KR101145199B1

KR101145199B1 - 이송장치

Info

Publication number: KR101145199B1
Application number: KR1020100010813A
Authority: KR
Inventors: 최영민; 최정식; 구병완; 이연수; 김병찬; 김진형
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2012-05-24
Also published as: KR20110091131A

Abstract

이송장치가 개시된다. 본 발명의 이송장치는, 피이송물의 회전을 위한 회전축의 단부에 결합되는 영구자석 유닛; 영구자석 유닛의 둘레면에 인접되게 이격 배치되되 영구자석 유닛과의 이격 간격이 위치별로 다르게 형성되며, 영구자석 유닛과의 상호 작용에 의해 회전축을 회전시키기 위한 자기력을 발생시키는 전자석 유닛; 및 영구자석 유닛의 N/S 극성에 대한 전자석 유닛의 N/S 극성이 선택적으로 가변되는 동작에 기초하여 회전축이 회전될 수 있도록 전자석 유닛으로 인가되는 전류의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 회전축을 고속으로 회전시키더라도 종래와 같이 마그네트들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있으며, 또한 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

Description

이송장치{TRANSFERRING APPARATUS}

본 발명은, 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전축을 고속으로 회전시키더라도 종래와 같이 마그네트들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 나아가 자기력 발생 시 코깅(cogging)의 불균형을 감소시켜 리플(ripple) 현상의 발생을 최소화할 수 있는 이송장치에 관한 것이다.

이송장치란 피이송물을 이송하는 장치이다. 피이송물이란, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하는 기판, 반도체용 웨이퍼(wafer), 기판이나 웨이퍼를 수용하여 지지하는 트레이나 카세트가 될 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 박스(box)를 비롯한 각종 다양한 물류품이 될 수 있으나 이하에서는 피이송물을 기판이라 하여 설명하기로 한다.

현재, 기판을 이송시키는 이송장치는 컨베이어 타입의 이송장치와, 스테이지 타입의 이송장치와, 롤러 타입의 이송장치 등이 알려져 있으며, 이들 이송장치는 나름대로의 장단점을 가지고 공정에 적용되고 있다.

이러한 이송장치 중에서 특히, 롤러 타입의 이송장치는, 회전축에 다수의 롤러를 결합시킨 상태에서 회전축의 회전에 따른 롤러의 회전에 기초하여 기판을 이송시키는 구조를 갖는다.

롤러 타입의 이송장치는, 모터와 베벨 기어 등의 조합에 의해 롤러가 결합된 회전축을 회전구동시키는 접촉식 방식과, 마그네트(영구자석)에 의한 비접촉식 방식에 의해 롤러가 결합된 회전축을 회전구동시키는 비접촉식 방식으로 대별된다.

후자의 비접촉식 방식을 갖는 이송장치는, 전자의 접촉식 방식을 갖는 이송장치보다 소음 및 파티클(particle) 발생을 줄일 수 있는 이점이 있기 때문에 특히 클린 룸(clean room) 내에서의 기판 이송 공정에 현재 널리 적용되고 있다.

종래의 마그네트에 의한 비접촉식 방식을 갖는 롤러 타입의 이송장치는, 다수의 롤러가 결합되되 상호간 이격 배치되는 다수의 회전축과, 다수의 회전축의 단부에 각각 결합되는 다수의 제1 마그네트(영구자석)와, 다수의 제1 마그네트가 위치된 영역에서 회전축에 교차되는 방향으로 배치되는 동력전달축과, 다수의 제1 마그네트와 하나씩 대응되되 제1 마그네트와 상호간 자기력을 발생시키도록 제1 마그네트와 이격 배치되어 동력전달축에 결합되는 다수의 제2 마그네트(영구자석)를 구비한다.

