KR101048056B1 - Linear conveying device using magnetic levitation and magnetic bearing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동자의 열발생을 없애는 구조이면서, 가이드부와, 자기부상부와, 추진부가 서로 독립적인 구조로 이루어져, LCD 등과 같은 디스플레이 패널 등의 증착 공정에 유용하게 적용할 수 있도록 한 자기부상 및 자기 베어링을 이용한 직선이송장치에 관한 것이다.The present invention relates to a linear transfer device using a magnetic levitation and magnetic bearing, and more particularly, a structure that eliminates heat generation of the mover, and a guide portion, a magnetic levitation portion, and a propulsion portion are independent of each other. The present invention relates to a linear transfer device using magnetic levitation and magnetic bearings, which can be usefully applied to deposition processes such as display panels.
이를 위해, 본 발명은 직선형의 레일 형태로 구비되는 고정자와; 증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 이송자와; 상기 고정자와 이송자간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시에 이송자에 열발생을 차단하는 흡인식 자기부상수단과; 상기 고정자 및 이송자간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 추진수단과; 상기 고정자를 따라 직선 이송하는 이송자가 그 이송궤도내에 존재하도록 이송자의 양측부를 잡아주는 흡인식 안내력을 발생시키는 가이드수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 제공한다.To this end, the present invention is a stator provided in the form of a straight rail; A transporter for linearly conveying a suction type magnetic levitation to the stator while loading a display product for a deposition process; Suction magnetic maglev means for supporting three points between the stator and the transporter to generate suction maglev forces and to block heat generation in the transporter; A propulsion means installed at a corresponding position between the stator and the transporter to generate propulsion force for linear transport of the transporter; Guide means for generating suction guide force for holding both sides of the conveyor so that the conveyor for linearly conveying along the stator is present in the trajectory thereof; It provides a linear transfer device using a magnetic levitation and magnetic bearing, characterized in that configured to include.
자기부상, 직선이송장치, 고정자, 이송자, 추진수단, 흡인식, 자기부상수단, 3점 지지, 열발생, 차단 Magnetic levitation, linear feeder, stator, transporter, propulsion means, suction type, magnetic levitation means, 3-point support, heat generation, blocking
Description
본 발명은 자기부상 및 자기 베어링을 이용항 직선이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동자의 열발생을 없애는 구조이면서, 가이드부와, 자기부상부와, 추진부가 서로 독립적인 구조로 이루어져, LCD 등과 같은 디스플레이 패널 등의 증착 공정에 유용하게 적용할 수 있도록 한 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치에 관한 것이다.The present invention relates to a linear transfer device using magnetic levitation and magnetic bearing, and more particularly, a structure that eliminates heat generation of the mover, and has a structure in which the guide portion, the magnetic levitation portion, and the propulsion portion are independent of each other. The present invention relates to a linear transfer apparatus using magnetic levitation and magnetic bearing, which can be usefully applied to a deposition process such as a display panel.
각종 산업현장의 생산공정에 고정밀도의 직선 이송시스템이 적용되는 경우, 이송체와 레일간의 접촉에 의한 마찰로 인하여 여러가지 문제점이 야기됨에 따라, 이러한 마찰문제를 해결하기 위해서 자기부상 시스템(Magnetic Levitation system, MAGLEV)이 이용되고 있다.When a high-precision linear transfer system is applied to the production process of various industrial sites, various problems are caused by friction between the conveying body and the rail, so that the magnetic Levitation system is solved to solve such friction problems. , MAGLEV) is used.
자기부상을 이용한 이송시스템은 이송체를 자기력으로 부상(浮上)시켜 운행시키는 시스템으로서, 이송체와 레일간의 기계적인 접촉이나 마찰이 없기 때문에 에너지 손실이 없고, 무소음, 저진동, 초청정 이송시스템을 구현할 수 있다.The conveying system using magnetic levitation is a system that floats the conveying body by magnetic force, and there is no energy loss because there is no mechanical contact or friction between the conveying body and the rail, and it can realize noiseless, low vibration, ultra-clean conveying system. Can be.
자기부상 이송시스템은 자기부상력 및 안내력, 추진력이 요구되는데, 대개 부상전자석으로부터 자기부상력 및 안내력을 제공받고, 선형유도전동기(LIM, Linear Induction Motor) 또는 선형동기전동기(LSM, Linear Synchronous Motor)로부터 추진력을 제공받는다.Magnetic levitation conveying systems require magnetic levitation, guiding and propulsion, and are usually provided with a magnetic levitation and guiding force from a floating electromagnet, and a linear induction motor (LIM) or linear synchronous motor (LSM). The driving force is provided by the motor.
