KR20010075558A - 일체식 이송 캐리어 및 디렉터를 갖춘 이송 시스템 - Google Patents

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안토니 씨. 보노라
리차드 에이치. 고울드
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더글라스 제이. 맥큐천
어사이스트 테크놀로지스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 디렉터(52,70,100)를 구비하는 컨베이어 시스템(14)을 포함하는 부품 이송용 이송 시스템에 관한 것이다. 이러한 컨베이어 시스템은 이송 캐리어(12)를 지지하는 지지 레일(34) 및 구동 레일(32)을 포함한다.

Description

일체식 이송 캐리어 및 디렉터를 갖춘 이송 시스템{TRANSPORT SYSTEM WITH INTEGRATED TRANSPORT CARRIER AND DIRECTORS}
여러 분야에 있어서, 부품을 손상시키거나 파손시키지 않고 워크스테이션 등의 사이에 정밀하고 값비싼 부품을 안전하게 이송해야 한다. 처리에 있어 각별한 주의를 요하는 부품은 제한적이지는 않지만 약물, 의료 시스템, 평판 디스플레이, 디스크 구동 시스템, 모뎀과 같은 컴퓨터 하드웨어, 반도체 웨이퍼 및 리소그래피 레티클(lithography reticles)을 포함한다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 복수의 층을 형성시킴으로써 집적 회로를 제조한다. 개별층을 형성하는 데에 다양한 프로세싱 머신이 이용되며, 전형적으로 웨이퍼는 집적 회로가 완성되기 전에 소수의 상이한 머신으로 전달된다. 웨이퍼 상에 박막을 증착시키는 장비에 부가하여, 반도체 웨이퍼는 적합한 장비에 의해 여러 단계에서 세정, 컨디셔닝 또는 측정될 수도 있다. 기술상의 진보로, 집적 회로는 점차로 복잡해 지고 있으며, 전형적으로 복잡한 와이어링의 다층을 포함한다. 집적 회로의 크기는 소형화되고 있으며, 단일 웨이퍼상에 이러한 장치의 수는 상당히 증가하고 있다. 집적 회로의 복잡성이 증가하고 크기가 소형화되어감에 따라, 웨이퍼가 여러 프로세싱 단계를 통하여 발전하면서 반도체 웨이퍼의 값은 실질적으로 상승하고 있다. 단일 웨이퍼상에 형성될 수도 있는 집적 회로의 수가 보다 증가함에 따라 반도체 웨이퍼의 표준 직경은 향후 몇년 내에 200mm 내지 300mm 또는 이보다 크게 증가할 것이며, 따라서, 각각의 웨이퍼의 값도 상승할 것이다. 손상을 입은 웨이퍼는 상당한 재정적인 손실을 초래하므로, 반도체 웨이퍼를 처리할 때, 특히 후프로세싱 단계 동안 상당한 주의를 요한다. 웨이퍼상에 증착되는 복수의 층을 유지하기 위해, 반도체 웨이퍼는 입자 오염원이 거의 없는 클린 룸 환경(clean room environment)에 보유되야 한다. 클린 룸 환경의 요구는 반도체 웨이퍼의 처리에 있어 추가의 제약을 가져온다.
