선형 모터 구동에 의한 초정밀 위치 결정

전문가 제언

 

 

○ 선형 볼베어링 안내가 사용되는 위치결정 장치에서 1nm이하의 정밀도로 위치결정을 하기 위해서는 0.1nm의 서브 나노미터 수준으로 변위 영역 내의 마찰 관계를 잘 알고 있어야 한다. 이를 바탕으로 마찰 거동에 대한 모델을 구축하고 위치결정 제어계에 마찰 모델을 마찰 보상기로 적용하여 줌으로써 1nm이하의 위치결정 정밀도를 얻을 수 있다. 선형 볼베어링 안내의 마찰 특성에 영향을 주는 인자로는 예압, 온도, 습도 등 수 많은 것이 있다. 높은 정밀도의 위치결정을 하여주기 위해서는 가장 큰 영향을 주는 예압을 검증하여 반영하는 것이 중요하다.

 

○ 현재 시판되는 초정밀 공작기계의 직선운동 축(X, Y, Z축)은 이미 최소 설정 단위가 1nm에 도달해 있으며, 제어 분해능은 서브 나노미터(sub nanometer)의 영역에 들어가 있다. 전통적인 선형 위치결정 기술은 이송나사 방식이며, 서보 모터와 볼 스크루 또는 정압나사의 조합에 의해 위치결정의 고 정밀도화를 기하여 왔다. 이에 비하여 최근 고속화에 유리하고 콤팩트한 선형 모터(linear motor)방식의 동기형 코어리스 모터 등이 초정밀 공작기계에 채용되고 있다.

 

○ 초정밀 위치결정 장치는 내부의 제어시스템 또는 외부 메커니즘의 도입으로 그 오차가 최소화되도록 보정할 수 있는 초정밀 측정 및 보정기술, 초정밀 위치결정에 영향을 줄 수 있는 환경변화에 대한 제어기술 등이 필요하다. 초정밀 위치결정에 관한 한국에 출원된 기술 특허를 분석해 보면 전체 출원건수 및 출원인 수가 계속적으로 증가하고 있는 것으로 파악되어 현재 발전기에 있는 것으로 분석되고 있다. 그러나 한국은 자국 내에서는 특허 출원이 이루어지고 있지만, 미국에서의 활동은 미비하여 아쉬움을 주고 있다.

 

○ 초정밀 위치결정기구는 공작기계뿐 만아니라 정보기기, 계측기기, 반도체 제조장비 등의 각종 산업기기에서 중요장치로 많이 이용되고 있다. 현재 정밀도 1nm까지의 정밀도까지는 도달해 있으나 초정밀 가동을 위해서는 그 이하의 서브 나노미터까지의 위치결정 정밀도를 유지할 수 있는 기구의 개발을 위한 연구 노력이 꾸준히 지속되어야 하겠다.

저자

Toshiharu Tanaka, Kazuki Adachi, Takaaki Oiwa, Akira Kotani, Jiro Otsuka

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2016

권(호)

82(10)

잡지명

精密工學會誌

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

881~887

분석자

심*일

분석물

• 선형 모터 구동에 의한 초정밀 위치 결정.pdf [523,833 byte]

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