KR101286977B1

KR101286977B1 - 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101286977B1
Application number: KR1020130037933A
Authority: KR
Inventors: 구자원
Original assignee: 파카코리아 주식회사
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-07-16

Abstract

본 발명은 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 코일 구동이 아닌 마그넷 구동을 통한 리니어 모터를 구현하여 가동부에 별도의 배선이 필요치 않아 환경 조건에 구애받지 않는 무빙 마그넷 트랙을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 평판형의 가동자(110)와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자(110)의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙(120)과, 상기 가동자(110)의 측면에 마련되는 리니어 엔코더 스케일(130) 및 센서 도그(140)로 이루어진 가동부(100)와; 전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙(120)과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일(211)과, 상기 코일(211)의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙(120)의 유무를 검출하는 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213)와, 상기 리니어 엔코더 스케일(130)에 대응하여 상기 가동부(100)의 위치를 실시간 검출하는 엔코더(214) 및 상기 센서 도그(140)에 대응하여 상기 가동부(100)의 초기 위치를 검출하는 홈센서(215)로 이루어진 고정자 모듈(210)과, 상기 가동부(100)를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈(210)이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드(220)를 포함하는 고정부(200)와; 다수의 상기 고정자 모듈(210)에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈(210)에서 검출된 상기 가동부(100)의 위치 정보를 전달받고 상기 코일(211)에 전원을 공급하여 상기 고정부(200) 상에서 상기 가동부(100)를 구동시키는 다수의 드라이버(310)와, 다수의 상기 드라이버(310)를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러(320)를 포함하는 제어부(300)로 구성되어, 일반 산업 분야는 물론 비교적 장거리 이동이 요구되는 물류 산업과, 진공 상태가 요구되는 태양광, 평판 디스플레이, 유기발광 다이오드 등의 산업 전반에 걸쳐 제한 없이 다양하게 적용할 수 있도록 하는 것이다.

Description

리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법{Moving magnet track utilizing linear motor and method for controlling thereof}

본 발명은 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법에 관한 것으로서 특히, 코일 구동이 아닌 마그넷 구동을 통한 리니어 모터를 구현하여 가동부에 별도의 배선이 필요치 않아 환경 조건에 구애받지 않는 무빙 마그넷 트랙을 제공하기 위한 장치 및 방법으로써, 일반 산업 분야는 물론 비교적 장거리 이동이 요구되는 물류 산업과, 진공 상태가 요구되는 태양광, 평판 디스플레이, 유기발광 다이오드 등의 산업 전반에 걸쳐 제한 없이 다양하게 적용할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터란 유도 전동기를 축을 따라 절개하여 평면상에 전개한 구조를 갖는 것으로, 크게는 가동부와 고정부로 구성되어, 고정부 상에서 가동부가 직선적인 구동을 하는 것이다.

도 1은 종래의 리니어 모터를 도시하는 사시도이고, 도 2는 종래의 리니어 모터를 도시하는 우측면도이다.

종래의 리니어 모터는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 리니어 가이드(11) 및 마그넷 트랙(12)이 마련된 고정부(10)와, 코일 및 홀센서(21)가 마련된 가동부(20)와, 상기 가동부(20)에 접속되는 케이블(30) 및 이 케이블을 보호하는 케이블 가이드로 구성된다.

이러한 구성에 따라 종래의 리니어 모터는 상기 가동부(20)의 코일에 전원을 공급함에 따라 상기 코일이 전자기장을 형성함으로써, 상기 코일과 상자성체로 이루어진 상기 고정부(10)의 마그넷 트랙(12)이 리니어 모터를 구성하게 된다.

이에 따라, 상기 가동부(20)는 상기 고정부(10) 상에서 길이방향으로 직선 운동을 하게 되는 것이다.

이때, 상기 가동부(20)에 마련된 홀센서(21)는 상기 가동부(20)의 위치를 검출하게 된다.

그러나, 종래의 리니어 모터는 코일 구동 방식이기 때문에, 상기 가동부(20)의 코일에 전원을 공급하기 위한 목적뿐 아니라 상기 가동부(20)에 마련된 홀센서(21)로부터 검출한 위치 정보를 유선으로 주고받기 위해서는, 상기 가동부(20)에 반드시 케이블(30)이 접속되어야만 한다는 기술상의 문제점이 있었다.

이와 같이 종래의 리니어 모터는 가동부에 케이블(30)이 반드시 접속되어야만 하는 것으로, 케이블(30)의 이송 한계 및 케이블(30)의 전기적 특성으로 인하여 비교적 장거리 설치가 요구되는 물류 산업에 적용하는 데에는 많은 제한이 있었다.

특히, 분진이 많이 발생하는 장소나, 진공 조건하에서 구동이 요구되는 태양광, 평판 디스플레이, 유기발광 다이오드(OLED) 등의 산업에서는 종래의 리니어 모터를 적용 불가능하다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 마그넷 구동의 리니어 모터를 통해 가동부에 별도의 배선이 필요치 않아 설치 길이 및 진공 상태나 많은 분진이 발생하는 장소 등 환경적 요인에 구애받지 않고 적용할 수 있음으로써, 일반 산업 분야는 물론 비교적 장거리 이동이 요구되는 물류 산업과, 진공 상태가 요구되는 태양광, 평판 디스플레이, 유기발광 다이오드 등의 산업 전반에 걸쳐 제한 없이 다양하게 적용할 수 있도록 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 실시예는, 평판형의 가동자와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙과, 상기 가동자의 측면에 마련되는 리니어 엔코더 스케일 및 센서 도그로 이루어진 가동부와; 전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일과, 상기 코일의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙의 유무를 검출하는 제1홀센서 및 제2홀센서와, 상기 리니어 엔코더 스케일에 대응하여 상기 가동부의 위치를 실시간 검출하는 엔코더 및 상기 센서 도그에 대응하여 상기 가동부의 초기 위치를 검출하는 홈센서로 이루어진 고정자 모듈과, 상기 가동부를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드를 포함하는 고정부와; 다수의 상기 고정자 모듈에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈에서 검출된 상기 가동부의 위치 정보를 전달받고 상기 코일에 전원을 공급하여 상기 고정부 상에서 상기 가동부를 구동시키는 다수의 드라이버와, 다수의 상기 드라이버를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 제어부로 구성함으로써 달성된다.

