KR102615038B1 - 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2차 전지의 생산에 이용되는 전극롤을 이송하되 그 전극롤의 무게 때문에 발생한 캔틸레버의 변형이나 랙의 변형에 유연하게 대응할 수 있도록 구성되어 결과적으로는 이송 작업에 차질이 발생하지 않도록 하는 캔틸레버 타입의 스태커 크레인 시스템에 관한 것이며,
바닥에 설치된 언더 레일을 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유닛, 이동 유닛에 하단이 지지되며 서로 이격되는 형태로 수직하게 설치되는 한 쌍의 마스트 프레임, 마스트 프레임의 길이 방향을 따라 수직 방향으로의 승강이 가능한 형태로 설치되는 승강 유닛, 승강 유닛의 상방에 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 전후진 구동하는 방식으로 전극롤에 대한 이송 작업을 수행하는 포크 유닛 및, 승강 유닛에 지지되고 포크 유닛을 지지하는 형태로 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 구동하여 포크 유닛을 틸팅시키는 틸팅 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템{Cantilever type stacker crane system}

본 발명은 전극롤을 이송하는 캔틸레버 타입의 스태커 크레인 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 2차 전지의 생산에 이용되는 전극롤을 이송하되 그 전극롤의 무게 때문에 발생한 캔틸레버의 변형이나 랙의 변형에 유연하게 대응할 수 있도록 구성되어 결과적으로는 이송 작업에 차질이 발생하지 않도록 하는 캔틸레버 타입의 스태커 크레인 시스템에 관한 것이다.

최근의 전세계적인 친환경 트렌드에 따라 기존의 내연기관차를 대신하여 전기차의 점유율이 점차 높아지고 있는 추세이며, 이러한 추세는 머지않아 시행될 내연기관차의 판매 제한 등 각종 규제 정책과 맞물려 더욱 가속화될 것으로 예상되고 있다.

따라서, 전기차에 필수적인 2차 전지에 대한 충분한 생산량의 확보가 시급한 실정이라 할 수 있으며, 그 2차 전지의 생산에 필수적인 양극재와 음극재, 분리막 그리고 전해질의 생산과 공급에 대한 중요성도 점차 높아지고 있는 상태라고 할 수 있다.

이때, 2차 전지의 생산 공정 중 하나인 전극 공정에서는 롤 타입으로 권취된 상태인 전극롤을 이용하게 되는데 이러한 전극롤을 대량으로 보관하기 위해서는 스태커 크레인을 이용하는 물류 창고 시스템이 효과적이라 할 수 있다.

따라서, 전극롤의 형상에 맞춤화된 스태커 크레인과 보관용 랙이 필요하다 할 수 있으며, 이와 관련해서는 대한민국 등록특허공보 제10-2502874호의 “2차전지 전극롤 반송용 스토커 시스템”이 제안되어 공개된 바 있다.

즉, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-2502874호의 “2차전지 전극롤 반송용 스토커 시스템”에는 수직으로 세워진 한 쌍의 마스트 프레임에 구비된 상태에서 승강하거나 전후진하는 동작을 수행하며 전극롤을 반송하는 캐리지 유닛 등을 포함하는 형태로 구성되어 클린(clean)한 환경하에서 최적의 조건으로 전극롤을 반송할 수 있도록 하되, 사다리와 작업대를 더 구비하여 전극롤의 반송중 문제가 발생한 상황에서는 효율적으로 고층의 유지보수 작업을 진행할 수 있도록 하는 시스템에 관한 발명이 제안되어 있다.

이처럼 상기한 선행 발명에서 제안하고 있는 시스템을 이용하게 되면, 2차 전지의 생산에 이용되는 전극롤을 랙(rcak)에 적재하거나 랙에 적재된 전극롤을 외부로 반송하는 작업을 원할하게 진행할 수 있고, 그 과정에서 문제가 발생한 상황에서도 작업자가 안전하고 효율적으로 유지보수 작업을 진행할 수 있을 것으로 예상할 수 있다.

다만, 2차 전지의 생산에 이용되는 전극롤은 무게가 약 600kg에 이를 정도로 상당하기 때문에 그 전극롤을 반송하는 장치 구성인 포크가 하중에 의해 변형되는 문제가 발생하게 되거나 그 전극롤이 적재되는 랙의 로드암 부분이 장시간의 압력에 의하여 변형되는 문제가 발생하게 될 수 있다.

