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반도체장비용 고속 고정도 리니어모터•
스테이지 시스템 기술개발 및 사업화
결과보고서
창 업 기 업 명 : 넥스타 테크노로지 주( )
대 표 : 김 정 덕
한 국 산 업 기 술 평 가 원
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결 과 보 고 서
년도 신기술창업보육사업에 의하여 완료된 반도체장비용 고속 고정도 리니2000 “ ·
어모터 스테이지 시스템 개발에 관한 기술개발 및 사업화 의 결과보고서를 별첨”
과 같이 제출합니다.
첨 부 결과보고서 부 끝: 10 , .
년 월 일2001 12 22
창 업 기 업 명 : 넥스타 테크노로지 주( )
대 표 : 김 정 덕 인( )
한국산업기술평가원장 귀하
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제 출 문
한국산업기술평가원장 귀하
본 보고서를 반도체장비용 고속 고정도 리니어모터 스테이지 시스템 개발에 관한” ·
기술개발 및 사업화 의 결과보고서로 제출합니다” .
2001. 12. 22.
기술개발책임자 : 김정덕
참여기술인력 : 박현수
최경림
서승환
안정우
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요 약 서
항 목 현 황
일 반 현 황
설립일 자본금 년 월 일 억원( ) : 2000 10 28 (2 )○총 종업원수 명 경영 명 사무 명 연구 명 기술 생산: 9 ( : 1 , : 1 , 5 , / :○명2 )사업장 현황○본사 경기도 안산시 사 동 한양대 안산캠퍼스 제 공학관-. : 1 1271 4호306 (49.5 )㎡사업장 경기도 성남시 분당구 야탑동 분당테크노파크 동-. : 148 B404-1(161 )㎡
개 발 현 황
각종 리니어모터를 개발하여 단품 및 스테이지를 구성하여 제품화○하였고 표준화 및 시리즈화 제품을 개발중에 있다.본 과제를 통하여 개발된 제품은 축형 리니어모터 테이블 평판화1○
리니어모터 스테이지 리니어모터 스테이지 형 리니어모, Gantry , Cross터 스테이지 형 리니어모터 스테이지 등 개 기종이 된다Bridge 5 .
양산체제등설비구축현황
조립장 확장을 위해 년에 평을 임차할 계획이고 생산제품2002 200 ,○의 시험 검사를 위해 계측설비 종 및 측정공구설비 여종을 구입할/ 8 10계획이다.본격적인 양산을 위해 조립장 라인을 설치하여 외주제작되어 입고○
된 모듈을 조립하여 시스템을 완성할 수 있도록 할 계획이다.
사업화 현황
매출실적○현재 개발된 시제품의 사양을 변경하여 전용품으로 개조하여
검사장비LCD/PDP에 장착될 리니어모터 시스템을 수주하였으며 또한 동일한 기종의 제품이 작용되는 검사장비의 스테이지를 수주하여 적용 중에 있Probe XY다 실적 백만원( : 145 )매출계획 단위 천만원( : )○
대외기관 인증특허 외부자금/활용현황
발명특허 건2○평형식 로봇매니퓰레이터 특허제 년 월 일-.“ ”, 0264321, 2001 4 12평형식 로봇매니퓰레이터 및 로봇관절 특허제 년-.“ ”, 0267721, 2001 4
월 일12정책자금 활용○산학연 공동개발사업 고품질전기전자부품 및 시스템연구 센터 전-. : ,남대학교(‘01.2-’02.1)중소기업부품 소재공동기술개발사업 중소기업청-. : (‘01.7-’03.6)・대외기관 인증○벤처기업인증 중소기업청 제-. : (‘01.2.22), 2001162571-2864부설연구소 인증 한국산업기술진흥협회 제-. : (‘01.5.17), 20011791
기 타 사 항
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목 차
기술개발 및 사업화 목적과 중요성I.
고속 고정도 리니어모터 스테이지 시스템 경제 사외 기술적 중요성1. • • •
기술적 측면1.1
경제 산업적 측면1.2 •
사회 문화적 측면1.3
현 기술상태의 취약성2.
앞으로의 현황3.
기술개발 방안4.
기술개발 내용II.
제품의 개요1.
개발제품명1.1
개발제품 외관사진1.2
제품의 작동원리1.3
제품의 내부구조 및 기능1.4
주기능1.5
종류 및 응용분야1.6
개발제품의 사양 및 주요특징1.7
설계내용2.
축형 리니어모터 테이블2.1 1
평판형 리니어모터 스테이지2.2
형 리니어모터 스테이지2.3 Gantry
형 리니어모터 스테이지2.4 Bridge
제조공정도3.
앙산 원가계산과 기존제품과의 가격비교4.
양산원가 계산4.1
기존제품과의 가격비교4.2
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성능평가 및 선진국 제품과의 성능비교5.
평가방법 및 항목5.1
선진국 제품과의 성능비교5.2
양산개발시의 에로 사항 및 해결과정6.