특히, 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 제1실시예는, 상기 마그넷 트랙은 하측을 지향하여 수평하게 배열된 다수의 마그넷을 포함하며, 상기 코일은 상기 마그넷에 대향하여 상측을 지향하는 것으로 달성된다.

그리고, 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 제2실시예는, 상기 마그넷 트랙은 '∩'자형 단면으로 이루어져 내측에 서로 마주보도록 수직하게 배열된 다수의 마그넷을 포함하며, 상기 코일은 'I'자형 단면으로 상기 마그넷 트랙의 내측에 수용되어 서로 마주보는 상기 마그넷 사이에 마련되는 것으로 달성된다.

이때, 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 제1실시예 또는 제2실시예에 있어서, 상기 고정부의 리니어 가이드에는 가이드 수직면 및 가이드 수평면이 형성되고, 상기 가동부에는 상기 가이드 수직면에 접촉하여 회전하는 측면지지 롤러베어링과 상기 가이드 수평면에 안착하여 회전하는 하부지지 롤러베어링이 추가 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어부의 메인 컨트롤러는 상기 홈센서로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 상기 가동부의 초기 위치를 검출하고, 상기 제1홀센서 및 상기 제2홀센서로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 다수의 상기 드라이버 중 활성 드라이버를 선택하며, 상기 엔코더로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 상기 활성 드라이버를 통해 상기 가동부의 위치를 정밀 제어하는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법은, 다수의 드라이버에 각각 마련된 홈센서 중 어느 하나가 가동부의 센서 도그를 검출하여 해당 드라이버를 활성 드라이버로 지정하는 제1단계와; 상기 활성 드라이버에 접속된 고정부의 코일에 전원을 공급하여 가동부를 구동시키는 동시에, 상기 고정부의 엔코더가 상기 가동부의 리니어 엔코더 스케일을 통해 상기 가동부의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 활성 드라이버에 피드백 하는 제2단계와; 메인 컨트롤러가 상기 활성 드라이버에서 피드백된 상기 가동부의 위치를 실시간으로 저장하는 제3단계와; 상기 활성 드라이버에 이웃한 드라이버를 예비 활성 드라이버로 지정하고, 상기 예비 활성 드라이버에 접속된 고정부의 제1홀센서 또는 제2홀센서가 상기 가동부의 마그넷 트랙을 검출하면, 저장된 상기 가동부의 위치를 상기 예비 활성 드라이버에 전송하는 제4단계와; 상기 예비 활성 드라이버에 접속된 고정부의 코일에 전원을 공급하여 가동부를 구동시키는 동시에, 상기 고정부의 엔코더가 상기 가동부의 리니어 엔코더 스케일을 통해 상기 가동부의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 예비 활성 드라이버에 피드백 함으로써, 전송 받은 상기 활성 드라이버의 위치값과 상기 예비 활성 드라이버의 위치값으로 상기 가동부의 절대 위치값을 산출하는 제5단계와; 상기 활성 드라이버를 비활성 드라이버로 전환하며, 상기 예비 활성 드라이버를 활성 드라이버로 전환하는 제6단계로 구성함으로써 달성된다.

이때, 상기 제5단계에서 메인 컨트롤러는 가상의 가동부를 생성하여 활성 드라이버로부터 전달받은 위치값과 예비 활성 드라이버로부터 전달받은 위치값을 더하여 가상의 가동부에 대한 절대 위치값을 산출하고, 산출된 절대 위치값으로 고정부의 전체 길이에 대해 상기 가동부의 위치 제어를 실시하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제5단계에서 메인 컨트롤러는 상기 가동부를 활성 드라이버의 고정부로부터 예비 활성 드라이버의 고정부로 스위치 오버 시, 상기 활성 드라이버의 고정부에 대한 전원 공급과 상기 예비 활성 드라이버의 고정부에 대한 전원 공급을 상호 보상하여, 스위치 오버에 따른 상기 가동부의 속도 변화를 방지하는 것이 가장 바람직하다.

마지막으로, 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 다른 실시예는, 평판형의 가동자와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙으로 이루어진 가동부와; 전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일과, 상기 코일의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙의 위치를 아날로그 파형의 위상차로 검출하는 아날로그 홀센서로 이루어진 고정자 모듈과, 상기 가동부를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드를 포함하는 고정부와; 다수의 상기 고정자 모듈에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈에서 검출된 상기 가동부의 위치 정보를 전달받고 상기 코일에 전원을 공급하여 상기 고정부 상에서 상기 가동부를 구동시키는 다수의 드라이버와, 다수의 상기 드라이버를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 제어부로 구성함으로써 달성된다.

이상과 같은 본 발명은 마그넷 구동의 리니어 모터를 통해 가동부에 별도의 배선이 필요치 않아 설치 길이 및 진공 상태나 많은 분진이 발생하는 장소 등 환경적 요인에 구애받지 않고 적용할 수 있음으로써, 일반 산업 분야는 물론 비교적 장거리 이동이 요구되는 물류 산업과, 진공 상태가 요구되는 태양광, 평판 디스플레이, 유기발광 다이오드 등의 산업 전반에 걸쳐 제한 없이 다양하게 적용할 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 리니어 모터를 도시하는 사시도,
도 2는 종래의 리니어 모터를 도시하는 우측면도,
도 3은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 실시예를 도시하는 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 사시도,
도 5는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 우측면도,
도 6은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 가동부를 도시하는 사시도,
도 7은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 고정부를 도시하는 사시도,
도 8은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 고정부를 도시하는 우측면도,
도 9는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 사시도,
도 10은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 우측면도,
도 11은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 가동부를 도시하는 사시도,
도 12는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 고정부를 도시하는 분해사시도,
도 13은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 고정부를 도시하는 우측면도,
도 14는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 실시예에 대한 작동예를 도시하는 도,
도 15는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법을 도시하는 흐름도,
도 16은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서 위치 제어를 도시하는 도,
도 17은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서 스위치 오버 시의 전원 제어를 도시하는 선도.