즉, 상기 자기부상력은 전자석의 권선에 흐르는 전류를 제어하여 부상전자석과 고정체간에 그 수직방향(부상력과 같은 방향)의 흡인력을 조절하여 부상전자석과 고정부가 서로 일정 간격으로 유지되도록 하여 얻어질 수 있고, 상기 안내력은 부상전자석과 고정체간의 수평방향(추진방향에 대한 수직방향)으로 발생되어 이동체가 궤도를 이탈되지 않게 해준다.That is, the magnetic levitation force is obtained by controlling the current flowing in the winding of the electromagnet to adjust the suction force in the vertical direction (same direction as the floating force) between the floating electromagnet and the fixed body to maintain the floating electromagnet and the fixed portion at a predetermined interval from each other The guiding force is generated in the horizontal direction (vertical direction to the driving direction) between the floating electromagnet and the fixed body so that the moving body does not depart from the track.
이러한 자기부상 이송시스템은 초청정 환경이 요구되는 반도체나 디스플레이 등의 전자제품 제조라인과 같이 각종 공장 자동화 라인에서 부품 혹은 반제품, 제품을 이동시키는 시스템으로 활용되고 있다.Such a magnetic levitation transfer system is used as a system for moving parts, semi-finished products and products in various factory automation lines, such as electronic product manufacturing lines such as semiconductors and displays requiring ultra-clean environments.
종래의 자기부상 이송시스템을 보면, LCD 등과 같은 디스플레이 제품이 적재되는 이송자측에 전자석 코어 및 권선이 포함됨에 따라, 전류 등의 인가에 따른 열 발생이 이송자의 전자석 코어 및 권선 등에서 일어나게 되고, 동시에 이때 발생된 열이 디스플레이 제품쪽으로 전달되어, 열에 매우 민감한 디스플레이 제품에 손상을 입히는 문제점이 있었다.In the conventional magnetic levitation transfer system, as the electromagnet core and the winding are included on the side of the carrier on which a display product such as an LCD is loaded, heat generation is generated in the electromagnet core and the winding of the transferr at the same time. The generated heat is transferred to the display product, which causes a problem of damaging the display product which is very sensitive to heat.
즉, 디스플레이 제품에 대한 증착 공정은 진공룸과 같은 매우 청정한 환경에서 진행되는 공정이므로, 디스플레이 제품에 열이 전달되지 않도록 해야 하며, 만 일 디스플레이 제품에 열이 전달되면 증착 공정을 위한 조건들이 달라져 불량 제품을 야기하게 된다.That is, since the deposition process for display products is a process that is performed in a very clean environment such as a vacuum room, it is necessary to prevent heat from being transferred to the display product. Will cause a product.
또한, 종래의 자기부상 이송시스템은 디스플레이 제품이 적재 이송되는 이송자와, 이송자의 이송을 위한 레일에 구비되는 고정자간의 지지방식을 2점 또는 4점식 지지 방식을 사용하였는 바, 2점 지지방식의 경우는 이송자의 이동시 흔들림이 발생될 우려가 있고, 4점 지지방식의 경우에는 고정자와 이송자를 구현하기 위한 전자석 및 부대 부품들이 많이 들어 설치비용이 증가하는 단점이 있다.In addition, the conventional magnetic levitation transfer system used a two-point or four-point support method as a support method between the transporter to which the display product is loaded and transported, and the stator provided on the rail for transporting the transporter. There is a concern that the shaker may occur when the mover moves, and in the case of the four-point support method, the installation cost increases because many electromagnets and auxiliary parts for implementing the stator and the mover are included.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 증착 공정을 위한 디스플레이 제품이 적재되는 이송자측에는 부상전자석 코어만을 배치하여 열발생이 일어나지 않도록 하고, 가이드부와, 자기부상부와, 추진부가 서로 독립적인 구조로 이루어지되, 자기부상부는 흡인식 자기부상력을 발휘하도록 구성되며, 추진부는 레일로 구비되는 고정자측에 설치되는 선형동기전동기로 구성하여, LCD 등과 같은 디스플레이 패널 등의 증착 공정에 매우 유용하게 적용할 수 있도록 한 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned, and only the floating electromagnet core is disposed on the transporter side on which the display product for the deposition process is loaded so that no heat is generated, and the guide part, the magnetic injury part, and the propulsion part are mutually different. It is composed of an independent structure, but the magnetic levitation portion is configured to exert suction magnetic levitation force, and the propulsion portion is composed of a linear synchronous motor installed on the stator side provided as a rail, and is very suitable for deposition processes such as display panels such as LCDs. It is an object of the present invention to provide a linear transfer apparatus using magnetic levitation and magnetic bearings that can be usefully applied.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직선형의 레일 형태로 구비되는 고 정자와; 증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 이송자와; 상기 고정자와 이송자간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시에 이송자에 열발생을 차단하는 흡인식 자기부상수단과; 상기 고정자 및 이송자간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 추진수단과; 상기 고정자를 따라 직선 이송하는 이송자가 그 이송궤도내에 존재하도록 이송자의 양측부를 잡아주는 흡인식 안내력을 발생시키는 가이드수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a stator provided in the form of a straight rail; A transporter for linearly conveying a suction type magnetic levitation to the stator while loading a display product for a deposition process; Suction magnetic maglev means for supporting three points between the stator and the transporter to generate suction maglev forces and to block heat generation in the transporter; A propulsion means installed at a corresponding position between the stator and the transporter to generate propulsion force for linear transport of the transporter; Guide means for generating suction guide force for holding both sides of the conveyor so that the conveyor for linearly conveying along the stator is present in the trajectory thereof; It provides a linear transfer device using a magnetic levitation and magnetic bearing, characterized in that configured to include.