개발비 부족6.1
핵심기술인력 부족6.2
다양한 모델의 시리즈 제품 부족6.3
양산시설 부족6.4
양산사업화 추진내용III.
추진경과1.
매출실적과 향후 년간 계획2. 3
매출실적2.1
향후 예상매출액2.2
기대효과IV.
파급효과1.
수출대체효과2.
첨부자료V.
당사관련 기사1.
제품 카다로그2.
인증서3.
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기술개발 및 사업화 목적과 중요성.Ⅰ
고속 고정도 리니어 모터 스테이지 시스템 경제 사회 기술적 중요성1. , · ·
기술적 측면1.1
최근 전자 및 기계기술의 발전이 급속히 이루어지고 있는 기운데 정밀요소 기술로
서 반도체장비 분야인 Chip Mounter, Wire Bonder, Die Bonder, Screen printer,
부품조립분야인 부품 용접 납땜 분야인Inserter, Assembler, / Spot Welding,
과 공직 가공기계 분야에 이르기까지 탁월한 정밀도와 고속으로 동작하는Soldering /
위치제어기술이 강력히 요구되고 있다 국내에서는 선진국에서 개발된 회전형.
이나 모터기술을 이용한 시스템은 현재 제품화되어 있으나 이들은Stepping Servo
그 정밀도와 복잡성 때문에 한계가 있고 차세대 인 리니어 액튜에이터 시, Actuator
스템은 거의 대부분 수입되고 있고 일부 국산화가 이루어진 상태이다 탁월한 정밀.
도와 고속으로 동작하는데 사용되는 리니어액츄에이터 시스템은 국내에서는 아직
도입 단계에 머무르고 있으며 산업 및 자동화의 어느 영역에서도 응용사례 찾아보
기는 힘든 실정이다 리니어 액츄에이터 시스템은 자체는 기술 집약적이고 부가가.
치가 높은 상품이며 차세대 정밀 제어장치의 핵심적인 기본 부품이다 선진국에선.
이미 경박단소형 리니어액츄에이터 개발에 막대한 투자를 하고 있으며 응용 범위를
확대해 나가고 있는 반면 국내에선 아직 초기단계에 머물고 있는 실정이다 이러한, .
리니어액츄에이터 시스템은 첨단 기술개발에 있어서 더욱 필요하며 특히 미래의 장
비분야인 반도체조립 검사징비 분아의 경우 고속 고정도화의 경향에 따라 위치/ ·
정밀도와 고속성이 요구되어 리니어 액츄에이터 시스템의 등장은 필연적이라고 본
다 따라서 기술자립이 시급하고 원천기술의 개발을 통한 산업화를 추진하여 수출.
전략화 산업으로 육성이 필요하다
경제 산업적 측면1.2 ・
국내외의 반도체 산업은 고성장을 하고 있다 우리나라는 세계 위의 반도체 생산국. 1
으로서 빠른 성장을 하고 있고 고부가 가치제품에 주력하고 있는 반면에 장비와 원
재료를 해외에 수입 의존하고 있는 점이 한국 반도체산업의 취약점이다.
무역 역조에 따른 개발 효과 극대화가 필요한 시점이다.•
기존 외국산장비에 의존할 수밖에 없었던 장비를 국산화 기술로 개발함으로서 수•
입장비의 가격으로 생산이 가능하여 가격 경쟁력을 갖출 수 있다70%
• 국내는 물론 세계적으로 반도체 디스플레이 및 전자부품 장비의 수요가 늘어남에, ,
따라 수입 대체 효과 및 수출추력상품으로 개발하여 경제적 효과를 제고 할 수 있다.
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사회문화적 측면1.3
리니어모터를 개발하여 반도체 및 디스플레이관련 장비의 적용을 통하여 자본재산
업의 국산화 촉진 및 고기지본재 장비의 수출기반을 조성과 이를 통한 고부가가치
창출이 가능하며 국내설비에 의한 생산을 통해 제품 원가절감 및 반도체 산업의,
생산성 향상과 제품 공장기술 등에 대한 국제경쟁력을 확보할 수 있으며 나아가서, ,
나노 테크놀로지등 국내 중점 사업의 기반 기술로서 시너지효과를 기할 수 있다.
현 기술상태의 취약성2.
기존의 용 초정밀 스테이지는 나 알루미늄 베이스에 회전형Short Stroke XY Granite
모터와 볼스크류를 사용하여 스테이지를 구현하고 있으며 위치제어 및 보정을XY
위해 별도의 제어장치 및 범용 를 사용하고 있다 이런 구조는 강성이 약하고S/W .
기계 가공 및 볼스크류에 의해 정도가 좌우되며 위치오차가 하여 보정하기Random
가 어렵고 복잡하며 반복성 재현이 일률적이 되지 않는다 또한 재질의 온도변화에.