본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법은 리니어 모터를 구성하기 위한 코일과 마그넷이 마련되되, 고정부에 전자기장을 형성하는 코일이 구비되고, 가동부에 마그넷 트랙이 구비되어, 상기 가동부에 전원 공급이나 위치 검출 신호를 통신하기 위한 배선이 불필요하여, 설치 길이를 무제한 확장 가능하고 분진이 많은 장소나 진공 상태 등의 조건하에서 구동이 이루어지는 무빙 마그넷 트랙을 제공하고, 이를 제어하기 위한 방법을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 실시예를 도시하는 개략적인 구성도이다.

그리고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 제1실시예를 도시하는 것으로, 도 4는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 우측면도이다.

그리고, 도 6은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 가동부를 도시하는 사시도이며, 도 7은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 고정부를 도시하는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제1실시예에 대한 고정부를 도시하는 우측면도이다.

다음으로, 도 9 내지 도 13은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 제2실시예를 도시하는 것으로, 도 9는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 사시도이며, 도 10은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 가동부 및 고정부를 도시하는 우측면도이다.

그리고, 도 11은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 가동부를 도시하는 사시도이며, 도 12는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 고정부를 도시하는 분해사시도이고, 도 13은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제2실시예에 대한 고정부를 도시하는 우측면도이다.

또한, 도 14는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 실시예에 대한 작동예를 도시하는 도이다.

본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 실시예는 도 3 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 평판형의 가동자(110)와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자(110)의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙(120)과, 상기 가동자(110)의 측면에 마련되는 리니어 엔코더 스케일(130) 및 센서 도그(140)로 이루어진 가동부(100)와; 전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙(120)과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일(211)과, 상기 코일(211)의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙(120)의 유무를 검출하는 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213)와, 상기 리니어 엔코더 스케일(130)에 대응하여 상기 가동부(100)의 위치를 실시간 검출하는 엔코더(214) 및 상기 센서 도그(140)에 대응하여 상기 가동부(100)의 초기 위치를 검출하는 홈센서(215)로 이루어진 고정자 모듈(210)과, 상기 가동부(100)를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈(210)이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드(220)를 포함하는 고정부(200)와; 다수의 상기 고정자 모듈(210)에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈(210)에서 검출된 상기 가동부(100)의 위치 정보를 전달받고 상기 코일(211)에 전원을 공급하여 상기 고정부(200) 상에서 상기 가동부(100)를 구동시키는 다수의 드라이버(310)와, 다수의 상기 드라이버(310)를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러(320)를 포함하는 제어부(300)로 구성된다.

즉 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 실시예는 크게 가동부(100), 고정부(200), 그리고 제어부(300)로 구성되며, 특히 상기 가동부(100)는 하나의 고정부(200) 상에 하나의 가동부(100)가 마련될 수도 있고, 둘 이상 다수의 가동부(100)가 마련되는 것도 물론 가능하다.

우선, 상기 가동부(100)에는 평판형의 가동자(110)가 마련된다.

상기 가동자(110)에는 이송시키고자 하는 장비나 설비 등을 고정할 수 있도록 다수의 조립공이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가동자(110)의 하부에는 길이방향(즉 이동방향)으로 마그넷 트랙(120)이 설치된다.

상기 마그넷 트랙(120)은 상자성체인 다수의 마그넷(121)이 길이방향으로 나란하게 고정되는 블록 형상의 구성요소이다.

그리고, 상기 가동자(110)의 측면에는 리니어 엔코더 스케일(130) 및 센서 도그(140)가 마련된다.

상기 리니어 엔코더 스케일(130)은 이후에 설명할 엔코더(214)에 대응하는 것으로, 상기 리니어 엔코더 스케일(130)은 상기 가동자(110)의 전체 길이에 대응하는 길이로 형성된다.

또한, 상기 센서 도그(140)는 이후에 설명할 홈센서(215)에 대응하는 것으로, 대략 'ㄱ'자 형상으로 절곡된 판재이다.

다음으로 상기 고정부(200)는 상기 가동부(100)를 길이방향으로 안내하는 역할을 하는 리니어 가이드(220)와, 상기 리니어 가이드(220) 상에 간격을 두고 다수 배치되는 고정자 모듈(210)로 이루어진다.

이때, 상기 고정자 모듈(210)에는 코일(211), 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213), 엔코더(214), 그리고 홈센서(215)가 마련된다.

먼저, 상기 코일(211)은 전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 가동부(100)의 마그넷 트랙(120)과 함께 리니어 모터를 구성하여, 상기 코일(211)에 전원을 공급함에 따라 상기 마그넷 트랙(120)의 자기유도를 통해 상기 가동부(100)를 구동시키게 된다.

이러한 상기 코일(211)은 상기 고정부(200)의 리니어 가이드(220) 바닥면에 설치된다.

그리고, 상기 코일(211)의 길이방향 양측에는 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213)가 위치하며, 이러한 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213)는 홀효과(Hall effect)를 이용하여 상기 가동부(100)의 마그넷 트랙(120) 유무를 검출하여 전기적 신호를 발생시키게 된다.

이와 같이 상기 제1홀센서(212) 및 상기 제2홀센서(213)에서 나온 전기적 신호는 이후 활성 드라이버의 선정에 사용될 것이다.

다음으로 상기 리니어 엔코더 스케일(130)에 대응하는 엔코더(214)는 상기 고정부(200)의 리니어 가이드(220) 외측면에 설치된다.

이러한 엔코더(214)는 상기 가동부(100)의 리니어 엔코더 스케일(130)을 통해 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 정밀도 높게 검출하게 되며, 검출한 상기 가동부(100)의 위치를 전기적 신호로 송출하게 된다.

그리고, 상기 엔코더(214) 인근의 상기 리니어 가이드(220) 외측면에는 홈센서(215)가 설치된다.