그러나 상기한 선행 발명에서는 작업자가 고층에서 안전하고 효율적으로 유지보수 작업을 진행할 수 있도록 하는 사다리와 작업대의 구성만을 제안하고 있을 뿐이며, 이 문제에 대한 해결 방안은 사실상 제안하지 못하고 있다.

따라서, 포크나 랙의 로드암에 변형이 발생한 문제를 작업자가 해결할 때까지 전극롤의 이송 작업이 지체될 수 밖에 없으며, 그로 인해 2차 전지의 생산성이 저하되는 결과가 유발될 수 밖에 없다.

이와 같은 이유로, 전극롤의 무게 때문에 포크나 랙의 로드암에 변형이 발생한 상황에 유연하게 대응할 수 있도록 구성되어 결과적으로는 2차 전지의 생산을 위한 전극롤의 이송 작업에 차질이 발생하지 않도록 하는 장치나 시스템에 관한 필요성이 요구되는 실정이라 할 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2502874호(2023. 02. 20)

본 발명은 2차 전지의 생산에 이용되는 전극롤의 이송을 위한 캔틸레버 타입의 스태커 크레인 시스템을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 선행 발명이 전극롤의 무게 때문에 포크나 랙의 로드암에 변형이 발생한 상황에 대한 신속한 해결 방안을 제안하지 못하고 있는 문제를 해결하고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 실현하고자,

바닥에 설치된 언더 레일을 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유닛; 상기 이동 유닛에 하단이 지지되며 서로 이격되는 형태로 수직하게 설치되는 한 쌍의 마스트 프레임; 상기 마스트 프레임의 길이 방향을 따라 수직 방향으로의 승강이 가능한 형태로 설치되는 승강 유닛; 상기 승강 유닛의 상방에 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 전후진 구동하는 방식으로 전극롤에 대한 이송 작업을 수행하는 포크 유닛; 및, 상기 승강 유닛에 지지되고 포크 유닛을 지지하는 형태로 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 구동하여 포크 유닛을 틸팅시키는 틸팅 유닛; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템을 제시한다.

이때, 상기 포크 유닛은 상기 틸팅 유닛의 상단에 설치되는 함체형의 함체부; 상기 함체부의 상단에 나란하게 설치되는 다수의 하부 레일; 상기 다수의 하부 레일 위에 전후진 가능한 형태로 설치되는 하부 캐리지; 상기 함체부에 설치되어, 컨베이어 벨트 구동 방식으로 상기 하부 캐리지를 전후진 구동시키는 제1 캐리지 구동부; 상기 하부 캐리지의 상단에 나란하게 설치되는 다수의 상부 레일; 상기 다수의 상부 레일 위에 전후진 가능한 형태로 설치되는 상부 캐리지; 상기 하부 캐리지에 설치되어, 컨베이어 벨트 구동 방식으로 상기 상부 캐리지를 전후진 구동시키는 제2 캐리지 구동부; 상기 상부 캐리지의 상단에 수직으로 높이를 형성하며 설치되는 고정 지지대; 및, 상기 고정 지지대의 상부에 전방을 향해 수평으로 설치되는 U자형 포크; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전극롤의 이송 작업을 위한 사용자 입력이 발생하는 입력부와, 그 사용자 입력에 따른 수동 제어 신호를 생성하여 상기 이동 유닛과 상기 승강 유닛 그리고 상기 포크 유닛의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 포크 유닛을 구성하는 U자형 포크의 홈 내부에 설치된 상태에서 랙 로드암 말단부에 부착 또는 표시된 마크 이미지를 센싱하여 이미지 정보를 생성하는 비젼 센서; 상기 포크 유닛을 구성하는 U자형 포크의 말단부에 설치된 상태에서 그 U자형 포크의 기울기 상태를 감지하여 기울기 정보를 생성하는 자이로 센서; 및, 상기 포크 유닛을 구성하는 U자형 포크의 말단부에 설치된 상태에서 그 U자형 포크가 포킹한 상태인 전극롤을 랙의 로드암으로 이재할 때 감지되는 로드암과의 거리를 측정하여 거리 정보를 생성하는 변위 센서; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제어부는 상기 이미지 정보와 기울기 정보 그리고 거리 정보를 기반으로 상기 틸팅 유닛의 틸팅 제어를 위한 자동 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부는 티칭 과정에서 미리 생성된 기준 이미지 정보와 신규로 생성된 이미지 정보를 비교 분석하여 로드암의 위치 오차값을 계산한 후 계산의 결과에 따라 이동 유닛의 이동 제어 또는 틸팅 유닛의 틸팅 제어를 위한 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되고, 틸팅 제어를 위한 제어 신호를 생성 및 전송한 이후에 기울기 정보를 이용하여 포크 유닛의 기울기 상태를 확인하도록 구성되며, 사용자 입력에 따른 포크 유닛의 전진 제어가 발생할 때에 거리 정보를 이용하여 이상이 감지될 때 인터락을 위한 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라,