이에, 모터가 동력전달축을 회전시키면 동력전달축에 결합된 다수의 제2 마그네트가 동력전달축과 함께 회전하게 되며, 다수의 제2 마그네트가 회전함에 따라 상호간 쌍을 이루는 제1 및 제2 마그네트 간의 척력에 기초하여 다수의 제1 마그네트가 회전하면서 다수의 롤러가 결합된 회전축을 회전시키게 되고, 이에 따라 다수의 롤러에 안착된 기판이 이송될 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 이송장치에 있어서는, 고속으로 동력전달축이 회전하는 경우 동력전달축의 축 조립공차와 회전축의 축 조립공차 등의 다양한 요인에 의하여 상호 이격 배치되면서 동작되어야 할 제1 및 제2 마그네트가 회전 동작 시 특히 고속으로 회전 동작 시 상호간 충돌되어 파손되는 현상이 발생되는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 종래의 이송장치는, 동력전달축에 결합된 다수의 제2 마그네트 중 어느 한 제2 마그네트를 수리 및 교체하려 할 경우, 인접된 제2 마그네트들을 동력전달축으로부터 모두 분리한 상태에서 수리 및 교체 작업을 해야 하므로 유지보수 작업이 용이하지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 회전축을 고속으로 회전시키더라도 종래와 같이 마그네트들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 나아가 자기력 발생 시 코깅(cogging)의 불균형을 감소시켜 리플(ripple) 현상의 발생을 최소화할 수 있는 이송장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 피이송물의 회전을 위한 회전축의 단부에 결합되는 영구자석 유닛; 상기 영구자석 유닛의 둘레면에 인접되게 이격 배치되되 상기 영구자석 유닛과의 이격 간격이 위치별로 다르게 형성되며, 상기 영구자석 유닛과의 상호 작용에 의해 상기 회전축을 회전시키기 위한 자기력을 발생시키는 전자석 유닛; 및 상기 영구자석 유닛의 N/S 극성에 대한 상기 전자석 유닛의 N/S 극성이 선택적으로 가변되는 동작에 기초하여 상기 회전축이 회전될 수 있도록 상기 전자석 유닛으로 인가되는 전류의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 영구자석 유닛은 원 형상을 가질 수 있으며, 상기 전자석 유닛의 내면을 잇는 가상의 라인은 상기 영구자석 유닛의 둘레면 일부 영역에 배치되는 아크(arc) 형상을 가질 수 있다.

상기 전자석 유닛의 내면을 잇는 가상의 라인은 상기 영구자석 유닛의 반원(180도)과 갖거나 그보다 미리 결정된 정도의 작은 사이즈(size)를 가질 수 있다.

상기 영구자석 유닛과 상기 전자석 유닛 사이의 이격 간격은 상기 전자석 유닛의 중앙 영역에서부터 양측 영역으로 갈수록 점진적으로 넓어지게 형성될 수 있다.

상기 전자석 유닛은, 상기 영구자석 유닛의 중심 축선을 기준으로 원주 방향을 따라 상호간 등각도 간격으로 배열되며, 외면으로 코일(coil)이 권취되는 다수의 슬롯; 및 상기 다수의 슬롯을 일체로 연결하는 아크형 연결부를 포함할 수 있다.

상기 슬롯의 노출 단부에는 상기 슬롯의 단면적보다 큰 헤드부가 더 형성될 수 있다.

상기 헤드부의 내면은 아크 형상을 가질 수 있다.

상기 헤드부의 내면에는 상기 아크형 연결부 쪽을 향해 함몰된 그루브가 더 형성될 수 있다.

상기 회전축에는 피이송물이 접촉되어 이송되는 다수의 이송롤러가 상호간 이격 배치될 수 있으며, 상기 회전축은 다수 개가 장치 프레임에 상대 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 상기 영구자석 유닛은 상기 회전축마나 하나씩 마련되고, 상기 전자석 유닛은 상기 영구자석 유닛 하나당 하나씩 대응되게 마련될 수 있다.

상기 전자석 유닛에 연결되어 상기 전자석 유닛을 상기 장치 프레임에 결합시키는 유닛 결합부를 더 포함할 수 있다.

상기 다수의 영구자석 유닛은 상기 회전축들의 어느 일단에만 규칙적으로 결합되거나 상기 회전축들의 양단에 지그재그(zigzag) 방식으로 결합될 수 있으며, 상기 피이송물은 LCD(Liquid Crystal Display) 기판일 수 있다.