따른 열팽창 정도가 크고 저속 등속이동시 회전형 모터의 토크리플이 존재하여 스
캐닝시 일정한 정도의 데이터를 유지하기기 곤란하다.
앞으로의 현황3.
회전운동에서 직선운동으로 변환시키는 구성장리를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 대
부분의 국내업체에서 수입에 의존하고 있는 의 완전한 설계Linear Actuator System
및 생산기술을 확보할 수 있게 되어 기술의 종속성을 벗어날 수 있게 된다 또한.
다양한 구성방식에 따른 유연성이 있는 고기능의 제어장치의 설계기술을 확보하게
될 뿐만 아니라 차세대의 제어기기를 위한 기본기술을 갖추게 되며 부가가치가 높
은 자동화 시스템에 이용하게 되어 국내의 시스템 응용력을 한층 향상시킴은 물론
미래형 첨단기술의 토착화에 기여하게 된다.
개발을 통하여 부속되는 구성장치 기술로 시스템의 엔지니Linear Actuator System
어링 및 위치 제어장치의 를 상당부문 공유하게 되어 고속정밀시스템을Knowhow
구축 할 수 있게 된다 또한 외국기술에의 의존에서 탈피하게 되며 수입대제 효과.
및 수출이 가능하며 시스템 구축의 핵심 제어장치로서 자동화 산업과 조립 관련된
인력절감의 효과가 따라서 커진다.
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기술개발 방안4.
고속 고정도 축 리니어모 스테이지 시스템 개발1 EI•
리니어모터 고성능 자석 사용 및- : NdFeB , Optimal Electromagnetic Design
을 통한 단위면적당 추력 최대화Heat Pipe Cooling System
기구 메카니즘 차원설계 해석 합금소재를 사용한 고강성화 및 저중량- : 3 ANSYS ,
화
다축 와 를 통한- DSP Controller H/W Full Digital Servo Control Algorithm S/W
시스템의 화Robust
고속 고정도 리니어모터 스테이지 시스템 개빌XY•
온도변화에 따른 위치오차 보정을 통한 위치오차 최소화- Linear Encoder Dual
개발을 통한 수미크론급 고정도 위치제어Servo Synchronization Algorithm S/W
판스프링 방식의 기구부 강성 구조 및 기술을 통한 저진동- Digital Filtering S/W ,
저소음화
평판형 리니어모터 스테이지 시스템 개발
방식으로 비접촉 지지기구를 통한 화- Air Bearing Maintenance-free
한 평면에 개의 리니어모터를 장착한 다축 동기구동방식을 통한 메커니즘- 4
화Compact
축 일체형 리니어모터 방식을 적용한 가동부 운동 동기제어 및 위치오차 최소- 3
화
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기술개발 내용II.
제품의 개요1.
개발제품명1.1
축형 리니어모터 테이블1
평판형 리니어모터 스테이지
형 리니어모터 스테이지Gantry
형 리니어모터 스테이지Cross
형 리니어모터 스테이지Bridge
개발제품 외관사진1.2
축형1 평판형
형Gantry 형Cross
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형Bridge
제품의 작동원리1.3
리니어모터의 작동원리는 회전모터와 기본적으로 동일하다 그림 을 참조하면 일. 1
반 회전형 모터를 축 방향으로 잘라서 펼쳐 놓은 형태이다 그림 에서 와 같은. 1 (a)
회전형 모터를 와 같이 잘라 펼쳐 와 같이 선형운동을 하게 한다(b). (c) (d), (e) .
단지 회전모터의 외부 고정자를 편평하게 펼친 셈이다 각각의 모터는 코일 어셈블.
리 이동부 와 영구자석 어셈블리 고정부 레일 의 두 부분으로 이루어진다( ) ( f ) .
코일 어셈블리는 에폭시 또는 강으로 구리 코일을 감싼 형태로서 구리 코일에는 잔
류 가 흐른다 자석 어셈블리는 희토류 자석이 극과 극이 교차되어가며 철판에(I) . N S
부착되는데 이것이 자기장 를 형성한다 전류와 자기장이 교차되면 힘(B) . Rorentz
이 발생하여 이에 의해 모터가 움직이게 된다 즉 기존의 일반 모터가 회전형의(F) .
운동력을 발생시키는 것에 비해 직선방향으로 미는 힘인 추력을 발생시키는 점이
다르며 그 구동원리는 근본적으로 같다고 볼 수 있다.
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회전형 모터는 회전방향으로 무한연속운동을 하지만 리니어 모터는 구조적으로 길
이가 유한하여 단부가 존재하므로 가 있게 된다 또한 공극이 커서 공극end effect ,
의 지속분표 추력특성등에 있어서 영향을 크게 받아 로는 효율이 좋지 못하다, .單機
그러나 리니어 모터는 일반 회전형 모터에 비해 직선 구동력을 직접 발생시키는 특
유의 잇점이 있으므로 직선구동력이 필요한 시스템에서 회전형에 비해 절대적으로
우세하다 즉 직선형의 구동시스템에서 회전형 모터에 의해 직선구동력을 발생시키. .