본 발명은 2차 전지의 생산에 이용되는 전극롤을 이송하여 랙에 적재하거나 랙에 적재된 전극롤을 외부로 반송하는 작업을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있는 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템을 일반에 제공할 수 있게 되는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 전극롤에 대한 이송 작업을 수행하며 많은 하중을 받게 되는 포크 유닛과 승강 유닛의 기울기 상태 그리고 랙에서 전극롤을 직접 지지하게 되는 로드암의 처짐 상태를 다수의 센서로 항시 측정하도록 구성되고, 기울기나 처짐이 발생한 정도에 따라 틸팅 유닛이 포크 유닛을 틸팅시키도록 구성되기 때문에 결과적으로는 전극롤의 무게 때문에 발생한 문제에 대한 신속한 대응이 가능한 효과가 발생한다.

도 1a는 본 발명에 의한 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템의 사시도.
도 1b는 전극롤을 이송하는 과정에서의 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템의 사시도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템을 구성하는 승강 유닛의 작동 실시예를 나타낸 예시도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템을 구성하는 포크 유닛의 작동 순서도.
도 3d는 상기 포크 유닛에 전극롤이 적재된 상태를 나타낸 예시도.
도 4는 상기 포크 유닛에 홀 센서, 제1 및 제2 자이로 센서 그리고 변위 센서가 구비되는 위치를 나타낸 예시도.
도 5는 틸팅 유닛의 작동을 위한 본 발명의 상세 구성도.
도 6a는 전극롤의 포킹을 위한 각도 오차 보정 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.
도 6b는 전극롤 이송을 위한 회피 제어 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.

본 발명은 전극롤(R)을 이송하는 캔틸레버 타입의 스태커 크레인 시스템에 관한 것으로써,

바닥에 설치된 언더 레일(10)을 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유닛(100); 상기 이동 유닛(100)에 하단이 지지되며 서로 이격되는 형태로 수직하게 설치되는 한 쌍의 마스트 프레임(110); 상기 마스트 프레임(110)의 길이 방향을 따라 수직 방향으로의 승강이 가능한 형태로 설치되는 승강 유닛(120); 상기 승강 유닛(120)의 상방에 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 전후진 구동하는 방식으로 전극롤(R)에 대한 이송 작업을 수행하는 포크 유닛(130); 및, 상기 승강 유닛(120)에 지지되고 포크 유닛(130)을 지지하는 형태로 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 구동하여 포크 유닛(130)을 틸팅시키는 틸팅 유닛(140); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.

우선, 상기 이동 유닛(100)은 본 발명에서 제안하고 있는 캔틸레버 타입 스태커 크레인의 하부 구성이며, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 바닥에 설치된 언더 레일(10)을 따라 양방향으로 이동 가능한 형태로 설치되어 전극롤(R)의 이송을 위한 목적으로 이용될 수 있도록 한다.

즉, 상기 이동 유닛(100)의 설치를 위해서는 랙(rack)이 설치된 형태를 고려하여 바닥에 단일 또는 한 쌍의 언더 레일(10)을 설치하여야 하며, 설치된 언더 레일(10)의 형상에 대응하여 하부에 다수의 휠을 구비하는 대차 형상인 이동 유닛(100)을 그 위에서 이동 가능한 형태로 설치하여야 한다.