본 발명의 바람직한 일 구현예로서, 상기 고정자는: 설치부지에 고정되는 하부레일과; 상기 하부레일의 일끝단 및 타끝단에 각각 일체가 되며 수직으로 세워지되, 상단부가 안쪽방향으로 수직 절곡된 제1 및 제2상부레일과; 상기 제1 및 제2상부레일 사이의 하부레일의 상면에 일체가 되며 수직으로 세워지되, 상단부가 제2상부레일과 같은 방향으로 수직 절곡된 제3상부레일; 로 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the stator includes: a lower rail fixed to the installation site; First and second upper rails integrally formed at one end and the other end of the lower rail, respectively, and vertically erected, the upper end of which being vertically bent; A third upper rail integrated vertically with the upper surface of the lower rail between the first and second upper rails, the upper end being vertically bent in the same direction as the second upper rail; Characterized in that consisting of.
본 발명의 바람직한 다른 구현예로서, 상기 이송자는: 증착공정을 위한 제품을 적재하여 이송하는 이송판과; 상기 이송판의 저면 소정 위치에 일체가 되며 고정자의 제1 및 제3상부레일 사이로 연장되는 제1지지바와; 상기 제1지지바의 하단끝에서 양쪽으로 연장되어 상기 제1 및 제3상부레일의 상단부 저면과 서로 마주보게 되는 제1 및 제3부상판과; 상기 이송판의 저면 소정 위치에 일체가 되며 고정자의 제2 및 제3상부레일 사이로 연장되는 제2지지바와; 상기 제2지지바의 하단끝에서 바깥쪽으로 연장되어 상기 제2상부레일의 상단부 저면과 서로 마주보게 되는 제 2부상판; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, the transporter includes: a transporting plate for transporting a product for a deposition process; A first support bar integral with a predetermined bottom surface of the transfer plate and extending between the first and third upper rails of the stator; First and third upper plate plates extending from both ends of the lower ends of the first support bars to face bottom surfaces of the upper ends of the first and third upper rails; A second support bar which is integral with a predetermined bottom surface of the transfer plate and extends between the second and third upper rails of the stator; A second upper plate extending outward from a lower end of the second support bar to face the bottom of the upper end of the second upper rail; .
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 흡인식 자기부상수단은: 고정자의 제1,2,3상부레일의 상단부 저면에 장착되는 전자석코어 및 이 전자석 코어에 감겨진 고정자 권선으로 이루어진 부상전자석과; 이송자의 제1,2,3부상판의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어 또는 영구자석; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, the suction type magnetic levitating means includes: an electromagnet core composed of an electromagnet core mounted on the bottom surface of the upper end of the first, second and third upper rails of the stator, and a stator winding wound around the electromagnet core; ; An electromagnet core or permanent magnet mounted on an upper surface of the first, second and third floaters of the transporter to exert magnetic levitation force by suction with the floating electromagnet; .
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 추진수단은: 고정자의 하부레일 바닥면에 설치되는 공심형 선형동기전동기와; 상기 공심형 선형동기전동기와 상하방향으로 대응되면서, 이송자의 제1 및 제3부상판의 저면에 걸쳐 부착되는 영구자석; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.As another preferred embodiment of the present invention, the propulsion means includes: a concentric linear synchronous motor installed on the bottom surface of the lower rail of the stator; A permanent magnet attached to the concentric linear synchronous motor in a vertical direction and attached to the bottoms of the first and third floaters of the conveyor; .
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 가이드수단은: 이송자의 이송판 양측면에 부착되는 자기회로 경로형성 부재와; 전자석코어 및 이 전자석 코어에 감겨진 고정자 권선으로 이루어져, 상기 자기회로 경로형성 부재의 바깥쪽에 이격 배치되며 고정 장착되는 가이드 전자석; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, the guide means includes: a magnetic circuit path forming member attached to both sides of the transfer plate of the transferr; A guide electromagnet composed of an electromagnet core and a stator winding wound around the electromagnet core, the guide electromagnet being spaced apart from and fixed to the outside of the magnetic circuit path forming member; .
특히, 본 발명에 따른 이송자의 제1,2,3부상판에 부착된 자기회로 경로형성 부재는 평면에서 보았을 때, 삼각형 배열을 이루도록 배치된 것을 특징으로 한다.In particular, the magnetic circuit path forming members attached to the first, second and third floating plates of the transporter according to the present invention are arranged to form a triangular arrangement when viewed in plan view.
