KR102110689B1 - Goniometer stage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고니오 스테이지에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 미세 구조물의 측정에 적용하기 위한 고니오 스테이지에 관한 것이다.The present invention relates to a gonio stage, and more particularly to a gonio stage for application to the measurement of microstructures.
일반적으로 고니오 스테이지란 테이블면 중앙 수직선 상에 회전 중심을 가지는 원호 구동 스테이지를 칭한다.In general, the Gonio stage refers to an arc-driven stage having a center of rotation on a center vertical line of the table surface.
근래 들어 반도체 장치 등 모든 분야에서의 연구는 보다 많은 데이터를 단시간 내에 처리하기 위하여 반도체 기판의 고집적화 및 고성능화를 추구하는 방향으로 진행되고 있고, 이러한 고직접화 및 고성능화에 따라 미세 구조물의 치수나 미세 구조물들 사이의 간격은 계속 줄어들고 있으며, 반도체 기판상에 정확한 치수로 패턴을 포함하는 미세 구조물을 형성하지 못하게 될 경우에는, 미세 구조물 자체의 불량뿐만 아니라 후속 공정에 영향을 미쳐 반도체 장치의 전체 불량률을 높이는 문제가 발생되기 때문에 반도체 기판에 정확한 치수로 미세 구조물을 형성하는 것이 매우 중요하게 대두되고 있다.In recent years, research in all fields such as semiconductor devices has been progressed in the direction of pursuing high integration and high performance of semiconductor substrates in order to process more data in a short period of time. The gap between the fields is continuously decreasing, and when it is impossible to form a microstructure including a pattern with an accurate dimension on a semiconductor substrate, not only the defect of the microstructure itself but also the subsequent process is affected, thereby increasing the overall defect rate of the semiconductor device. Since a problem arises, it is very important to form a microstructure with accurate dimensions on a semiconductor substrate.
나아가 핸드폰 카메라 등 광학기기의 소형화에 따라서 매우 작은 복수의 렌즈를 결합하여 사용하고 있으며, 이들을 정확한 위치에 정렬하는 것도 매우 중요한 문제가 되고 있다.Furthermore, in accordance with the miniaturization of optical devices such as a mobile phone camera, a plurality of very small lenses are used in combination, and it is also a very important problem to align them in an accurate position.
이러한 이유로 인하여 각 미세 구조물을 형성하기 위한 공정 전후에 정확한 치수로 미세 구조물이 형성되는 지를 판별하는 미세 구조물의 측정 공정도 반드시 필요하게 되었고, 이에 따라 미세 구조물의 측정 공정에 적용하기 위한 고니오 스테이지가 개발되어 사용되고 있다.For this reason, it is necessary to measure the microstructure to determine whether the microstructure is formed with accurate dimensions before and after the process for forming each microstructure, and accordingly, the Gonio stage for applying to the microstructure measurement process is required. It has been developed and used.
고니오 스테이지는 베이스 스테이지와 이동 스테이지로 분리 형성되며, 이동 스테이지는 베이스 스테이지의 상면에 안착되어 원호를 이루는 곡선 이동을 하도록 구성된다. 이동 스테이지의 상면에 카메라 또는 레이저와 같은 광학 부품이 장착되며 곡선 경로를 따라 정밀하게 이동된다. The Gonio stage is formed separately from the base stage and the moving stage, and the moving stage is configured to move in a curved motion constituting an arc on the upper surface of the base stage. An optical component such as a camera or laser is mounted on the top surface of the moving stage and is precisely moved along a curved path.