상기 영구자석 유닛에서 N극과 S극의 분할면들의 라인은 상기 회전축의 길이 방향에 대하여 비틀린 각도를 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전축을 고속으로 회전시키더라도 종래와 같이 마그네트들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 나아가 자기력 발생 시 코깅(cogging)의 불균형을 감소시켜 리플(ripple) 현상의 발생을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이송장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 A 영역의 확대도이다.
도 4는 영구자석 유닛과 전자석 유닛 간의 배치 상태 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 영구자석 유닛과 전자석 유닛 간의 배치 상태를 달리하면서 테스트한 도표이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이송장치에서 영구자석 유닛과 전자석 유닛 간의 배치 상태 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이송장치의 평면도이다.

도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 피이송물이란, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하는 기판, 반도체용 웨이퍼(wafer), 기판이나 웨이퍼를 수용하여 지지하는 트레이나 카세트가 될 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 박스(box)를 비롯한 각종 다양한 물류품이 될 수 있다. 하지만, 설명의 편의를 위해 이하의 실시예에서는 피이송물을 기판이라 하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이송장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 A 영역의 확대도이고, 도 4는 영구자석 유닛과 전자석 유닛 간의 배치 상태 사시도이며, 도 5는 도 4의 정면도이고, 도 6은 영구자석 유닛과 전자석 유닛 간의 배치 상태를 달리하면서 테스트한 도표이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 이송장치(100)는, 장치 프레임(110)과, 피이송물(미도시)로서의 기판이 접촉되어 이송되는 다수의 이송롤러(120,122)가 상호간 이격 배치되어 장치 프레임(110)에 상대 회전 가능하게 결합되는 다수의 회전축(130)과, 다수의 회전축(130)의 단부에 각각 결합되는 다수의 영구자석 유닛(140)과, 영구자석 유닛(140)들 각각의 둘레면에 인접되게 이격 배치되되 영구자석 유닛(140)과의 이격 간격이 위치별로 다르게 형성되며 영구자석 유닛(140)과의 상호 작용에 의해 회전축(130)을 회전시키기 위한 자기력을 발생시키는 전자석 유닛(150)과, 영구자석 유닛(140)의 N/S 극성에 대한 전자석 유닛(150)의 N/S 극성이 선택적으로 가변되는 동작에 기초하여 회전축(130)이 회전될 수 있도록 전자석 유닛(150)으로 인가되는 전류의 공급을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

장치 프레임(110)은, 본 실시예의 이송장치(100)에 대한 외관을 형성하는 부분으로서 다수의 이송롤러(120,122)를 비롯하여 다수의 회전축(130), 다수의 영구자석 유닛(140) 및 전자석 유닛(150)을 지지한다. 본 실시예의 경우, 사각 파이프 형태의 금속 프레임을 가로 및 세로로 상호 조립하여 장치 프레임(110)을 제작하고 있다.

장치 프레임(110)의 하단에는 장치 프레임(110)을 지면에 대해 지지하는 푸트부재(111, 도 1 참조)가 마련된다. 장치 프레임(110)의 상면이 수평 상태로 조절될 수 있도록 푸트부재(111)는 지면에 대해 높이가 조절 가능하도록 마련된다. 높이 조절의 형태는 간단한 스크루(screw) 방식이 적용될 수 있다.

다수의 이송롤러(120,122)는, 그 외면으로 접촉된 기판을 이송시키는 부분이다. 기판은 외부로부터 가해지는 충격에 매우 취약한 특성을 가지므로 기판이 다수의 이송롤러(120,122)에 의해 접촉되어 이송되는 과정에서 기판에 스크래치(scratch) 등의 불량이 발생되어서는 아니 된다. 따라서 본 실시예에서 다수의 이송롤러(120,122)는 우레탄이나 실리콘, 혹은 고무와 같은 재질로 제작된다.

이러한 이송롤러(120,122)들은 하나의 회전축(130)에 상호 이격되게 다수개로 마련되어 있다. 본 실시예의 경우, 하나의 회전축(130)에 총 10개의 이송롤러(120,122)들이 결합되어 있다.

