in the flux flow of the permanent magnet 1; ; 상기 한 쌍의 코일(2,2')에 전류를 인가시킬 때 상기 간격(g, g')에 발생되는 자속의 밀도차에 의해 상기 내, 외측 요크(3,4) 또는 상기 상, 하부 요크(6,7)의 운동동작을 외부로 전달하는 작동축(8)과;When the current is applied to the pair of coils 2 and 2 ', the inner and outer yokes 3 and 4 or the upper and lower yokes are caused by the density difference of the magnetic flux generated in the gaps g and g'. An operating shaft 8 which transmits the movement motion of 6 and 7 to the outside; 상기 작동축(8)의 작동을 안내 지지하고 일정한 탄성력으로 상기 간격(g, g')이 유지되도록 하는 작동축 지지수단을 포함한 것을 특징으로 하는 선형구동기.And a working shaft support means for guiding and supporting the operation of the working shaft (8) and maintaining the gap (g, g ') with a constant elastic force. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영구자석(1)의 자속 흐름은 상기 간격(g, g')을 지나는 대칭형으로 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 선형구동기.The magnetic flux flow of the permanent magnet (1) is a linear actuator, characterized in that to form a closed loop symmetrically passing through the gap (g, g '). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영구자석(1), 코일(2, 2') 및 내, 외측 요크(3,4)가 작동축(8)을 중심으로 하여 대칭적 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 선형구동기.Linear actuator, characterized in that the permanent magnet (1), coil (2, 2 ') and the inner, outer yoke (3,4) has a symmetrical structure with respect to the working shaft (8). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영구자석(1), 코일(2, 2') 및 내, 외측 요크(3, 4)가 일체형으로 제작된 것을 특징으로 하는 선형구동기.Linear actuator, characterized in that the permanent magnet (1), the coil (2, 2 ') and the inner, outer yoke (3, 4) is made integral. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동축 지지수단은 상기 상, 하부 요크(3, 4)에 각기 장착되어 상기 작동축(8)에 연결된 얇은 원판으로서 소정의 탄성 복원력을 갖는 것을 특징으로 하는 선형구동기.The actuating shaft support means is a linear actuator, characterized in that it is mounted on the upper and lower yokes (3, 4), respectively, and is a thin disk connected to the actuating shaft (8) and has a predetermined elastic restoring force. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상, 하부 요크(6, 7)에는 각기 상기 작동축 지지수단을 장착하기 위해 상, 하판(10, 11)이 각기 더 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 선형구동기.The upper and lower yoke (6, 7) is a linear actuator, characterized in that the upper and lower plates (10, 11) are further mounted to mount the operating shaft support means, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동축(80)은 상, 하부 요크(6,7)에 설치된 베어링의 슬라이딩 안내를 받도록 구성한 것을 특징으로 하는 선형구동기The operating shaft 80 is a linear actuator, characterized in that configured to receive the sliding guide of the bearing installed on the upper, lower yoke (6, 7)