큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기
Linear actuator with nanometer resolution and long stroke
특허 요약
본 발명은 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기는, 하부 조인트와 결합되며 다수의 부품을 지지하는 베이스와, 상기 베이스의 일측에 구비되며 제1 구동 수단과 선택적으로 결합되어 제1 구동 수단으로부터 동력을 전달받아 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제2 구동 수단과, 상기 제2 구동 수단과 결합되며 다수의 부품을 지지하는 면적을 제공하면서 제2 구동 수단과 함께 일측으로 이송되는 제1 지지 수단과, 상기 제1 지지 수단의 일측에 구비되며 제1 구동 수단이 구동될 수 있도록 동력을 제공하는 제1 동력 수단과, 상기 제1 지지 수단의 다른 일측에 구비되며 제1 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전됨으로써 상부 조인트가 일측으로 왕복 이송될 수 있도록 함과 더불어 제1 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전되는 과정에서 제2 구동 수단과 결합되어 제2 구동 수단도 함께 회전시키는 제1 구동 수단을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 최대 수 밀리미터(mm) 단위에서 최소 수 나노미터(nm) 단위로 정밀한 위치제어를 제공할 수 있게 된다.
청구항
번호청구항
1

하부 조인트와 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 베이스;상기 베이스의 일측에 구비되며, 제1 구동 수단과 선택적으로 결합되어 제1 구동 수단으로부터 동력을 전달받아 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제2 구동 수단;상기 제2 구동 수단과 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 면적을 제공하면서 제2 구동 수단과 함께 일측으로 이송되는 제1 지지 수단;상기 제1 지지 수단의 일측에 구비되며, 제1 구동 수단이 구동될 수 있도록 동력을 제공하는 제1 동력 수단;상기 제1 지지 수단의 다른 일측에 구비되며, 제1 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전됨으로써 상부 조인트가 일측으로 왕복 이송될 수 있도록 함과 더불어 제1 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전되는 과정에서 제2 구동 수단과 결합되어 제2 구동 수단도 함께 회전시키는 제1 구동 수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

2

제 1 항에 있어서,상기 상부 조인트 또는 하부 조인트의 둘레면에는, 상부 조인트 또는 하부 조인트가 변형될 수 있도록 함으로써 상부 조인트를 통해 제1 구동 수단에 가해지는 외력 또는 하부 조인트를 통해 제2 구동 수단에 가해지는 외력이 인장력 또는 압축력의 형태를 띨 수 있도록 하는 한 쌍의 제1 변형홈과 한 쌍의 제2 변형홈이 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

3

하부 조인트와 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 베이스;상기 베이스의 일측에 구비되며, 제2 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제3 구동 수단;상기 제3 구동 수단과 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 면적을 제공하면서 제3 구동 수단과 함께 일측으로 이송되는 제2 지지 수단;상기 제2 지지 수단의 일측에 구비되며, 제3 구동 수단이 구동될 수 있도록 동력을 제공하는 제2 동력 수단;상기 제2 지지 수단의 다른 일측에 구비되며, 제3 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 이송됨으로써 상부 조인트가 일측으로 왕복 이송될 수 있도록 하는 제4 구동 수단;상기 제2 지지 수단의 다른 일측에 구비되며, 제4 구동 수단이 구동될 수 있도록 동력을 제공하는 제3 동력 수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

4

제 3 항에 있어서,상기 상부 조인트 또는 하부 조인트의 둘레면에는, 상부 조인트 또는 하부 조인트가 변형될 수 있도록 함으로써 상부 조인트를 통해 제4 구동 수단에 가해지는 외력 또는 하부 조인트를 통해 제3 구동 수단에 가해지는 외력이 인장력 또는 압축력의 형태를 띨 수 있도록 하는 한 쌍의 제1 변형홈과 한 쌍의 제2 변형홈이 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

