KR100657790B1 - Battery Charging And Exchanging Apparatus For Automated Guided Vihecle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연축전지를 사용하는 무인 반송차의 배터리 충전/교체 장치를 제공한다. 배터리 충전/교체 장치는 2열 2단으로 구성된 배터리 적재함과, 상하 구동모터와 연결된 배터리 이송대와, 좌우 구동모터와 연결된 이송 포크를 포함한다. 4개의 배터리 적재함 중에서 3개의 배터리 적재함에는 충전 중인 배터리가 적재되어 있고 나머지 1개의 배터리 적재함은 비어 있다. 따라서, 무인 반송차의 배터리를 구성하는 4개의 연축전지 중에서 방전된 배터리를 빼내어 비어 있는 적재함에 넣고, 이미 충전이 완료된 다른 배터리를 적재함으로부터 빼내어 무인 반송차에 공급한다. 즉, 종래의 방식과 달리 배터리 충전에 소요되는 시간이 없으며, 단지 방전된 배터리와 충전된 배터리를 교체해 주기만 하면 된다.The present invention provides a battery charging / replacing device for an unmanned carrier using a lead acid battery. The battery charging / replacing device includes a battery stacker configured in two rows and two stages, a battery feeder connected to a vertical drive motor, and a transfer fork connected to a left and right drive motor. Of the four battery compartments, three battery compartments contain the battery being charged and the other one is empty. Therefore, the discharged battery is taken out of the four lead-acid batteries constituting the battery of the unmanned carrier and put into an empty storage box, and another battery which has already been charged is taken out of the storage box and supplied to the unmanned carrier. That is, unlike the conventional method, there is no time required for charging the battery, and only the discharged battery and the charged battery need to be replaced.
무인 반송차, 배터리, 충전, 연축전지Unmanned Carrier, Battery, Charge, Lead Acid Battery
Description
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 반송차의 배터리 충전 및 교체 장치를 나타내는 개략도이며, 도 1은 방전 배터리의 공급 동작을, 도 2는 충전 배터리의 배출 동작을 나타낸다.1 and 2 are schematic views showing a battery charging and replacing apparatus of an unmanned carrier vehicle according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a supply operation of the discharge battery, Figure 2 is a discharge operation of the rechargeable battery.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1, 2, 3, 4: 배터리 10: 배터리 적재함1, 2, 3, 4: Battery 10: Battery compartment
11: 상하 구동모터 12: 배터리 이송대11: up and down drive motor 12: battery feeder
12': 이송 포크 13: 좌우 구동모터12 ': Transfer fork 13: Left and right drive motor
14: 컨트롤러14: controller
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 제조 공정에서 공정 라인 사이의 제품 운송을 담당하는 무인 반송차의 배터리 충전 및 교체 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
AGV(Automated Guided Vehicle), LGV(Laser Guided Vehicle), RGV(Rail Guided Vehicle)과 같은 무인 반송차는 자동화된 반도체 제조 공정의 실시간 물류 흐름을 담당한다. 이러한 무인 반송차는 배터리를 구동원으로 하여 모든 작동이 호스트 컴퓨터의 지령에 의하여 이루어진다.Unmanned carriers such as automated guided vehicles (AGVs), laser guided vehicles (LGVs) and rail guided vehicles (RGVs) are responsible for the real-time logistics flow of automated semiconductor manufacturing processes. In such an unmanned carrier, all operations are performed by a command of a host computer using a battery as a driving source.
통상적으로 무인 반송차에 사용되는 배터리는 니켈-카드뮴 배터리로서 10분 동안 충전하여 50분 동안 사용할 수 있는 고효율의 배터리이다. 그러나, 니켈-카드뮴 배터리는 상온에서는 효율이 우수한 편이지만 동절기에는 사용시간이 30분으로 급격히 떨어지기 때문에 실시간으로 제품을 운송하는데 어려움이 많다. 아울러, 니켈-카드뮴 배터리는 구입에 소요되는 비용과 기간이 적지 않다.Typically, a battery used in an unmanned carrier vehicle is a nickel-cadmium battery, which is a highly efficient battery that can be charged for 10 minutes and used for 50 minutes. However, nickel-cadmium batteries have excellent efficiency at room temperature, but during the winter season, the use time drops sharply to 30 minutes, which makes it difficult to transport products in real time. In addition, nickel-cadmium batteries are costly and time consuming to purchase.
따라서, 본 발명의 목적은 무인 반송차의 배터리 충전에 소요되는 시간 손실을 최소화하여 가동율을 극대화하기 위한 것이다.Therefore, an object of the present invention is to maximize the operation rate by minimizing the time loss required for charging the battery of the unmanned carrier.