이때, 이동 스테이지의 곡선 이동을 위한 작동 구조는 일반적으로 웜기어가 사용되는데, 이와 같은 형태의 구동계는 제어시 정밀성이 떨어지기 때문에 의도대로 정확한 검사를 수행하는 것이 쉽지 않으며, 정밀도를 높이기 위하여 미세한 크기의 웜기어를 제작하는 경우에는 제조가 어려워 제작비용이 높아진다. 또한 웜기어 특성상 백래시(Backlash)가 발생하는 문제와 회전각도가 10° 정도로 제한되는 단점이 있다.At this time, the worm gear is generally used as the operating structure for the curved movement of the moving stage. Since this type of drive system has less precision when controlling, it is not easy to perform an accurate inspection as intended, and to increase precision, When manufacturing a worm gear, it is difficult to manufacture and the production cost increases. In addition, due to the nature of the worm gear, there is a problem that a backlash occurs and the rotation angle is limited to about 10 °.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 다양한 구성의 고니오 스테이지가 연구되고 있으나, 구조가 복잡하여 제조비용을 낮추지 못하고 있으며, 회전각도가 제한되는 문제도 해결하지 못하고 있다.In order to solve this problem, the Gonio stage of various configurations has been studied, but the structure is complicated, so manufacturing cost cannot be lowered, and the problem that the rotation angle is limited is not solved.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 구조가 간단하면서도 정밀도가 뛰어난 고니오 스테이지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and has a purpose to provide a gonio stage having a simple structure and excellent precision.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고니오 스테이지는, 아래쪽에 고정되며 상면에 오목한 곡선 경로를 갖도록 곡선 가이드가 형성된 베이스 스테이지; 상기 베이스 스테이지의 위쪽에서 상기 곡선 가이드를 따라서 곡선 이동하도록 결합된 이동 스테이지; 상기 베이스 스테이지에 설치되어 곡선 가이드에 나란한 방향으로 직선 왕복운동을 수행하는 슬라이더; 상기 슬라이더가 직선 왕복운동을 수행할 수 있도록 상기 슬라이더에 연결된 볼스크류; 상기 볼스크류에 회전력을 부여하는 구동기; 상기 슬라이더의 상부에 위치하며, 슬라이더의 직선 왕복운동에 따른 힘을 상기 이동 스테이지에 전달하기 위한 걸림부재; 및 상기 이동 스테이지의 하부에 설치된 지지부재에 의해서 소정 위치에 회전 중심이 고정되며, 회전이 가능한 볼회전체를 포함하며, 상기 걸림부재가 상기 볼회전체를 통해서 상기 이동 스테이지에 힘을 전달함으로써, 상기 이동 스테이지는 상기 슬라이더의 직선 왕복운동에 의한 힘을 전달받아 상기 곡선 가이드를 따라서 곡선 이동하는 것을 특징으로 한다.Gonio stage according to the present invention for achieving the above object is fixed to the bottom, the base stage is formed with a curved guide to have a concave curved path on the upper surface; A moving stage coupled to move curved along the curved guide from above the base stage; A slider installed on the base stage to perform a linear reciprocating motion in a direction parallel to the curved guide; A ball screw connected to the slider so that the slider can perform a linear reciprocating motion; A driver that provides rotational force to the ball screw; It is located on the upper portion of the slider, the locking member for transmitting a force according to the linear reciprocating motion of the slider to the moving stage; And a center of rotation fixed at a predetermined position by a support member installed at a lower portion of the moving stage, and including a rotatable ball rotating body, wherein the engaging member transmits force to the moving stage through the ball rotating body, thereby moving The stage is characterized by receiving a force by the linear reciprocating motion of the slider and moving the curve along the curved guide.
본 발명은 웜기어를 사용하여 이동 스테이지를 구동하지 않고, 슬라이더의 왕복 직선 운동을 걸림부재와 볼회전체를 통해서 이동 스테이지에 전달함으로써 웜기어를 사용하는 종래에 비하여 구조가 간단하며 더 작은 크기로 제작할 수 있다.The present invention does not drive the moving stage using a worm gear, and transmits the reciprocating linear motion of the slider to the moving stage through a locking member and a ball rotating body, so that the structure is simple and can be manufactured in a smaller size than the conventional one using the worm gear. .
웜기어를 적용하는 경우에 발생하는 백래쉬 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이동 스테이지가 구동될 수 있는 회전각이 12°이상이 되도록 구성할 수 있는 효과가 있다. In addition to preventing a backlash phenomenon that occurs when a worm gear is applied, there is an effect that can be configured such that the rotation angle at which the moving stage can be driven is 12 ° or more.
이때, 지지부재는, 이동 스테이지에 탈부착이 가능한 플레이트에 설치됨으로써 볼회전체를 별도로 조립하기 편리하며, 교체와 수리도 용이하다.At this time, the support member is installed on a removable plate on a movable stage, so it is convenient to separately assemble the ball rotating body, and is easy to replace and repair.
또한, 걸림부재를 슬라이더에 탈부착이 가능한 구조로 적용함으로써, 조립이 용이하고, 걸림부재를 분리하여 공차를 조절하거나 별도의 열처리 등을 수행할 수 있다.In addition, by applying the locking member to the slider in a detachable structure, it is easy to assemble, and it is possible to separate the locking member to adjust the tolerance or perform a separate heat treatment.
