KR101570083B1 - 자기 부상 이송 장치 - Google Patents

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Abstract

자기 부상 이송 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 이송 장치는, 메인프레임에 결합되는 한 쌍의 가이드레일; 한 쌍의 가이드레일 중에서 제1가이드레일을 따라 이동하고, 제1가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제1마그넷코어가 구비되는 제1마그넷유닛; 한 쌍의 가이드레일 중에서 제2가이드레일을 따라 이동하고, 제2가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제2마그넷코어가 구비되되, 제2마그넷코어의 개수는 제1마그넷코어의 개수와 상이하도록 마련되는 제2마그넷유닛; 및 제1마그넷유닛과 제2마그넷유닛에 각각 결합되는 캐리지유닛을 포함한다.

Description

자기 부상 이송 장치{TRANSFER APPARATUS USING MAGNETIC LEVITATION}
본 발명은, 자기 부상 이송 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가이드레일이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능한 자기 부상 이송 장치에 관한 것이다.
최근들어 반도체 산업 중 전자 디스플레이 산업이 급속도로 발전하면서 평면디스플레이(Flat Panel Display, FPD)가 등장하기 시작하였다. 평면디스플레이는 TV나 컴퓨터 모니터 등에 디스플레이(Display)로 주로 사용된 음극선관(CRT, Cathode Ray Tube)보다 두께가 얇고 가벼운 영상표시장치이다.
이러한 평면디스플레이에는 LCD, PDP 및 OLED 등의 기판이 있는데, 그 중, LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
여기서, LCD, PDP 및 OLED 등의 평면디스플레이 등의 공정과 관련하여, 하나의 공정에서 다른 공정으로 순차적 또는 개별적인 과정을 통해 기판이 이송될 필요가 있는데, 이러한 기판 이송을 위해 이송장치가 사용되고 있다.
그리고, 기판의 이송을 위해 기판이 부착되는 캐리어 내지 기판을 수용한 카세트가 벨트 컨베이어 등의 수평 이송장치 또는 승강 엘리베이터 등의 수직 이송장치를 이용하여 각 공정으로 이송된다.
여기서, 수직 이송장치는, 일반적으로 지지프레임과, 캐리어 내지 카세트가 적재되는 승하강 프레임과, 승하강 프레임을 승하강시키는 구동부를 구비한다.
승하강 프레임의 승하강 방식은 기어나 벨트 등이 승하강 프레임과 구동부를 기계적으로 연결하고, 구동부의 동력으로 승하강 프레임의 승하강이 이루어진다. 여기서, 승하강 프레임과 구동부의 기계적인 연결은 주로 기어 또는 벨트 등의 접촉식 방식이 적용되었다.
그런데, 접촉식 방식의 수직 이송장치는, 접촉식이라는 구조적인 한계로 인해 승하강 프레임과 지지프레임 간의 접촉 영역에서 파티클(particle)이 발생될 소지가 높아 공정에 요구되는 클린 룸(clean room) 설비에서 사용되기에 부적합하며, 많은 소음을 유발시킴은 물론 접촉 영역에서 마모가 쉽게 발생되어 내구성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점 때문에, 최근에는, 자기 부상 방식을 이용하는 이송장치가 사용되고 있다.
도 1은 종래의 자기 부상 이송 장치의 측면도이고, 도 1의 확대도는 종래의 자기 부상 이송 장치의 부분 평면도이다.
도 1을 참조하면, 자기 부상 이송 장치는 케이블(16)에 연결되어 상하방향으로 구동가능하게 마련된다.
여기서, 도 1의 확대도를 참조하면, 자기 부상 방식을 사용하는 이송장치의 상측에는, 리프트프레임(15)에 고정되도록 설치되는 한 쌍의 가이드레일(7,8)을 중심으로 각각 3개의 마그넷코어(1~3, 4~6)가 위치하는 마그넷유닛(10,11)이 배치된다.
그리고, 도 1을 참조하면, 한 쌍의 가이드레일(7,8)의 상측과 하측에는 모두 4개의 마그넷유닛(10,11,12,13) 각각이 배치되며, 4개의 마그넷유닛(10,11,12,13)은 캐리지(14)의 상측과 하측에 각각 2개씩 결합된다.
여기서, 하나의 마그넷유닛(10)에 마그넷코어(1,2,3)가 3개씩 배치되고, 한 쌍의 가이드레일(7,8)에는 4개의 마그넷유닛(10,11,12,13)이 배치되므로, 모두 12개의 마그넷코어가 설치된다.
그리고, 가이드레일(7,8)과 마그넷코어 사이의 간격을 센싱하기 위해 모두 8개의 갭센서(9a,9b,9c,9d)가 설치되어 있다.