고자 하는 경우에는 그림 와 같이 스크류 체인 기이시스템 등의 기계적인 변환2 , ,
방치가 반드시 필요하게 되는데 이때 마찰에 의한 에너지의 손실과 소음발생이 필,
연적이므로 매우 불리하게 된다 그러나 리니어 모터를 응용하는 경우는 직선형의.
구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환장치가 전혀 필요치 않다 따라서 구조.
기 복잡하지 않으며 에너지 손실이나 소음을 발생하지 않는 것은 물론이고 운전속
도에도 제한을 받지 않는 등의 특유의 장점이 있게 된다 따라서 계통의 효율적인.
운전과 기능에 있어서 회전형에 비하여 절대적으로 유리하다.
리니어 모터 구동 원리< >
직선구동 변환 장치< >
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제품의 내부구조 및 기능1.4
축형 리니어모터 테이블1.4.1 1
리니어서보모터 리니어가이드 리니어엔코더 홀센서 홈센서로 구성되어 있음, , , , .￭리니어서보모터 철심형 또는 무철심형을 사용하여 직선운동을 발생함 리니어가.￭
이드는 리니어 모터의 가동부를 지지해 주며 볼베어링에 의해 직선방향으로 원활히
이동하도록 지지해 줌.
리니어엔코더는 고정부와 가동부로 구성되며 고정부는 유리나 철판에 수십미크론￭의 폭을 갖는 슬릿이 노광되어 있어 리니어모터의 이동시 가동자의 위치를 감지하
는 역할의 함
기본 시스템 구성은 에서 명령을 내려 원하는 위치 및 속도를 지령CONTROLLER￭하면 제어장치 는 신호를 적절히 증폭하여 모터에 전력을 공급하고 리니어(DRIVER)
모터는 직선방향으로 추력을 발생하며 이때의 이동위치를 리니어엔코더로 감지하여
에 보내고 는 주어진 명령에 대한 오차를 계산하여 수CONTROLLER CONTROLLER
정된 명령을 내림으로서 원하는 속도 가속도 위치를 정확히 제어할 수 있게 됨, ,
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평판형 리니어모터 스테이지1.4.2
평판형 리니어스텝모터 리니어엔코더 홈센서로 구성되어 있음, , .￭평판형 리니어스텝 모터의 고정자는 탄소강판위 동일 평면상에 방향으로 치차XY￭
가 형성되어 있고 가동자는 축 리니어스텝모터를 동일 평면상에 개를 배치한 구1 4
조로 되어 있음
홈센서는 리니어모터 가동부의 초기 위치 및 제한거리 위치를 감지하는 역할을￭함.
방향의 위치를 감지하는 리니어엔코더의 유리스케일은 가동자에 부착되고 감XY￭지센서는 고정자에 부착됨.
기본 시스템 구성은 에서 명령을 내려 원하는 위치 및 속도를CONTROLLER XY￭지령하면 제어장치 는 신호를 적절히 증폭하여 모터에 진력을 공급하고(DRIVER) XY
리니어모터는 방향으로 추력을 발생하며 이때의 이동위치를 리니어엔코더로 감XY
지하여 보내고 는 주어진 명령에 대한 오차를 계산하CONTROLLER CONTROLLER
여 수정된 명령을 내림으로서 원하는 속도 가속도 위치를 정확히 제어 할 수 있음, ,
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형 리니어모터 스테이지1.4.3 Gantry
와 형 이 있으며 는 축에 리니어서보Single Gantry Dual Gantry , Single Gantry X￭모터 개 축에 러니어서보모터 개로 구성되어 있으며 는 축에 리1 , Y 1 . Dual Gantry X
니어서보 모터 개 또는 개 축에 리니어서보모터 개로 구성되어 있음1 2 , Y 2 .
각 축에는 위치 감지센서의 리니어엔코더와 홈센서가 각각 부착되어 있음.￭기본 시스템 구성은 에서 각축에 명령을 내려 원하는 위치 및CONTROLLER XY￭
속도를 지령하면 제어장치 는 신호를 적절히 증폭하여 개의 리니어서보(DRIVER) 2 4͠모터에 전력을 공급하고 리니어모터는 각각의 직선방향으로 추력을 발생하여 방XY
향으로 이동하게 되며 이때의 이동위치를 리니어엔코더로 감지하여 CONTROLLER
에 보내고 주어진 명령에 대한 오차를 계산하여 수정된 명령을 내림으로서 원하는
속도 가속도 위치를 정확히 제어할 수 있게 됨, ,
형 리니어모터 스테이지1.4.4 Cross
모델은 형과 형이 있음 형은 축 리니어서보모터 테이Cartesian Stack . Cartesian 1￭블을 중첩시켜 를 구성한 구조이며 형은 축 리니어서보모터를 별도의 테XY , Stack 1
이블에 장착시켜 적층한 구조를 가짐.