걸림부재는 볼회전체에 접하는 2개의 돌출부를 포함하는 단일 부품으로 구성될 수 있으며, 이때 적어도 볼회전체와 접촉하는 표면이 경질처리된 것이 바람직하다. 볼회전체와 걸림부재 전체가 내마모성 재질일 수도 있고, 볼회전체와 걸림부재가 접촉하는 표면을 경질처리하여 내마모성을 향상시키는 것도 가능하다. The locking member may be composed of a single part including two protrusions contacting the ball rotating body, and at least, it is preferable that at least the surface contacting the ball rotating body is hard-treated. The entire ball rotating body and the locking member may be made of a wear-resistant material, and it is also possible to improve the wear resistance by hardening the surface of the ball rotating body and the locking member.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 웜기어를 사용하여 이동 스테이지를 구동하지 않고, 슬라이더의 왕복 직선 운동을 볼회전체가 이동 스테이지에 전달함으로써, 웜기어를 사용하는 종래에 비하여 구조가 간단하며 더 작은 크기로 제작할 수 있는 효과가 있다.The present invention configured as described above does not drive the moving stage using a worm gear, and the ball rotating body transmits the reciprocating linear motion of the slider to the moving stage, so that the structure is simple and smaller in size than the conventional one using the worm gear. There is an effect that can be produced.
또한, 웜기어를 적용하는 경우에 발생하는 백래쉬 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이동 스테이지가 구동될 수 있는 회전각이 12°이상이 되도록 구성할 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to prevent not only a backlash phenomenon that occurs when a worm gear is applied, but also an effect that can be configured such that the rotation angle at which the moving stage can be driven is 12 ° or more.
나아가 볼회전체의 형상과 회전하는 특성에 의해서 마찰력이 적기 때문에 고속으로 동작시킬 수 있는 효과가 있으며, 이동 스테이지의 각도를 매우 정밀하게 제어할 수 있다. Furthermore, since the frictional force is small due to the shape of the ball rotating body and the rotating characteristics, it is possible to operate at a high speed, and the angle of the moving stage can be very precisely controlled.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 외관을 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 내부 구조를 설명하기 위한 정 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지에서 볼회전체의 결합구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 장점을 설명하기 위한 모식도이다.1 is a front view showing the appearance of a Gonio stage according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of the Gonio stage according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view for explaining the coupling structure of the ball rotating body in the gonio stage according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining the movement of the gonio stage according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view for explaining the advantages of the Gonio stage according to an embodiment of the present invention.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.An embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the description of the disclosed technology is only an example for structural or functional description, the scope of rights of the disclosed technology should not be interpreted as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiments can be variously modified and have various forms, it should be understood that the scope of rights of the disclosed technology includes equivalents capable of realizing technical ideas.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in the present application should be understood as follows.
'제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" to another component, it should be understood that other components may exist in the middle, although they may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, that is, "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to" should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions are to be understood as including plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprises” or “have” are used features, numbers, steps, actions, elements, parts or the like. It is to be understood that the combination is intended to indicate the existence, and does not preclude the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다. All terms used herein have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. The terms defined in the commonly used dictionary should be interpreted as being consistent with the meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 외관을 도시한 정면도이고, 도 2는 내부 구조를 설명하기 위한 정 단면도이다.1 is a front view showing the appearance of a Gonio stage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional front view for explaining the internal structure.