오염원에 대한 다른 보호에 대해, 반도체 웨이퍼가 프로세싱 머신의 외부 환경에 노출되는 것을 최소화하도록 제조 설비 전체에 걸쳐서 이동할 때, 반도체 웨이퍼는 전형적으로 포드(pod)와 같은 밀봉식 이송 컨테이너에 보유된다. 이러한 제조 설비는 보통 몇 가지의 프로세싱 머신을 각각 포함하는 복수의 베이 안으로 병합된다. 포드내의 웨이퍼는 하나 이상의 머신에서 취급된 후, 포드가 베이를 출발하여 다음 프로세싱 베이로 이송된다. 따라서, 제조 설비에는 2가지 유형의 이송 루프가 존재한다. 그 하나는 포드가 베이 사이로 이동되는 인터 베이 루프(inter-bay loop)이며, 다른 하나는 포드가 단일 베이의 프로세싱 머신 사이에 이동되는 인트라 베이 루프(intra-bay loop)이다. 이들 2가지 유형의 이송 루프는적절한 제어 및 이송 메카니즘(상기 둘 사이에 스토커 핸드오프(stocker handoff)를 제어한다)을 구비하는 하나의 모놀리식 시스템(monolithic system) 내부에 병합될 수 있다. 어느 하나의 경우에, 컨테이너를 편리하고 안전하며 효과적으로 처리 및 이송하는데 이용될 수도 있는 이송 시스템이 바람직하다. 프로세싱 베이에서 머신의 이용을 최대화시키는 이송 시스템도 바람직하다.
제조 설비의 인터 베이 루프를 따라 베이로부터 베이로 포드를 이송시키기 위해 여러 이송 시스템을 채용해 왔다. 제조 설비의 인터 베이 루프에서의 왕복량으로 인해, 인터 베이 이송은 전형적으로 오버헤드 이송 시스템을 통하여 실행된다. 포드는, 종종 "스토커(stocker)"라고 하는 로봇 저장 하우스에 전달되며, 이러한 스토커는 포드를 수용하여 인트라 베이 루프로 포드를 자동으로 전달한다. 어떤 시스템으로, 시스템 사이에 직접 이송을 위해 인터 베이 이송 시스템은 인트라 베이 이송 시스템으로 연결된다. 그러나, 호환성의 오버헤드 이송 시스템이 인트라 베이 루프에 이용되는 경우에만 이러한 직접 이송을 얻을 수 있다.
베이 내부에서, 이송 포드는 머신으로부터 머신으로 운반되어, 웨이퍼가 프로세싱하는 머신에 의해 포드로부터 언로딩(unloading)될 수도 있는 위치로 전달되어야 한다. 머신 입구에는, 보호 환경내의 이송 포드로부터 웨이퍼가 자동으로 제거될 수도 있는 로드 포트가 종종 제공된다. 로드 포트로 포드를 이송하는 것은 인터 베이 컨베이어와 베이 사이에 포드를 이동시키는 것보다 포드에 대해 정밀성과 제어를 요구한다. 베이 내의 상이한 프로세싱 머신 사이에 이송 포드를 이송시키도록 여러 방법을 채용한다. 예컨대, 다수의 시스템은 카트(cart)를 이용하여포트로부터 포트에 이송 포드를 이송하기 위해 인력에 의지한다. 작업자는 수동으로 포트에 포드를 리프팅할 수도 있다. 대안적으로, 포드를 포트에 이송시키고, 프로세싱이 완성된 후 이송 포드를 카트에 귀환시키기 위해, 작업자는 수동 로봇 링크 또는 다른 리프팅 장치를 가동시킬 수도 있다. 이후, 작업자는 다음 머신으로 카트를 이동시키고 상기 프로세스를 반복한다. 머신으로부터 머신으로 포드를 이송하는 것을 인력에 의존하는 것은 시간 소모가 많고 비효율적이다. 종종, 작업자는 갓 생산한 웨이퍼가 포함된 포드를 손으로 로드 포트에 위치시키지 못하며, 머신이 작동하는 시간과, 프로세싱 공정의 총효율을 감소시키는 스탠 바이 모드(stand-by mode)에 머신이 위치할 것이다 또한, 포드를 하강시키거나 포드를 노출시키면 웨이퍼를 손상시킬 수도 있고 수백만 달러의 손해를 발생시킬 수 있기 때문에, 리프팅 장치(lifting device)가 로드 포트와 적절하게 정렬되는 것을 보장하도록 주의를 요한다. 머신 사이에 이송 포드를 자동으로 이동시키는 수단이 바람직하다.