상기 홈센서(215)는 상기 가동부(100)에 마련된 센서 도그(140)의 유무를 통해 상기 가동부(100)의 초기 위치를 검출하는 데 사용될 것이다.

이와 같이 구성된 고정자 모듈(210)은 상기 고정부(200)의 리니어 가이드(220)에 가능한 한 일정한 간격을 두고 다수가 설치되며, 그 상호간의 간격에 미소한 차이가 있더라도 설치 완료 후 실측 등을 통해 캘리브레이션하여 세팅하는 것이 가능하다.

다만, 상기 고정자 모듈(210)의 상호 간격 최대값이 상기 가동부(100)에 마련된 리니어 엔코더 스케일(130)의 길이보다 짧아야 상기 가동부(100)의 정확한 제어가 이루어지게 된다.

다음으로 상기 고정부(200)의 리니어 가이드(220)는 상기 가동부(100)를 이송시키고자 하는 전체 길이로 형성되며, 상기 가동부(100)가 안착하여 길이방향으로 안내된다.

마지막으로 제어부(300)는 다수의 드라이버(310)와 메인 컨트롤러(320)를 포함한다.

이때, 상기 드라이버(310)는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 고정자 모듈(210)의 개수와 동일한 개수로 마련되어, 각각의 상기 드라이버(310)는 상기 고정자 모듈(210)과 일대일로 대응하여 접속된다.

이러한 드라이버(310)는 상기 고정자 모듈(210)에서 검출된 상기 가동부(100)의 위치 정보를 전달받고 상기 코일(211)에 전원을 공급하여 상기 고정부(200) 상에서 상기 가동부(100)를 구동시키는 역할을 한다.

즉, 상기 드라이버(310)는 상기 고정자 모듈(210)에 마련된 제1홀센서(212), 제2홀센서(213), 엔코더(214), 그리고 홈센서(215)에서 검출된 상기 가동부(100)의 위치 정보를 전기적 신호로 입력받고, 상기 가동부(100)에 마련된 코일(211)에 전원을 공급하여 상기 가동부(100)의 구동을 제어하게 된다.

그리고, 상술한 다수의 드라이버(310)는 하나의 메인 컨트롤러(320)에 접속되어, 상기 메인 컨트롤러(320)가 다수의 상기 드라이버(310) 모두를 총괄적으로 제어하게 된다.

이러한 구성에 따라 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 실시예는 가동부(100)에 마그넷 트랙(120)이 마련되고, 고정부(200)에 코일(211) 및 각종 센서가 마련됨으로써, 상기 마그넷 트랙(120)과 상기 코일(211)이 리니어 모터를 구성하여 상기 고정부(200) 상에서 상기 가동부(100)의 이동이 가능하며, 특히 상기 가동부(100)에 전원 공급 또는 전기적 신호의 송수신을 위한 케이블이 별도로 필요치 않게 된다는 가장 큰 이점을 갖는 것이다.

이와 더불어, 본 발명은 하나 또는 둘 이상 다수의 가동부(100)가 하나의 고정부(200) 상에서 동시 제어되는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙은 상기 가동부(100)의 마그넷 트랙(120)과 상기 고정부(200)의 코일(211)의 설치 구조에 따라 제1실시예와 제2실시예로 구분된다.

우선 본 발명의 제1실시예는 도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 마그넷 트랙(120)은 하측을 지향하여 수평하게 배열된 다수의 마그넷(121)을 포함하며, 상기 코일(211)은 상기 마그넷(121)에 대향하여 상측을 지향하게 된다.

이와 같은 제1실시예에 있어서는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 마그넷 트랙(120)이 대략 직육면체의 형상을 이루어 가동자(110)의 저면에 고정되고, 이러한 상기 마그넷 트랙(120)의 저면에 다수의 마그넷(121)이 길이방향으로 나란하게 배치된다.

그리고, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 코일(211) 또한 대략 직육면체의 형상을 이루어 상기 리니어 가이드(220) 상에 상기 마그넷(121)에 대향하도록 상측을 향하여 고정되어 있어, 상기 마그넷 트랙(120)과 상기 코일(211)에 의해 리니어 모터가 구성되는 형태인 것이다.

이와 유사하게, 본 발명의 제2실시예는 도 9 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 마그넷 트랙(120)은 대략 '∩'자형 단면으로 이루어져 내측에 서로 마주보도록 수직하게 배열된 다수의 마그넷(121)을 포함하며, 상기 코일(211)은 'I'자형 단면으로 상기 마그넷 트랙(120)의 내측에 수용되어 서로 마주보는 상기 마그넷(121) 사이에 마련된다.

이와 같은 제2실시예에 있어서는, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 마그넷 트랙(120)이 대략 '∩'자형 단면을 갖는 블록 형태로 이루어져 상기 가동자(110)의 저면에 고정되고, 이러한 상기 마그넷 트랙(120)의 내측에는 서로 마주보도록 수직하게 배열된 다수의 마그넷(121)이 배치된다.

그리고, 도 12에 도시한 바와 같이 상기 코일(211) 또한 대략 'I'자형 단면을 갖는 형상으로 이루어져 상기 리니어 가이드(220) 상에 고정되되 상기 마그넷 트랙(120)의 내측에 수용되도록 위치하여, 상기 마그넷 트랙(120) 내측의 서로 마주보는 상기 마그넷(121) 사이에 위치함으로써, 상기 마그넷 트랙(120)과 상기 코일(211)에 의해 리니어 모터가 구성되는 형태인 것이다.

상기 제2실시예는 상기 제1실시예 보다도 코깅(cogging)의 발생이 없기 때문에 속도 리플(velocity ripple)이 향상됨으로써, 보다 안정적인 가동부(100)의 구동이 가능하다는 이점 또한 가지게 된다.