본 발명의 다른 목적은 무인 반송차의 배터리 구입 비용과 기간을 감소시키기 위한 것이다.Another object of the present invention is to reduce the cost and duration of battery purchase of an unmanned carrier.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 여러 개의 연축전지를 배터리로 사용하는 무인 반송차에 대한 배터리 충전/교체 장치를 제공한다. 본 발명의 배터리 충전/교체 장치는 배터리를 적재할 수 있는 적어도 두 개 이상의 배터리 적재함과, 무인 반송차의 배터리를 배터리 적재함에 공급하거나 배터리 적재함의 배터리를 무인 반송차로 배출시키는 이송수단을 포함한다.In order to achieve this object, the present invention provides a battery charging / replacing device for an unmanned carrier using a number of lead-acid batteries as a battery. The battery charging / replacement apparatus of the present invention includes at least two or more battery stacks capable of loading batteries, and a transport means for supplying the battery of the unmanned transport vehicle to the battery stack or discharging the battery of the battery stack to the unmanned transport vehicle.
배터리 적재함은 배터리가 충전 중에 있는 적어도 한 개 이상의 제1 배터리 적재함과, 배터리를 공급받을 수 있도록 비어 있는 적어도 한 개 이상의 제2 배터리 적재함으로 구성되며, 이송수단이 무인 반송차의 방전 배터리를 제2 배터리 적재함에 공급하면서 동시에 제1 배터리 충전함으로부터 충전 배터리를 배출시켜 무인 반송차에 제공한다. 이송수단은 상하 구동모터와 연결된 배터리 이송대와 좌우 구동모터와 연결된 이송 포크로 이루어질 수 있다.The battery compartment includes at least one or more first battery compartments in which the battery is being charged, and at least one or more second battery compartments that are empty so that the battery can be supplied. The battery is supplied to the battery compartment and at the same time, the rechargeable battery is discharged from the first battery charger and provided to the unmanned carrier. The conveying means may be formed of a battery feeder connected to the vertical drive motor and a transfer fork connected to the left and right drive motors.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
일반적으로 무인 반송차에는 배터리의 잔여 용량을 감지하는 감지 회로가 내장되어 있으며, 무인 반송차의 운행 도중 배터리의 잔여 용량이 기준치 이하로 내려가면 감지 회로가 이를 감지하여 호스트 컴퓨터에 경고 신호를 보내게 된다. 경고 신호를 받은 호스트 컴퓨터는 배터리 충전/교체 장치로 무인 반송차를 이동시킨다.In general, unmanned carriers have a built-in sensing circuit that detects the remaining capacity of the battery, and if the remaining capacity of the battery falls below the threshold during the operation of the unmanned vehicle, the sensing circuit detects it and sends a warning signal to the host computer. do. Upon receiving the warning signal, the host computer moves the unmanned carrier to the battery charging / replacement device.
본 발명이 적용되는 무인 반송차는 종래의 니켈-카드뮴 배터리가 아니라 여러개의 연축전지를 사용한다. 다음 실시예의 경우, 130암페어, 12볼트의 연축전지 4개를 사용하는 LGV(Laser Guided Vehicle)에 대하여 적용되는 배터리 충전/교체 장치이다.The unmanned carrier vehicle to which the present invention is applied uses a plurality of lead acid batteries rather than a conventional nickel-cadmium battery. In the following embodiment, the battery charging / replacement device is applied to LGV (Laser Guided Vehicle) using four lead-acid batteries of 130 amps, 12 volts.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 반송차의 배터리 충전 및 교체 장치를 나타내는 개략도이다. 도 1은 방전 배터리의 공급 동작을, 도 2는 충전 배터리의 배출 동작을 나타내고 있다.1 and 2 is a schematic view showing a battery charging and replacing device for an unmanned carrier vehicle according to an embodiment of the present invention. 1 illustrates a supply operation of a discharge battery, and FIG. 2 illustrates a discharge operation of a rechargeable battery.