인트라 베이 이송의 다른 시스템은 자동 가이드식 차량(automatic guided vehicles: AGVs)에 의존하며, 이러한 자동 가이드식 차량은 머신 사이에 포드를 운반하고 로드 포트 안으로 포드를 이동시킨다. 자동 가이드식 차량을 이용함으로써 베이에서의 작업자의 필요성을 감소시키며, 포드가 베이를 통하여 이동되는 속도를 증가시킨다. 그러나, 베이의 크기는, 프로세싱된 웨이퍼가 포함된 포드를 제거하여 이송 베이 내에 갓 생산된 웨이퍼의 포드를 증착시키기 위해 자동 가이드식 차량을 대기하는 스탠 바이 모드의 머신을 떠나서, 단일 베이 내에서 작동할 수도 있는 자동 가이드식 차량의 수를 한정한다. 스탠 바이 모드의 머신을 떠나지 않고 신속하게 프로세싱 머신에 포드를 전달하고 또한 신속하게 프로세싱 머신으로부터 포드를 제거하는데 이용될 수도 있는 자동화 시스템이 바람직하다.
인트라 베이 루프를 따라 포드를 이송하는 데에 오버헤드 모노레일 시스템도 이용된다. 프로세싱 머신의 로드 포트 상에 포드를 하강시키는 데에 호이스트(hoist) 또는 유사한 장치가 이용된다. 모노레일로부터 머신으로 포드를 성공적으로 이송하기 위해, 포드는 로드 포트와 정확하게 정렬되어, 포드의 임의의 스윙(swing)이 최소화될 정도로 제어된 방식으로 포트상에 하강되어야 한다. 프로세싱 후에, 포드는 상승되어 다음 머신으로 이송된다. 포드를 반복적으로 상승 및 하강시키는 것이 제기된다. 로드 포트로 포드를 직접, 효과적으로 위치시키는 자동식 컨베이어 시스템이 바람직하다.
재료를 이송시키는 이송 시스템은 널리 공지되어 있다. 표준 이송 시스템의 예는, 부품이 복수의 롤러 또는 휠을 가로질러 이송되는 컨베이어 벨트 시스템과 롤러 시스템을 포함한다. 이들 시스템은 대부분의 상황에서 유용한 이송 수단을 제공하는 한편, 클린 룸 환경에서 포드를 이송시키는 데에는 적합하지 않다. 또한, 이들 시스템은, 포드 내부에서 웨이퍼의 자리 이동을 방지하도록 요구되는 포드의 가속 및 감속에 대해 정확한 제어를 제공하지 않는다.
클린 룸 이용을 위해 적합시킬 수도 있는 다른 유형의 이송 시스템은 한 쌍의 이격된 레일을 포함하며, 이러한 이격된 레일은 부품을 지지하여 레일을 따라 부품을 추진시키는 구동 시스템을 각각 구비한다. 상기 두 구동 시스템 사이의 경쟁은 부품이 레일을 따라 부품이 이동할 때 부품이 심하게 진동하게 할 수도 있다. 부품이 레일을 따라 자유롭게 이동하게 하기 위한 이러한 이송 시스템의 변경은 하나의 레일상의 구동 시스템과 다른 레일 상의 가이드 휠을 포함한다. 구동 시스템, 가이드 휠, 이송 포드의 피쳐(feature)가 정확히 수평 배열이 아니라면, 가이드 휠이 부품에 대해 경미한 충격을 각각 부과할 정도로, 가이드 휠이 부품을 경타할 수도 있다. 이들 역효과는 대부분의 제품에 대해 최소한의 불리함이 될 수도 있는 한면, 진동은 이송 포드에 의해 운반되는 정밀하고, 고가인 반도체 웨이퍼에 역효과를 준다. 반도체 웨이퍼를 안전하게 보호하여 이송하는 이송 시스템이 바람직하다.