10개의 이송롤러(120,122)들 중에서 대부분의 이송롤러(120)는 내부에 베어링(bearing)이 장착된 원형 구조를 갖는 반면 회전축(130)의 양측 끝에 마련된 즉 영구자석 유닛(140)에 인접된 이송롤러(122)는 약간 상이한 구조를 갖는다.

즉, 회전축(130)의 양측 끝에 마련된 이송롤러(122)에는 실질적으로 기판이 접촉되는 표면보다 상대적으로 직경이 더 큰 플랜지부(122a, 도 3 참조)가 형성된다. 플랜지부(122a)는 각각 영구자석 유닛(140) 측에 인접되게 마련되는데, 이러한 플랜지부(122a)는 기판이 이송 라인(line)을 벗어나 장치 프레임(110)의 외측으로 이탈되는 것을 저지하는 역할을 겸한다.

다수의 회전축(130)은, 이송롤러(120,122)들을 회전 가능하게 지지한다. 앞서도 기술한 바와 같이, 본 실시예의 이송장치(100)는 하나의 회전축(130)에 각 10개씩의 이송롤러(120,122)가 결합되는 구조를 갖는다.

하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 하나의 회전축(130)에 결합되는 이송롤러(120,122)의 개수는 적절하게 선택 변경될 수 있다. 또한 장치 프레임(110)에 갖춰진 회전축(130)의 개수 역시 적절하게 선택 변경될 수 있다.

본 실시예와 같이, 대면적 기판, 예컨대 가로/세로의 길이가 3 미터(m) 내외에 이르는 소위 11세대용 기판을 이송시키기 위해서는 하나의 회전축(130)에 대략 10개 정도의 이송롤러(120,122)가 결합되어야 하며, 그러려면 실질적으로 회전축(130)의 길이가 길어야 한다.

이 경우, 길이가 긴 회전축(130)의 중앙 영역에서 처짐이 발생될 우려가 있다. 이를 저지하기 위해, 본 실시예에서는 장치 프레임(110)에 결합되어 다수의 회전축(130)의 처짐을 저지시키는 처짐저지부(131)를 더 구비하고 있다. 하지만 처짐저지부(131)는 구성상 제외될 수도 있는 것이다.

한편, 다수의 영구자석 유닛(140)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(130)들의 단부에 각각 결합된다.

이러한 영구자석 유닛(140)들은 전자석 유닛(150)과의 자기력에 의한 상호 작용에 의해 회전축(130)들을 회전시키는 역할을 한다.

영구자석 유닛(140)들 각각은 그 원주 방향을 따라 N극과 S극이 상호 순차적으로 배열되는 원형의 단면 구조를 갖는다. 다시 말해, 본 실시예에서의 영구자석 유닛(140)들은 원통형 또는 원기둥 구조를 갖는다. 따라서 정면에서 본 영구자석 유닛(140)은 도 5처럼 원 형상을 갖는다.

이러한 영구자석 유닛(140)들에 형성되는 N극과 S극은 상호간 균등하게 규칙적으로 분할되어 배열된다. 이 경우, N극과 S극의 분할면들의 합은 짝수 개인 것이 바람직하며, 그래야만 전자석 유닛(150)과의 상호 작용에 기인한 회전력을 효과적으로 제공할 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 반드시 이에 제한될 필요는 없다.

본 실시예의 영구자석 유닛(140)에서 N극과 S극의 분할면들의 라인(L1, 도 4 참조)은 회전축(130)의 길이 방향에 대하여 약간 비틀린 각도를 형성한다. 하지만, 다른 실시예를 도시한 도 7처럼 영구자석 유닛(140)의 N극과 S극의 분할면들의 라인(L2)은 회전축(130)의 길이 방향과 나란할 수도 있다. 즉 도 4 및 도 6의 어떠한 것이 적용되더라도 무방할 수는 있겠지만 실험을 통해 알아보면, 도 4와 같이 일정한 비틀림 각도(skew)를 갖는 것이 유리한 것으로 나타나고 있다.