또한, 본 발명에 따른 고정자의 제1,2,3상부레일의 부상전자석은 전체 레일 길이를 따라, 여러개로 구분되어 장착된 것을 특징으로 한다.In addition, the floating electromagnets of the first, second and third upper rails of the stator according to the present invention are characterized in that they are mounted separately in a plurality along the entire rail length.
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 본 발명의 고정자 구조에 있어서, 각 부상전자석의 전자석 코어를 서로 맞붙게 하고, 이 전자석 코어마다 권선이 독립적으로 감겨지게 하여, 각 부상전자석의 제어 전류를 달리 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, in the stator structure of the present invention, the electromagnet cores of each floating electromagnet are bonded to each other, and the windings are wound independently for each electromagnet core to reduce the control current of each floating electromagnet. It is characterized by that it was possible to.
이에, 여러개의 섹션중 N번째 섹션과 N+1번째 섹션의 부상전자석에서 발생하는 힘을 독립적으로 제어 가능하되, 전체 발생하는 힘을 일정하게(FN+FN+1=상수) 제어하여, 각 섹션으로 전환하는 동안, 왜란(Disturbance)이 발생되지 않는다.Therefore, it is possible to independently control the force generated in the floating electromagnets of the Nth section and N + 1th section of the multiple sections, by controlling the overall generated force constant (F N + F N + 1 = constant), During the transition to each section, no disturbances occur.
본 발명에 따르면, 상기 이송자의 제1,2,3부상판의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어는 발생되는 열을 최소화하기 위하여 적층(Lemination) 코어를 사용한 것을 특징으로 한다.According to the present invention, an electromagnet core mounted on an upper surface of the first, second, and third buoyancy plates of the transporter to exert magnetic levitation force by suction with the floating electromagnet is laminated to minimize heat generated. It is characterized by using a core.
또한, 상기 고정자의 각 전자석 코어 및 고정자 권선의 인접 위치에 수냉경로를 더 형성하여, 수냉 방식의 냉각이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, a water cooling path is further formed at adjacent positions of the electromagnet cores and the stator windings of the stator, so that cooling of the water cooling method is achieved.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.
본 발명에 따르면, 고정자에 대하여 이송자를 흡인식 자기부상력을 이용하여 자기부상시키는 동시에 선형동기전동기(LSM)에 의한 추진력을 이송자를 직선 이송시키되, 이송자의 구조를 열발생이 전혀 일어나지 않는 구조로 적용하여, 이송대상체(증착공정을 위한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널)를 초정밀하게 직선 이송시키는 동시에 열에 민감한 LCD 패널 등을 보호할 수 있다.According to the present invention, while the self-injury to the stator using the magnetic levitation force to the stator and at the same time the propulsive force by the linear synchronous motor (LSM) to transfer the transporter linearly, the structure of the transporter does not occur at all By applying it, the transfer object (display panel such as LCD for deposition process) can be precisely and linearly transferred while protecting heat sensitive LCD panel and the like.
또한, 본 발명의 고정자와 이송자간의 자기부상 지지방식을 평면을 형성하는 3점식으로 개선하여, 기계적 진동에도 이송자를 흔들림없이 안정적으로 이송시킬 수 있다.In addition, by improving the magnetic levitation support method between the stator and the conveyor of the present invention to a three-point form to form a plane, it is possible to transport the conveyor stably without shaking even in the mechanical vibration.
또한, 본 발명에 따르면, 이송자를 자기부상시키는 흡입식 자기부상수단 및 가이드시키는 가이드수단, 그리고 추진수단을 서로 독립적인 구조로 제작할 수 있어, 제작 및 조립이 용이한 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to manufacture the suction-type magnetic levitation means for levitation of the conveyer, the guide means for guiding, and the propulsion means independent of each other, there is an advantage that the manufacturing and assembly is easy.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이송자를 나타내는 사시도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 고정자 및 이송자간의 분리 및 결합 상태를 나타내는 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a linear transfer device using a magnetic levitation and magnetic bearing according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a conveyor according to the present invention, Figures 3 and 4 is a stator and a conveyor according to the present invention It is a perspective view which shows the separation | bonding and bonding state of liver.
본 발명은 흡인식 자기부상력을 이용하고, 선형동기전동기(LSM)에 의한 추진력을 이용하여, 이송대상체(증착공정을 위한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널)를 초정밀하게 직선 이송시키되, 이송대상체에 열전달이 전혀 발생되지 않도록 한 점, 그리고 고정자와 이송자를 안정적인 3점 지지 방식으로 개선한 점에 주안점이 있다.The present invention uses a suction-type magnetic levitation force, and by using a propulsion force by a linear synchronous motor (LSM), to transfer the transfer object (display panel, such as LCD for deposition process) ultra-precision linearly, the heat transfer to the transfer object The main focus is on the fact that it does not occur at all, and the stator and the carrier are improved by a stable three-point support method.