상술한 문제는, 커버 둘레 및/또는 컨베이어 시스템의 교차부를 통하여 이송 캐리어가 재인도되는 경우 보다 심각해 진다. 프리미엄(premium)에 공간이 있어서, 플로어 공간(floor space)을 보다 잘 이용하도록 컨베이어 시스템이 방향전환 등을 포함하는 것이 종종 바람직하다. 이송 시스템은 직선 섹션만을 포함하는 것은 실용적이지 못하다. 또한, 이송 캐리어가 여러 방식으로 제조 설비에 인도될 수 있을 정도로 교차부를 고려하는 것이 바람직하다. 또한, 전철 평행식 적층(shunts, parallel stocking) 지대 및 일렬식(queuing) 지대를 이용할 수도 있다. 이러한 커브 및 교차부는 이송 시스템 안으로 불연속부를 야기시키며, 따라서, 정밀한 부품의 주의를 요하는 이동과 관련하여 수반하는 모든 문제가 첨가된다. 따라서, 코너, 커브 주위와 교차부를 통해서와 같이 반도체 웨이퍼의 이동을 안전하게 보호하여 이송시키고 재인도하는 이송 시스템이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 스테이션 사이에 부품을 이송하는 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 정밀하고 값비싼 부품의 이동을 안전하게 인도하기 위한 디렉터를 구비하는 이송 시스템에 관한 것이다.
도 1은 인터베이 루프를 가지는 컨베이어 시스템의 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 컨베이어 내의 교차부와 코너를 도시하는 인터베이 루프의 일부분을 나타내는 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따라 컨베이어 상에 위치한 이송 캐리어를 구비하는 컨베이어 시스템의 섹션을 나타내는 회화도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 컨베이어 상에 위치한 이송 캐리어를 구비하는 컨베이어 시스템의 섹션을 나타내는 회화도이다.
도 4a는 도 3a의 4a-4a선을 따라 대체로 취한 단면도이다.
도 4b는 도 3b의 4b-4b선을 따라 대체로 취한 단면도이다.
도 5는, 코너 또는 커브를 가지며, 본 발명의 일실시예에 따른 내부 디렉터을 포함하는 컨베이어의 섹션을 나타내는 회화도이다.
도 6 내지 도 8은, 내부 디렉터 상에 위치하고, 디렉터에 의해 회전하며, 90도 각도의 위치에서 회전하는 이송 캐리어를 각각 나타내는 컨베이어의 섹션의 회화도.
도 9는 내부 디렉터에 의해 커브 둘레에 인도된 이송 캐리어를 나타내는 컨베이어의 섹션의 회화도이다.
도 10은 본 발명에 따른 내부 디렉터의 평면도이다.
도 11은 코너 또는 커브를 가지며 본 발명의 일실시예에 따른 외부 디렉터를 포함하는 컨베이어의 섹션을 나타내는 회화도이다.
도 12 내지 도 14는 외부 디렉터 상에 위치하고, 디렉터에 의해 회전하며, 90도 각도 위치에서 회전하는 이송 캐리어를 각각 나타내는 컨베이어의 섹션의 회화도이다.
도 15는 외부 디렉터에 의해 코너 또는 커브 둘레에 인도된 이송 캐리어를 나타내는 컨베이어의 섹션의 회화도이다.
도 16은 본 발명에 따른 외부 디렉터 섹션의 평면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 로터 조립체를 나타내는 외부 디렉터를 부분 절단한 평면도이다.
도 18은 교차부를 가지며, 본 발명에 따른 또 다른 실시에 따른 교차부 디렉터를 포함하는 컨베이어의 섹션의 회화도이다.
도 19 및 도 20은 교차부 디렉터 상에 위치하고, 교차부 디렉터에 의해 회전하는 이송 캐리어를 각각 나타내는 컨베이어의 섹션의 회화도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 교차부 디렉터에 의해 교차부를 통하여 인도된 이송 캐리어를 나타내는 컨베이어의 섹션의 확대 회화도이다.
도 22는 본 발명에 따른 교차부 디렉터의 평면도이다.