한편, 전자석 유닛(150)은, 영구자석 유닛(140)들 각각의 둘레면에 인접되게 이격 배치되어 영구자석 유닛(140)과의 상호 작용에 의해 회전축(130)을 회전시키기 위한 자기력을 발생시키는 역할을 한다. 전자석 유닛(150)은 유닛 결합부(155)에 의해 장치 프레임(110)에 결합된다.

전자석 유닛(150)의 구조에 대해 살펴보면, 본 실시예에서 전자석 유닛(150)은, 영구자석 유닛(140)의 중심 축선을 기준으로 원주 방향을 따라 상호간 등각도 간격으로 배열되며 외면으로 코일(coil, 미도시)이 권취되는 다수의 슬롯(151)과, 다수의 슬롯(151)을 일체로 연결하는 아크형 연결부(152)를 구비한다.

본 실시예에서 아크형 연결부(152)는 다수의 슬롯(151)의 뿌리 쪽에서 아크 형태로 연결되는 형태를 가지지만 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

본 실시예에서 전자석 유닛(150)은 슬롯(151)이 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 6개 형성되는 6분할 슬롯 구조로 적용되고 있다. 슬롯(151)의 개수와 영구자석 유닛(140)의 극수와의 관계는 모터 기술분야에서 거의 정해져 있기 때문에 그것을 참조하면 되며, 경우의 수는 다양할 수 있다. 따라서 6 슬롯(151) 구조에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

슬롯(151)들의 노출 단부에는 슬롯(151)의 단면적보다 큰 헤드부(153)가 형성된다. 이때, 헤드부(153)의 내면(153a)은 아크 형태를 갖는다. 그리고 헤드부(153)에는 아크형 연결부(152) 쪽을 향해 함몰된 그루브(154)가 형성된다.

영구자석 유닛(140)의 둘레면은 완전한 원 형상을 가지지만 전자석 유닛(150)의 내면을 잇는 가상의 라인은 원 형상이 아닌 원의 일부를 자른, 즉 아크(arc) 형상을 갖는다. 여기서, 전자석 유닛(150)의 내면을 잇는 가상의 라인이란 헤드부(153)의 내면(153a)을 잇는 가상의 라인을 의미한다.

이때, 전자석 유닛(150)의 내면을 잇는 가상의 라인은 영구자석 유닛(140)의 반원(180도)과 갖거나 그보다 미리 결정된 정도의 작은 사이즈(size)를 갖는다. 바람직하게는 전자석 유닛(150)의 내면을 잇는 가상의 라인 양 끝단이 영구자석 유닛(140)의 반원인 180도에 위치하는 것이 좋다.

그리고 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 이격 간격은 위치별로 다르게 형성되는데, 즉 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 이격 간격은 전자석 유닛(150)의 중앙 영역에서부터 양측 영역으로 갈수록 점진적으로 넓어지게 형성된다.

다시 말해, 도 5에 도시된 바와 같이, 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 중앙 영역에서의 이격 폭(G1, 최소 공극)이 가장 좁고, 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 사이드 영역에서의 이격 폭(G2, 최대 공극)이 가장 넓다.

예컨대, 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 중앙 영역에서의 가장 좁은 최소 공극(G1)은 대략 0.5 mm 내외이고, 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 사이드 영역에서의 가장 넓은 최대 공극(G2)은 대략 2.5 mm 내외일 수 있다. 물론, 이러한 수치에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

이러한 구조를 가짐에 따라 자기력 발생 시 코깅(cogging)의 불균형을 감소시켜 리플(ripple) 현상의 발생을 최소화할 수 있게 된다. 따라서 결과적으로 회전축(130)의 원활한 회전운동을 보장할 수 있다.

이에 대해 부연한다. 자기력(자력)의 세기는 자성체와 비자성체, 예를 들면 두 물체의 거리가 가까울수록 자력이 작용하는 세기는 커지는 것과 같이 통상의 모터에서 회전자(Magnetic)와 고정자(Stator, 코일)의 거리는 가까울수록 그 영향이 커진다.