이러한 본 발명의 제2실시예의 제어는 제1실시예의 제어와 모두 동일하므로, 제1실시예를 기준으로 이하에서 주로 설명하며, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 실시예에 있어서, 상기 고정부(200)의 리니어 가이드(220)에는 도 8 및 도 13에 도시한 바와 같이 가이드 수직면(221) 및 가이드 수평면(222)이 형성되고, 상기 가동부(100)에는 상기 가이드 수직면(221)에 접촉하여 회전하는 측면지지 롤러베어링(150)과 상기 가이드 수평면(222)에 안착하여 회전하는 하부지지 롤러베어링(160)이 추가 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 고정부(200)의 리니어 가이드(220)에 상기 가동부(100)가 안착하여 직선적인 이동을 안내하는 것이 가능하지만, 보다 정밀한 제어를 위해 롤러 베어링을 부가하는 것이다.

이를 위해, 상기 고정부(200)에는 상기 가동부(100)가 안착할 수 있도록 가이드 수직면(221) 및 가이드 수평면(222)을 포함하는 요홈을 형성한다.

그리고, 상기 가동부(100)에는 상기 가이드 수직면(221)에 접촉하여 회전하는 측면지지 롤러베어링(150)을 두어 상기 가동부(100)가 리니어 가이드(220)에 안내되어 길이방향 이동 시 그 횡방향 유동을 제한하게 되는 것이다.

이와 더불어, 상기 가동부(100)에는 상기 가이드 수평면(222)에 안착하여 회전하는 하부지지 롤러베어링(160)을 두어 상기 가동부(100)가 리니어 가이드(220)에 안내되어 길이방향 이동 시 그 상하방향 유동을 제한하게 된다.

이때, 본 발명의 제1실시예에 있어서는 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 측면지지 롤러베어링(150)은 상기 가동자(110)의 저면에 회전 가능하게 지지되고, 하부지지 롤러베어링(160)은 상기 마그넷 트랙(120)의 측면에 회전 가능하게 지지되어도 좋다.

그리고, 본 발명의 제2실시예에 있어서는 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 측면지지 롤러베어링(150)은 상기 가동자(110)의 저면에 회전 가능하게 지지되고, 하부지지 롤러베어링(160)은 별도의 지지브래킷에 회전 가능하게 지지되어도 좋다.

이를 통해, 상기 가동부(100)가 상기 고정부(200)를 따라 보다 정확하고 부드럽게 이동할 수 있게 된다.

이와 함께, 상기와 같이 구성된 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 실시예에 있어서, 상기 제어부(300)의 메인 컨트롤러(320)는 상기 홈센서(215)로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 상기 가동부(100)의 초기 위치를 검출하고, 상기 제1홀센서(212) 및 상기 제2홀센서(213)로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 다수의 상기 드라이버(310) 중 활성 드라이버(310e)를 선택하며, 상기 엔코더(214)로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 상기 활성 드라이버(310e)를 통해 상기 가동부(100)의 위치를 정밀 제어하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제어부(300)의 메인 컨트롤러(320)는 상기 고정부(200)에서 검출된 각종 정보를 상기 드라이버(310)를 통해 전달받아 각종 제어를 실시한다.

상기 메인 컨트롤러(320)의 첫 번째 제어는 상기 가동부(100)의 초기 위치 검출로, 상기 메인 컨트롤러(320)는 상기 홈센서(215)가 상기 센서 도그(140)의 유무를 검출한 전기적 신호에 따라 상기 가동부(100)의 초기 위치를 검출하게 되는 것이다.

다음으로 상기 메인 컨트롤러(320)의 두 번째 제어는 상기 가동부(100)의 위치에 따른 활성 드라이버(310e)의 선택으로, 상기 메인 컨트롤러(320)는 상기 제1홀센서(212) 또는 상기 제2홀센서(213)가 상기 마그넷 트랙(120)의 유무를 검출한 전기적 신호에 따라 상기 가동부(100)를 구동시키기 위한 활성 드라이버(310e)를 선택하는 것이다.

마지막으로 상기 메인 컨트롤러(320)의 세 번째 제어는 상기 가동부(100)의 정밀 위치 제어로, 상기 메인 컨트롤러(320)는 활성 드라이버(310e)를 통해 코일(211)에 전원을 공급하여 상기 가동부(100)를 구동시키는 동시에, 상기 엔코더(214)가 상기 리니어 엔코더 스케일(130)을 통해 검출한 전기적 신호를 통해 상기 가동부(100)의 위치를 정밀도 높게 제어하는 것이다.

이러한 제어는 상기 가동부(100)가 하나 또는 둘 이상 다수가 마련되어 있을 때에도 모두 적용 가능하며, 이를 통해 하나의 고정부(200)에 다수의 가동부(100)를 동시 제어하는 것이 가능하다.

도 15는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법을 도시하는 흐름도이며, 도 16은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서 위치 제어를 도시하는 도이고, 도 17은 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서 스위치 오버 시의 전원 제어를 도시하는 선도이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 실시예의 작동을 도 15를 참조하여 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법과 함께 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법은 상술한 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 일 실시예를 제어하는 방법으로써, 다수의 드라이버(310)에 각각 마련된 홈센서(215) 중 어느 하나가 가동부(100)의 센서 도그(140)를 검출하여 해당 드라이버(310)를 활성 드라이버(310e)로 지정하는 제1단계(S10)와; 상기 활성 드라이버(310e)에 접속된 고정부(200)의 코일(211)에 전원을 공급하여 가동부(100)를 구동시키는 동시에, 상기 고정부(200)의 엔코더(214)가 상기 가동부(100)의 리니어 엔코더 스케일(130)을 통해 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 활성 드라이버(310e)에 피드백 하는 제2단계(S20)와; 메인 컨트롤러(320)가 상기 활성 드라이버(310e)에서 피드백된 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 저장하는 제3단계(S30)와; 상기 활성 드라이버(310e)에 이웃한 드라이버(310)를 예비 활성 드라이버(310p)로 지정하고, 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 접속된 고정부(200)의 제1홀센서(212) 또는 제2홀센서(213)가 상기 가동부(100)의 마그넷 트랙(120)을 검출하면, 저장된 상기 가동부(100)의 위치를 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 전송하는 제4단계(S40)와; 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 접속된 고정부(200)의 코일(211)에 전원을 공급하여 가동부(100)를 구동시키는 동시에, 상기 고정부(200)의 엔코더(214)가 상기 가동부(100)의 리니어 엔코더 스케일(130)을 통해 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 피드백 함으로써, 전송 받은 상기 활성 드라이버(310e)의 위치값과 상기 예비 활성 드라이버(310p)의 위치값으로 상기 가동부(100)의 절대 위치값을 산출하는 제5단계(S50)와; 상기 활성 드라이버(310e)를 비활성 드라이버(310u)로 전환하며, 상기 예비 활성 드라이버(310p)를 활성 드라이버(310e)로 전환하는 제6단계(S60)로 구성된다.

