• 제목/요약/키워드: 6 자유도 스테이지

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탄성힌지를 이용한 초정밀 통신용 미러 구동 6축 메커니즘 구현과 실험적 강성 모델링 (Design of 6 DOF Mechanism with Flexure Joints for telecommunication mirror and Experimental Stiffness Modeling)

  • 강병훈
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제19권6호
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    • pp.169-174
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    • 2019
  • 최근 원격통신용 미러의 정밀 제어를 위한 초정밀 구동 메커니즘 설계에 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 초정밀 구동 메카니즘의 구성 조건을 만족하기 위하여 마이크로미터(um)의 분해능을 가진 탄성힌지(flexure hinge)를 이용한 6자유도 스테이지 메카니즘을 제안한다. 탄성힌지를 조인트로 이용하여 공간상의 6자유도 스테이지를 설계하고, 탄성힌지의 탄성변형을 이용하여 반복적인 운동을 제공한다. 공간상의 6 자유도 스테이지를 개발하기 위하여 탄성힌지를 이용한 평면상의 2 자유도 스테이지를 설계하고 이를 조합하여 6 자유도 스테이지를 제작하였다. 유한요소 해석을 통하여 단위입력에 대한 최대 출력변위를 생성하는 탄성힌지의 크기와 형상을 결정하였고, 전체 스테이지를 구동 할 때, 개별 탄성힌지가 탄성 영역 안에서 구동됨을 유한요소 해석을 통하여 증명하였다. 또한 전체 스테이지 구동의 변위보정과 강성검증을 실험적으로 증명하기 위하여 CCD 레이저 변위센서를 이용한 스테이지 변위 해석을 진행하였다.

초정밀 가공기를 위한 다극자석 선형 모터와 초정밀 스테이지 설계 (Design of a high Precision stage and a multi-segmented magnet way linear motor for high precision machine)

  • 김기현;이문구;김동민;권대갑;조형석
    • 한국공작기계학회:학술대회논문집
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    • 한국공작기계학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.56-61
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    • 2003
  • 본 논문은 초정밀 가공기에 적용 가능한 6자유도의 운동이 가능한 초정밀 스테이지의 설계를 기술한다. 본 초정밀 스테이지는 특히, 광학을 이용한 가공기와 절삭력이 작은 가공기에 적합하다. 스테이지는 장행정 · 단행정 스테이지로 구성된 이중 서보를 채택한다 장행정 스테이지는 초정밀 운동에 방해가 되는 운동을 줄이며 높은 효율을 갖는 다극 자석 배열을 이용한 선형모터를 사용한다. 그리고 단행정 스테이지는 장행정 스테이지와의 기계적 결합에 의한 구조적 영향성을 없애는 개념을 적용할 수 있는 보이스 코일 모터을 이용한다. 그리고 각 구동부는 최상의 성능을 유지할 수 있도록 최적설계를 수행한다.

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전자기력 제어를 이용한 6 자유도 초정밀 스테이지 (Six D.O.F Ultra Fine Stage using Electromagnetic Force Control)

  • 정광석;백윤수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.158-164
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    • 2000
  • In recent year, desire and request fer micro automation are growing rapidly covering the whole range of the industry. This has been caused mainly by request of more accurate manufacturing process due to a higher density of integrated circuits in semiconductor industry. This paper presents a six d.o.f fine motion stage using magnetic levitation technique, which is one of actuating techniques that have the potential for achieving such a micro motion. There is no limit in motion resolution theoretically that the magnetically levitated part over a fixed stator can realize. In addition, it Is possible to manipulate the position and the force of the moving part at the same time. Then, the magnetic levitation technique is chosen into the actuating method. However, we discuss issues of design, kinematics, dynamics, and control of the proposed system. And a few experimental results fur step input are given.

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진공용 3 자유도 얼라인먼트 스테이지 개발 (Development of Three D.O.F. Alignment Stage for Vaccume Environment)

  • 박희재;박종호;한상진
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.551-554
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    • 2000
  • Alignment system is a system to locate an object to it's accurate position in multi-d.o.f space. According to process of application, it is need to align an object in 3 or 6 d.o.f. space. And alignment system is used in various environments. Especially in PDP application, alignment process is carried out in vaccume environment. In this paper, we developed 3 d.o.f. alignment system for vaccume environment, performed kinematic analysis and improved it's positional accuracy.