통상의 모터에서 자력의 세기는 토크(Torque)의 크기에 비례한다. 따라서 모터의 개발 시 회전자와 고정자 간의 두 간극(공극)을 최소화 하려는 노력을 기울이고 있는 것이 보통이지만 일반적으로 베어링에 의해 회전자의 샤프트가 고정되고 기계적인 공차를 감안하여 공극을 선정하는 방법을 취한다.

또한 토크가 커짐에 따라 슬롯(slot)의 수와 마그네틱 극수와의 관계로 나타나는 코깅 현상은 상대적으로 커지는 것이 일반적이다. 실제로 매우 정밀한 정밀 모터가 아닌 이상 코깅은 일반 모터에서는 문제가 되지 않는다. 그리고 통상적인 모터에서는 고정자에 대해 회전자가 360도로 배열되어 있기 때문에 코깅의 불균형은 발생하지 않는다.

이러한 일반적인 이론에서 본 실시예와 같은 이송장치(100)에 적용될 수 있는 모터 쪽으로 범위를 좁혀서 설명한다. 만일, 본 실시예와는 약간 다르게 공극(G1,G2)의 차이를 두지 않으면서 단순히 영구자석 유닛(140)을 기준으로 전자석 유닛(150)이 180도 배열 구조를 갖도록 하면 슬롯(151)이 절단되는 180도 부분에서 코깅의 불균형이 발생한다. 그 불균형은 리플 현상을 증대시킨다. 하지만, 본 실시예의 이송장치(100)는 리플 현상을 최소화해야 한다.

물론, 리플 현상은 완전히 없앨 수 없는 물리적 현상이다. 따라서 본 실시예처럼 영구자석 유닛(140)을 기준으로 전자석 유닛(150)이 이상적으로 180도 배열 구조를 가지되 180도 끝단부에서의 코킹 포스(force)를 균일하게 가져가는 방법으로 공극(G1,G2), 다시 말해 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 이격 간격이 각 슬롯(151)별로 즉 위치별로 상이하도록 하면 코깅의 불균형을 저지하여 리플 현상의 감소를 유도할 수 있게 된다.

예컨대, 본 실시예와는 달리 영구자석 유닛(140)을 기준으로 전자석 유닛(150)을 360도 배열하면 예컨대 12개의 슬롯(151)에서 30도를 이동할 때마다 자속의 크기와 형태는 각 각도 위치별로 다르나 일정한 패턴을 그리며 변하기 때문에 일정하게 된다.

하지만, 본 실시예처럼 영구자석 유닛(140)을 기준으로 전자석 유닛(150)의 180도 배열 구조를 적용하면 180도를 벗어나는 순간 자속의 크기와 형태가 완전히 변해버린다. 때문에 180도를 벗어나면 반자성체와 자성체가 관계를 하고 있는 상태가 되어 그 변화의 양이 커질 수 있는데, 본 실시예에서는 이러한 변화를 완만하게 하기 위해 전자석 유닛(150)과 영구자석 유닛(140) 사이의 이격 간격, 즉 공극(G1,G2, 도 5 참조)을 다르게 설정하고 있는 것이며, 이러한 구조를 적용하면 결과적으로 코깅의 불균형을 감소시켜 리플 현상의 발생을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

도 6의 도표를 통해 부연하면, 제1 모델(MODE.1)과 제2 모델(MODE.2)은 영구자석 유닛(140)과 전자석 유닛(150) 간의 공극을 일정하게 하면서 영구자석 유닛(140)의 비틀림 각도(skew)만을 다르게 한 예이고, 제3 모델(MODE.3)과 제4 모델(MODE.4)은 영구자석 유닛(140)과 전자석 유닛(150) 간의 공극을 다르게 하면서 영구자석 유닛(140)의 비틀림 각도(skew)를 다르게 한 예이다.

실험을 통해 알아보면, 제4 모델(MODE.4) 쪽으로 갈수록 코깅의 불균형을 없어지면서 리플 현상의 발생 역시 나타나지 않는 것을 알 수 있는데, 본 실시예의 도 4 및 도 5의 그림이 도 6의 도표에서의 제4 모델(MODE.4)에 해당한다. 물론, 제3 모델(MODE.3) 역시 적용이 가능하다.

