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자기 흡인식 부상 원리에 기초한 비접촉식 서피스 액추에이터의 초정밀 범용 스테이지에의 적용 가능성
Feasibility Study of General-purpose Precision Stage Using A Novel Contact-Free Surface Actuator Based on Magnetic Suspension Technology

정광식   (연세대학교 대학원 기계공학과UU0000936  ); 이상헌   (연세대학교 대학원 기계공학과UU0000936  ); 백윤수   (연세대학교 기계전자공학부UU0000936  );
  • 초록

    The precision stage using a novel contact-free planar actuator based on magnetic farces, magnetized force and Lorentz farce, is suggested. In the promising magnetic structure, the mover is driven directly without any transmission mechanism, and doesn't need any auxiliary driver for its posture calibration. Then it is estimated that the proposed operating principle is very suitable for work requiring high accuracy and cleanness, or general-purpose nano-stage. In this paper, we discuss a driving principle of the planar system including the magnetic force generation mechanism, a framework for the force model, governing characteristics of the levitated plate, and a planar motion control of the constructed prototype. And experimental results are given to verify the derived theoretical model and a feasibility of the system.


  • 주제어

    서피스 액추에이터 .   자기지지 .   정밀 스테이지 .   노광 장비.  

  • 참고문헌 (14)

    1. Jung K. S. and Baek Y. S., 2001, 'Contact-Free Electromagnetic Planar Motion System for High Precision Manipulating in Super Clean Environments,' Proceedings of the 32nd ISR(International Symposium on Robotics), April, pp. 1099-1104 
    2. 정광석, 백윤수, 2000, '자기 부상 방식 미세 운동 기구의 동적 모델링,' 대한기계학회 논문집, 제 24권, 제 5호, pp. 1166-1174 
    3. Ebihara, D. and Watada, M., 1989, 'Study of a Basic Structure of Surface Actuator,' IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 25, No. 5, pp. 3916-3918 
    4. Ohtsuka, H., Tsuchiya, J., Shimizu, T., and Kimura, G., 1996, 'Stator Design of Revolvable Surface Motor,' Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology, pp. 634-637 
    5. Awabdy, B. A., Shin, W., and Auslander, D. M., 1998, 'Nanometer Positioning of a Linear Motion Stage under Static Loads,' IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, Vol. 3, No.2, pp. 113-119 
    6. Rotors, H. C., 1941, Electromagnetic Devices, 1st ed London: John Siley & Sons 
    7. Wangsness, R. K., 1979, Electromagnetic Fields, John Wiley & Sons 
    8. 김홍록, 1998, '평면 스텝 모터를 이용한 노광장비 스테이지의 미소 각도 보정 장치 및 그 방법,' 대한민국 특허 등록번호 : 특 0136427 
    9. 박정규, 정수화, 이항부, 2000, 'PDP 용 수직형 구조의 근접 노광장치 개발,' 대한기계학회 논문집, 제 24권, 제 9호,pp. 2371-2380 
    10. 이종현, 장원익, 권진혁, 이용일, 김도훈, 최부연, 남병호, 1994, '웨이퍼 스텝퍼의 정렬정확도 측정에 관한 연구,' 한국정밀공학회지, 제 11 권, 제 1호,pp. 150-156 
    11. 송기무, 1990, '초정밀 X-ray 노광장치 원리 및 개발동향(上),' 한국정밀공학회지, 제 7 권, 제 2호, pp. 7-13 
    12. Tomita, Y. and Koyanagawa, Y., 1998, 'Study on a Surface Motor Driven Precise Positioning System,' Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 3, No.2, pp. 113-119 
    13. Mittal, S. and Menq, C., 1997, 'Precision Motion Control of a Magnetic Suspension Actuator using a Robust Nonlinear Compensation Scheme,' IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, Vol. 2, No. 4, pp. 268-280 
    14. Kim, W. J. and Trumper, D. L., 1998, 'High-Precision Magnetic Levitation Stage for Photolitho-graphy,' Precision Engineering, Vol. 22, No. 2, pp. 66-77 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (9)

    1. 2003. "Repulsive & Attractive Type Magnetic Levitation for Mechanical Isolation of the Planar Stage Mover" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 20(4): 76~83     
    2. 2003. "Modeling and Analysis of Electromagnets for Magnetic Suspension System" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 20(5): 180~188     
    3. 2003. "" KSME international journal, 17(5): 708~717     
    4. Lee, Sang-Heon ; Baek, Yoon-Su 2003. "The Design and Control of Contact-free Magnetic Suspension System with Four Degrees of Freedom" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, 27(6): 871~878     
    5. 2003. "Switched Reluctance Contact-Free Linear Actuator Using Attractive Magnetic Forces" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 20(10): 47~55     
    6. 2003. "Dynamic Analysis of the Contact-free Surface Actuator" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, 13(9): 663~670     
    7. 2003. "Contact-free Linear Actuator Using Active Magnetic Bearing" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 20(7): 91~98     
    8. 2003. "A Novel Measuring Method of In-plane Position of Contact-Free Planar Actuator Using Binary Grid Pattern Image" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 20(7): 120~127     
    9. Lee, Sang-Heon ; Baek, Yoon-Su 2003. "Feasibility Study of Positioning Device Using Magnetic Suspension System of Out of Plane Direction Forces" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, 27(11): 1941~1948     

 저자의 다른 논문

  • 백윤수 (51)

    1. 1996 "일반적 3R 링크를 갖는 6각 보행로봇 다리의 보행체적에 대한 해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 20 (7): 2205~2212    
    2. 1996 "링크 암에 대한 비선형 변환 제어 이론의 응용 연구" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 13 (2): 94~101    
    3. 1997 "비선형 변환제어에 의한 3자유도 수직 다관절 로봇의 제어" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 21 (11): 1809~1818    
    4. 1999 "스튜엇트 플랫폼형 공작기계의 동특성해석" 소음진동 = Journal of KSNVE 9 (1): 49~59    
    5. 1999 "비젼 시스템을 이용한 2-D 원형 물체 추적 알고리즘의 비교에 관한 연구" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 16 (7): 125~131    
    6. 2000 "자기 부상 방식 미세 운동 기구의 동적 모델링" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 24 (5): 1166~1174    
    7. 2000 "전자기력 제어를 이용한 6 자유도 초정밀 스테이지" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 17 (3): 158~164    
    8. 2000 "웨어러블 컴퓨터용 장갑형 손동작 입력 시스템의 보정" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 17 (7): 209~216    
    9. 2000 "Force Distribution of a Six-Legged Walking Robot with High Constant Speed" KSME international journal 14 (2): 131~140    
    10. 2001 "비접촉 평면 구동기의 자기력 조합 방식 구동 원리" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 18 (3): 115~121    

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