일반기술

자동 작동셀 개념으로 작동되는 선형모터

선형모터로서, 지능재료로 형성되는 선형작동기를 이용하여 미세한 변위를 제어하면서 이송력을 생성하는 요소와 고정력을 생성하는 요소를 일체화하여 그 구성을 단순하게 하고, 또한 이송력과 고정력을 크게 하며, 이송속도의 제어가 간편한 선형모터에 관한 것이다. 일반적으로 인치웜형(inchworm-type)의 선형 모터는 긴 이동거리, 반복 정밀도 및 정확도가 높은 특성을 가지기 때문에 그 응용분야가 확대되고 관심도가 매우 높아지고 있다. 이와 같은 종래의 선형 모터의 종류로는 고리형상의 작동셀이 중앙을 중심으로 반으로 나뉘어 각각 양측 고리가 파도와 같이 일그러져 압점을 이동하게 하는 방식으로 작동되게 하는 형태의 선형 모터와, 이송력을 일으키는 이송장치와 고정력을 발생시키는 고정장치가 별개로 분리 구비되어 압점을 이동하게 하여 작동되게 하는 형태의 선형모터 등이 개발되어 이용되고 있다. 그러나 이와 같은 선형 모터의 경우에 있어서 고리 형상의 작동셀이 파도와 같이 기하학적 형상으로 일그러지며 작동하는 선형모터는 작동셀을 기하학적 형상으로 일그러지게 하기 위하여 순차적으로 위상차가 변할 수 있도록 신호를 입력할 수 있도록 설계해야 하며, 이러한 설계는 매우 복잡하고 어렵다는 문제를 가지고 있다. 또한, 이송력을 일으키는 이송장치와 고정력을 발생시키는 고정장치를 별도로 구비하여 구성되는 선형모터는 각 장치를 독립적으로 구성하여야 한다는 근본적인 단점을 가지고 있으며, 또한 불충분한 고정력은 결과적으로 선형모터의 이송력 및 이동속도를 감소시키는 원인이 되고 있다. 이에, 지능재료를 사용하여 이송력을 발생시키는 요소와 고정력을 발생시키는 요소가 일체로 구성되는 작동셀을 구성하며, 안내대 내부를 따라 이동하도록 함으로써 자동 작동셀 개념으로 작동하는 선형 모터를 제공한다. 또한, 압전 선형작동기를 이용하여 나노미터(nm) 단위의 미세한 변위를 제어할 수 있도록 하고, 다수개의 작동셀을 연결하여 이송력과 고정력을 향상시키며, 큰 이동속도를 얻을 수 있는 선형모터를 제공한다.초정밀 선형 모터(Linear Motor)는 HDD, FDD의 헤드 이송 장치, 반도체 노광장비, 나노이송장치, Patch Clamping System(PCS), 나노 매니퓨레이터, 반도체 자삽기 등에 사용되고 있다. 선형 모터는 다이렉트로 직선 운동을 하기 때문에 정밀도와 속도가 상당히 높아진다. 선형 모터의 장점은 다이렉트인 직선 운동이나 고속 작동이 가능한 것 외에 백래시가 없으며, 수명이 길다는 것 등이다. 한편 단점으로는 일반적으로 고가로 되기 쉽다는 것이다. 본 기술은 이러한 선형 모터를 개선한 것으로, 구조적으로 간단하여 설계가 간단하고 저비용으로 제조될 수 있으므로, 상기의 분야들에 더욱 많이 사용될 수 있을 것으로 보인다. 또한, 다양한 원형단면의 파이프형 안내로 내부에서도 이동할 수 있는 기구로 사용할 수 있게 되어 더욱 다양한 용도로 사용될 수 있다.인가하는 전기적 신호에 의해 변위를 발생시키는 지능재료를 이용한 선형작동기를 다수 사용하여 이송장치와 고정장치를 일체화한 작동셀을 포함하여 선형모터를 구성하는 것을 특징으로 한다. 구조적으로 단순하여 설계가 간단하고 저비용으로 제조가 가능하며 정지상태를 유지하기 위한 전력 소모를 줄이면서도 나노급의 높은 정밀도와 큰 힘을 낼 수 있을 뿐만 아니라 빠른 속도를 구현할 수 있는 효과를 가진다.