이때, 상기 이동 유닛(100)은 제어부(150)가 전송하는 제어 신호에 따라 다수의 휠을 구동시키는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 좌우로 이동할 수 있으며, 이동을 위한 전력은 공지의 비접촉 전원장치 또는 통상적으로 이용되는 전력 전송용의 케이블 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 공급받을 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 마스트 프레임(110)은 상기 캔틸레버 타입 스태커 크레인의 높이를 형성하는 구성물로써, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 이동 유닛(100)에 하단이 지지되며 서로 이격되는 형태로 수직하게 설치되어 전극롤(R)의 이송을 위한 목적으로 이용될 수 있도록 한다.

즉, 상기 한 쌍의 마스트 프레임(110)은 상기 이동 유닛(100)의 상단에 서로 나란하게 설치된 상태에서 이동 유닛(100)과 함께 이동하여 랙의 특정 위치로 전극롤(R)을 이송하거나 랙의 특정 위치에 보관된 상태인 전극롤(R)을 반송하기 위한 준비가 될 수 있도록 한다.

이때, 상기 한 쌍의 마스트 프레임(110)은 랙이 설치된 높이에 대응하여 전극롤(R)을 랙의 최상층까지 이송할 수 있는 길이로 구비되어야 하며, 그 길이가 상당하게 형성되는 경우에는 전극롤(R)의 이송중 무게 중심이 상승한 상황 등 여러 상황에서의 전도를 방지하기 위한 측부 지지대가 각각의 앞뒤로 설치될 수 있다.

그리고 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 마스트 프레임(110)의 상단 측에는 하나 이상의 상부 지지대(111)가 두 마스트 프레임(110)을 연결하는 형태로 설치됨으로써 그 마스트 프레임(110)의 길이에 따른 구조적 취약성의 문제가 해결되도록 할 수 있다.

즉, 상기 한 쌍의 마스트 프레임(110)이 서로 독립적으로 설치된 상태에서는 길이가 길수록 횡력에 취약하게 되므로, 상기 이동 유닛(100)이 좌우로 이동하는 상황이나 전극롤(R)이 상방으로 이송되는 상황에서 휨 현상 등의 문제가 발생하게 될 수 있으나, 상부 지지대(111)가 한 쌍의 마스트 프레임(110)을 연결하는 형태로 견고하게 설치된 상태에서는 횡력에 의한 휨 현상과 같은 문제의 발생이 방지될 수 있다.

추가로 상기 한 쌍의 마스트 프레임(110) 각각에는 작업자용의 작업대(112)가 안전 펜스를 구비하는 형태로 여러 층으로 설치될 수 있으며, 그와 함께 사다리가 구비될 수 있다.

따라서, 작업자는 캔틸레버 타입 스태커 크레인이나 랙을 대상으로 하는 점검 또는 유지보수를 위한 목적으로 사다리를 이용하여 작업대(112)로 이동할 수 있으며, 각각의 작업대(112)에 구비된 안전 펜스에 의존하여 고층에서도 안전하게 작업을 실시할 수 있다.

또한, 상기 승강 유닛(120)은 상기 캔틸레버 타입 스태커 크레인을 구성하는 승강 장치이며, 상기 마스트 프레임(110)의 길이 방향을 따라 수직 방향으로의 승강이 가능한 형태로 설치되어 전극롤(R)의 이송을 위한 목적으로 이용될 수 있도록 한다.

즉, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 승강 유닛(120)은 일측이 한 쌍의 마스트 프레임(110) 중 하나에 승강이 가능한 형태로 설치되고, 반대인 타측이 한 쌍의 마스트 프레임(110) 중 다른 하나에 승강이 가능한 형태로 설치됨으로써 항상 좌우 균형을 유지하며 승강할 수 있게 된다.

이때, 상기 승강 유닛(120)이 한 쌍의 마스트 프레임(110)을 따라 승강하는 방식으로는 승강 타입의 장치에 주로 이용되는 체인 구동 방식이 이용될 수 있으며, 그에 따른 양방향 모터, 모터 제어부, 릴, 승강 체인, 도르래 등의 각종 장치가 마스트 프레임(110)이나 그 주변에 설치되어야 한다.