본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서 제1단계(S10)에서는 다수의 드라이버(310)에 각각 마련된 홈센서(215) 중 어느 하나가 가동부(100)의 센서 도그(140)를 검출하여 상기 제어부(300)가 해당 드라이버(310)를 활성 드라이버(310e)로 지정하게 된다.

이에 따라, 상기 제어부(300)는 다수의 드라이버(310) 중 활성 드라이버(310e)만을 제어하는 것이 가능해진다.

이후, 제2단계(S20)에서는 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이 상기 제어부(300)가 상기 활성 드라이버(310e)에 접속된 고정부(200)의 코일(211)에 전원을 공급하여 상기 가동부(100)를 구동시키게 되며, 이에 따라 상기 가동부(100)는 도면상 우측으로 이동하게 된다.

이때, 상기 활성 드라이버(310e)에 마련된 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213)는 모두 마그넷 트랙(120)을 검출하게 되며, 도 14에 있어서 활성화된 장치는 해칭선으로 표시하였다.

이러한 동작과 함께, 상기 고정부(200)의 엔코더(214)가 상기 가동부(100)의 리니어 엔코더 스케일(130)을 통해 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 검출하며, 검출된 상기 가동부(100)의 위치는 전기적 신호를 통해 상기 활성 드라이버(310e)에 피드백 된다.

이후 제3단계(S30)에서는 상기 제어부(300)의 메인 컨트롤러(320)가 상기 활성 드라이버(310e)에서 피드백된 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 저장하여 이웃한 드라이버(310)를 활성화시킬 준비를 하게 된다.

다음으로 제4단계(S40)에서는 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 활성 드라이버(310e)에 이웃한 드라이버(310)를 예비 활성 드라이버(310p)로 지정하게 되며, 이후 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 접속된 고정부(200)의 제1홀센서(212) 또는 제2홀센서(213)가 상기 가동부(100)의 마그넷 트랙(120)을 검출하게 된다.

여기에서, 도시한 바와 같이 상기 가동부(100)가 도면상 우측으로 진행하는 경우에는 예비 활성 드라이버(310p)의 제1홀센서(212)가 상기 마그넷 트랙(120)을 검출하게 될 것이며, 미도시하였지만 상기 가동부(100)가 도면상 좌측으로 진행하는 경우에는 미도시된 예비 활성 드라이버의 제2홀센서(213)가 상기 마그넷 트랙(120)을 검출하게 될 것이다.

이와 같이 예비 활성 드라이버(310p)의 상기 제1홀센서(212) 또는 제2홀센서(213)가 상기 마그넷 트랙(120)을 검출할 경우 상기 제어부(300)의 메인 컨트롤러(320)는 필드 버스 통신을 통해 저장되어 있던 상기 가동부(100)의 위치를 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 전기적 신호로 전송하게 된다.

이후, 제5단계(S50)에서는 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 접속된 고정부(200)의 코일(211)에 전원을 공급하여 가동부(100)를 지속적으로 구동시키게 된다.

이와 함께, 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 접속된 상기 고정부(200)의 엔코더(214)가 상기 가동부(100)의 리니어 엔코더 스케일(130)을 통해 상기 가동부(100)의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 피드백 한다.

이에 따라, 도 14의 (c)에 도시한 바와 같이 상기 제어부(300)는 전송 받은 상기 활성 드라이버(310e)의 위치값과 상기 예비 활성 드라이버(310p)의 위치값으로 상기 가동부(100)의 절대 위치값을 산출하게 된다.

이후, 도 14의 (d)와 같은 상태에서 상기 활성 드라이버(310e)는 산출된 상기 가동부(100)의 절대 위치값을 통해 제어된다.

이때, 상기 메인 컨트롤러(320)는 다수의 멀티플렉서와 순환 버퍼를 사용하며, 그 구현은 비례적분제어를 이용하는 위치제어로 에러 모니터링, 위치추적 오류, 데드존 등을 지속적으로 확인할 수 있도록 구현된다.

마지막으로, 제6단계(S60)에서는 도 14의 (e)에 도시한 바와 같이 가동부(100)가 상기 활성 드라이버(310e)로부터 상기 예비 활성 드라이버(310p)로 완전히 스위치 오버됨에 따라, 상기 활성 드라이버(310e)를 비활성 드라이버(310u)로 전환하고, 상기 예비 활성 드라이버(310p)를 활성 드라이버(310e)로 전환하게 된다.

상술한 바와 같이 활성 드라이버(310e)로부터 예비 활성 드라이버(310p)로 스위치 오버시키는 동작을 반복적으로 수행함에 따라, 상기 가동부(100)는 상기 고정부(200)를 따라 지속적으로 이송되는 것이다.

상술한 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서, 상기 제5단계(S50)에서 메인 컨트롤러(320)는 가상의 가동부(100)를 생성하여 활성 드라이버(310e)로부터 전달받은 위치값과 예비 활성 드라이버(310p)로부터 전달받은 위치값을 더하여 가상의 가동부(100)에 대한 절대 위치값을 산출하고, 산출된 절대 위치값으로 고정부(200)의 전체 길이에 대해 상기 가동부(100)의 위치 제어를 실시하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 도 16에 도시한 바와 같이 코일(211)이 설치된 위치에서 각각의 드라이버(310)는 속도 제어를 사용하여 속도에 추종하도록 제어하고, 상기 제어부(300)에서는 가상의 가동부(100)(도면상 가동자(110)를 점선으로 예시함)를 만들어 위치 제어를 실행하는 것이다.