5

하부 조인트와 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 베이스;상기 베이스의 일측에 구비되며, 제4 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제5 구동 수단;상기 제5 구동 수단과 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 면적을 제공하면서 제5 구동 수단과 함께 일측으로 이송되는 제3 지지 수단;상기 제3 지지 수단의 일측에 구비되며, 제5 구동 수단이 구동될 수 있도록 동력을 제공하는 제4 동력 수단;상기 제3 지지 수단의 다른 일측에 구비되며, 제5 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전됨으로써 상부 조인트가 일측으로 왕복 이송될 수 있도록 하는 제6 구동 수단;상기 제3 지지 수단의 일측에 구비되며, 제6 구동 수단이 구동될 수 있도록 동력을 제공하는 제5 동력 수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

6

제 5 항에 있어서,상기 상부 조인트 또는 하부 조인트의 둘레면에는, 상부 조인트 또는 하부 조인트가 변형될 수 있도록 함으로써 상부 조인트를 통해 제6 구동 수단에 가해지는 외력 또는 하부 조인트를 통해 제5 구동 수단에 가해지는 외력이 인장력 또는 압축력의 형태를 띨 수 있도록 하는 한 쌍의 제1 변형홈과 한 쌍의 제2 변형홈이 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

7

제 2 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,서로 다른 상기 제1 변형홈은 상호 대향되도록 상부 조인트 또는 하부 조인트의 둘레면으로부터 내측 방향으로 함몰 형성되고,서로 다른 상기 제2 변형홈은 상호 대향되도록 상부 조인트 또는 하부 조인트의 둘레면으로부터 내측 방향으로 함몰 형성되며,상기 상부 조인트 또는 하부 조인트에 형성되는 제1 변형홈과 제2 변형홈은 상호 수직을 이룰 수 있도록 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

8

제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 베이스는,내부가 중공되게 형성되면서 일측에는 하부 조인트가 결합되며, 외형을 이루는 베이스 몸체;상기 베이스 몸체의 일측에 구비되며, 제1 볼스크류와 결합되는 볼너트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

9

제 8 항에 있어서,상기 베이스 몸체의 둘레에는, 제1 가이드 부재를 가이드함과 더불어 탄성 부재를 지지하는 제1 가이드부;가 적어도 하나 이상 돌출 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

10

제 9 항에 있어서,상기 제1 가이드부와 제1 지지 부재 사이에는, 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 이송시 제1 볼스크류와 볼너트의 결합 공차에 의한 이송량 오차가 저감될 수 있도록 하는 탄성 부재;가 더 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

11

제 9 항에 있어서,상기 제1 가이드부와 제2 지지 부재 사이에는, 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 이송시 제1 볼스크류와 볼너트의 결합 공차에 의한 이송량 오차가 저감될 수 있도록 하는 탄성 부재;가 더 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

12

제 9 항에 있어서,상기 제1 가이드부와 제3 지지 부재 사이에는, 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 이송시 제1 볼스크류와 볼너트의 결합 공차에 의한 이송량 오차가 저감될 수 있도록 하는 탄성 부재;가 더 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

13

제 8 항에 있어서,상기 베이스 몸체의 둘레에는, 제2 가이드 부재를 가이드함과 더불어 엔코더를 지지하는 제2 가이드부;가 돌출 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

14

제 13 항에 있어서,상기 제2 가이드부의 일측에는, 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 이송량을 측정하는 엔코더;가 더 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

15

제 1 항에 있어서,상기 제2 구동 수단은,볼너트와 결합되며, 회전됨으로써 볼너트를 통해 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제1 볼스크류;상기 제1 볼스크류의 일측에 구비되며, 상부 커플러와 선택적으로 결합되어 상부 커플러로부터 동력을 전달받아 회전됨으로써 제1 볼스크류가 회전될 수 있도록 하는 하부 커플러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

16

제 15 항에 있어서,상기 하부 커플러의 일측에는 상부 커플러가 회전되는 과정에서 하부 커플러와 접촉됨으로써 상부 커플러의 동력이 하부 커플러로 전달될 수 있도록 하는 하부 커플러 돌출부;가 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

17

제 1 항에 있어서,상기 제1 지지 수단은,제1 볼스크류의 일측에 구비되며, 내부에서 제1 볼스크류의 회전이 이루어질 수 있도록 하면서도 제1 볼스크류와 함께 회전되지 않는 제1 서포트 유닛;상기 제1 서포트 유닛의 둘레면을 따라 외측 방향으로 연장되게 구비되며, 다수의 부품을 지지하는 제1 지지 부재;상기 제1 지지 부재의 일측에 구비되며, 제1 감속 구조체가 제1 지지 부재로부터 이격되게 지지될 수 있도록 하는 제1 이격 부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

