:: The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication ::, Vol.19 No.6 | (2019) pp.169~174
탄성힌지를 이용한 초정밀 통신용 미러 구동 6축 메커니즘 구현과 실험적 강성 모델링
Abstract
최근 원격통신용 미러의 정밀 제어를 위한 초정밀 구동 메커니즘 설계에 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 는 초정밀 구동 메카니즘의 구성 조건을 만족하기 위하여 마이크로미터(um)의 분해능을 가진 탄성힌지( flexure hinge) 를 이용한 6자유도 스테이지 메카니즘을 제안한다. 탄성힌지를 조인트로 이용하여 공간상의 6자유도 스테이지를 설계하 고, 탄성힌지의 탄성변형을 이용하여 반복적인 운동을 제공한다. 공간상의 6 자유도 스테이지를 개발하기 위하여 탄성힌 지를 이용한 평면상의 2 자유도 스테이지를 설계하고 이를 조합하여 6 자유도 스테이지를 제작하였다. 유한요소 해석을 통하여 단위입력에 대한 최대 출력변위를 생성하는 탄성힌지의 크기와 형상을 결정하였고, 전체 스테이지를 구동 할 때, 개별 탄성힌지가 탄성 영역 안에서 구동됨을 유한요소 해석을 통하여 증명하였다. 또한 전체 스테이지 구동의 변위보정 과 강성검증을 실험적으로 증명하기 위하여 CCD 레이저 변위센서를 이용한 스테이지 변위 해석을 진행하였다.
Flexure joints are recently used in the ultra-precision mechanism for a telecommunication mirror stage. Flexure joints have several advantages coming from their monolithic characteristics. They can be used to reduce the size of manipulators or to increase the precision of motion. In our research, 6 dof(degree of freedom) mechanism is suggested for micrometer repeatability using a flexure mechanism. To design the 6-dof motion, the 2-dof planar mechanism are designed and assembled to make the 6-dof motion. To achieve a certain performance, it is necessary to define the performance of mechanism that quantifies the characteristics of flexure joints. This paper addresses the analysis and design of the 6-dof parallel manipulator with a flexure joint using a finite element analysis tool. To obtain experimental result, CCD laser displacement sensor is used for the total displacement and the stiffness for the 6-dof flexure mechanism.
6 dof mechanism,flexure joint,precise stage