즉, 상기 드라이버(310)는 그에 대응하는 하나의 고정부(200) 코일(211)에 전원을 공급할 수 있기 때문에, 전체 길이에 대한 위치 피드백을 받을 수 없어 각각의 코일(211)이 관장하는 부분에 대한 위치 피드백만을 가지고 전체 길이에 대한 위치 제어를 해야 한다.

이를 위하여, 상기 제어부(300)의 메인 컨트롤러(320)는 가상의 가동부(100)를 생성하여 이전에 구동된 활성 드라이버(310e)에서 받은 위치 피드백 값과 예비 활성 드라이버(310p)에서 입력받은 위치 피드백을 더하여 가상의 가동부(100)의 위치값을 가지고 전체 길이에 대한 위치 제어를 수행하게 되는 것이다.

상술한 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법에 있어서, 상기 제5단계(S50)에서 메인 컨트롤러(320)는 상기 가동부(100)를 활성 드라이버(310e)의 고정부(200)로부터 예비 활성 드라이버(310p)의 고정부(200)로 스위치 오버 시, 상기 활성 드라이버(310e)의 고정부(200)에 대한 전원 공급과 상기 예비 활성 드라이버(310p)의 고정부(200)에 대한 전원 공급을 상호 보상하여, 스위치 오버에 따른 상기 가동부(100)의 속도 변화를 방지하는 것이 가장 바람직하다.

즉, 활성 드라이버(310e)로부터 예비 활성 드라이버(310p)로 가동부(100)의 스위치 오버 시, 상기 가동부(100)에 토크 충격에 의한 속도 변화가 발생할 우려가 있으므로, 이러한 토크 충격을 완화시키기 위하여 도 17에 도시한 바와 같이, 상기 활성 드라이버(310e)의 고정부(200)에 대한 전원 공급과 상기 예비 활성 드라이버(310p)의 고정부(200)에 대한 전원 공급을 상호 보상하는 것이다.

예를 들어, 가동부(100)의 스위치 오버 시 상기 활성 드라이버(310e)에 공급되는 전원을 제어하여 일시적으로 구동력이 저감하였다 복귀하도록 제어하는 동시에, 상기 예비 활성 드라이버(310p)에 공급되는 전원을 제어하여 일시적으로 구동력이 증가하였다가 복귀하도록 제어하는 것을 통해, 순간적인 속도 또는 토크 변화를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

다음으로 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 다른 실시예는, 평판형의 가동자와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙으로 이루어진 가동부와; 전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일과, 상기 코일의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙의 위치를 아날로그 파형의 위상차로 검출하는 아날로그 홀센서로 이루어진 고정자 모듈과, 상기 가동부를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드를 포함하는 고정부와; 다수의 상기 고정자 모듈에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈에서 검출된 상기 가동부의 위치 정보를 전달받고 상기 코일에 전원을 공급하여 상기 고정부 상에서 상기 가동부를 구동시키는 다수의 드라이버와, 다수의 상기 드라이버를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙에 대한 다른 실시예는 아날로그의 싸인/코싸인 파형을 발생시켜 그 파형의 위상차에 따라 상기 가동부의 위치 검출이 가능한 아날로그 홀센서를 마련하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 상술한 실시예에 있어서 위치 검출을 위해 마련되었던 구성요소 즉, 가동부(100)에서는 리니어 엔코더 스케일(130) 및 센서 도그(140)를 배제하고, 고정부(200)에서는 제1홀센서(212) 및 제2홀센서(213), 그리고 엔코더(214) 및 홈센서(215)를 배제할 수 있게 된다.

이러한 경우, 보다 저렴한 비용으로 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙을 구현하는 것이 가능해지고, 상술한 방법을 통해 동일한 제어를 수행하는 것 또한 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 및 그 제어방법은 기본적으로 가동부(100)에 리니어 모터를 구성하는 마그넷 트랙(120)이 마련되고 고정부(200)에 코일(211)이 마련됨으로써, 가동부(100)에 전원을 공급하거나 위치 정보를 송수신하기 위한 케이블이 연결될 필요가 없기 때문에, 길이 제한 없이 비교적 긴 길이의 물류 이송이 가능해지고, 특히 많은 분진이 발생하는 장소나 진공 하에서 조립이 이루어지는 태양광, 평판 디스플레이, 유기발광 다이오드 등의 생산 라인 등 작업 환경에 구애받지 않고 광범위한 분야에 널리 적용할 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

이와 더불어, 본 발명은 하나의 고정부(200) 상에 하나 또는 둘 이상 다수의 가동부(100)를 구동시키는 것도 가능하여 하나의 설비 상에서 다수의 작업물을 동시에 이송시키는 것도 가능하며, 특히, 제어 시 가상의 가동부(100)를 구성하여 제어할 수도 있고, 스위치 오버 시 발생할 수 있는 속도 변화 또한 보상할 수 있어 보다 정확하고 안정적인 제어 또한 가능하다는 이점 또한 가지게 된다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 가동부 110 : 가동자
120 : 마그넷 트랙 130 : 리니어 엔코더 스케일
140 : 센서 도그 150 : 측면지지 롤러베어링
160 : 하부지지 롤러베어링 200 : 고정부
210 : 고정자 모듈 211 : 코일
212 : 제1홀센서 213 : 제2홀센서
214 : 엔코더 215 : 홈센서
220 : 리니어 가이드 221 : 가이드 수직면
222 : 가이드 수평면 300 : 제어부
310 : 드라이버 310e : 활성 드라이버
310u : 비활성 드라이버 310p : 예비 활성 드라이버
320 : 메인 컨트롤러 S10 : 제1단계
S20 : 제2단계 S30 : 제3단계
S40 : 제4단계 S50 : 제5단계
S60 : 제6단계