18

제 17 항에 있어서,상기 제1 이격 부재의 일면에는 제1 캠 부재 가이드부의 이송을 안내하기 위한 제2 가이드 홈이 더 형성되고,상기 제2 가이드 홈의 내부에는 제1 캠 부재 가이드부의 마모 방지를 위한 제1 베어링 부재가 더 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

19

제 17 항에 있어서,상기 제1 지지 부재의 일측에는, 제1 가이드부와 결합되어 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 제1 지지 부재의 직선 이송을 가이드하는 제1 가이드 부재;가 적어도 하나 이상 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

20

제 17 항에 있어서,상기 제1 지지 부재의 일측에는, 제2 가이드부와 결합되어 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 제1 지지 부재의 직선 이송시 엔코더의 상대적인 직선 이송을 가이드하는 제2 가이드 부재;가 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

21

제 1 항에 있어서,상기 제1 구동 수단은,제1 볼스크류를 회전축으로 하면서 제1 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 제1 볼스크류와는 별개로 회전되는 제1 기어 부재;상기 제1 기어 부재의 일측에 형성되며, 제1 기어 부재와 함께 회전됨과 더불어 회전되는 과정에서 선택적으로 하부 커플러와 결합되어 하부 커플러로 동력을 전달하는 상부 커플러;상기 제1 기어 부재의 일측에 구비되며, 둘레면을 따라 제1 가이드 홈이 형성되면서 제1 기어 부재와 함께 회전되는 제1 캠 부재;상기 제1 캠 부재의 일측에 적어도 하나 이상 구비되며, 제1 가이드 홈을 통해 제1 캠 부재의 둘레면을 따라 이송되는 제1 롤러 조인트;상기 제1 롤러 조인트와 결합되며, 제1 캠 부재를 따라 회전되는 제1 롤러 조인트에 의하여 일측으로 왕복 이송되는 제1 캠 부재 가이드부;상기 제1 캠 부재 가이드부와 일부가 결합되면서 일부는 제1 이격 부재에 의하여 지지됨과 더불어 일측에는 상부 조인트가 결합되며, 제1 캠 부재 가이드부의 왕복 이송에 의하여 함께 일측으로 이송되면서 제1 캠 부재 가이드부에 의한 이송량이 저감될 수 있도록 하는 제1 감속 구조체;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

22

제 21 항에 있어서,상기 상부 커플러의 일측에는 상부 커플러가 회전되는 과정에서 하부 커플러 돌출부와 접촉됨으로써 상부 커플러의 동력이 하부 커플러로 전달될 수 있도록 하는 상부 커플러 돌출부;가 형성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

23

제 3 항에 있어서,상기 제2 지지 수단은, 제1 볼스크류의 일측에 구비되며, 내부에서 제1 볼스크류의 회전이 이루어질 수 있도록 하면서도 제1 볼스크류와 함께 회전되지 않는 제2 서포트 유닛;상기 제2 서포트 유닛의 둘레면을 따라 외측 방향으로 연장되게 구비되며, 다수의 부품을 지지하는 제2 지지 부재;상기 제2 지지 부재의 일측에 구비되며, 제2 감속 구조체가 제2 지지 부재로부터 이격되게 지지될 수 있도록 하는 제2 이격 부재;상기 제2 이격 부재의 일측에 구비되며, 제3 동력 수단이 제2 이격 부재로부터 이격되게 지지될 수 있도록 하는 제3 동력 수단 결합부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

24

제 23 항에 있어서,상기 제2 지지 부재의 일측에는, 제1 가이드부와 결합되어 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 제2 지지 부재의 직선 이송을 가이드하는 제1 가이드 부재;가 적어도 하나 이상 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

25

제 23 항에 있어서,상기 제2 지지 부재의 일측에는, 제2 가이드부와 결합되어 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 제2 지지 부재의 직선 이송시 엔코더의 상대적인 직선 이송을 가이드하는 제2 가이드 부재;가 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