따라서, 상기 승강 유닛(120)은 제어부(150)가 전송하는 제어 신호에 따라 모터 제어부가 양방향 모터의 회전 방향을 제어하게 됨으로써 발생하는 릴의 회전과 그 릴에 권취되거나 풀리는 승강 체인에 의해 승강할 수 있게 되며, 그 결과로 상방에 설치된 포크 유닛(130)을 위치 조정할 수 있게 된다.

또한, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 포크 유닛(130)은 상기 캔틸레버 타입 스태커 크레인을 구성하는 이송 장치이며, 상기 승강 유닛(120)에 수평 방향으로의 전후진 구동이 가능한 형태로 설치되어 전극롤(R)의 이송을 위한 목적으로 이용될 수 있도록 한다.

보다 구체적으로, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 포크 유닛(130)은 틸팅 유닛(140)의 상단에 설치되는 함체형의 함체부(131), 함체부(131)의 상단에 나란하게 설치되는 다수의 하부 레일(132), 다수의 하부 레일(132) 위에 전후진 가능한 형태로 설치되는 하부 캐리지(133)와 함체부(131)에 설치된 상태에서 컨베이어 벨트 구동 방식으로 하부 캐리지(133)를 전후진 구동시키는 제1 캐리지 구동부(134)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 포크 유닛(130)은 상기 하부 캐리지(133)의 상단에 나란하게 설치되는 다수의 상부 레일(135), 다수의 상부 레일(135) 위에 전후진 가능한 형태로 설치되는 상부 캐리지(136), 하부 캐리지(133)에 설치된 상태에서 컨베이어 벨트 구동 방식으로 상부 캐리지(136)를 전후진 구동시키는 제2 캐리지 구동부(137), 상부 캐리지(136)의 상단에 수직으로 높이를 형성하며 설치되는 고정 지지대(138) 및, 고정 지지대(138)의 상부에 전방을 향해 수평으로 설치되는 U자형 포크(139)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.

즉, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 포크 유닛(130)은 제어부(150)가 전송하는 제어 신호에 따라 제1 캐리지 구동부(134)와 제2 캐리지 구동부(137)가 순차로 제어되거나 동시에 제어되어 하부 캐리지(133)와 상부 캐리지(136)가 전진할 수 있으며, 그 결과로 U자형 포크(139)가 전극롤(R)의 중공부에 삽입될 수 있다.

그리고 상기 제어부(150)가 전송하는 제어 신호에 따라 반대로 구동하여 U자형 포크(139)가 후진하도록 함으로써 도 3d에 도시된 바와 같은 형태로 전극롤(R)에 대한 이송이 가능하게 된다.

이후, 상기 포크 유닛(130)은 제어부(150)가 전송하는 제어 신호에 따라 제1 캐리지 구동부(134)와 제2 캐리지 구동부(137)가 순차로 제어되거나 동시에 제어되어 하부 캐리지(133)와 상부 캐리지(136)가 다시 전진하고 후진하는 방식으로 전극롤(R)을 랙에 적재하거나 AGV(Automated Guided Vehicles)에 적재할 수 있게 된다.

한편, 상기한 구성과 연계하여, 본 발명은 전극롤(R)의 이송 작업을 위한 사용자 입력이 발생하는 입력부와 사용자 입력에 따른 수동 제어 신호를 생성하여 이동 유닛(100)과 승강 유닛(120) 그리고 포크 유닛(130)의 동작을 제어하는 제어부(150)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 입력부는 전극롤(R)의 이송을 위한 사용자 입력이 가능하도록 버튼만으로 구성되는 컨트롤러의 형태로 구성되거나 버튼과 조이스틱을 포함하는 컨트롤러의 형태로 구성될 수 있고, 터치스크린을 구비하는 컨트롤러의 형태로도 구성될 수 있다.

이에 더하여, 상기 입력부는 특정의 위치에 고정 설치된 고정식 컨트롤러의 형태로 구성될 수 있으나 사용자가 위치를 옮겨가며 입력을 실시할 수 있도록 하는 포터블 컨트롤러의 형태로도 구성될 수 있다.

그리고 상기 제어부(150)는 입력부와 별개의 장치로 구성되거나 입력부와 함께 하나의 컨트롤러를 구성할 수 있으며, 사용자 입력에 따른 수동 제어 신호를 생성 및 전송함으로써 전극롤(R)의 이송을 위한 이동 유닛(100), 승강 유닛(120) 또는 포크 유닛(130) 중 어느 하나 이상에 대한 제어가 순차적으로 실시될 수 있도록 한다.