한편, 도 2(a) 및 도 2(b)는 가이드레일(7,8)의 수평방향(X축 방향)과 수직방향(Z축 방향)에 대해, 설치상의 오차 또는 사용상의 변형 등으로 인해 가이드레일(7,8)이 설치 기준의 공차범위를 초과한 경우를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래, 자기 부상 방식을 사용하는 이송장치는, 가이드레일(7,8)의 상측과 하측에 각각 2개씩 4개의 마그넷유닛(10,11,12,13)이 각각 설치되어 있으므로, 가이드레일(7,8)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 X축 방향으로 벌어지거나, Z축 방향을 기준으로 틀어진 경우, 마그넷유닛(10,11,12,13)이 가이드레일(7,8)에 끼여서 이송이 중단될 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 공개번호:제10-2013-0128117호(공개일자:2013년11월26일)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가이드레일이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능하며, 이를 통해, 기판 이송에 대한 안정성을 확보할 수 있어 가이드레일의 공차 관리가 용이해지고, 제작 비용이 절감되며, 생산성이 향상될 수 있는 자기 부상 이송 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 메인프레임에 결합되는 한 쌍의 가이드레일; 상기 한 쌍의 가이드레일 중에서 제1가이드레일을 따라 이동하고, 상기 제1가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제1마그넷코어가 구비되는 제1마그넷유닛; 상기 한 쌍의 가이드레일 중에서 제2가이드레일을 따라 이동하고, 상기 제2가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제2마그넷코어가 구비되되, 상기 제2마그넷코어의 개수는 상기 제1마그넷코어의 개수와 상이하도록 마련되는 제2마그넷유닛; 및 상기 제1마그넷유닛과 상기 제2마그넷유닛에 각각 결합되는 캐리지유닛을 포함하는 자기 부상 이송 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1가이드레일에 결합되는 제1스틸플레이트를 더 포함하며, 상기 제1마그넷유닛은, 상기 제1스틸플레이트로부터 이격되어 배치되는 제1마그넷코어; 및 상기 제1마그넷코어에 권취되는 제1마그넷코일을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1마그넷코어는 복수로 마련되며, 상기 복수의 제1마그넷코어로부터 각각 발생되는 자기력의 작용방향에 대한 가상의 연장선이 상호 기울어지도록, 상기 복수의 제1마그넷코어 각각이 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1마그넷코어는 3개로 마련되며, 상기 가상의 연장선이 각각 120°를 가지도록 3개의 상기 제1마그넷코어가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 제1마그넷코어를 연결하는 제1마그넷코어연결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1마그넷유닛은 복수로 마련되어 상기 캐리지유닛의 상측과 하측에 각각 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제2가이드레일에 결합되는 제2스틸플레이트를 더 포함하며, 상기 제2마그넷유닛은, 상기 제2스틸플레이트로부터 이격되어 배치되는 제2마그넷코어; 및 상기 제2마그넷코어에 권취되는 제2마그넷코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2마그넷코어는 복수로 마련되며, 상기 복수의 제2마그넷코어로부터 각각 발생되는 자기력이 상호 대향되는 방향으로 작용하도록 상기 복수의 제2마그넷코어 각각이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 제2마그넷코어는 2개로 마련되어 가상의 수평선을 기준으로 상호 대향되는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제2마그넷코어를 연결하는 제2마그넷코어연결부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2마그넷유닛은 하나로 마련되어 상기 캐리지유닛에 결합될 수 있다.