26

제 3 항에 있어서,상기 제3 구동 수단은,볼너트와 결합되며, 회전됨으로써 볼너트를 통해 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제1 볼스크류;상기 제1 볼스크류의 일측에 구비되며, 제2 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 제1 볼스크류와 함께 회전되는 제2 기어 부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

27

제 3 항에 있어서,상기 제4 구동 수단은,상기 제3 동력 수단과 결합되며, 제3 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전되는 제2 볼스크류;상기 제2 볼스크류와 일부가 결합되면서 일부는 제2 이격 부재에 의하여 지지됨과 더불어 일측에는 상부 조인트가 결합되며, 제2 볼스크류의 회전에 의하여 일측으로 이송되면서 제2 볼스크류에 의한 이송량이 저감될 수 있도록 하는 제2 감속 구조체;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

28

제 5 항에 있어서,상기 제3 지지 수단은,제1 볼스크류의 일측에 구비되며, 내부에서 제1 볼스크류의 회전이 이루어질 수 있도록 하면서도 제1 볼스크류와 함께 회전되지 않는 제3 서포트 유닛;상기 제3 서포트 유닛의 둘레면을 따라 외측 방향으로 연장되게 구비되며, 다수의 부품을 지지하는 제3 지지 부재;상기 제3 지지 부재의 일측에 구비되며, 제3 감속 구조체가 제3 지지 부재로부터 이격되게 지지될 수 있도록 함과 더불어 제4 기어 부재가 회전 가능하게 결합되어 지지될 수 있도록 하는 제3 이격 부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

29

제 28 항에 있어서,상기 제3 지지 부재의 일측에는, 제1 가이드부와 결합되어 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 제3 지지 부재의 직선 이송을 가이드하는 제1 가이드 부재;가 적어도 하나 이상 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

30

제 28 항에 있어서,상기 제3 지지 부재의 일측에는, 제2 가이드부와 결합되어 제1 볼스크류와 볼너트에 의한 제2 지지 부재의 직선 이송시 엔코더의 상대적인 직선 이송을 가이드하는 제2 가이드 부재;가 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

31

제 28 항에 있어서,상기 제3 이격 부재의 일면에는 제2 캠 부재 가이드부의 이송을 안내하기 위한 제4 가이드 홈이 더 형성되고,상기 제4 가이드 홈의 내부에는 제2 캠 부재 가이드부의 마모 방지를 위한 제2 베어링 부재가 더 구비됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

32

제 5 항에 있어서,상기 제5 구동 수단은,볼너트와 결합되며, 회전됨으로써 볼너트를 통해 베이스의 내부를 따라 일측으로 이송되는 제1 볼스크류;상기 제1 볼스크류의 일측에 구비되며, 제4 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 제1 볼스크류와 함께 회전되는 제3 기어 부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.

33

제 28 항에 있어서,상기 제6 구동 수단은,상기 제3 이격 부재의 일측에 구비되며, 제5 동력 수단으로부터 동력을 전달받아 회전되는 제4 기어 부재;상기 제4 기어 부재의 일측에 구비되며, 둘레면을 따라 제3 가이드 홈이 형성되면서 제4 기어 부재와 함께 회전되는 제2 캠 부재;상기 제2 캠 부재의 일측에 적어도 하나 이상 구비되며, 제2 가이드 홈을 통해 제2 캠 부재의 둘레면을 따라 이송되는 제2 롤러 조인트;상기 제2 롤러 조인트와 결합되며, 제2 캠 부재를 따라 회전되는 제2 롤러 조인트에 의하여 일측으로 왕복 이송되는 제2 캠 부재 가이드부;상기 제2 캠 부재 가이드부와 일부가 결합되면서 일부는 제3 이격 부재에 의하여 지지됨과 더불어 일측에는 상부 조인트가 결합되며, 제2 캠 부재 가이드부의 왕복 이송에 의하여 함께 일측으로 이송되면서 제2 캠 부재 가이드부에 의한 이송량이 저감될 수 있도록 하는 제3 감속 구조체;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 큰 이동거리를 갖는 나노분해능 직선구동기.