또한, 상기 틸팅 유닛(140)은 상기 캔틸레버 타입 스태커 크레인을 구성하는 틸팅 장치이며, 제어 신호에 따라 틸팅 구동 가능한 형태로 설치되어 상기 포크 유닛(130)의 기울기 보정을 위한 목적으로 이용될 수 있도록 한다.

즉, 상기 틸팅 유닛(140)은 하단이 상기 승강 유닛(120)에 지지된 상태에서 상단에 설치된 상기 포크 유닛(130)을 지지하되, 제어부(150)가 전송하는 제어 신호가 수신될 때에는 그 제어 신호에 따른 방향과 각도로 기울기를 액츄에이터로 형성하여 포크 유닛(130)이 틸팅될 수 있도록 한다.

이때, 상기 제어부(150)가 틸팅 유닛(140)을 대상으로 하여 전송하는 제어 신호는 상기 포크 유닛(130)을 구성하는 U자형 포크(139)의 기울기 상태와 전극롤(R)이 거치되는 로드암의 기울기 상태를 기반으로 하여 생성되는 것이며, U자형 포크(139)와 로드암의 기울기 각도를 일치시키는 것을 목적으로 한다.

즉, 상기 제어부(150)는 U자형 포크(139)와 로드암이 서로 동일하게 지면과 수평한 상태를 유지하는 상황에서는 틸팅 유닛(140)을 대상으로 하는 제어 신호를 생성하지 않으나, 둘 중 어느 하나 이상에 처짐 현상이 발생한 상황에서는 틸팅 유닛(140)을 대상으로 하는 제어 신호를 생성 및 전송하여 U자형 포크(139)와 로드암이 서로 평행한 상태에서의 이재 작업이 실시될 수 있도록 한다.

따라서, 상기 U자형 포크(139)와 로드암의 기울기를 확인하기 위한 장치를 구비하여야 하며, 그 상세한 구성은 다음과 같다.

우선, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 포크 유닛(130)을 구성하는 U자형 포크(139)의 홈 내부에 설치된 상태에서 자기장을 감지하여 랙 로드암 말단부에 부착 또는 표시된 마크 이미지를 센싱하여 이미지 정보를 생성하는 비젼 센서(160)와, U자형 포크(139)의 말단부에 설치된 상태에서 그 U자형 포크(139)의 기울기 상태를 감지하여 기울기 정보를 생성하는 자이로 센서(170)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 U자형 포크(139)의 말단부에 설치된 상태에서 그 U자형 포크(139)가 포킹한 상태인 전극롤(R)을 랙의 로드암으로 이재할 때 감지되는 로드암과의 거리를 측정하여 거리 정보를 생성하는 변위 센서(180)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 구성과 연계하여 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(150)는 이미지 정보와 기울기 정보 그리고 거리 정보를 기반으로 하여 틸팅 유닛(140)의 틸팅 제어를 위한 자동 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(150)는 티칭 과정에서 미리 생성된 기준 이미지 정보와 신규로 생성된 이미지 정보를 비교 분석하여 로드암의 위치 오차값을 계산한 후 계산의 결과에 따라 이동 유닛(100)의 이동 제어 또는 틸팅 유닛(140)의 틸팅 제어를 위한 자동 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성된다.

즉, 상기 제어부(150)에는 상기 U자형 포크(139)와 로드암의 위치가 정렬된 상태와 비정렬된 상태에서 비젼 센서(160)가 센싱하여 생성한 다양한 이미지 정보가 저장되어야 하며, 이후 수동 제어 신호를 생성 및 전송한 상태에서 신규로 생성되는 이미지 정보를 이전의 다양한 이미지 정보와 비교하는 방식으로 X축 방향, Y축 방향 그리고 Z축 방향으로의 위치 오차값을 계산할 수 있다.

따라서, 랙 로드암의 말단부에는 이미지를 비교하는 방식으로 그 로드암의 정렬 또는 비정렬 상태를 확인할 수 있도록 하기 위한 반사 재질의 마크 이미지가 부착되어야 한다.