본 실시예의 고니오 스테이지는 베이스 스테이지(100)와 이동 스테이지(200)를 포함한다.The gonio stage of this embodiment includes a
베이스 스테이지(100)는 하부에 위치하며 고정된 스테이지이며, 상면에 오목한 곡선 경로를 갖도록 곡선 가이드(미도시)가 형성된다.The
베이스 스테이지(100)에 형성된 곡선 가이드는 일반적인 고니오 스테이지에 적용되는 기술이 모두 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 가장 대표적인 레일 형태의 곡선 가이드를 적용할 수 있다.The curved guide formed on the
이동 스테이지(200)는 베이스 스테이지(100)의 위쪽에 결합되며, 곡선 가이드에 대응되는 구성을 구비하기 때문에 곡선 가이드를 따라서 곡선 이동한다.The moving
이와 같은 이동 스테이지(200)가 곡선 이동을 하도록 하기 위하여, 본 실시예에서는 베이스 스테이지(100)에 직선 왕복 운동을 하는 슬라이더(300)를 설치하였다. In order to make the moving
이러한 슬라이더(300)는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 볼스크류(400)에 연결되며, 볼스크류(400)에 회전력을 부여하는 구동기(700)가 외부에 위치한다. 슬라이더(300)는 볼스크류(400)에 의해서 구동기(700)의 회전이 직선 왕복 운동으로 변환되어, 베이스 스테이지(100) 내에서 직선 왕복운동을 한다. The
본 실시예의 고니오 스테이지는, 도시된 도면상에서 좌우로 직선 왕복 운동을 하는 슬라이더(300)가 이동 스테이지(200)에 힘을 가하도록 구성하여, 슬라이더(300)의 이동에 따라서 이동 스테이지(200)가 곡선 가이드를 따라서 곡선 운동을 하도록 구성하였다. The gonio stage of the present embodiment is configured such that the
이를 위하여, 직선 운동의 힘을 전달받기 위한 볼회전체(500)가 이동 스테이지(200)에 설치되고, 힘을 전달 하기 위한 걸림부재(600)가 슬라이더(300)에 설치되어 볼회전체(500)의 양측에 접하도록 위치된다.To this end, the
슬라이더(300)의 직선 왕복 운동이 이동 스테이지(200)를 움직이는 동작에 대한 설명을 하기 전에, 볼회전체(500)의 결합관계에 대하여 구체적으로 설명한다.Before explaining the movement of the linear reciprocating motion of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 볼회전체의 결합구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.Figure 3 is an exploded perspective view for explaining the coupling structure of the ball rotating body of the Gonio stage according to an embodiment of the present invention.
슬라이더(300)의 상부에는 직선 운동의 힘을 전달하기 위한 걸림부재(600)가 설치된다. 걸림부재(600)는 슬라이더에서 상부측으로 돌출되는 돌출부가 볼회전체(500)의 양측면에 접촉하여, 슬라이더의 이동에 의해서 걸림부재(600)가 이동하는 경우에 돌출부가 볼회전체(500)를 밀게된다. 이때, 걸림부재(600)는 슬라이더에 탈부착이 가능한 구조로 설치되며, 걸림부재(600)을 분리하여 볼회전체(500)와의 공차를 줄이기 위한 조정을 수행하거나 경질 표면처리 등을 수행할 수 있다. 도시된 도면에서는, 볼회전체에 접하는 2개의 돌출부를 포함하는 단일 부품으로 구성된 걸림부재(600)를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 2개의 돌출부를 분리할 수 있는 구조로 구성하는 것도 가능하다. The upper portion of the
볼회전체(500)의 회전중심을 고정하는 지지부재인 브라켓(220)은 이동 스테이지(200)에 탈부착이 가능하도록 설치되며, 구체적으로 이동스테이지에 탈부착이 가능한 플레이트(210)에 고정된다. 도면상의 앞과 뒤에서 브라켓(220)이 볼회전체(500)의 회전중심의 위치를 고정하며, 볼회전체(500)는 회전중심의 위치만 고정되기 때문에 자유롭게 회전이 가능한 상태이다.The
이하에서는 본 실시예에 따른 고니오 스테이지의 움직임에 대하여 설명한다.Hereinafter, the motion of the gonio stage according to the present embodiment will be described.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고니오 스테이지의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are diagrams for explaining the movement of the gonio stage according to an embodiment of the present invention.