제어부(미도시)는, 영구자석 유닛(140)의 N/S 극성에 대한 전자석 유닛(150)의 N/S 극성이 선택적으로 가변되는 동작에 기초하여 회전축(130)이 회전될 수 있도록 전자석 유닛(150)으로 인가되는 전류의 공급을 제어하는 역할을 한다.

이때, 전자석 유닛(150)으로 인가되는 전류의 방향은 기판이 이송 방향에 기초하여 결정된다. 부연하면, 본 실시예의 제어부는, 플레밍의 왼손법칙에 기초하여 기판이 이송되는 방향에 맞게 회전축(130)이 회전될 수 있도록 전자석 유닛(150)으로 인가되는 전류의 방향을 제어하게 되는데, 이러한 전류의 방향 제어뿐만 전류의 세기도 함께 제어함으로써 회전축(130)의 회전 속도에 따른 기판 이송 속도를 제어하게 된다.

이에, 제어부가 전자석 유닛(150)에 인가되는 전류의 방향을 제어하여 전자석 유닛(150)에 형성되는 N/S 극성을 교번적으로 바꾸어주면, N극과 S극이 상호간 균등하게 규칙적으로 분할되어 배열되어 있는 영구자석 유닛(140)들과의 사이에 상호 대응되는 위치에서 척력을 발생시키게 되고, 발생된 척력으로 인해 영구자석 유닛(140)들은 회전하면서 회전축(130)을 회전시키게 되는 것이다.

이러한 구성을 갖는 이송장치(100)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

별도의 이송 로봇에 의해 기판이 이송장치(100) 쪽으로 옮겨지면, 우선 제어부는 전자석 유닛(150)에 인가되는 전류의 방향을 제어하여 전자석 유닛(150)에 형성되는 N/S 극성을 교번적으로 바꾸어준다.

그러면 6분할 슬롯 구조로 되어 있는 전자석 유닛(150)과, N극과 S극이 상호간 균등하게 규칙적으로 분할되어 배열되어 있는 영구자석 유닛(140)들과의 사이에 상호 대응되는 위치에서 척력이 발생되고, 이러한 척력에 기초하여 영구자석 유닛(140)들은 회전하면서 회전축(130)을 회전시키게 됨으로써 회전축(130)들 상의 이송롤러(120,122)에 안착된 기판은 원하는 방향으로 이송될 수 있게 된다.

이처럼, 본 실시예의 이송장치(100)는, 장치 프레임(110)에 고정되어 있는 전자석 유닛(150)과 이격된 위치에서 자기력에 의해 영구자석 유닛(140)들이 회전하면서 회전축(130)을 회전시키는 구조 및 원리를 갖기 때문에 설사 회전축(130)을 고속으로 회전시킨다 하더라도 전자석 유닛(150)이 회전하지 않기 때문에 종래와 같이 마그네트(자석)들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있다.

뿐만 아니라 전자석 유닛(150)을 그다지 정밀하게 가공하지 않더라도 동작 시 종래와 같이 마그네트(자석)들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

그리고 본 실시예의 이송장치(100)는, 전자석 유닛(150)이 장치 프레임(110)에 결합되고, 하나씩의 영구자석 유닛(140)은 회전축(130)들의 단부에 결합되는 구조에 갖기 때문에 조립 작업도 용이할 뿐만 아니라 유지보수 작업 역시 종래보다 훨씬 손쉬워지는 이점이 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 회전축(130)을 고속으로 회전시키더라도 종래와 같이 마그네트(자석)들이 충돌에 의해 파손되는 현상을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 나아가 자기력 발생 시 코깅(cogging)의 불균형을 감소시켜 리플(ripple) 현상의 발생을 최소화할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이송장치의 평면도이다.

전술한 실시예의 경우, 영구자석 유닛(140)들은 장치 프레임(110) 상의 일측에만 일렬로 배치되어 회전축(130)의 어느 일단에만 규칙적으로 결합되어 있었다.