또한, 상기 제2마그넷유닛은 상기 캐리지유닛의 중심부에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제1마그넷코어와 상기 제1가이드레일 사이의 간격을 센싱하기 위해 상기 제1마그넷코어연결부재에 결합되는 제1갭센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1갭센서는 2개로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제2마그넷코어와 상기 제2가이드레일 사이의 간격을 센싱하기 위해 상기 제2마그넷코어연결부재에 결합되는 제2갭센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2갭센서는 1개로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제2마그넷유닛의 이동시 발생되는 간격 오차를 보상하기 위해 상기 제2마그넷유닛에 결합되는 간격오차보상유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 간격오차보상유닛은, 한 쌍으로 마련되어 상기 제2마그넷유닛에 결합되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 간격오차보상유닛은, 상기 제2마그넷유닛에 결합되어 상기 제2마그넷유닛의 이동을 가이드하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드부재는 LM가이드(Linear Motion Guide)로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제2마그넷유닛은 복수로 마련되어 상기 캐리지유닛의 상측과 하측에 각각 결합되며, 상기 제2마그넷유닛의 이동시 발생되는 간격 오차를 보상하기 위해 상기 복수의 제2마그넷유닛 각각에 결합되는 간격오차보상유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 간격오차보상유닛은, 한 쌍으로 마련되어 상기 제2마그넷유닛에 결합되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 간격오차보상유닛은, 상기 제2마그넷유닛에 결합되어 상기 제2마그넷유닛의 이동을 가이드하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드부재는 LM가이드(Linear Motion Guide)로 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 가이드레일이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능하며, 이를 통해, 기판 이송에 대한 안정성을 확보할 수 있어 가이드레일의 공차 관리가 용이해지고, 제작 비용이 절감되며, 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 자기 부상 이송 장치의 측면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 가이드레일이 설치 기준의 공차범위를 초과한 경우를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자기 부상 이송 장치에서 간격오차보상유닛을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 자기 부상 이송 장치의 측면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 '일측'과 '타측'의 용어는 특정된 측면을 의미할 수도 있고, 또는, 특정된 측면을 의미하는 것이 아니라 복수의 측면 중 임의의 측면을 일측이라 지칭하면, 이에 대응되는 다른 측면을 타측이라 지칭하는 것으로 이해되어질 수 있음을 밝혀 둔다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함됨을 밝혀 둔다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치의 측면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치는, 메인프레임(900)에 결합되는 한 쌍의 가이드레일과, 한 쌍의 가이드레일 중에서 제1가이드레일을 따라 이동하고 제1가이드레일로부터 이격되게 설치되며 제1마그넷코어(320)가 구비되는 제1마그넷유닛(300)과, 한 쌍의 가이드레일 중에서 제2가이드레일을 따라 이동하고 제2가이드레일로부터 이격되게 설치되며 제2마그넷코어(420)가 구비되되 제2마그넷코어(420)의 개수는 제1마그넷코어(320)의 개수와 상이하도록 마련되는 제2마그넷유닛(400)과, 제1마그넷유닛(300)과 제2마그넷유닛(400)에 각각 결합되는 캐리지유닛(500)을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 기판은, TV나 컴퓨터의 모니터, 혹은 핸드폰(mobile phone), PDA, 디지털 카메라 등 각종 평면디스플레이에 사용되는 기판을 포함한다.
여기서, 평면디스플레이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 것이 적용되어도 무방하다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 기판은 글래스(Glass)로 마련될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 이송장치는 피이송물을 이송하는 장치를 의미한다. 그리고, 이송장치에 의해 이송되는 피이송물에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등에 사용되는 기판을 포함하며, 또한, 반도체용 웨이퍼(wafer), 기판이나 웨이퍼를 수용하여 지지하는 캐리지유닛(500)이나 트레이, 카세트 등이 포함될 수 있다.
하지만, 설명의 편의를 위해, 이하에서는 기판을 수용하도록 마련되는 캐리지유닛(500)에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 캐리지유닛(500)은 제1마그넷유닛(300)과 제2마그넷유닛(400)에 각각 결합되어 이동하면서 기판이나 웨이퍼를 수용하도록 마련된다.
그리고, 설명의 편의를 위해, 캐리지유닛(500)이 케이블(910)에 연결되어 상하로 승하강되도록 마련되는 수직 이송장치를 중심으로 설명하며, 다만, 본 발명의 권리범위는 수평 이송장치를 포함함을 밝혀 둔다.
도 3을 참조하면, 가이드레일(200)은 한 쌍으로 마련되며 가이드레일(200)을 지지하도록 마련되는 메인프레임(900)에 결합된다.
여기서, 한 쌍의 가이드레일(200), 즉, 제1가이드레일(210)과 제2가이드레일(220)은 상호 대향되는 위치에서 메인프레임(900)에 결합되는데, 도 3을 참조하면, 제1가이드레일(210)과 제2가이드레일(220)은 상호간의 단면 형상이 상이하게 마련될 수 있다.
이는, 후술하는 바와 같이, 제1가이드레일(210)로부터 이격되어 배치되는 제1마그넷코어(320)와, 제2가이드레일(220)로부터 이격되어 배치되는 제2마그넷코어(420)의 개수가 다르기 때문이다.
도 3을 참조하면, 제1마그넷유닛(300)은 제1가이드레일(210)로부터 이격되게 설치되어 제1가이드레일(210)을 따라 이동하도록 마련된다.
그리고, 제1마그넷유닛(300)은 제1마그넷코어(320)와, 제1마그넷코일(330)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1가이드레일(210)에 결합되는 제1스틸플레이트(310)를 더 포함할 수 있는데, 제1스틸플레이트(310)는 제1가이드레일(210)에 결합되며, 제1마그넷코어(320)에 인력이 작용할 수 있도록 마련된다.
그리고, 제1마그넷코어(320)는 제1스틸플레이트(310)로부터 이격되어 배치되며, 제1마그넷코일(330)은 제1마그넷코어(320)에 권취되도록 마련된다.