도 23은 도 22의 교차부 디렉터를 부분 절단한 평면도이다.
도 24는 도 23의 레일 구동 조립체의 부분을 나타내는 외부 디렉터의 저면도이다.
도 25는 본 발명에 따른 연장 위치의 교차부 디렉터의 평면도이다.
도 26은 본 발명에 따른 연장 위치와 화전 위치의 교차부 디렉터의 평면도이다.
도 27은 본 발명에 따른 수축 위치와 회전 위치의 교차부 디렉터의 평면도이다.
도 28a 및 도 28b는 수축 위치와 연장 위치에 있는 교차부 디렉터의 로터를 각각 나타내는 절단 회화도이다.
도 29a 및 도 29b는 본 발명의 일실시예 따른 교차부 디렉터의 리프팅 및 회전 매카니즘을 나타내는 절단 회화도이다.
요약하면, 본 발명은 디렉터를 갖춘 컨베이어 시스템을 포함하는, 부품을 이송하는 이송 시스템과, 컨베이어를 따라 부품의 이동을 이송 및 인도하는 방법을 제공한다. 이송 시스템은 하나 이상의 부품을 운반하는 부품 이송 캐리어(이송 캐리어라고도 한다)를 포함한다. 이송 캐리어는 제한적이지는 않지만 부품을 보유하는 이송 포드, 또는 부품을 바로 운반시킬 수도 있는 이송 캐리어와 같은 컨테이너를 운반할 수도 있다. 컨베이어 시스템은 구동 레일, 및 이송 캐리어를 지지하는 지지 레일도 포함한다. 구동 레일은 워크스테이션 사이에 이송 캐리어를 추진시키는 구동 시스템을 포함한다. 이송 캐리어에 의해 휠, 홈(groove) 또는 고정식 지지부와 같은 하나 이상의 슈(shoe)가 운반된다. 이러한 슈는 지지 레일상에 이송 캐리어를 이동가능하게 지지하기 위해 지지 레일상에서 주행하도록 구성되어 있다.
컨베이어 시스템을 따라 이송 캐리어를 인도하기 위한 디렉터 조립체가 위치한다. 일반적으로, 반드시 그런것은 아니지만, 디렉터 조립체는 컨베이어의 불연속부에 위치한다. "불연속부(discontinuity)"라는 용어는 컨베이어의 경로에 임의의 방해 또는 변경을 언급하기 위해 여기에 폭넓게 사용된다. 컨베이어의 방해 또는 변경, 즉 불연속부는 제한된 것은 아니지만, 코너, 커브, 3웨이 교차부 또는 4웨이 교차부와 같은 교차부, 전철 평행식 적층 지대 및 일렬식 지대, 인터 베이와 인트라 베이 사이의 경계면, 컨베이어와 워크스테이션 또는 다른 스테이션 사이의 경계면을 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 디렉터는 2개의 이격된 디렉터 레일로 이루어지는데, 하나의 레일은 디렉터 구동 레일이며 다른 하나의 레일은 디렉터아이들러 레일이다. 상술한 레일 중 하나의 레일은 상기 이송 캐리어를 지지하여 회전시키는 이동가능한 레일이다. 일실시예에서, 디렉터 구동 레일은 이동가능하며 이송 캐리어와 결합하기 위한 구동 시스템을 포함한다. 디렉터 아이들러 레일은 고정되며 이송 캐리어를 지지하기 위해 상기 디렉터 구동 레일과 평행하게 이격되어 있다. 이동가능한 레일을 로터 조립체가 방향전환시킨다.
본 발명의 다른 실시예에서, 디렉터 조립체는 한 쌍의 이격된 디렉터 레일로 이루어지는데, 이러한 디렉터 레일은 컨베이어의 구동 레일 및 지지 레일의 아래 및 내부에 위치한다. 이격된 디렉터 레일은 이송 캐리어를 지지하기 위해 상승되도록 구성되어 있다. 로터를 구비한 로터 조립체는 이송 캐리어와 결합하도록 리프팅되며, 선택된 위치에 이송 캐리어를 방향전환시키도록 회전한다.