이를 위한 본 발명의 자기부상 직선이송장치에 대한 구성을 보면, 크게 고정 자(10)와, 이송자(20)와, 흡인식 자기부상수단(30)과, 추진수단(40)과, 가이드수단(50) 등을 포함하여 구성된다.The configuration of the magnetic levitation linear transfer device of the present invention for this purpose, the
먼저, 본 발명에 따른 고정자 및 고정자에 구비되는 흡인식 자기부상수단의 구성을 살펴보면 다음과 같다.First, the configuration of the suction type magnetic levitation means provided in the stator and the stator according to the present invention is as follows.
상기 고정자(10)는 직선형의 레일 형태로 구비되는 것으로서, 설치부지(LCD 등과 같은 디스플레이 패널의 증착 공정용 라인)에 고정되는 직사각 플레이트 형상인 하부레일(14)과, 상기 하부레일(14)의 일끝단 및 타끝단에 각각 일체가 되며 수직으로 세워지되, 그 상단부가 안쪽방향으로 각각 수직 절곡된 즉, "ㄱ"자 형상으로 절곡된 제1 및 제2상부레일(11,12)을 포함한다.The
특히, 상기 고정자(10)의 제1 및 제2상부레일(11,12) 사이에 배치되면서 하부레일(14)의 상면에 제3상부레일(13)이 수직으로 세워지며 일체로 형성되는 바, 이 제3상부레일(13) 또한 그 상단부가 제2상부레일(12)과 같은 방향으로 수직 절곡된 즉, "ㄱ"자 형상으로 절곡 형성된다.In particular, the third
이에, 상기 제1 및 제3상부레일(11,13)은 소정 거리를 유지하며 서로 마주보는 상태가 되고, 제2상부레일(12)은 제3상부레일(13)의 바깥쪽에 소정 거리를 유지하며 배치된 상태가 된다.Accordingly, the first and third
이때, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 상단부 저면에는 흡인식 자기부상수단(30)의 일 구성인 부상전자석(36)이 각각 장착되는데, 이 부상전자석(36)은 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 상단부 저면에 부착되는 전자석코어(32)와, 이 전자석 코어(32)에 감겨진 고정자 권선(34)으로 구성된다.At this time, the upper surface of the upper end of the first, second and third upper rails (11, 12, 13) of the
한편, 직선형의 레일 역할을 하는 고정자(10)는 LCD 등과 같은 디스플레이 패널의 증착 공정용 라인 길이에 맞게 약 8m 정도로 설치되는데, 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상전자석(36)에 포함된 고정자 권선(34)을 약 8m 길이에 걸쳐 감아주는 것은 비효율적이며 권선에도 어려움이 있으므로, 약 8m의 전체 레일 길이를 따라 5개 내외의 섹션별로 구분하여 설치하는 것이 바람직하다.On the other hand, the
즉, 상기 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 장착되는 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 레일의 길이방향을 따라 5개 내외로 부착하여, 5개 내외로 부착된 각 전자석 코어(32)에 고정자 권선(34)을 용이하게 감아줄 수 있도록 한다.That is, by attaching five or
물론, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상전자석(36)은 여러 개의 섹션으로 나누어져 장착되되, 각 레일(11,12,13)의 길이가 늘어날수록 섹션의 개수도 늘어나게 된다.Of course, the
본 발명의 다른 실시예로서, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 여러 개의 섹션으로 나누어져 장착되는 부상전자석(36)에 대한 제어 전류를 달리 줄 수 있도록 각 부상전자석(36)을 연결하는 구조를 달리 구성할 수 있는데, 각 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 서로 맞붙게 하고, 동시에 서로 맞붙은 전자석 코어(32)마다 권선(32)을 독립적으로 감아줌으로써, 각 부상전자석(36)에 제어 전류를 달리 인가할 수 있다.As another embodiment of the present invention, as shown in the accompanying FIG. 6, a structure for connecting each
이렇게 각 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 서로 맞붙게 하고, 동시에 서로 맞붙은 전자석 코어(32)마다 권선(32)을 독립적으로 감아줌에 따라, 여러개의 섹션중 N번째 섹션의 부상전자석과 N+1번째 섹션의 부상전자석에서 발생하는 힘을 독립적으로 제어 가능하게 되고, 또한 전체 부상전자석에서 발생하는 힘을 일정하게(FN+FN+1=상수) 제어할 수 있으며, 특히 각 섹션별 부상전자석(36)으로 전환하는 동안 어떠한 왜란(Disturbance)도 발생되지 않게 된다.In this way, the
예를 들어, N번째 부상전자석의 권선에 흐르는 제어 전류와, N+1번째 부상전자석의 권선에 흐르는 제어 전류의 합을 일정하게 제어하면서, 만약 위치 에러가 발생하면, 그 에러에 대해서 비례ㆍ적분 제어(PI Control)로 N+1번째 제어 전류를 보상하게 된다.For example, while controlling the sum of the control current flowing through the winding of the Nth floating electromagnet and the control current flowing through the winding of the N + 1 floating electromagnet, if a position error occurs, it is proportional and integral to the error. PI control compensates for the N + 1th control current.