여기서, 제1마그넷코어(320)에 권취되어 있는 제1마그넷코일(330)에 전류가 흐르게 되면 제1마그넷코어(320)에는 자기력이 발생하게 되는데, 제1마그넷코일(330)에 흐르는 전류량을 조절하여 자기력의 크기를 조절할 수 있게 된다.
그리고, 제1마그넷코어(320)는 복수로 마련될 수 있는데, 예를 들어, 도 3을 참조하면, 제1마그넷코어(320)는 3개로 마련될 수 있다.
여기서, 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 각각으로부터 발생되는 자기력의 작용방향(A,B,C)에 대한 가상의 연장선이 상호 120°를 가지도록 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c)가 배치될 수 있다(도 3 참조).
그리고, 전술한 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c)는 제1마그넷코어연결부재(340)에 의해 서로 연결될 수 있다.
여기서, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 하측에 위치하는 제1마그넷코어(320a)로부터 발생되는 자기력(A)의 작용방향은, X축 방향으로 작용하는 자기력(a1)과, Y축 방향으로 작용하는 자기력(a2)으로 분해될 수 있다.
그리고, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 상측에 위치하는 제1마그넷코어(320c)로부터 발생되는 자기력(C)의 작용방향은, X축 방향으로 작용하는 자기력(c1)과, Y축 방향으로 작용하는 자기력(c2)으로 분해될 수 있다.
또한, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 중간에 위치하는 제1마그넷코어(320b)로부터 발생되는 자기력(B)은 X축 방향으로만 작용하게 된다.
여기서, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)는, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 하측에 위치하는 제1마그넷코어(320a)로부터 발생되는 자기력(A)의 작용방향과, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 상측에 위치하는 제1마그넷코어(320c)로부터 발생되는 자기력(C)의 작용방향에 의해 Y축 방향에 대한 간격을 유지하게 된다.
그리고, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 하측에 위치하는 제1마그넷코어(320a)로부터 발생되는 자기력(A)의 작용방향과, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 상측에 위치하는 제1마그넷코어(320c)로부터 발생되는 자기력(C)의 작용방향과, 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 중간에 위치하는 제1마그넷코어(320b)로부터 발생되는 자기력(B)의 작용방향에 의해 X축 방향에 대한 간격을 유지하게 된다.
즉, 종래의 자기 부상 이송 장치는, 상호 대향되게 배치되는 2개의 마그넷유닛(도 1의 10,11 또는 도 1의 12,13) 모두에 의해 X축 방향에 대한 간격과 Y축 방향에 대한 간격을 유지하도록 마련되었지만, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)는, 종래의 자기 부상 이송 장치와 달리, 일측에 배치되어 있는 제1마그넷유닛(300) 하나를 통해 X축 방향에 대한 간격과 Y축 방향에 대한 간격 모두를 유지할 수 있게 된다.
여기서, 간격은 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격, 또는, 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200)에 결합된 스틸플레이트(310,410) 사이의 간격을 의미할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 제2마그넷유닛(400)은 제2가이드레일(220)로부터 이격되게 설치되어 제2가이드레일(220)을 따라 이동하도록 마련된다.
그리고, 제2마그넷유닛(400)은 제2마그넷코어(420)와, 제2마그넷코일(430)을 포함하여 구성될 수 있는데, 제2마그넷코어(420)의 개수는 전술한 제1마그넷코어(320)의 개수와 상이하도록 마련된다.
여기서, 제2가이드레일(220)에 결합되는 제2스틸플레이트(410)를 더 포함할 수 있는데, 제2스틸플레이트(410)는 제2가이드레일(220)에 결합되며, 제2마그넷코어(420)에 인력이 작용할 수 있도록 마련된다.
그리고, 제2마그넷코어(420)는 제2스틸플레이트(410)로부터 이격되어 배치되며, 제2마그넷코일(430)은 제2마그넷코어(420)에 권취되도록 마련된다.
여기서, 제1마그넷코어(320)와 마찬가지로, 제2마그넷코어(420)에 권취되어 있는 제2마그넷코일(430)에 전류가 흐르게 되면 제2마그넷코어(420)에는 자기력이 발생하게 되는데, 제2마그넷코일(430)에 흐르는 전류량을 조절하여 자기력의 크기를 조절할 수 있게 된다.
그리고, 제2마그넷코어(420)는 복수로 마련될 수 있는데, 예를 들어, 도 3을 참조하면, 제2마그넷코어(420)는 2개로 마련될 수 있다.
여기서, 2개의 제2마그넷코어(420a,420b) 각각으로부터 발생되는 자기력의 작용방향(D,E)이 상호 대향되는 방향으로 작용하도록 2개의 제2마그넷코어(420a,420b)가 배치될 수 있다.
그리고, 2개의 제2마그넷코어(420a,420b)는 제2마그넷코어연결부재(440)에 의해 서로 연결될 수 있다.