Claims

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평판형의 가동자와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙과, 상기 가동자의 측면에 마련되는 리니어 엔코더 스케일 및 센서 도그로 이루어진 가동부와;
전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일과, 상기 코일의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙의 유무를 검출하는 제1홀센서 및 제2홀센서와, 상기 리니어 엔코더 스케일에 대응하여 상기 가동부의 위치를 실시간 검출하는 엔코더 및 상기 센서 도그에 대응하여 상기 가동부의 초기 위치를 검출하는 홈센서로 이루어진 고정자 모듈과, 상기 가동부를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드를 포함하는 고정부와;
다수의 상기 고정자 모듈에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈에서 검출된 상기 가동부의 위치 정보를 전달받고 상기 코일에 전원을 공급하여 상기 고정부 상에서 상기 가동부를 구동시키는 다수의 드라이버와, 다수의 상기 드라이버를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 제어부로 구성되되;
상기 마그넷 트랙은 하측을 지향하여 수평하게 배열된 다수의 마그넷을 포함하며, 상기 코일은 상기 마그넷에 대향하여 상측을 지향하고;
상기 고정부의 리니어 가이드에는 가이드 수직면 및 가이드 수평면이 형성되고, 상기 가동부에는 상기 가이드 수직면에 접촉하여 회전하는 측면지지 롤러베어링과 상기 가이드 수평면에 안착하여 회전하는 하부지지 롤러베어링이 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙.
평판형의 가동자와, 상자성체로 이루어져 상기 가동자의 하부에 길이방향으로 마련되는 마그넷 트랙과, 상기 가동자의 측면에 마련되는 리니어 엔코더 스케일 및 센서 도그로 이루어진 가동부와;
전원 공급에 따라 전자기장을 형성하여 상기 마그넷 트랙과 함께 리니어 모터를 구성하는 코일과, 상기 코일의 길이방향 양측에 마련되어 상기 마그넷 트랙의 유무를 검출하는 제1홀센서 및 제2홀센서와, 상기 리니어 엔코더 스케일에 대응하여 상기 가동부의 위치를 실시간 검출하는 엔코더 및 상기 센서 도그에 대응하여 상기 가동부의 초기 위치를 검출하는 홈센서로 이루어진 고정자 모듈과, 상기 가동부를 길이방향으로 안내하되 다수의 상기 고정자 모듈이 간격을 두고 다수 배치되는 리니어 가이드를 포함하는 고정부와;
다수의 상기 고정자 모듈에 각각 일대일 대응하도록 접속되어 상기 고정자 모듈에서 검출된 상기 가동부의 위치 정보를 전달받고 상기 코일에 전원을 공급하여 상기 고정부 상에서 상기 가동부를 구동시키는 다수의 드라이버와, 다수의 상기 드라이버를 총괄 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 제어부로 구성되되;
상기 마그넷 트랙은 '∩'자형 단면으로 이루어져 내측에 서로 마주보도록 수직하게 배열된 다수의 마그넷을 포함하며, 상기 코일은 'I'자형 단면으로 상기 마그넷 트랙의 내측에 수용되어 서로 마주보는 상기 마그넷 사이에 마련되고;
상기 고정부의 리니어 가이드에는 가이드 수직면 및 가이드 수평면이 형성되고, 상기 가동부에는 상기 가이드 수직면에 접촉하여 회전하는 측면지지 롤러베어링과 상기 가이드 수평면에 안착하여 회전하는 하부지지 롤러베어링이 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙.
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제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부의 메인 컨트롤러는 상기 홈센서로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 상기 가동부의 초기 위치를 검출하고, 상기 제1홀센서 및 상기 제2홀센서로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 다수의 상기 드라이버 중 활성 드라이버를 선택하며, 상기 엔코더로부터 입력받은 전기적 신호에 따라 상기 활성 드라이버를 통해 상기 가동부의 위치를 정밀 제어하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙.
제2항 또는 제3항의 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙의 제어방법에 있어서;
다수의 드라이버에 각각 마련된 홈센서 중 어느 하나가 가동부의 센서 도그를 검출하여 해당 드라이버를 활성 드라이버로 지정하는 제1단계와;
상기 활성 드라이버에 접속된 고정부의 코일에 전원을 공급하여 가동부를 구동시키는 동시에, 상기 고정부의 엔코더가 상기 가동부의 리니어 엔코더 스케일을 통해 상기 가동부의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 활성 드라이버에 피드백 하는 제2단계와;
메인 컨트롤러가 상기 활성 드라이버에서 피드백된 상기 가동부의 위치를 실시간으로 저장하는 제3단계와;
상기 활성 드라이버에 이웃한 드라이버를 예비 활성 드라이버로 지정하고, 상기 예비 활성 드라이버에 접속된 고정부의 제1홀센서 또는 제2홀센서가 상기 가동부의 마그넷 트랙을 검출하면, 저장된 상기 가동부의 위치를 상기 예비 활성 드라이버에 전송하는 제4단계와;
상기 예비 활성 드라이버에 접속된 고정부의 코일에 전원을 공급하여 가동부를 구동시키는 동시에, 상기 고정부의 엔코더가 상기 가동부의 리니어 엔코더 스케일을 통해 상기 가동부의 위치를 실시간으로 검출하여 상기 예비 활성 드라이버에 피드백 함으로써, 전송 받은 상기 활성 드라이버의 위치값과 상기 예비 활성 드라이버의 위치값으로 상기 가동부의 절대 위치값을 산출하는 제5단계와;
상기 활성 드라이버를 비활성 드라이버로 전환하며, 상기 예비 활성 드라이버를 활성 드라이버로 전환하는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 제5단계에서 메인 컨트롤러는 가상의 가동부를 생성하여 활성 드라이버로부터 전달받은 위치값과 예비 활성 드라이버로부터 전달받은 위치값을 더하여 가상의 가동부에 대한 절대 위치값을 산출하고, 산출된 절대 위치값으로 고정부의 전체 길이에 대해 상기 가동부의 위치 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 제5단계에서 메인 컨트롤러는 상기 가동부를 활성 드라이버의 고정부로부터 예비 활성 드라이버의 고정부로 스위치 오버 시, 상기 활성 드라이버의 고정부에 대한 전원 공급과 상기 예비 활성 드라이버의 고정부에 대한 전원 공급을 상호 보상하여, 스위치 오버에 따른 상기 가동부의 속도 변화를 방지하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 무빙 마그넷 트랙 제어방법.
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