본 발명의 방법은, 하나 이상의 부품을 운반하며, 기부와 하나 이상의 슈를 구비하는 이송 캐리어를 제공하는 단계와, 상기 이송 캐리어의 기부가 구동 레일상에 지지되며, 상기 이송 캐리어에 의해 지지되는 슈가 컨베이어 시스템의 지지 레일상에 지지되어, 상기 이송 장치를 위치시키는 단계와, 상기 구동 레일과 상기 지지 레일을 따라 상기 이송 캐리어를 추진시키도록 상기 구동 레일에 의해 운반된 구동 시스템은 가동시키는 단계와, 그리고 상기 이송 캐리어가 상기 컨베이어 시스템을 따라 이동할 때 상기 이송 캐리어를 재인도하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적과 특징은 도면과 관련하여 이루어진 다음의 상세한 설명과 첨부된 청구범위로부터 보다 용이하게 명료하게 이해될 것이다.
이제 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명할 것이다. 도면에 대해 여러 도면을 통하여 동일 도면 부호는 동일 구성 요소를 가리키며, 도 1을 설명한다.
도 1은 여러 가지의 프로세싱 머신(processing machine)(16)을 구비하는 베이(bay)(18)의 가능한 예를 도시한다. 반도체 프로세싱 분야에서, 전형적으로 제조 설비는 복수의 베이 안으로 편성되며, 이들 복수의 베이 각각은 여러 가지의 프로세싱 머신 또는 워크 스테이션(16)을 포함한다. 이들 프로세싱 머신은 제한적이지는 않지만, 웨이퍼 상에 박막을 증착하기 위한 장비 및/또는 세정하기 위한 장비 및/또는 컨디셔닝하기 위한 장비 및/또는 여러 단계에 따라 웨이퍼를 측정하기 위한 장비 등을 포함할 수도 있다. 베이는 일반적으로 컨베이어(14)와 워크 스테이션(16) 사이에 부품(articles)(12)을 이송하기 위한 이송 조립체(10)를 포함한다. 워크 스테이션(16)의 입구는 종종 로드 포트(load port)(22)를 구비하는데, 이러한로드 포트(22)에서 부품이 이송 캐리어로부터 자동으로 제거될 수도 있다. 도시된 본 발명의 실시예가 설명되어 있는 하나의 적용에서, 이송 조립체(10)는 이송 캐리어를 이동시키는데 이용되는데, 이러한 이송 캐리어는 복수의 포드, 또는 컨베이어와 워크 스테이션 사이에 하나 이상의 반도체 웨이퍼(W)를 보유하는 복수의 컨테이너를 포함할 수도 있다. 그러나, 이송 조립체(10)가 반도체 프로세싱의 이용에만 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이송 조립체는 다른 유형의 재료를 이송하는데 이용될 수도 있다. 특히, 이러한 다른 유형의 재료는, 제약품, 의료 시스템, 평면 디스플레이, 하드 디스크 드라이브, 다른 유형의 컴퓨터 구성요소 및 장치, 리소그래피 레티클 등과 같이 다루는데 상당한 주의를 요하는 정밀 재료이다. 본 발명의 이송 조립체와 디렉터는 임의 유형의 부품에 대해 이용될 수 있음을 인지하여야 한다. 이러한 임의 유형의 부품은 반도체 웨이퍼 또는 다른 품목을 유지하는 컨테이너에 한정되지 않고, 팰럿(pallets), 또는 개별 이송 캐리어를 필요로 하지 않고 컨베이어에 의해 직접 이송될 수도 있는 부품을 포함한다.