한편, 본 발명에 따른 고정자(10)의 각 전자석 코어(32) 및 고정자 권선(34)의 인접 위치에 별도의 수냉경로(미도시됨)를 더 형성하여, 수냉 방식의 냉각이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, by forming a separate water cooling path (not shown) in the adjacent position of each of the
여기서, 본 발명에 따른 이송자 및 이송자에 구비되는 흡입식 자기부상수단의 구성을 살펴보면 다음과 같다.Here, looking at the configuration of the suction type magnetic levitation means provided in the transporter and the transporter according to the present invention.
상기 이송자(20)는 증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 부분으로서, 가장 위쪽에는 증착공정을 위한 제품을 적재하여 이송하는 이송판(24)이 구비된다.The
이때, 상기 이송판(24)의 상부에는 증착공정을 위한 LCD 등을 실질적으로 탑재하는 페이로더(payload)판(60)이 2차 댐퍼(62) 등을 이용하여 연결된다.In this case, a
상기 이송판(24)의 저면 일측 위치에는 상기 고정자(10)의 제1 및 제3상부레일(11,13)이 서로 마주보고 있는 사이를 통해 아래쪽으로 연장되는 제1지지바(25) 가 일체로 형성되고, 또한 상기 이송판(24)의 저면 타측 위치에는 고정자(10)의 제2 및 제3상부레일(12,13) 사이를 통해 아래쪽으로 연장되는 제2지지바(26)가 일체로 형성된다.A
또한, 상기 제1지지바(25)의 하단끝에는 제1 및 제3부상판(21,23)이 일체로 형성되는데, 상기 제1부상판(21)은 제1지지바(25)의 하단끝에서 고정자(10)의 제1상부레일(11)의 상단부 저면쪽으로 연장되는 수평판 형태로 형성되고, 상기 제3부상판(23)은 제1지지바(25)의 하단끝에서 고정자(10)의 제3상부레일(13)의 상단부 저면쪽으로 연장되는 수평판 형태로 형성된다.In addition, first and
또한, 상기 제2지지바(26)의 하단끝에는 상기 제2상부레일(12)의 상단부 저면과 서로 마주보게 되도록 연장되는 수평판 형상의 제2부상판(22)이 일체로 형성된다.In addition, at the lower end of the
본 발명의 흡인식 자기부상수단(30)의 다른 구성으로서, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)의 상면에는 상기 고정자(10)의 부상전자석(36)과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 자기회로 경로형성 부재(38), 즉 고정자 권선에서 발생되는 기자력이 회전자로 연결될 수 있도록 "자기회로의 경로(magnetic circuit path)를 형성하기 위한 부재"로서의 자기회로 경로형성 부재(38)가 각각 부착되되, 3점 지지를 위해 평면에서 보았을 때 삼각형 배열을 이루며 부착된다.
이때, 상기 자기회로 경로형성 부재는 강자성체 코어나 영구자석으로 이루어질 수 있다. As another configuration of the suction-type magnetic levitation means 30 of the present invention, the floating
In this case, the magnetic circuit path forming member may be made of a ferromagnetic core or a permanent magnet.
보다 상세하게는, 상기 제1,2부상판(21,22)의 자기회로 경로형성 부재(38)가 폭방향을 따라 동일 선상에 배치되고, 제3부상판(23)의 자기회로 경로형성 부재(38)가 제1 및 제2부상판(21,22)의 자기회로 경로형성 부재(38)보다 앞쪽에서 그 안쪽위치에 배치되어, 제1,2,3부상판(23)의 자기회로 경로형성 부재(38)는 서로 삼각형 배열을 이루게 된다. More specifically, the magnetic circuit
이때, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석(36)과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 자기회로 경로형성 부재(38)는 그 발생되는 열을 최소화하기 위하여 적층(Lemination) 코어를 사용하는 것이 바람직하고, 또한 적층 코어를 사용함에 따른 와전류(Eddy current) 손실도 없앨 수 있다.At this time, the magnetic circuit path is formed to be mounted on the upper surface of the first, second, third floating plate (21, 22, 23) of the
따라서, 상기 제1 및 제3부상판(21,23)의 상면과 상기 제1 및 제3상부레일(11,13)의 상단부 저면은 흡인식 부상수단(30)에 의하여 서로 이격되며 마주보게 되고, 또한 상기 제2부상판(22)의 상면과 상기 제2상부레일(12)의 상단부 저면도 흡인식 부상수단(30)에 의하여 서로 이격되며 마주보는 상태가 된다.Accordingly, the upper surfaces of the first and third
보다 상세하게는, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23) 상면에 각각 부착된 자기회로 경로형성 부재(38)와, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 각각 부착된 부상전자석(36)이 서로 이격되며 마주보는 상태가 된다.More specifically, the magnetic circuit
이에, 상기 고정자(10)의 부상전자석(36)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 자기회로 경로형성 부재(38)를 자력으로 당겨주게 되되, 붙지 않을 정도로 당겨주게 되어, 결국 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 대하여 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)은 흡인식으로 부상되는 상태가 된다.Accordingly, when a current is applied to the floating
한편, 본 발명의 주된 특징으로서, 상기와 같은 흡인식 자기부상수단(30)은 고정자(10)와 이송자(20)간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시 에 이송자에 열발생을 차단하도록 구성된다.On the other hand, as a main feature of the present invention, the suction type magnetic levitation means 30 is supported by the three points between the