앞서 설명한 것과 같이, 본 실시예에서 슬라이더(300)는 볼스크류(400)에 연결되어, 구동기(700)의 회전력에 의해서 볼스크류(400)가 회전하면 슬라이더(300)는 직선 왕복 운동을 한다.As described above, in this embodiment, the
슬라이더(300)가 베이스 스테이지(100)의 중심에서 한쪽 방향으로 이동하면, 슬라이더(300)에 설치된 걸림부재(600)도 슬라이더(300)와 함께 이동한다. 또한, 걸림부재(600)가 이동하면서 이에 접하는 볼회전체(500)에 힘을 가하여 볼회전체(500)를 밀면서 이동하고, 볼회전체(500)의 회전중심을 고정하는 브라켓(220)이 설치된 이동 스테이지(200)와 함께 이동한다. When the
도 4에서는 슬라이더(300)와 걸림부재(600)가 도면상의 왼쪽으로 이동하면서, 걸림부재(600)의 오른쪽 돌출부가 볼회전체(500)의 오른쪽에 힘을 가하면서 이동하고, 볼회전체(500)가 이동하면서 이동 스테이지(200)가 함께 왼쪽으로 이동한다. 이때, 이동 스테이지(200)는 베이스 스테이지(100)에 형성된 곡선 가이드를 따라서 움직이기 때문에 이동 스테이지(200)는 왼쪽으로 곡선운동을 하며, 그에 따라서 볼회전체(500)도 왼쪽으로 갈수록 위쪽으로 이동하게 된다.In FIG. 4, as the
도 5에서는 슬라이더(300)와 걸림부재(600)가 도면상의 오른쪽으로 이동하면서, 걸림부재(600)의 왼쪽 돌출부가 볼회전체(500)의 왼쪽에 힘을 가하면서 이동하고, 볼회전체(500)가 이동하면서 이동 스테이지(200)가 함께 오른쪽으로 이동한다. 이때, 이동 스테이지(200)는 베이스 스테이지(100)에 형성된 곡선 가이드를 따라서 움직이기 때문에 이동 스테이지(200)는 오른쪽으로 곡선운동을 하며, 그에 따라서 볼회전체(500)도 오른쪽으로 갈수록 위쪽으로 이동하게 된다.In FIG. 5, as the
한편, 본 발명의 고니오 스테이지에서, 슬라이더(300)는 직선 운동을 하는 반면에 이동 스테이지(200)는 곡선 운동을 수행하기 때문에, 도 4와 도 5에 도시된 것과 같이, 걸림부재(600)가 볼회전체(500)에 접촉하는 부분이 연속적으로 변경되며, 걸림부재(600)와 볼회전체(500)의 접촉부분에 마찰이 발생할 수 있다.On the other hand, in the Gonio stage of the present invention, since the
이러한 마찰에 의해서 고니오 스테이지를 동작하기 위한 구동기(700)에 과부하가 걸릴 수 있고, 계속 되는 마찰로 인하여 접촉 면이 마모되는 경우에 고니오 스테이지의 정밀도가 낮아지는 문제가 발생하며, 이러한 문제는 고니오 스테이지를 고속으로 동작할 때에 더욱 심해진다. Due to this friction, an overload may be applied to the
하지만, 본 발명의 고니오 스테이지는 볼회전체(500)를 적용하여 걸림부재(600)와 볼회전체(500)의 접촉 면이 매우 좁은 점접촉을 하기 때문에, 마찰에 따른 문제가 적어서 고니오 스테이지를 고속으로 동작할 수 있다.However, the Gonio stage of the present invention applies the
나아가 본 발명의 고니오 스테이지에서는 볼회전체(500)가 회전을 수행하기 때문에, 볼회전체(500)에 접촉하는 걸림부재(600)의 상하 이동에 따라서 볼회전체(500)가 회전을 하면서 마찰을 최소화하는 효과가 있다.Furthermore, in the Gonio stage of the present invention, since the
도 6에 도시된 것과 같이, 걸림부재(600)가 왼쪽으로 이동하는 경우에는, 걸림부재(600)의 오른쪽 돌출부에 접촉하여 힘을 받으면서 점차 위쪽으로 이동하는 볼회전체(500)가 시계방향으로 회전하면서 이동한다. 이때, 볼회전체(500)가 회전하지 않는 경우라면, 걸림부재(600)가 접촉면에 마찰하면서 위쪽으로 움직이겠지만, 본 실시예에서는 걸림부재(600)의 이동과 함께 볼회전체(500)가 회전하기 때문에 마찰력이 최소화 되어 고속으로 동작시킬 수 있고, 그에 따른 표면 마모도 감소하는 효과가 있다.As shown in FIG. 6, when the locking
도 6에 도시된 것과 같이, 걸림부재(600)가 오른쪽으로 직선 이동하는 경우에는, 걸림부재(600)의 왼쪽 돌출부에 접촉하여 힘을 받으면서 점차 위쪽으로 이동하는 볼회전체(500)가 시계 반대방향으로 회전하면서 이동한다. 이때에도, 걸림부재(600)의 이동과 함께 볼회전체(500)가 회전하기 때문에 마찰력이 최소화 되어 고속으로 동작시킬 수 있고, 그에 따른 표면 마모도 감소하는 효과가 있다.As shown in FIG. 6, when the locking