기본 시스템 구성은 에서 각축에 명령을 내려 원하는 위치 및CONTROLLER XY￭속도를 지령하면 제어장지 는 신호를 적절히 증폭하여 개의 리니어서보(DRIVER) 2
모터에 전력을 공급하고 리니어모터는 각각의 직선방향으로 추력을 발생하여 방XY
향으로 이동하게 되며 이때의 이동위치를 리니어엔코더로 감지하여 콘트롤러에 보
내고 주어진 명령에 대한 오차를 계산하여 수점된 명령을 내림으로서 원하는 위치
를 정확히 제어할 수 있게 됨
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형 리니어 모터 스테이지1.4.5 Bridge 2
은 개의 축 리니어모터를 테이블 외곽에 별도로 설치하고L-Type 2 XY XY Stage￭는 이나 을 구성된 별도의 스테이지로 구성되어Cross Roller Bearing Air Bearing
있어 각 모터를 기계적으로 연결하는 링그부가 설치되어 있음.
스테이지의 이동위치를 감지하기 위해 축 평판형 리니어엔코더의 유리스케일은2￭스테이지의 내부 하단에 고정되고 헤드부는 기구 부에 장착된 일체형으로 구성XY
되어 있음.
기본 시스템 구성은 에서 각축에 명령을 내려 원하는 위치 및CONTROLLER XY￭속도를 지령하면 제어장치 는 신호를 적절히 증폭하여 개의 리니어서보(DRIVER) 2
모터에 전력을 공급하고 리니어모터는 각각의 직선방향으로 추력을 발생하여 방XY
향으로 이동하게 되며 이때의 이동위치를 리니어엔코더로 감지하여 CONTROLLER
에 보내고 주어진 명령에 대한 오차를 계산하여 수정된 명령을 내림으로서 원하는
속도 가속도 위치를 정확히 제어할 수 있게 됨, ,
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주기능1.5
회전형 모터의 볼스크류로 구성된 기존의 스테이지는 볼스크류의 백래쉬로 인한 위
치오차 발생과 동력전달의 가 기본 부하 구동시에 사용되어 발생추력이 저하, 30%
되어 속도 및 가속도가 저하되고 이동체의 위치를 정획히 감지 못하여 위치오차가,
발생하나 리니어모터를 사용한 직접구동방식을 사용함으로서 속도와 가속도를 증가
시킬수 있고 리니어 엔코더를 사용하여 이동체의 위치를 직접 감지 할 수 있어 고
속 및 고정도의 성능을 발휘할 수 있는 제품이다.
종류 및 응용분야1.6
리니어 모터는 적선 운동 기구가 필요한 대부분의 산업 분야에 응용이 가능하지만,
특히 반도체 장비 수송 기기 자동화 기기 의료 기기 공작 기계 등의 분야에서, , , ,
적극적으로 적용이 시도되고 있다.
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종류 주사양 적용분야 외관
축형1
최대추력: 750N
속도 5m/sec
가속도 5g
위치정밀도: ±2 /㎛ ㏐
반복정밀도: ±5㎛
부하중량: 30kg
볼스크류를 이용한 단
축 유니트를 대체할
직선 운동 기구가 필
요한 경우
반도체장비 수송기( ,
기 자동화 기기 의료, ,
기기 공작 기계,
등...)
평판형
최대추력: 300N
속도 1m/sec
가속도 3g
위치정밀도: ±2 /㎛ ㏐
반복정밀도: ±1㎛
부하중량: 5kg
가벼운 물체를 짧은
거리에서의 고속 고,
정도 제어용 Stage
(Wire Bonder Head
이송용)
형Gantry
최대추력: 600N
속도 3m/sec
가속도 3g
위치정밀도: ±2 /㎛ ㏐
반복정밀도: ±0.5㎛
부하중량: 50kg
정밀 검사 및 측정용
Stage
반도체( , LCD, PDP,
PCB)
형Cross
최대추력: 400N
속도 5m/sec
가속도 8g
위치정밀도: ±2 /㎛ ㏐
반복정밀도: ±0.5㎛
부하중량: 5kg
직교 좌표 로봇 구성
반도체장비 수송기( ,
기 자동화 기기 의료, ,
기기 공작 기계,
등...)
형Bridge
최대추력: 400N
속도 5m/sec
가속도 8g
위치정밀도: ±2 /㎛ ㏐
반복정밀도: ±0.5㎛
부하중량: 5kg
가벼운 물체를 짧은
거리에서의 고속 고,
정도 제어용 Stage
(Wire Bonder Head
이송용)
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응용제품분야
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개발제품의 사양 및 주요 특징1.7
축형 리니어모터 테이블1.7.1 1
리니어모터를 리니어가이드 리니어 엔코더와 조합시켜 일체화 된 제품으로 고속, ,
고정도 성능 구현
s
평판형 리니어모터 스테이지1.7.2
축 이동을 한 평면상에서 구현되어 구조가 간단하며 공압 베어링으로 가동부를 부2
상시켜 마찰이 거의 없으며 마모가 없어 유지보수가 불필요하다, .