우선, 상기 제어부(150)는 상기와 같은 이미지 비교 방식으로 확인 가능한 X축 방향으로의 오차값을 이용하여 이동 유닛(100)의 이동 제어를 위한 제어 신호를 생성 및 전송할 수 있다.

이어서, Y축 방향으로의 오차값을 이용하여 로드암의 기울기값을 계산할 수 있으며, 그 기울기값을 이용하여 틸팅 유닛(140)의 틸팅 제어를 위한 제어 신호를 생성 및 전송할 수 있다.

따라서, 상기 포크 유닛(130)에 대한 좌우 방향으로의 위치 조정이 발생할 수 있으며, 전극롤(R)의 무게 때문에 로드암의 처짐이 발생한 상태에서는 그 로드암과 U자형 포크(139)의 기울기가 방향은 반대이되 동일한 각도로 형성될 수 있다.

그리고 상기 제어부(150)는 다시 비젼 센서(160)가 생성하는 이미지 정보를 이용하여 X축 방향과 Y축 방향으로의 위치 오차값을 계산할 수 있으며, 기설정된 범위 이상의 오차가 확인되면 다시 이동 유닛(100) 또는 틸팅 유닛(140) 중 어느 하나 이상에 대한 제어 신호를 생성 및 전송할 수 있다.

이후, 상기 제어부(150)는 X축 방향과 Y축 방향으로의 위치 오차가 보정된 상태에서 Z축 방향으로의 위치 오차값을 계산할 수 있으며, 계산된 위치 오차값에 따라 U자형 포크(139)을 전진시킬 때의 스트로크값을 조정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(150)는 사용자 입력에 따른 포크 유닛(130)의 전진 제어가 발생할 때에 변위 센서(180)가 생성하는 거리 정보를 이용하여 U자형 포크(139)와 로드암의 거리 확인을 실시간으로 할 수 있으며, 그 과정에서 이상이 감지되는 즉시 인터락을 위한 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성된다.

따라서, 상기 포크 유닛(130)의 전진 구동이 즉시 중지될 수 있으며 이로 인해, U자형 포크(139)와 로드암이 서로 접촉하거나 하는 충돌 상황의 발생이 방지될 수 있다.

인터락이 발생한 상황에서는 상기 포크 유닛(130)의 후진 구동이 자동으로 실시될 수 있으며, 다시 위치 오차값의 확인에 의한 이동 유닛(100) 또는 틸팅 유닛(140) 중 어느 하나 이상에 대한 제어가 실시될 수 있다.

또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(150)는 전극롤(R)을 포킹한 상태인 U자형 포크(139)가 사용자 입력에 따라 후진 구동할 때에 생성되는 기울기 정보를 이용하여 U자형 포크(139)의 기울기값을 확인하도록 구성된다.

이는, 전극롤(R)의 무게에 따른 U자형 포크(139)의 처짐 현상이 발생하기 때문이며, 상기 제어부(150)는 U자형 포크(139)의 기울기값과 변위 센서(180)의 거리 정보를 이용하여 U자형 포크(139)와 로드암의 충돌이 발생하지 않도록 하기 위한 회피 제어를 실시할 수 있다.

따라서, 전극롤(R)의 무게로 인한 U자형 포크(139)의 처짐 현상이 발생하는 상태에서도 그 U자형 포크(139)와 로드암의 충돌이 발생하지 않으며, 이로 인해 전극롤을 이송하여 랙에 적재하거나 랙에 적재된 전극롤을 외부로 반송하는 작업이 계속 신속하고 효율적으로 수행될 수 있다.

위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

10 : 언더 레일
100 : 이동 유닛
110 : 마스트 프레임 → 111 : 상부 지지대
→ 112 : 작업대
120 : 승강 유닛
130 : 포크 유닛 → 131 : 함체부
→ 132 : 하부 레일
→ 133 : 하부 캐리지
→ 134 : 제1 캐리지 구동부
→ 135 : 상부 레일
→ 136 : 상부 캐리지
→ 137 : 제2 캐리지 구동부
→ 138 : 고정 지지대
→ 139 : U자형 포크
140 : 틸팅 유닛
150 : 제어부
160 : 홀 센서
170 : 자이로 센서
180 : 변위 센서