컨베이어(14)는 워크 스테이션(16)으로부터 워크 스테이션(16)으로 부품을 이동시킨다. 전형적인 도 1의 실시예에서, 컨베이어(14)는 베이(bay)(18) 둘레로 연속하는 경로에 배열되어 있다. 하나 이상의 크로스 섹션(cross sections)(19)을 포함하는 인트라 베이 루프(intra-bay loop)(18)에는 구동 레일(12) 및 아이들러 레일(14)이 배열되는데, 이러한 크로스 섹션(19)은 포드가 전체 루프를 횡단할 필요없이 루프(18)의 일부분으로부터 다른 부분으로 포드를 이송시키는데 이용되며, 캐리어(8)의 이동에 보다 큰 유연성을 제공한다. 이러한 배열은 제조 설비가 이중프로세싱 머신을 구비하는 곳에 유용하다. 그러나, 각각의 프로세싱 머신으로 각각의 캐리어가 연속해서 전달되어야 하는 베이에 대해, 보수 및 유지 통행을 위해 자유롭게 인트라 베이 루프(18)의 중앙을 출발하므로 단일 연속식 루프가 바람직하다. 컨베이어(14)의 다른 구성은 하나 이상의 크로스 섹션, 또는 T자형 섹션(21)을 포함할 수도 있다. 이러한 구성은, 주 루프의 통행 유동을 방해하지 않고 주 컨베이어 루프(main conveyor loop)로부터 캐리어를 잠정적으로 제거하기 위한 유지 영역(holding area)으로서, 베이(18)의 다른 영역에 대한 지름길(short-cut)으로서, 또는 다른 베이에 대한 경로로서 이용될 수도 있다. 또 다른 경로 구성은 전철 평행식 적층 지대 및 일렬식 지대의 이용을 포함한다. 컨베이어(14)의 구성은 특정 제조 설비의 설계 및/또는 제약에 따라 상당히 변화하게 된다. 인트라 베이 컨베이어(20)가 베이 사이에 캐리어를 이송하며, 스토커(24)는 인터 베이 컨베이어(29)와 컨베이어(14) 사이에 캐리어를 이송한다.
도 2에는 인트라 베이 루프의 섹션과 인터 베이 루프가 도시되어 있다. 인트라 베이라는 용어와 인터 베이 루프라는 용어는 이송 루프를 설명하기 위해 공업분야에 이용되는 한편, 이들 두 형식의 이송 루프는 적절한 제어 및 이송 메카니즘을 갖춘 하나의 모노리식 시스템(monolithic system) 안에 병합될 수 있다. 어느 경우에도, 아래에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 컨베이어 시스템(10)은 특히 복수의 이송 포드(12) 또는 다른 이송 캐리어를 동시에 이송하기에 적합하다. 예시를 위해 도 2에는 8개의 캐리어(8)를 나타낸다. 그러나, 컨베이어 시스템(14)에 의해 운반되는 이송 캐리어(8)의 수는 상당히 증가할 수도 있음을 인지해야 한다.도 2에 도시된 실시예에서, 구동 레일(12)과 아이들러 레일(14)은 하나 이상의 교차 크로스 섹션(21)과, 하나 이상의 T 섹션(23)을 포함하는 인트라 베이 루프(18)에 배열되며, 포드는 이들 섹션을 통과하여 예리한 코너와 곡선 둘레로 인도된다. 이러한 컨베이어의 불연속을 가로지르기 위해, 본 발명은 본 발명의 디렉터를 채용한다.