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형 리니어 모터 스테이지1.7.3 Gantry
고정도의 측정 및 검사용 이다 고정도의 진직도 평면도 직각도를 얻기XY Stage . , ,
위해 을 사용하였다Granite Frame .
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형 리니어모터 스테이지1.7.4 Cross
개의 축형 리니어모터를 중첩시킨 구조로 짧은 거리를 왕복 운동하는 데 유리한2 1
한 제품
형1.7.5 Bridge
가벼운 물체를 매우 짧은 길이에서 고속 고정도로 제어하기에 적합한 로, XY Stage
서 고강성 경량 구조로 되어 있다, .
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설계내용2.
축형 리니어모터 테이블2.1 1
설계방향￭A. 리니어 서보 모터 설계
구조 및 형상-
전자장 유한 요소 수치해석-
최적치수 및 성능설계-
B. 열전달 및 냉각 구조
열전달 수치 해석 및 성계-
냉각 방열 구조-
설계 결과￭
<Electromagnetic FEM> Thermal Analysis
Electromagnetic FEM
본 사업의 특성상 모든 정보를 모두 공개할 수 없음을 양해해 주시기 바랍니다.※
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평판형 리니어모터 스테이지2.2
설계방법￭A. 평판형 리니어 스텝 모터 설계
B. 공압 베어링 방식의 비접촉 지지기구
C. 한 평면에 개의 리니어모터를 장착한 다축 동기 구동을 통한 메카니즘4
화Compact
설계 결과￭
축 일체형 리니어엔코더 방식을 적용하여 가동부 운동 동기제어 및 위치의 오- 3
차 최소화
분포Airgap
모드해석결과 1 모드해석결과 2
본 사업의 특성상 모든 정보를 모두 공개할 수 없음을 양해해 주시기 바랍니다.※
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형 리니어모터 스테이지2.3 Gantry
설계방향￭A. 고정도의 직진도와 직각도를 얻기 위한 강성 구조 설계
고정도의 직진도와 직각도를 얻기 위한 구조해석-
열변형에 대한 고려-
가공성 고정도의 직진도 직각도를 고려한 재질 선정- , ,
B. Dual Servo Synchronization control
축의 고정도 제어를 위한 이 필요하다:Y 2-Axis Twin control .
설계 결과￭
구조해석 결과
유한요소 구조해석 및 설계 고정도의 직진도와 직각도를 얻기 위한 구조설계- :
가공성과 열변형을 고려한- Granite Frame
를 통한 수미크론급 고정도 위치 제어- Synchronization S/W
본 사업의 특성상 모든 정보를 모두 공개할 수 없음을 양해해 주시기 바랍니다.※
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형 리니어모터 스테이지2.4 Bridge
설계방향￭
A. 고강성 및 경량 구조 설계
에 이르는 고가속과 미크론 단위의 고정도 제어를 위해선 고강성 경량 구주가8g ,
필요하다.
B. 고가속 운동에 따른 진동 설계
고속 고가속 운동에 따른 진동 문제 해결이 필요하다, .
C. 고속 고정도 제어 알고리즘
설계결과￭
유한요소 구조해석 및 설계 수치해석 에 의한 구조설계- : S/W
금속재료 분석 및 선정 자성재료 및 고강성 합금 재료- :
방지 기구 구조- Cross Holler Bearing Slip : Rack & Pinion
진동 측정 및 분석 동특성 진도 측정 및 계측 분석- : /
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제조공정도3.
리니어스텝모터 제조공정도3.1
리니어서보모터 제조공정도3.2
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항목 공정설명
리니어모터
구동 역할을 하는 임-.XY Stage Actuator
본 제품은 영구자석 전자강판 에나멜 코일 탄소강판-. , , , ,
알루미늄등의 가공품으로 구성되어 있어 외주업체 제작이 용이
리니어엔코더리니어모터의 위치를 감지하는 센서임-.
표준품 생산제품을 구입하여 적용함 다양한 외국제품이 많음-. ( )
구동장치 리니어모터에 전력을 증푹 스위칭하고 제어하는 제품임-. /
다양한 제품 제조회사가 많아 본 제품에 적합하도고 외주 수정-. ,
제작하여 공급함제어장치
하부프레임
본 메커니즘은 전부 기계 구조물로서 축의 구조물 및-. XY
지지물을 가공 조립하는 공정임
많은 가공 조립기술 보유한 전문외주업체를 활용하여 제작함-. .
과 잉가공 외주제작 계약 체결-.Pro-tech
축 프레임XY
기타 기구물
기구물 조립
전장부 하니싱
조정 및 검사
리니어모터와 제어장치의 게인 조정 성능측정 및 조정 기계적-. , ,
조정 등을 하는 주요 공정임Gap
제품의 최종 성능을 좌우하는 단계로서 기구물 및 전자부-.