Claims (5)

1. 바닥에 설치된 언더 레일(10)을 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유닛(100);
   상기 이동 유닛(100)에 하단이 지지되며 서로 이격되는 형태로 수직하게 설치되는 한 쌍의 마스트 프레임(110);
   상기 마스트 프레임(110)의 길이 방향을 따라 수직 방향으로의 승강이 가능한 형태로 설치되는 승강 유닛(120);
   상기 승강 유닛(120)의 상방에 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 전후진 구동하는 방식으로 전극롤(R)에 대한 이송 작업을 수행하는 포크 유닛(130); 및,
   상기 승강 유닛(120)에 지지되고 포크 유닛(130)을 지지하는 형태로 설치된 상태에서 제어 신호에 따라 구동하여 포크 유닛(130)을 틸팅시키는 틸팅 유닛(140); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
   상기 포크 유닛(130)은,
   상기 틸팅 유닛(140)의 상단에 설치되는 함체형의 함체부(131);
   상기 함체부(131)의 상단에 나란하게 설치되는 다수의 하부 레일(132);
   상기 다수의 하부 레일(132) 위에 전후진 가능한 형태로 설치되는 하부 캐리지(133);
   상기 함체부(131)에 설치되어, 컨베이어 벨트 구동 방식으로 상기 하부 캐리지(133)를 전후진 구동시키는 제1 캐리지 구동부(134);
   상기 하부 캐리지(133)의 상단에 나란하게 설치되는 다수의 상부 레일(135);
   상기 다수의 상부 레일(135) 위에 전후진 가능한 형태로 설치되는 상부 캐리지(136);
   상기 하부 캐리지(133)에 설치되어, 컨베이어 벨트 구동 방식으로 상기 상부 캐리지(136)를 전후진 구동시키는 제2 캐리지 구동부(137);
   상기 상부 캐리지(136)의 상단에 수직으로 높이를 형성하며 설치되는 고정 지지대(138); 및,
   상기 고정 지지대(138)의 상부에 전방을 향해 수평으로 설치되는 U자형 포크(139); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   전극롤(R)의 이송 작업을 위한 사용자 입력이 발생하는 입력부(미도시); 및,
   사용자 입력에 따른 수동 제어 신호를 생성하여 상기 이동 유닛(100)과 상기 승강 유닛(120) 그리고 상기 포크 유닛(130)의 동작을 제어하는 제어부(150); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 포크 유닛(130)을 구성하는 U자형 포크(139)의 홈 내부에 설치된 상태에서 랙 로드암 말단부에 부착 또는 표시된 마크 이미지를 센싱하여 이미지 정보를 생성하는 비젼 센서(160);
   상기 포크 유닛(130)을 구성하는 U자형 포크(139)의 말단부에 설치된 상태에서 그 U자형 포크(139)의 기울기 상태를 감지하여 기울기 정보를 생성하는 자이로 센서(170); 및,
   상기 포크 유닛(130)을 구성하는 U자형 포크(139)의 말단부에 설치된 상태에서 그 U자형 포크(139)가 포킹한 상태인 전극롤(R)을 랙의 로드암으로 이재할 때 감지되는 로드암과의 거리를 측정하여 거리 정보를 생성하는 변위 센서(180); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
   상기 제어부(150)는,
   상기 이미지 정보와 기울기 정보 그리고 거리 정보를 기반으로 상기 틸팅 유닛(140)의 틸팅 제어를 위한 자동 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부(150)는,
   티칭 과정에서 미리 생성된 기준 이미지 정보와 신규로 생성된 이미지 정보를 비교 분석하여 로드암의 위치 오차값을 계산한 후 계산의 결과에 따라 이동 유닛(100)의 이동 제어 또는 틸팅 유닛(140)의 틸팅 제어를 위한 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되고,
   틸팅 제어를 위한 제어 신호를 생성 및 전송한 이후에 기울기 정보를 이용하여 포크 유닛(130)의 기울기 상태를 확인하도록 구성되며,
   사용자 입력에 따른 포크 유닛(130)의 전진 제어가 발생할 때에 거리 정보를 이용하여 이상이 감지될 때 인터락을 위한 제어 신호를 생성 및 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 타입 스태커 크레인 시스템.