여기서, 도 3을 기준으로 2개의 제2마그넷코어(420a,420b) 중에서 하측에 위치하는 제2마그넷코어(420a)로부터 발생되는 자기력(D)의 작용방향은 Y축 방향으로만 작용하게 된다.
또한, 도 3을 기준으로 2개의 제2마그넷코어(420a,420b) 중에서 상측에 위치하는 제2마그넷코어(420b)로부터 발생되는 자기력(E)의 작용방향 역시 Y축 방향으로만 작용하게 된다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)는, 도 3을 기준으로 2개의 제2마그넷코어(420a,420b) 중에서 하측에 위치하는 제2마그넷코어(420a)로부터 발생되는 자기력(D)의 작용방향과, 도 3을 기준으로 2개의 제2마그넷코어(420a,420b) 중에서 상측에 위치하는 제2마그넷코어(420b)로부터 발생되는 자기력(E)의 작용방향에 의해 Y축 방향에 대한 간격을 유지하게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이, X축 방향에 대한 간격은 제1마그넷유닛(300)에 의해 조절되고 유지되므로, 제2마그넷유닛(400)은 Y축 방향에 대한 간격을 유지한 채, 제1마그넷유닛(300)의 이동시 소정 범위에서 제1마그넷유닛(300)의 이동을 추종하여 움직이게 된다.
이에 대해 상세히 설명하면, 자기 부상 이송 장치(100)는, 자기력의 작용을 통해 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격이 유지되면서 캐리지유닛(500)을 이송하게 되며, 이에 의해, 파티클(particle)의 발생이 감소되고, 소음 및 진동 발생을 방지하며, 마모 발생을 감소시켜 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
여기서, 도 1을 참조하면, 종래 자기 부상 이송 장치(20)의 상측에는 한 쌍의 가이드레일(7,8)에 결합되어 있는 마그넷유닛(10,11) 각각이 동일한 개수의 마그넷코어(1~6)를 구비하는데, 도 1의 확대도를 참조하면, 각각 3개의 마그넷코어(1~3,4~6)를 구비한 마그넷유닛(10,11) 한 쌍이 설치된다.
그리고, 좌측에서 Y축 방향으로 배치되는 2개의 마그넷코어(1,3)에 의해 좌측의 Y축 방향의 간격이 유지되고, 우측에서 Y축 방향으로 배치되는 2개의 마그넷코어(4,6)에 의해 우측의 Y축 방향의 간격이 유지된다.
또한, 좌측에서 X축 방향으로 배치되는 1개의 마그넷코어(2)와, 우측에서 X축 방향으로 배치되는 1개의 마그넷코어(5)에 의해 좌측과 우측 모두의 X축 방향의 간격이 유지된다.
즉, 도 1의 종래 자기 부상 이송 장치(20)는 전술한 바와 같이, 한 쌍의 마그넷유닛(10,11)에 의해 X축 방향에 대한 간격과 Y축 방향에 대한 간격이 유지된다.
따라서, 종래 자기 부상 이송 장치(20)는 한 쌍의 마그넷유닛(10,11) 각각이 구비하는 마그넷코어(1~6)의 개수가 동일하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 마그넷유닛(10,11,12,13)이 4개로 마련되어, 캐리지(14)의 상측에 마그넷유닛(10,11) 2개가 배치되고, 캐리지(14)의 하측에 마그넷유닛(12,13) 2개가 배치된다.
여기서, 가이드레일(7,8)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 X축 방향으로 벌어지거나, Z축 방향을 기준으로 틀어진 경우, 이러한 가이드레일(7,8)을 따라 마그넷유닛(10,11,12,13)이 이동하게 되면, 4개의 마그넷유닛(10,11,12,13) 각각의 이동 경로가 상이해지면서 마그넷유닛(10,11,12,13)이 가이드레일(7,8)에 끼여버리게 되는 문제점이 있었다.
하지만, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)는, 제1마그넷유닛(300)이 복수, 예를 들어, 2개로 마련되며, 2개의 제1마그넷유닛(300a,300b)이 캐리지유닛(500)의 상측과 하측에 각각 결합되고, 2개의 제1마그넷유닛(300a,300b)에 의해 X축 방향에 대한 간격과 Y축 방향에 대한 간격이 모두 유지되며, 제2마그넷유닛(400)은 1개로 마련되어 캐리지유닛(500)의 중심부에 결합되고 제2마그넷유닛(400)의 Y축 방향에 대한 간격이 유지된다.
여기서, 제2마그넷유닛(400)이 1개로 마련되어 캐리지유닛(500)의 중심부에 결합된다면, 제2마그넷유닛(400)이 2개로 마련되어 캐리지유닛(500)의 상측과 하측에 결합되는 것에 비해 움직임의 구속이 감소될 수 있다.
