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박형 병렬구조 XYθ 정렬 스테이지 개발
Development of Thin and Parallel XYθ Alignment Stage 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.12 no.1, 2011년, pp.74 - 79  

강동배 (부산대학교 기계공학부) ,  안중환 (부산대학교 기계공학부) ,  손성민 (울산과학대학 기계학부)

초록
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정렬 시스템(Alignment System)은 다축의 스테이지를 이용하여 신속하게 물체를 정렬오차 범위 내로 위치결정시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 병렬구조로 설계하여 두께가 얇고 높은 정밀도와 더불어 강성이 높은 XY${\theta}$ 정렬 스테이지를 개발하였다. 개발된 박형 병렬구조 XY${\theta}$정렬 스테이지는 직각도, 반복정밀도, 진직도 등의 3가지 측정항목에 대해 초정밀급을 달성하였으며 반복정밀도는 $1{\mu}m$미만이다. 비전시스템 및 정렬알고리즘을 활용한 정렬성능 평가에서는 정렬오차 ${\pm}6.25{\mu}m$를 달성하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Alignment systems with multi-axis motions are applied to determine vertical arrangement of multilayer assembly such as LCD, PDP, and MLCC. This study reports the development of XY${\theta}$ alignment stage which is designed as thin-type structure and parallel actuations. The thin-type par...

주제어

#Alignment system   #XY ${\theta}$ alignment stage   #Parallel motion  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 박형의 컴팩트한 구조에 고정도와 고강성을 갖는 XYθ 정렬 스테이지 개발에 대해 보고한다.
  • 정렬 스테이지의 구조는 고강성 구조를 갖고 여러 방향의 외부 하중에 의한 변형이 최소화 될 수 있도록 하여 작업 중에도 고정도를 유지할 수 있도록 설계하고자 하였다. 또한, 대형 FPD의 합착이나 검사 등과 같이 정렬 전·후 공정에서 작업 대상물의 상하 도치(Turn over)가 가능할 경우 작업 능률이 크게 향상될 수 있는데 이를 위해서는 정렬 스테이지가 압축하중뿐만 아니라 수직 인장하중을 감당할 수 있어야 하므로 정렬 스테이지의 구조설계에 이에 대한 조건도 포함하였다.

가설 설정

  • 정렬 구간을 ± 3 ㎜로 가정하였으며 비전시스템을 통해 획득된 영상은 필터링 작업을 거쳐 정렬의 중심 좌표값이 계산되고 초기 위치 좌표값과의 비교를 통해 x, y, θ 각 구동량을 산출하여 구동기 출력값으로 변환된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
XYθ 스테이지의 구조는 어떠한가? XYθ 스테이지의 가장 단순한 구조는 그림 1 (a)와 같 이X, Y, θ 방향에 대해 독립적으로 운동하는 세 개의 테이블을 차례로 쌓아서 만드는 적층형인데 정렬 시스템의 특성상 위치제어영역이 넓지만 공간이용의 단점으로 미세 조정을 통한 정렬 시스템에서는 다소 비효율적인 구조이다. 또 다른 정렬 스테이지의 일반적인 구조인 그림 1 (b), 샌드위치형의 경우 운동부가 (Moving part)가이드 레일(Guide rail)에 의해 구속되어 있고 베어링의 지지를 받는 구조로 되어 있어 스테이지를 박형으로 제작하는 것이 적층형에 비해 유리하고 수직 인장하중을 감당할수 있으나 대형 패널을 다루기 위한 정렬 시스템 제작에 서는 박형으로 하는 것에 한계가 있다.
정렬 시스템은 어떤 역할을 하는가? 정렬 시스템(Alignment System)은 LCD, OLED와 같은 평판 디스플레이나, MLCC와 같은 적층형 전자부품, 광통신 부품 등의 생산라인에서 다축의 스테이지를 이용 하여 신속하게 물체를 정렬오차 범위 내로 위치 결정시 키는 역할을 한다. 이 시스템은 FPD의 합착공정이나 검사장비, 웨이퍼 절단 장비 등에 적용되기 때문에 제품의 품질과 생산 단가에 큰 영향을 미치는 중요한 요소로 작용한다[1].
정렬 시스템이 어떤 공정 또는 장비에 적용되어 중요한 요소로 작용하는가? 정렬 시스템(Alignment System)은 LCD, OLED와 같은 평판 디스플레이나, MLCC와 같은 적층형 전자부품, 광통신 부품 등의 생산라인에서 다축의 스테이지를 이용 하여 신속하게 물체를 정렬오차 범위 내로 위치 결정시 키는 역할을 한다. 이 시스템은 FPD의 합착공정이나 검사장비, 웨이퍼 절단 장비 등에 적용되기 때문에 제품의 품질과 생산 단가에 큰 영향을 미치는 중요한 요소로 작용한다[1]. 정렬 시스템의 핵심 장치로 사용되는 XYθ 스테이지는 2차원 평면상에서 3축 동시제어를 통해 테이블의 직선운동과 회전운동을 만들어 임의 위치가 중심으로 설정되는 정렬운동을 가능하게 한다.
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참고문헌 (6)

  1. 오상영, 박종운, "LCD 산업에서 품질코스트시스템의 혁신적 활용 연구", 한국산학기술학회논문지, 제9권, 제1호, pp. 195-201, 2월, 2008. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. 한주훈, 오춘석, 유영기 "고정밀 위치 제어용 병렬 $X-Y-{\theta}$ 테이블 설계 및 구현", 전자공학회논문지, 제36 권, 제7호, pp. 62-70, 7월, 1999. 

  3. K.S Chen, D.L. Trumper, S.T. Smith "Design and control for an electromagnetically driven $X-Y-{\theta}$ Stage", Precision Engineering, 26 (2002) 355-369. 

    상세보기 crossref

  4. 김정도, 홍철호, 김동진, 함유경 "리니어 초음파 모터를 이용한 X-Y stage의 마이크로 미터급 위치 구동 회로 설계", 한국산학기술학회논문지, 제6권, 제2호, pp. 165-17, 4월, 2005. 

  5. 김기현, 이문구 "평면형구조와 Halbach 자석배열 선형모터를 이용한 리니어 XY 스테이지의 설계", 한국 공작기계학회논문집, 제19권, 제4호, pp.553-561, 2010 

  6. 조규중, 최동수, 안형준 "XY 선형 모션 스테이지 시스템의 반발력 보상 기구 및 그 제어 방법 ", 대한기계학회 2010 춘계학술대회 논문집 pp. 304-311 

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