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6축 구동 Stage 응용

  • 강흥석;박노선;이우영;정준영
    • 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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    • 한국반도체및디스플레이장비학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.232-243
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    • 2006
  • 6자유도계를 실시간 해를 풀 수 있는 이론을 배경으로 실제 여러 형태로 제작이 시도 되고 있다. 기구적인 간단함은 있지만, 비선형적인 6개의 축을 실시간 수식적으로 풀어낸다는 것은 쉽지 않다. 실제현장에서 설계에 적용시키기 위해서는 시뮬레이터를 개발하여 대면적, 고 하중용 등 다양한 스테이지 계를 쉽게 적용할 수 있어야 한다. 본 논문은 대면적용 스테이지 계를 적용하면서 문제점들을 고찰해 보고자 한다.

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압전 구동기와 레버 링키지를 이용한 6 자유도 스테이지의 비선형성 평가에 기초한 정밀 위치 제어기의 설계 (Precision Position Controller Design for a 6-DOF Stage with Piezoelectric Actuators and Lever Linkages Based on Nonlinearity Estimation)

  • 문준희;이봉구
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제33권10호
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    • pp.1045-1053
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    • 2009
  • Precision stages for 6-DOF positioning, actuated by PZT stacks, which are fed back by gap sensors and guided by flexure hinges, have enlarged their application territory in micro/nano manufacturing and measurement area. The precision stages inherently have such limitations as the nonlinearity between input and output in piezoelectric stacks, feedback signal noise in precision capacitive gap sensors and low material damping in precision kinematic linkages of mechanical flexures. To surmount these limitations, the precision stage is modeled with physics-based variables, which are identified by transient response correspondence, and a gain margin calculation algorithm using the Prandtl-Ishlinskii model and describing function is newly developed to assess system performance more precisely than linear controller design schemes. Based on such analyses, a precision positioning controller is designed. Excellent positioning accuracy with rapid settlement accomplished by the controller is shown in step responses of the closed-loop system.

$H_{\infty}$ norm을 이용한 6 자유도 정밀스테이지의 모델기반 제어기 설계 (Design of a Model-based Controller for a 6-DOF Precision Positioning Stage using $H_{\infty}$ norm)

  • 문준희;이봉구
    • 한국정밀공학회지
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    • 제27권12호
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    • pp.59-66
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    • 2010
  • We developed a model-based controller for 6-DOF micropositioning of a precision stage using $H_{\infty}$ norm, For the design, a state-space system of the mathematical model of the stage is derived In developing the controller, weighting functions are effectively designed in consideration of upper bounds of the sensitivity of the control loop and control input. Step responses in open and closed loop control are provided to verify the micropositioning performance of the stage. By applying the developed controller we prove that the inverse of the weighting function forms the upper bound of the control loop. It is also found that the controller makes the same sensitivity shape with all the DOFs due to the use of $H_{\infty}$ norm. The developed controller is expected to be applied successfully for industrial use.

초정밀 구동을 위한 6 자유도 스테이지의 설계와 모델링 (Design and Modeling of a 6-dof Stage for Ultra-Precision Positioning)

  • 문준희;박종호;박희재
    • 한국정밀공학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.106-113
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    • 2009
  • A 6-DOF precision stage was developed based on parallel kinematics structure with flexure hinges to eliminate backlash, stick-slip and friction and to minimize parasitic motion coupled with motions in the other-axis directions. For the stage, lever linkage mechanism was devised to reduce the height of system for the enhancement of horizontal stiffness. Frequency response comparison between experimental results and mathematical model extracted from dynamics of the stage was performed to identify the system parameters such as spring constants and damping coefficients of actuation modules, which cannot be calculated accurately by analytic methods owing to their complicated structures. This newly developed precision stage and its identified model will be very useful for precision positioning and control because of its high accuracy and non-coupled movement.

정밀 위치 결정 및 고하중 부담 능력을 지닌 6-자유도 스테이지의 설계 (Design of a 6-DOF Stage for Precision Positioning and Large Force Generation)

  • 신현표
    • 한국정밀공학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.105-112
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    • 2013
  • This paper presents the structural design and finite element analysis of precision stage based on a double triangular parallel mechanism for precision positioning and large force generation. Recently, with the acceleration of miniaturization in mobile appliances, the demand for precision aligning and bonding has been increasing. Such processes require both high precision and large force generation, which are difficult to obtain simultaneously. This study aimed at constructing a precision stage that has high precision, long stroke, and large force generation. Actuators were tactically placed and flexure hinges were carefully designed by optimization process to constitute a parallel mechanism with a double triangular configuration. The three actuators in the inner triangle function as an in-plane positioner, whereas the three actuators in the outer triangle as an out-of-plane positioner. Finite element analysis is performed to validate load carrying performances of the developed precision stage.