즉, 제1마그넷유닛(300)이 X축 방향에 대한 간격과 Y축 방향에 대한 간격을 모두 유지하면서 이동하게 되면, 제2마그넷유닛(400)은 Y축 방향에 대한 간격만을 유지한 채, 제1마그넷유닛(300)의 이동을 추종하여 움직이게 되므로, 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 소정 범위에서 초과하게 되더라도, 종래 기술에 비해 보다 자유롭게 움직이며, 이에 의해, 마그넷유닛(300,400)이 가이드레일(200)에 끼여버리게 되는 현상이 방지될 수 있는 효과가 있다.
도 3을 참조하면, 제1갭센서(600)는 제1마그넷코어(320)와 제1가이드레일(210) 사이의 간격을 센싱하기 위해 제1마그넷코어연결부재(340)에 결합될 수 있다. 그리고, 제2갭센서(700)는 제2마그넷코어(420)와 제2가이드레일(220) 사이의 간격을 센싱하기 위해 제2마그넷코어연결부재(440)에 결합될 수 있다.
여기서, 갭센서(600,700)는 비접촉으로 마련되어 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격, 또는, 마그넷코어(320,420)와 스틸플레이트(310,410) 사이의 간격을 측정하는 센서로서, 내부에 발진회로(미도시) 및 감지코일(미도시)이 구비될 수 있다.
그리고, 발진회로(미도시)가 감지코일(미도시)에 고주파 전류를 발생시켜 감지코일(미도시) 주변에 자계가 형성된 후, 자계가 형성된 감지코일(미도시) 근접위치에 도체가 접근하는 경우 자계에 의한 자속선이 끊어지면서 와전류가 유기된다.
여기서, 갭센서(600,700)에 유기되는 와전류는 감지코일(미도시)에 대해 임피던스 부하가 변화된 것처럼 작용하여 발진회로(미도시)의 동작점을 변경시키게 되고, 이때 역으로 고주파 전류가 발생하게 되어 고주파 전류의 크기에 따라 감지코일(미도시)과 도체와의 거리를 측정하게 되며, 이를 통해, 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격을 센싱할 수 있게 된다.
그리고, 갭센서(600,700)를 통해 센싱되는 간격에 기초하여 제어부(미도시)에서 마그넷코일(330,430)에 흐르는 전류를 변경하게 되며, 이에 의해, 마그넷코어(320,420)의 자기력이 변하게 된다.
즉, 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격이 변화하게 되면, 마그넷코일(330,430)에 흐르는 전류가 변경되고 마그넷코어(320,420)의 자기력도 변하게 되어 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격이 유지될 수 있게 된다.
여기서, 제1갭센서(600)는 2개로 마련될 수 있는데, 하나의 제1갭센서(600a)는 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 하측에 위치하는 제1마그넷코어(320a)에 근접하게 배치될 수 있고, 다른 하나의 제1갭센서(600b)는 도 3을 기준으로 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c) 중에서 상측에 위치하는 제1마그넷코어(320c)에 근접하게 배치될 수 있는데, 이를 통해, X축 방향에 대한 간격과 Y축 방향에 대한 간격 모두를 센싱하게 된다.
그리고, 제2갭센서(700)는 1개로 마련될 수 있는데, 하나의 제2갭센서(700)는 2개의 제2마그넷코어(420a,420b) 중 어느 하나에 근접하게 배치될 수 있으며, 이를 통해, Y축 방향에 대한 간격을 센싱하게 된다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)의 경우, 모두 8개의 마그넷코어와 5개의 갭센서가 사용되므로, 12개의 마그넷코어와 8개의 갭센서가 사용되던 종래 기술에 비해 마그넷코어와 갭센서의 사용량을 감소시켜 비용이 절감되는 효과도 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)에서 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일(200)에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능한 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 3을 참조하면, 한 쌍의 가이드레일(200) 중 제1가이드레일(210)에는 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c)가 포함된 제1마그넷유닛(300)이 설치되어 있고, 한 쌍의 가이드레일(200) 중 제2가이드레일(220)에는 2개의 제2마그넷코어(420a,420b)가 포함된 제2마그넷유닛(400)이 설치되어 있다.
여기서, 제1마그넷유닛(300)에 포함된 3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c)는, 자기력의 작용방향(A,B,C)에 대한 가상의 연장선이 상호 120°를 가지도록 배치될 수 있다.
3개의 제1마그넷코어(320a,320b,320c)가 상호 120°를 가지도록 배치되어 자기력(A)의 작용과, 자기력(B)의 작용과, 자기력(C)의 작용을 통해 X축 방향에 대한 간격 뿐만 아니라 Y축 방향에 대한 간격도 유지할 수 있게 된다.