하지만 본 실시예의 이송장치(200)와 같이, 영구자석 유닛(140)들은 회전축(130)들의 양단에서 지그재그(zigzag) 방식으로 결합되어도 좋다.

이러한 경우, 이송롤러(120,122)들 역시, 그 배열 방향이 지그재그 방식으로 보여 질 수 있는데, 도 7과 같이 구성하더라도 본 발명의 효과를 제공하는 데에는 아무런 무리가 없다.

다만, 도 7과 같이, 영구자석 유닛(140)들을 지그재그 방식으로 마련하는 경우에는 그에 대응되는 위치에 전자석 유닛(150) 역시 지그재그 방식으로 배치해야 할 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 장치 프레임 120,122 : 이송롤러
130 : 회전축 140 : 영구자석 유닛
150 : 전자석 유닛 151 : 슬롯
152 : 아크형 연결부 153 : 헤드부
154 : 그루브

Claims

원 형상을 가지며, 피이송물의 회전을 위한 회전축의 단부에 결합되는 영구자석 유닛;
상기 영구자석 유닛의 둘레면에 인접되게 이격 배치되되 상기 영구자석 유닛과의 이격 간격이 위치별로 다르게 형성되며, 상기 영구자석 유닛과의 상호 작용에 의해 상기 회전축을 회전시키기 위한 자기력을 발생시키는 전자석 유닛; 및
상기 영구자석 유닛의 N/S 극성에 대한 상기 전자석 유닛의 N/S 극성이 선택적으로 가변되는 동작에 기초하여 상기 회전축이 회전될 수 있도록 상기 전자석 유닛으로 인가되는 전류의 공급을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 전자석 유닛의 내면을 잇는 가상의 라인은 상기 영구자석 유닛의 둘레면 일부 영역에 배치되는 아크(arc) 형상을 가지며,
상기 전자석 유닛의 내면을 잇는 가상의 라인은 상기 영구자석 유닛의 반원(180도)과 같거나 그보다 미리 결정된 정도의 작은 사이즈(size)를 가지며,
상기 영구자석 유닛과 상기 전자석 유닛 사이의 이격 간격은 상기 전자석 유닛의 중앙 영역에서부터 양측 영역으로 갈수록 점진적으로 넓어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
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제1항에 있어서,
상기 전자석 유닛은,
상기 영구자석 유닛의 중심 축선을 기준으로 원주 방향을 따라 상호간 등각도 간격으로 배열되며, 외면으로 코일(coil)이 권취되는 다수의 슬롯; 및
상기 다수의 슬롯을 일체로 연결하는 아크형 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송장치.
제5항에 있어서,
상기 슬롯의 노출 단부에는 상기 슬롯의 단면적보다 큰 헤드부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
제6항에 있어서,
상기 헤드부의 내면은 아크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이송장치.
제7항에 있어서,
상기 헤드부의 내면에는 상기 아크형 연결부 쪽을 향해 함몰된 그루브가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
제1항에 있어서,
상기 회전축에는 피이송물이 접촉되어 이송되는 다수의 이송롤러가 상호간 이격 배치되며,
상기 회전축은 다수 개가 장치 프레임에 상대 회전 가능하게 결합되며,
상기 영구자석 유닛은 상기 회전축마다 하나씩 마련되고, 상기 전자석 유닛은 상기 영구자석 유닛 하나당 하나씩 대응되게 마련되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
제9항에 있어서,
상기 전자석 유닛에 연결되어 상기 전자석 유닛을 상기 장치 프레임에 결합시키는 유닛 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송장치.
제9항에 있어서,
상기 다수의 영구자석 유닛은 상기 회전축들의 어느 일단에만 규칙적으로 결합되거나 상기 회전축들의 양단에 지그재그(zigzag) 방식으로 결합되며,
상기 피이송물은 LCD(Liquid Crystal Display) 기판인 것을 특징으로 하는 이송장치.
제1항에 있어서,
상기 영구자석 유닛에서 N극과 S극의 분할면들의 라인은 상기 회전축의 길이 방향에 대하여 비틀린 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 이송장치.