• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.554-560
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• 2020

평판 디스플레이 제조 공정에서 대상물의 위치 결정을 위해 고정밀 평면 모션 스테이지를 사용한다. 이 유형의 스테이지는 일반적으로 마찰이 없는 선형 모터와 에어 베어링을 사용하며, 고정밀 위치 센서로 레이저 간섭계를 사용한다. 스테이지의 불가피한 기생 운동에 의해 야기되는 요 모션 오차는 위치 결정 대상체의 향 변화를 의미하므로, 스테이지의 성능과 공정 정밀도 향상을 위해 요 모션 오차의 실시간 동적 보정은 매우 중요하다. 요 모션 오차 보상에는 갠트리 제어가 일반적이며, 이 방법을 공기베어링 가이드를 사용하는 스테이지에 적용하기 위해서 회전 모션을 허용하는 유연기구가 스테이지에 적용된다. 본 논문은 공기베어링과 유연기구를 갖춘 H형 XY 스테이지의 정속 구동 성능을 개선하는 방법을 제안한다. 유연기구를 포함한 스테이지의 갠트리 제어 시 선형 모터로부터 발생하는 상호 리플의 발생 원인을 분석하고, 이러한 상호 리플을 보상하는 방안으로 적응 학습 제어를 제시한다. 제시 방안의 검증을 위해 시뮬레이션을 수행하여, 보상 제어를 통해 속도 리플이 약 22 % 수준으로 감소함을 확인하였다. 그리고 요 모션 오차가 발생하는 스테이지 상태를 가정하여 리플 저감 효과를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권6호
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• pp.599-607
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• 2011

본 논문에서는 별도의 외부 격리 구조물이나 추가 모터가 필요 없는 XY 선형 모션 스테이지를 위한 반발력 보상 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 이동 가능한 마그넷 트랙, 스프링, 추가 질량을 포함한 자체 반발력 보상 구조를 가지고 있으며 이송용 모터 코일과 마그넷 트랙의 상대 위치를 검출할 수 있는 전용 센서를 개발하여 고정밀 추력 및 위치를 제어에 적용하였다. 먼저 반발력 보상 시스템을 모델링하고 모의 시험을 통해 이동 거리, 가속도, 하중, 허용 가능한 장비 크기와 같은 설계 요소를 최적화 하였다. 반발력 보상 시스템이 구비된 XY 모션 스테이지를 제작하였으며, 해당 시스템의 성능을 실험적으로 검증하였다. 실험결과 10m/$s^2$ 가감속 시에 85%의 반발력이 반발력 보상 시스템에 의해 흡수되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.583-584
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• 2013

• 한국정밀공학회지
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• 제32권3호
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• pp.263-268
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• 2015

This paper describes lost motion analysis for a novel 6-DOF ultra-precision positioning stage. In the case of flexure hinge based precision positioning stage, lost motion is generated when the displacement of actuator is not delivered completely to the end-effector because of the elasticity of flexure hinge. Consequently, it is need to compute amount of lost motion to compensate the motion or to decide appropriate control method for precision positioning. Lost motion analysis for the vertical actuation unit is presented. The analysis results are presented in two ways: analytic and numerical analyses. It is found that they closely coincide with each other by 1% error. In finite element analysis result, the amount of lost motion is turned out to be about 3%. Although, the amount is not so large, it is necessary procedure to check the lost motion to establish the control method.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권10호
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• pp.929-934
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• 2014

Reaction force compensation (RFC) mechanism can relieve the vibration of base system caused by acceleration and deceleration of mover. In this paper, we propose a new passive RFC mechanism with a movable additional mass to reduce vibration of the system base as well as displacement of the magnet track. First, equation of motion for the new passive RFC mechanism is derived and simulated to tune design parameters such as masses and spring coefficients. Simulation results show that the vibration of the system base of the stage with the new RFC mechanism.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권1호
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• pp.107-111
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• 2015

This paper proposes an optimal design for a precision motion stage employing a parallelogram flexure hinge. The voltage applied to the piezo element produces motion that is amplified through a 3-stage amplification structure. Especially, instead of the generally used conic section flexure hinge a parallelogram shaped flexure hinge is used that improves the flexibility of the lever. An Finite Element Analysis is performed on each motion stage lever where optimal design was achieved using Response Surface Methodology(RSM).

• 동력기계공학회지
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• 제17권3호
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• pp.82-88
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• 2013

For commercialized servo drives of the motion stage to include embedded controller, external terminal is provided for tracking command and encoder output, but internal terminal is not for control input. Thus, it is difficult to combine out signal of embedded controller with that of external compensator such as disturbance observer. In this study, for precise tracking control of motion stage without hardware change of the servo drive, tacking control system is composed of an inner loop of servo drive and an outer loop of disturbance observer. Then, the control system is designed so that the output response of actual plant corresponds with nominal model's in transient state as well as in steady state. Finally, the experiment results show that the designed control system is effective to reconcile actual plant behavior with nominal model under nonlinear friction and parameter perturbation.

• 로봇학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.78-85
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• 2017

This paper presents the development of a 3D printer based piezo-driven vertical micro-positioning stage. The stage consists of two flexure bridge structures which amplify and transfer the horizontal motion of the piezo-element into vertical motion of the end-effector. The stage is fabricated with ABS material using a precision 3D printer. This enables a one-body design eliminating the need for assembly, and significantly increases the freedom in design while shortening fabrication time. The design of the stage was optimized using response surface analysis method. Experimental results are presented which demonstrate 100nm stepping in the vertical out-of-plane direction. The results demonstrate the future possibilities of applying 3D printers and ABS material in fabricating linear driven motion stages.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5412-5419
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• 2011

산업의 발달에 따른 각종기기 장치들의 고속화, 소형화, 정밀화로 인해 고속 스핀들의 필요성은 점점 커지고 있다. 또한 공기동압베어링은 스테이지 모션에 대해서 무마찰 실현을 위해서 웨이퍼 생산용 광학 리소그래피 분야에도 적용된다. 공기동압베어링은 마찰에 의한 동력손실과 열 발생이 적어 고속회전에 유리하고 고정밀 회전이 가능하기 때문에 고속 고정밀 스핀들 시스템 및 하드 디스크 드라이브에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 축 하중 지지를 위해 헤링본 홈 형상을 가지는 공기동압베어링의 성능에 대한 수치해석을 수행하였다. 또한 본 연구에서는 공기동압베어링을 제작하기 위해서 기존의 기계 가공방법과는 다른 비접촉식 초정밀 가공 방법인 마이크로 전기화학가공에 의한 방법으로 마이크로 그루브 가공을 수행하였고, 수치해석 프로그램을 이용하여 전극의 간극, 전해용액 농도, 가공시간 등 이론적인 수치를 시뮬레이션 하였다.