그리고, 제2마그넷유닛(400)에 포함된 2개의 제2마그넷코어(420a,420b)는, 자기력의 작용방향(D,E)이 상호 대향되는 방향으로 작용하도록 배치될 수 있다.
2개의 제2마그넷코어(420a,420b)가 자기력(D)와 자기력(E)가 상호 대향되는 방향으로 작용하는 것에 의해 Y축 방향에 대한 간격이 유지되고 또한, 제2마그넷유닛(400)은 Y축 방향에 대한 간격을 유지한 채, 제1마그넷유닛(300)의 이동시 소정 범위에서 제1마그넷유닛(300)의 이동을 추종하여 움직이게 된다.
여기서, 제1마그넷코어(320)와 제2마그넷코어(420)의 근접한 위치에는 제1갭센서(600)와 제2갭센서(700)가 각각 배치되는데, 이러한 갭센서(600,700)를 통해 마그넷코어(320,420)와 가이드레일(200) 사이의 간격이 소정 범위 내에서 계속 유지될 수 있다.
그리고, 전술한 바에 의해, 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛(300,400)이 가이드레일(200)에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능한 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자기 부상 이송 장치에서 간격오차보상유닛을 도시한 평면도이다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)에서 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일(200)에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능한 작용 및 효과에 대해 설명하되, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.
제2실시예는 제1실시예와 비교시, 제2마그넷유닛(400)에 간격오차보상유닛(800)이 결합된다는 점에서 제1실시예와 차이가 있다.
도 5를 참조하면, 간격오차보상유닛(800)은 제2마그넷유닛(400)의 이동시 발생되는 간격 오차를 보상하기 위해 제2마그넷유닛(400)에 결합되도록 마련된다.
이는, 가이드레일(200)의 간격에 오차가 발생하여 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 초과하게 되는 경우, 즉, 가이드레일(200)이 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우, 그 오차를 보상하기 위해 제2마그넷유닛(400)에 설치된다.
도 5를 참조하면, 간격오차보상유닛(800)은, 한 쌍으로 마련되어 제2마그넷유닛(400)에 결합되는 탄성부재(810)를 포함하며, 또한, 제2마그넷유닛(400)에 결합되어 제2마그넷유닛(400)의 이동을 가이드하는 가이드부재(820)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1가이드레일(210)이 수직방향으로 설치되어 있고, 제2가이드레일(220)이 수직방향에 대해 소정 범위에서 기울어진 경우, 제2마그넷유닛(400)이 상승하거나 하강하게 되면, 제2마그넷유닛(400)은 제2가이드레일(220)이 수직으로 설치되어 있는 경우에 대해 다른 방향으로 이동하게 된다.
여기서, 제2가이드레일(220)이 수직으로 설치되어 있는 경우와, 제2가이드레일(220)이 수직방향에 대해 소정 범위에서 기울어진 경우의 사이에는 소정의 간격 오차가 존재하는 데, 제2마그넷유닛(400)에 결합되는 탄성부재(810)는 탄성수축 내지 탄성팽창을 통해 상기 소정의 간격 오차를 보상하게 된다.
그리고, 소정의 간격 오차가 보상되면서 제2마그넷유닛(400)이 이동하는 경우, 제2마그넷유닛(400)의 이동을 가이드하기 위해 제2마그넷유닛(400)에는 LM가이드(Linear Motion Guide)로 마련되는 가이드부재(820)가 결합될 수 있다.
즉, LM가이드는 제2마그넷유닛(400)이 이동하는 방향으로 제2마그넷유닛(400)을 가이드하고, 제2마그넷유닛(400)이 이동하는 방향에 결합되어 있는 탄성유닛은 탄성수축을 하게 된다.
이에 의해 , 제2마그넷유닛(400)의 이동시 발생되는 간격 오차가 보상되며, 이를 통해, 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일(200)에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능한 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 자기 부상 이송 장치의 측면도이다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)에서 가이드레일(200)이 설치 기준의 공차범위를 초과하여 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일(200)에 끼어지지 않고 원활하게 이동가능한 작용 및 효과에 대해 설명하되, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 자기 부상 이송 장치(100)에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.
제3실시예는 제2실시예에서 설명한 간격오차보상유닛(800)이 구비된다는 점에서 제2실시예와 공통되지만, 제3실시예의 경우, 제2마그넷유닛(400)이 복수로 마련되어 캐리지유닛(500)에 결합된다는 점에서 제2실시예와 차이가 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 제2마그넷유닛(400)은 2개로 마련되며, 2개의 제2마그넷유닛(400a,400b)이 캐리지유닛(500)의 상측과 하측에 결합된다.
그리고, 캐리지유닛(500)의 상측과 하측에 결합되는 2개의 제2마그넷유닛(4400a,400b)에는 제2실시예에서 설명한 간격오차보상유닛(800)이 결합된다.