미세조정은 자체 기술인력으로 처리하며 기술인력은 자체교육
실시 후 투입
포장 및 운반 전문 업체 활용-.
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양산 원가계산과 기존제품과의 가격비교4.
양산원가 계산4.1
러니어스텝모터 양산원가(1)
리니어모터 양산원가(2)
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리니어모터 스테이지 시스템 양산원가(3)
기존제품과의 가격비교4.2
리니어모터 단품 시스템 가격비교
리니어모터 스테이지 시스템 가격비교
축 시스템 당사 만원 선진사 만원 국내경쟁사 만원- 1 : 450 ( : 600 , : 500 )
축 시스템 당사 만원 선진사 만원 국내경쟁사 만원- 2 : 1,200 ( : 1,800 , 1,500 )
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성능평가 및 선진국 제품과의 성능 비교5.
평가항목 및 방법5.1
평가 방법5.1.2
위치오차평가는 고정도 사용하여 평가- Gap Sensor, Laser Interferometer
정특성평가는 을 이용하여 측정평가- Gap Sensor, Load Cell
동특성평가는 사용 하여 측정평가- Laser Interferometer, Load Cell
모터상수측정은 를 사용하여 측정평가- LRC Meter, Thermal Recorder
가동부의 발생열을 근거한 코일부 철심부 열전달현상 측정- , ,;
반복정도 측정- Cyclic Error, Platen Error, Full Step Error, Hysteresis Error,
회전위치오차 측정- (Rolloing Error, Yawing Error, Pitching Error)
정특성 측정- (Holding Force, Detent Force, Position-Force Performance)
저항 인덕턴스 역기전력 전기적시정수 기계적시정수 열시정수 추력상수 측정- , , . , , ,
가감속특성측정- Single Step Resopnse, Oscillation,
가동부의 열발생원 부분을 을 시용하여 측정- Thermal Couple
정특성 측정- (Cogging Force, Static Friction Force)
동특성 측정 가감속 특성- (Single Step Resopnse, )
운전특성 효율 역률 부하변동율 전류변동율- ( , , , )
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평가항목5.1.2
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선진국 제품과의 성능비교5.2
평판형 리니어모터 스테이지(1)
축 및 다축 리니어모터 스테이지(2) 1
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양산개발시 애로상황 및 해결과정6.
개발비 부족6.1
고정도성이 요구되는 제품특성 상 적어도 개 이싱의 샘플을 제작하여 신뢰성을10
확인해야 하므로 많은 개발비가 소요된다 띠라서 과학문화재단 지장자치단체 사업. ,
자금 창업투자회사 정부출연금 산업지원부 기술자금 등을 신청하여 양산에 필요, , ,
한 자금을 확보할 예정이다.
핵심기술인력 부족6.2
전문적인 기술경험을 보유한 우수인력이 절대로 부족하여 산학연 공동개발 및 전문
업체와의 협력을 통한 우수인력 유치 및 을 통해 부족한 인력을 확보Out-sourcing
할 계획이다.
다양한 모델 시리즈 제품 부족6.3
특정장비에 집중된 모델개발로 인한 제품을 다양화하기가 부족함 따라서 향후 다,
양한 분야의 장비에 적합한 표준품을 시리즈 개발하여 판매에 연결되도록 할 계획
임.
양산시설 부족6.4
조립장 확장을 위해 년에 평을 임차할 계획이고 생산제품의 시험 검사를2002 200 , /
위해 계측설비 종 및 측정공구설비 여종을 구입할 계획임 또한 본격적인 양산8 10 .
을 위해 조립장 라인을 설치하여 외주제작되어 입고된 모듈을 조립하여 시스템을
완성할 수 있도록 할 계획임
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양산사업화 추진내용III .
추진경과1.
법인설립-. 00. 10. 28
사업장임대 성남시 분당구 야탑동 분당테크노파크 평-. 00. 11. 13 ( , 65 )
사업자등록-. 00. 11. 14 (987-56-43210)
무역업 등록 한국무역협회-. 00. 11. 20 ( )
신기술창업보육사업 사업자 선정 및 계약-. 00. 12. 13
재 안산테크노파크 입주계약-. 00. 12. 15 ( )
산학연 공동기술개발사업 개발계약 전남대-. 01. 1. 18 ( )
벤처기업인증 중소기업청 제-. 01. 2. 22 ( , 2001162571)
본점이전 안산시 시 동 한양대 안산캠퍼스 제 공학관 평-. 01. 4. 7 ( 1 4 , 15 )
전선 주 협력업체-. 01. 3. 20 LG ( )
사업장 등록 성남시 분당구 야탑동-. 01. 4. 23 ( .123456-123456)
기업부설연구소 인증 한국산업기술진행협회 제-. 01. 5. 17 ( . 20011791)
중소기업부품 소재 공동기술개발사업자 선정 한국산업기술평가원-. 01. 7. 19 ( )⋅개발제품 적용 장비개발 수주 및 계약 검사장비-. 01. 8. 6 (PROBE )
개발제품 적용 장비개발 수주 및 계약 검사장비-. 01. 12. 5 (PDP )
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매출 실적과 향후 년간 계획2. 3
매출실적 기간2.1 ( : 2000. 12 ~ 2001. 12)
현재 개발된 시제품의 시양을 변경하여 전용품으로 개조하여 검시장비에LCD/PDP
장착될 형 및 축형 리니어모터 시스템을 수주하였으며 또한 동일한 기종Gantry 1 I
의 제품이 적용되는 검사장비의 스테이지를 수주하여 적용 중에 있다Probe XY .