도시된 바와 같이, 배터리 충전/교체 장치는 배터리 적재함(10)과 상하 구동 모터(11)와 배터리 이송대(12)와 이송 포크(12')와 좌우 구동모터(13)와 컨트롤러(14)로 이루어져 있다. 배터리 적재함(10)은 2열 2단으로 구성되며 최대 4개의 배터리가 적재될 수 있다. 상하 구동모터(11)는 배터리 이송대(12)를 상하로 이동시키는 구동수단이며, 좌우 구동모터(13)는 이송 포크(12')를 좌우로 이동시키는 구동수단이다. 배터리 이송대(12)와 이송 포크(12')는 각 적재함(10)으로 방전 배터리를 공급하거나 각 적재함(10)으로부터 충전 배터리를 배출시키는 이송수단이다. 컨트롤러(14)는 PLC(Programmable Logic Controller)로서 상하 구동모터(11)와 좌우 구동모터(13)에 연결되며, 적재 버튼과 배출 버튼이 형성되어 있다.As shown, the battery charging / replacement device includes a
4개의 배터리 적재함(10) 중에서 3개의 배터리 적재함에는 충전 중인 배터리가 적재되어 있고 나머지 1개의 배터리 적재함은 비어 있다. 따라서, 무인 반송차의 배터리를 구성하는 4개의 연축전지 중에서 방전된 배터리를 빼내어 비어 있는 적재함에 넣고, 이미 충전이 완료된 다른 배터리를 적재함으로부터 빼내어 무인 반송차에 공급한다. 즉, 종래의 방식과 달리 배터리 충전에 소요되는 시간이 없으며, 단지 방전된 배터리와 충전된 배터리를 교체해 주기만 하면 된다.Three battery stacks of the four
도 1을 참조하여 무인 반송차의 방전 배터리를 배터리 충전/교체 장치에 공급하는 과정을 설명한다. 배터리 충전/교체 장치의 배터리 적재함(10)에는 이미 3개의 배터리(1, 3, 4)가 충전 중에 있다. 컨트롤러(14)의 적재 버튼을 누르면, 무인 반송차의 방전 배터리(2)는 일단 배터리 이송대(12)로 옮겨지고, 배터리 이송대(12)는 상하 구동모터(11)에 의하여 비어 있는 적재함(10) 쪽으로 이동한다.A process of supplying a discharge battery of an unmanned carrier to a battery charging / replacement device will be described with reference to FIG. 1. Three
이어서, 좌우 구동모터(13)에 의하여 이송 포크(12')가 이동하면서 방전 배 터리(2)를 적재함(10) 안으로 옮긴다. 계속해서, 상하 구동모터(11)에 의하여 이송대(12)와 이송 포크(12')가 약간 하강하면, 방전 배터리(2)가 적재함(10) 안에 적재된다. 이어서, 이송 포크(12')는 적재함(10)을 빠져나와 원래 위치로 돌아오고, 이송대(12)도 원래 위치로 복귀한다. 도 1에서 방전 배터리(2)가 적재함(10) 안으로 공급될 때는 실선으로, 배터리(2)를 적재한 후 이송 포크(12')가 복귀할 때는 이점쇄선으로 표시되어 있다.Subsequently, the transfer fork 12 'is moved by the left and
다음은, 도 2를 참조하여 배터리 충전/교체 장치의 충전 배터리를 배출시키는 과정을 설명한다. 컨트롤러(14)의 배출 버튼을 누르면, 배터리 이송대(12)는 배출시키고자 하는 충전 배터리(4)가 있는 적재함(10) 쪽으로 이동한다. 이어서, 이송 포크(12')가 적재함(10) 안으로 이동하여 충전 배터리(4)의 아래쪽에 위치한다. 이 때, 이송대(12)와 이송 포크(12')는 충전 배터리(4)보다 약간 아래쪽에 있다.Next, a process of discharging the rechargeable battery of the battery charging / replacement device will be described with reference to FIG. 2. When the discharge button of the
계속해서, 상하 구동모터(11)에 의하여 이송대(12)와 이송 포크(12')가 약간 상승하면서 이송 포크(12')가 충전 배터리(4)를 들어 올린다. 이어서, 좌우 구동모터(13)에 의하여 이송 포크(12')가 원래 위치로 돌아오고, 이송대(12) 역시 원래 위치로 복귀한다. 도 2에서 이송 포크(12')가 적재함(10) 안으로 이동할 때는 실선으로, 충전 배터리(4)를 배출시키기 위하여 들어 올릴 때는 이점쇄선으로 표시되어 있다.Subsequently, the feed fork 12 'lifts the
배터리를 공급하거나 배출시키기 위하여 컨트롤러(14)의 공급 버튼 또는 배출 버튼을 누를 때, 원하는 배터리 적재함(10)의 위치를 선택하거나 입력할 수 있는 수단이 컨트롤러(14)에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 방전 배 터리의 공급과 충전 배터리의 배출 동작이 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.When the supply button or the eject button of the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 배터리 충전/교체 장치에 의하면 무인 반송차의 배터리 충전에 소요되는 시간 손실이 사실상 발생하지 않으며, 단지 배터리의 교체 시간만 필요하다. 따라서, 무인 반송차의 가동율이 극대화된다. 실시예에서 예로 든 바와 같이 4개의 연축전지를 사용하는 LGV의 경우, 동절기에도 4시간 동안 연속하여 무인 반송차를 가동시킬 수 있으며, 배터리 교체 시간은 5분에 불과하다. 따라서, 무인 반송차의 가동율은 종전에 비하여 약 14% 이상 향상된다. 아울러, 본 발명이 적용되는 무인 반송차는 일반 연축전지를 사용하기 때문에 배터리 구입 비용과 기간이 대폭 감소된다.As described above, according to the battery charging / replacement apparatus of the present invention, time loss for charging the battery of the unmanned carrier vehicle does not substantially occur, and only a replacement time of the battery is required. Therefore, the operation rate of the unmanned carrier is maximized. In the case of LGV using four lead-acid batteries as an example in the embodiment, even in winter, unmanned carrier can be operated continuously for 4 hours, battery replacement time is only 5 minutes. Therefore, the operation rate of the unmanned carrier is improved by about 14% or more. In addition, since the unmanned carrier vehicle to which the present invention is applied uses a general lead acid battery, the cost and duration of battery purchase are greatly reduced.
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