이에 대해 설명하면, 제2마그넷유닛(400)이 간격오차보상유닛(800)없이 캐리지유닛(500)의 상측과 하측의 2부분에 결합되는 경우, 가이드레일(200)이 수평방향으로 벌어지거나, 수직방향으로 틀어진 경우, 마그넷유닛이 가이드레일(200)에 끼일 수도 있다.
하지만, 제2마그넷유닛(400)에 간격오차보상유닛(800)이 결합되면, 가이드레일(200)에 발생되는 간격 오차가 보상되므로, 제2마그넷유닛(400a,400b)이 캐리지유닛(500)의 상측과 하측에 결합되는 경우에도 마그넷유닛이 가이드레일(200)에 끼이는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.
여기서, 간격오차보상유닛(800)은 제2실시예에서 설명한 바와 공통되므로, 상세한 설명은 전술한 설명으로 대체하기로 한다.
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.
100 : 자기 부상 이송 장치 200 : 가이드레일
210 : 제1가이드레일 220 : 제2가이드레일
300 : 제1마그넷유닛 310 : 제1스틸플레이트
320 : 제1마그넷코어 330 : 제1마그넷코일
340 : 제1마그넷코어연결부재 400 : 제2마그넷유닛
410 : 제2스틸플레이트 420 : 제2마그넷코어
430 : 제2마그넷코일 440 : 제2마그넷코어연결부재
500 : 캐리지유닛 600 : 제1갭센서
700 : 제2갭센서 800 : 간격오차보상유닛
810 : 탄성부재 820 : 가이드부재
900 : 메인프레임

Claims (24)

  1. 메인프레임에 결합되는 한 쌍의 가이드레일;
    상기 한 쌍의 가이드레일 중에서 제1가이드레일을 따라 이동하고, 상기 제1가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제1마그넷코어가 구비되는 제1마그넷유닛;
    상기 한 쌍의 가이드레일 중에서 제2가이드레일을 따라 이동하고, 상기 제2가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제2마그넷코어가 구비되는 제2마그넷유닛;
    상기 제1마그넷유닛과 상기 제2마그넷유닛에 각각 결합되는 캐리지유닛; 및
    상기 제1가이드레일에 결합되는 제1스틸플레이트를 포함하며,
    상기 제1마그넷유닛은,
    상기 제1스틸플레이트로부터 이격되어 배치되는 제1마그넷코어; 및
    상기 제1마그넷코어에 권취되는 제1마그넷코일을 포함하되,
    상기 제1마그넷코어는 3개로 마련되고, 상기 3개의 제1마그넷코어로부터 각각 발생되는 자기력의 작용방향에 대한 가상의 연장선이 각각 120°를 가지도록 상기 3개의 제1마그넷코어가 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2마그넷코어의 개수는 상기 제1마그넷코어의 개수와 상이하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3개의 제1마그넷코어를 연결하는 제1마그넷코어연결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2가이드레일에 결합되는 제2스틸플레이트를 더 포함하며,
    상기 제2마그넷유닛은,
    상기 제2스틸플레이트로부터 이격되어 배치되는 제2마그넷코어; 및
    상기 제2마그넷코어에 권취되는 제2마그넷코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
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  13. 제5항에 있어서,
    상기 제1마그넷코어와 상기 제1가이드레일 사이의 간격을 센싱하기 위해 상기 제1마그넷코어연결부재에 결합되는 제1갭센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
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  17. 메인프레임에 결합되는 한 쌍의 가이드레일;
    상기 한 쌍의 가이드레일 중에서 제1가이드레일을 따라 이동하고, 상기 제1가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제1마그넷코어가 구비되는 제1마그넷유닛;
    상기 한 쌍의 가이드레일 중에서 제2가이드레일을 따라 이동하고, 상기 제2가이드레일로부터 이격되게 설치되며, 제2마그넷코어가 구비되되, 상기 제2마그넷코어의 개수는 상기 제1마그넷코어의 개수와 상이하도록 마련되는 제2마그넷유닛; 및
    상기 제1마그넷유닛과 상기 제2마그넷유닛에 각각 결합되는 캐리지유닛을 포함하며,
    상기 제2마그넷유닛의 이동시 발생되는 간격 오차를 보상하기 위해 상기 제2마그넷유닛에 결합되는 간격오차보상유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 간격오차보상유닛은, 한 쌍으로 마련되어 상기 제2마그넷유닛에 결합되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 간격오차보상유닛은, 상기 제2마그넷유닛에 결합되어 상기 제2마그넷유닛의 이동을 가이드하는 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
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KR100880877B1 (ko) * 2007-11-02 2009-01-30 한국기계연구원 자기부상형 기판 이송장치

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