향후 예상 매출액2.2.
현재 개발제품의 시리즈화 개발을 진행중에 있으며 개발이 완료되는 시집부터는 표
준품외에 전용품을 병행하여 판매를 진행할 수 있다 선진사외 동등한 품질 및 저.
렴한 가격으로 인하여 초기 시장점유율이 좋을 것으로 예상되며 특히 전용품의 경
우 수요처와의 개발 연계를 통한 고정 수요 확보를 할 수 있을 것으로 예상된다.
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기대효과IV.
파급효과1.
본 개발에서 목표로 하는 이 성공적으로 개발되면 회전Linear Actuator System
운동에서 직선운동으로 변환시키는 구성장치를 대체할 수 있을 뿐 만 아니라 대부
분의 국내업체에서 수입에 의존하고 있는 의 완전한 설계Linear Actuator System
및 생산기술을 확보할 수 있게 되어 기술의 종속성을 벗어날 수 있게 된다 또한.
다양한 구성방식에 따른 유연성이 있는 고기능의 제어장치의 설계기술을 확보하게
될 뿐만 아니라 차세대의 제어기기를 위한 기본기술을 갖추게 되며 부가가치가 높
은 자동화 시스템에 이용하게 되어 국내의 시스템 응용력을 한층 향상시킴은 물론
미래형 첨단기술의 토착화에 기여하게 된다.
개발을 통하여 부속되는 구성장치 기술로 시스템의 엔Linear Actuator System
지니어링 및 위치 제어장치의 를 상당부분 공유하게 되어 고속정밀시스템Knowhow
을 구축할 수 있게 된다 또한 외국기술에의 의존에서 탈피하게 되며 수입대체 효.
과 및 수출이 가능하며 시스템 구축의 핵심 제어장치로서 자동화 산업과 조립 관련
된 인력절감의 효과가 따라서 커진다 적용범위 및 장비분야로서는 다음과 같다. .
반도체장비 분야 : Screen Printer, Chip Mounter, Wire Bonder, Die Bonder,①
Pick/Orient/Place Machine, Wafer Transfer, IC Test Handler Upgrade, 2-axis
Robot, Labeling Machine, Lead Inspection Machine, Wafer Scrubbing Actuator,
Flip Chip Bonder
부품조립장비 분야 등: Connector Pin Inserter, Disk Drive Assembler②
용접 및 납땜장비 분야 : Spot Welding & Soldering, Ultrasonic Welding③
의료기기 분야 등: Medical Assembly④
공작 가공기계 분야/ : Laser Cutting, Glass Cutting, Tire Trimming, Flash⑤
등Trimming
반송조립기기 분야 등: Stacking of Components⑥
광산업 분야 광부품 조립 및 검사장비:⑦
나노테크놀로지 분야 등: MEMS⑧
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수입대체 효과2.
수출 및 수입대체 효과
광전자부품의 초소형화에 따른 제품의 검사를 정밀하게 측정할 수 있도록 적용
장비의 고정도화와 국산화로 인한 원가절감으로 제품 경쟁력 향상
반도체 부품의 초미세화 추진에 따라 고정도화된 반도체제조 및 검사장비에 적I
용함으로서 장비 국산화 및 수입대체효과 증대
차원 측정기의 핵심 스테이지는 외국에서 수입하고 있는 실정이므로 개발시3 XY
제조원가 절감으로 수출이익 및 수출대체효과 증가
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첨부자료V.
당사관련 기사1.
저널 월호FA 10 : 2001. 10
제품 카다로그2.
첨부 참조
인증서3.
특허인증서
벤처기업 인증서
기업부설연구소 인증서
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저널FA
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국내서보모터산업 ‘적색경보’
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서보모터의 현안 및 향후 전망과 신기술을 재조명해 본다.
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국내외 서보모터 산업의 현안 및 향후 전망
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Linear Servo Motor Table System
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Linear Servo Motor Table System
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Linear Servo Motor Table System
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Linear Servo Motor Table System
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특허등록원부
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벤처기업확인서
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기업부설연구소인증서
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