즉, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23) 상면에 각각 부착된 자기회로 경로형성 부재(38)는 평면에서 보았을 때, 안정적인 삼각형 배열을 이루면서 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상 전자석(36)과 각각 대응되며 3점 지지되는 바, 이러한 3점 지지 방식은 기존의 2점 지지 방식에 비하여 기계적 진동에도 이송자를 흔들림없이 견고하게 잡아주어 직선 이송의 안정성을 제공할 수 있다.That is, the magnetic circuit
특히, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)은 권선이 없는 자기회로 경로형성 부재(38)만이 갖추어진 상태이면서, 3점 지지 방식으로 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 흡인식으로 부상되는 상태가 됨으로써, 전류 인가시 열을 발생시키는 권선이 포함된 전자석과 달리 열발생이 없게 되고, 이에 LCD 등과 같은 디스플레이 패널을 탑재하고 있는 이송자(20)의 이송판(24)쪽으로 열전달이 이루어지지 않게 되어, 결국 열로부터 민감한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널을 용이하게 보호할 수 있다.In particular, the first, second, third floating plate (21, 22, 23) of the
여기서, 본 발명에 따른 추진수단의 구성을 살펴보면 다음과 같다.Here, looking at the configuration of the propulsion means according to the present invention.
상기 추진수단(40)은 고정자(10) 및 이송자(20)간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자(20)의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 수단으로서, 고정자(10)의 하부레일(14) 바닥면에 설치되는 공심형 선형동기전동기(42)와, 이 공심형 선형동기전동기(42)와 상하방향으로 대응되도록 이송자(20)의 제1 및 제3부상판(21,22)의 저면에 걸쳐 부착되는 영구자석인 할바크(Halbach)의 자력배열을 갖는 영구자 석(44)으로 구성된다.The propulsion means 40 is installed at a corresponding position between the
따라서, 상기 선형동기전동기(42)에 전류가 인가되면, 선형동기전동기(42)에서 이송자(20)의 영구자석(44)쪽에 이동자계를 발생시켜, 선형동기전동기(42)와 영구자석(44)간의 흡인 및 반발에 의해 이송자(20)가 직선방향으로 추진되어진다.Accordingly, when a current is applied to the linear
한편, 본 발명에 따른 가이드수단(50)은 고정자(10)를 따라 직선 이송하는 이송자(20)가 그 직선 이송을 위한 궤도내에서 벗어나지 않은 채 존재하도록 이송자(20)의 양측부를 흡인식 안내력으로 잡아주는 역할을 하는 것으로서, 상기 흡입식 부상수단(30)과 같은 방식으로 설치된다.On the other hand, the guide means 50 according to the present invention is a suction guide force on both sides of the
즉, 상기 가이드수단(50)은 이송자(20)의 이송판(24) 양측면에 자기회로 경로형성 부재(52)가 부착되고, 이 자기회로 경로형성 부재(52)와 이격되는 바깥쪽 위치에는 전자석코어(54) 및 이 전자석 코어(54)에 감겨진 고정자 권선(56)으로 이루어진 가이드 전자석(58)이 소정의 지지수단에 의하여 고정 설치된다.That is, the guide means 50 is a magnetic circuit
따라서, 상기 가이드수단(50)의 가이드 전자석(58)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 전자석 코어 또는 영구자석(54)을 자력으로 당겨주게 되되, 붙지 않을 정도로 당겨주게 되어, 결국 상기 이송자(20)는 그 양측부가 흡인식으로 가이드 부상되는 상태가 된다.Accordingly, when a current is applied to the
마찬가지로, 상기 이송자(20)의 이송판(24)에는 권선이 없는 자기회로 경로형성 부재(38)만이 갖추어진 상태이면서, 가이드수단(50)의 가이드 전자석(58)에 대하여 흡인식으로 부상되며 안내됨으로써, 전류 인가시 열을 발생시키는 권선이 포함된 전자석과 달리 열발생이 없게 되어, LCD 등과 같은 디스플레이 패널을 탑재하고 있는 이송자(20)의 이송판(24)쪽으로 열전달이 이루어지지 않게 된다.Similarly, while only the magnetic circuit
한편, 도면상에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 자기부상 이송시스템에서 부상전자석(36), 가이드 전자석(58), 선형동기전동기(42) 등에 전력공급을 위한 전원공급장치와, 이동부의 현재 위치를 검출하기 위한 위치감지수단이 설치된다.On the other hand, although not shown in the drawings, in the magnetic levitation transfer system of the present invention the power supply for power supply to the floating
바람직하게는, 상기 전원공급장치는 부상전자석(36)과 선형동기전동기(42), 가이드 전자석(58) 등에 전력을 공급하기 위한 구성부로서, 통상의 케이블 베이를 이용한 전력공급에 비해 마찰손실 및 소음을 저감시킬 수 있는 비접촉식 전원공급장치(Contractless Power Supply, CPS)를 채택하는 것이 바람직하다.Preferably, the power supply device is a component for supplying power to the floating
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 자기부상 직선이송장치에 대한 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.Here, the operation of the magnetic levitation linear transfer device of the present invention having the above configuration will be briefly described.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 자기부상 직선이송장치의 고정자를 따라 이송자가 직선 이송하는 상태를 나타내는 평면도이다.5 is a plan view illustrating a state in which the conveyor linearly moves along the stator of the magnetic levitation linear transfer apparatus according to the present invention.