다만, 점접촉과 회전에 의해서 마찰력을 최소화하여도 마찰은 발생하기 때문에, 내마모성 경질 재료를 사용하거나 경질처리를 수행하여 마모를 줄이는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 걸림부재(600)가 슬라이더(300)에서 탈부착이 가능하므로, 고가의 내마모성 경질 재료를 걸림부재(600)에만 적용할 수 있고, 표면 경질처리를 걸림부재(600)에 대해서만 별도로 수행할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 걸림부재(600)를 분리할 수 있기 때문에 걸림부재(600)의 돌출부 사이의 간격을 쉽게 조절할 수 있으며, 볼회전체(500)에 정확한 규격으로 걸림부재(600)를 조절함으로써 고니오 스테이지의 정밀도를 더욱 높일 수 있다.However, since friction occurs even when the frictional force is minimized by point contact and rotation, it is preferable to reduce wear by using a wear-resistant hard material or performing a hard treatment. In this embodiment, since the locking
그리고 본 실시예의 고니오미터는 걸림부재(600)에 의해서 힘을 전달받는 볼회전체(500)의 회전중심이 이동 스테이지(200)의 플레이트(210)에 고정되어 있기 때문에, 도 6에 도시된 것과 같이 볼회전체(500)의 회전중심이 이동 스테이지(200)의 곡선운동에 해당하는 원호를 따라서 이동하며, 결국 고니오 미터의 정밀한 조절이 가능한 장점이 있다. And since the goniometer of this embodiment is fixed to the
고니오 스테이지에서 중요한 수치는 슬라이더(300)의 직선운동 값이 아니라 이동 스테이지(200)의 회전 각도이다. 이동 스테이지(200)의 움직임이 슬라이더(300)의 직선운동에 매우 가까운 중심점 주변에서는 슬라이더(300)의 직선운동과 이동 스테이지(200)의 움직임이 비슷하지만, 중심점에서 멀어질수록 슬라이더(300)의 직선운동에 따른 이동 스테이지(200)의 각도변화 값에 차이가 발생한다. 따라서, 구동기(700)의 모터에 가해지는 입력 펄스에 의해서 슬라이더(300)의 직선운동 거리는 정확하게 알 수가 있으나, 이를 이동 스테이지(200)의 회전 각도로 변환하기 위해서는 별도의 수치 변환이 필요하다. 이때, 본 발명은 볼회전체(500)의 회전중심이 곡선운동에 해당하는 원호를 따라서 이동하기 때문에, 이동 스테이지의 각도를 제어함에 있어서 고니어 스테이지에서 이전에 사용되어온 분해능 수식을 적용하는 것이 가능하여 범용성이 확보될 수 있는 이점이 있다.The important value in the Gonio stage is not the linear motion value of the
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명의 고니오 스테이지는 볼회전체를 사용하여 직선운동에 의한 힘을 전달하기 때문에, 웜기어를 사용하여 회전을 부여하는 종래에 비하여 구조가 간단하며, 더 작은 크기로 제작할 수 있는 장점이 있다.As described above, since the Gonio stage of the present invention transmits the force by linear motion using a ball rotating body, the structure is simpler and can be manufactured in a smaller size compared to the conventional method in which rotation is provided using a worm gear. There is an advantage.
또한 웜기어를 적용한 고니오 스테이지를 구동할 경우에 발생하는 백래쉬 현상을 방지할 수 있는 뛰어난 효과가 있고, 이동 스테이지가 구동될 수 있는 회전각이 12°이상이 되도록 구성할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an excellent effect of preventing a backlash phenomenon that occurs when driving a gonio stage to which a worm gear is applied, and an effect that can be configured such that the rotation angle at which the moving stage can be driven is 12 ° or more.
나아가 볼회전체의 형상과 회전하는 특성에 의해서 마찰력이 적기 때문에 고속으로 동작시킬 수 있는 효과가 있으며, 이동 스테이지의 각도를 매우 정밀하게 제어할 수 있다. Furthermore, since the frictional force is small due to the shape of the ball rotating body and the rotating characteristics, it is possible to operate at a high speed, and the angle of the moving stage can be very precisely controlled.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described through preferred embodiments, but the above-described embodiments are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes are possible within the scope of the present invention. Anyone with ordinary knowledge will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted by the matters described in the claims, not by specific embodiments, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 베이스 스테이지
200: 이동 스테이지
210: 플레이트
220: 브라켓
300: 슬라이더
400: 볼스크류
500: 볼회전체
600: 걸림부재
700: 구동기100: base stage
200: moving stage
210: plate
220: bracket
300: slider
400: Ball screw
500: ball rotating body
600: locking member
700: actuator
Claims (6)
상기 베이스 스테이지의 위쪽에서 상기 곡선 가이드를 따라서 곡선 이동하도록 결합된 이동 스테이지;
상기 베이스 스테이지에 설치되어 곡선 가이드에 나란한 방향으로 직선 왕복운동을 수행하는 슬라이더;
상기 슬라이더가 직선 왕복운동을 수행할 수 있도록 상기 슬라이더에 연결된 볼스크류;
상기 볼스크류에 회전력을 부여하는 구동기;
상기 슬라이더의 상부에 위치하며, 슬라이더의 직선 왕복운동에 따른 힘을 상기 이동 스테이지에 전달하기 위한 걸림부재; 및
상기 이동 스테이지의 하부에 설치된 지지부재에 의해서, 상기 이동 스테이지 하부의 소정 위치에 회전 중심이 고정되고, 회전이 가능한 볼회전체를 포함하며,
상기 걸림부재가 상기 볼회전체를 통해서 상기 이동 스테이지에 힘을 전달함으로써, 상기 이동 스테이지는 상기 슬라이더의 직선 왕복운동에 의한 힘을 전달받아 상기 곡선 가이드를 따라서 곡선 이동하고,
상기 볼회전체의 회전중심이 상기 이동 스테이지 하부의 소정 위치에 고정되기 때문에, 상기 볼회전체도 상기 이동 스테이지와 함께 곡선 이동함으로써 상기 볼회전체의 회전중심이 원호형태로 이동하는 것을 특징으로 하는 고니오 스테이지.
A base stage fixed to the bottom and having a curved guide formed to have a concave curved path on an upper surface;
A moving stage coupled to move curved along the curved guide from above the base stage;
A slider installed on the base stage to perform a linear reciprocating motion in a direction parallel to the curved guide;
A ball screw connected to the slider so that the slider can perform a linear reciprocating motion;
A driver that provides rotational force to the ball screw;
It is located on the upper portion of the slider, the locking member for transmitting a force according to the linear reciprocating motion of the slider to the moving stage; And
By the support member installed on the lower portion of the moving stage, the rotation center is fixed to a predetermined position below the moving stage, and includes a ball rotating body that can be rotated,
When the engaging member transmits the force to the moving stage through the ball rotating body, the moving stage receives the force by the linear reciprocating motion of the slider and moves the curve along the curved guide,
Since the rotation center of the ball rotating body is fixed to a predetermined position below the moving stage, the ball rotating body is also curved along with the moving stage so that the rotation center of the ball rotating body moves in an arc shape. .
상기 지지부재는, 상기 이동 스테이지에 탈부착이 가능한 플레이트에 설치된 것을 특징으로 하는 고니오 스테이지.
The method according to claim 1,
The support member is a gonio stage, characterized in that installed on a removable plate to the movable stage.
상기 걸림부재는, 상기 슬라이더에 탈부착이 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 고니오 스테이지.
The method according to claim 1,
The catching member is a gonio stage, characterized in that the structure is detachable to the slider.
상기 걸림부재는, 상기 볼회전체에 접하는 2개의 돌출부를 포함하는 단일 부품으로 구성된 것을 특징으로 하는 고니오 스테이지.
The method according to claim 3,
The locking member, the gonio stage, characterized in that it consists of a single part comprising two projections in contact with the ball rotating body.
상기 걸림부재는, 적어도 상기 볼회전체와 접촉하는 표면이 경질처리된 것을 특징으로 하는 고니오 스테이지.
The method according to claim 4,
The catching member, at least the Gonio stage, characterized in that the surface in contact with the ball rotating body is hardened.
상기 이동 스테이지가 구동되는 각도가 12°이상인 것을 특징으로 하는 고니오 스테이지. The method according to claim 1,
Gonio stage, characterized in that the angle at which the moving stage is driven is 12 ° or more.
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