먼저, 비접촉식 전원공급장치를 통해, 상기 고정자(10)측의 부상전자석(36) 및 선형동기전동기(42), 그리고 상기 이송자(20)의 양측쪽에 배치된 가이드 전자석(58)에 전원을 인가한다.First, power is applied to the floating
이어서, 상기 고정자(10)의 부상전자석(36)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 자기회로 경로형성 부재(38)를 흡인식으로 당겨주게 되어, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 대하여 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)은 흡인식으로 부상되는 상태가 된다.Subsequently, when a current is applied to the floating
즉, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23) 상면에 각각 부착된 자기회로 경로형성 부재(38)가 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상 전자석(36)에 각각 대응되며 삼각형 배열로 3점 지지되는 동시에 흡인식으로 부상되는 상태가 된다.That is, the magnetic circuit
또한, 상기 가이드수단(50)의 가이드 전자석(58)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 전자석 코어 또는 영구자석(54)을 자력으로 당겨주게 되어, 상기 이송자(20)의 양측부가 흡인식으로 가이드 부상되는 상태가 된다.In addition, when a current is applied to the
따라서, 상기 선형동기전동기(42)에 전류가 인가되면, 선형동기전동기(42)에서 이송자(20)의 영구자석(44)쪽에 이동자계를 발생시켜, 선형동기전동기(42)와 영구자석(44)간의 흡인 및 반발에 의해 이송자(20)가 이송대상체(증착공정을 위한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널)를 초정밀하게 직선 이송시키게 된다.Accordingly, when a current is applied to the linear
도 1은 본 발명에 따른 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a linear transfer device using a magnetic levitation and magnetic bearing according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 이송자를 나타내는 사시도,Figure 2 is a perspective view showing the conveyor of the linear transfer device using a magnetic levitation magnetic bearing according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자 및 이송자간의 분리 상태를 나타내는 사시도,Figure 3 is a perspective view showing a separation state between the stator and the conveyor of the linear transfer device using a magnetic levitation magnetic bearing according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자 및 이송자간의 결합 상태를 나타내는 사시도,Figure 4 is a perspective view showing a coupling state between the stator and the feeder of the linear transfer device using a magnetic levitation magnetic bearing according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자를 따라 이송자가 직선 이송하는 상태를 나타내는 평면도,5 is a plan view showing a state in which the conveyer is linearly conveyed along the stator of the linear conveying apparatus using the magnetic levitation magnetic bearing according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자에 대한 다른 실시예로서, 고정자의 부상전자석이 서로 연결되는 구조를 나타내는 도면.6 is a view showing another embodiment of a stator of a linear transfer apparatus using a magnetic levitation magnetic bearing according to the present invention, in which a floating electromagnet of the stator is connected to each other.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 고정자 11 : 제1상부레일10: stator 11: first upper rail
12 : 제2상부레일 13 : 제3상부레일12: second upper rail 13: third upper rail
14 : 하부레일 20 : 이송자14: lower rail 20: transporter
21 : 제1부상판 22 : 제2부상판21: first float plate 22: second float plate
23 : 제3부상판 24 : 이송판23: third floating plate 24: transfer plate
25 : 제1지지바 26 : 제2지지바25: first support bar 26: second support bar
30 : 흡인식 자기부상수단 32 : 전자석코어30: magnetic suction means 32: electromagnet core
34 : 고정자 권선 36 : 부상전자석34: stator winding 36: floating electromagnet
38 : 자기회로 경로형성 부재 40 : 추진수단38: magnetic circuit path forming member 40: propulsion means
42 : 공심형 선형동기전동기 44 : 영구자석42: concentric linear synchronous motor 44: permanent magnet
50 : 가이드수단 52 : 자기회로 경로형성 부재50: guide means 52: magnetic circuit path forming member
54 : 전자석 코어 56 : 고정자 권선54: electromagnet core 56: stator winding
58 : 가이드 전자석 60 : 페이로더(payload)판58: guide electromagnet 60: payload (payload) version
62 : 2차 댐퍼62: secondary damper
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