본 발명의 컨베이어 조립체 및 디렉터는, 본 발명의 참고 자료인 공동 계류중인 미국 특허출원 제 09/103,479 호의 컨베이어 시스템과 함께 이용하기에 적합하다. 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 컨베이어 시스템은 일반적으로 이송 캐리어(12)가 컨베이어 경로를 따라 이동할 때 이송 캐리어(12)를 지지하기 위한 한 쌍의 이격된 레일(32,34)을 포함한다. 이러한 레일(32)은 구동 레일으로서 기능하는데, 이러한 구동 레일은 이송 캐리어(12)를 추진시키며 레일(32,34)을 따라 이송 캐리어(12)를 안내할 수도 있다. 캐리어(12)를 이동시키는 추진력은 구동 레일(32)에 의해 공급될 수 있다. 종래의 수단을 통하여 구동 레일(32)에 동력이 공급될 수도 있다. 대안적으로, 동력 버스(도 3a에 도시)에 의해 구동 레일에 동력이 공급된다. 레일(34)은 아이들러 레일 또는 지지 레일이다. 이러한 아이들러 레일(34)은 이송 캐리어를 지지하여 이송 캐리어가 컨베이어 경로를 따라 이동될 때 레벨 방향 내에 이송 캐리어가 유지된다. 컨베이어 시스템(14)은 또한 부품을 이동시키기 위한 이송 캐리어를 포함한다. 이러한 실시예에서, 이송 캐리어는 부품을 수용한다. 다른 실시예에서, 이송 캐리어는 부품을 수용하는 컨테이너 또는 포드, 또는 공(empty) 컨테이너와 같은 다른 장치를 운반할 수도 있다.
구동 레일(32)은 레일(32,34)을 따라 이송 캐리어를 추진시키기 위한 구동 시스템(도면 부호 36)을 포함한다. 본 발명의 도시된 실시예에서, 구동 시스템(36)은 복수의 휠(38)을 포함하는데, 이러한 구동 휠(38)은 구동 레일(34)의 상부면으로부터 돌출한다. 구동 휠(38)은 구동 레일(32)을 따라 이송 캐리어를 추진시키도록 이송 캐리어의 이면과 마찰적으로 결합된다. 구동 시스템(36)은 또한 휠에 연결되는 모터 및 벨트와 같은, 휠을 구동시키는 수단을 포함한다. 개별적으로 제어되는 구동 지대를 제공하도록 모터가 개별적으로 작동하여, 이들 구동 지대 각각의 구동 속도와 방향(전방 또는 반대방향)이 개별적으로 제어될 수도 있는 것이 바람직하다. 인접하여 작동하는 지대의 휠(38)이 가속 및 감속하여, 이송시에 인접하는 지대의 휠에 의해 이송 캐리어 상에 부과되는 속도는 지대 사이에 이송하는 때와 동기화된다. 캐리어가 컨베이어를 따라 추진되면서, 캐리어 바로 아래의 작동 지대 하나와, 이러한 캐리어와 인접한 하나 이상의 지대는 항시 작동 상태에 있다. 이로 인해, 시스템의 동력 소비율을 감소시키고 시스템(36)의 작동 수명 시간을 연장시킨다. 다른 캐리어의 아래 및 인접하는 구동 지대는 고정 모드 내에 유지될 수도 있으며(때때로 비활동 모드라고도 한다), 복수의 캐리어가 워크스테이션(16) 중 하나의 전과 같은 컨베이어의 영역에 축적되게 한다. 구동 시스템(36)의 작동은 제어 시스템에 의해 제어된다. 바람직한 실시예에서, 제어 시스템은 컨베이어를 따라 포드의 진행을 모니터링하는 하나 이상의 센서를 포함한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 구동 휠(38)은 컨베이어 경로를 따라 캐리어를 추진시키며, 대안적으로 안내하도록 이송 캐리어(12)와 협력한다. 구동휠(38)은 홈(groove)(40) 또는 캐리어의 이면 내에 형성된 다른 적합한 피쳐(feature)와 결합된다. 이러한 홈(40)은 캐리어가 구동 휠(38)상에 탑재되는 수평축을 형성한다. 구동 휠(38)과 홈(40) 사이의 결합은 캐리어의 수직 이동뿐만 아니라 캐리어의 측면 또는 병렬식(side-to-side) 이동을 제어한다. 홈(40)과 구동 휠(38)의 조합이 바람직하지만, 이송 캐리어가 레일(32,34)을 따라 이동할 때 이송 캐리어, 구동 레일(32) 또는 아이들러 레일(34)이 캐리어를 가이드하기 위한 가이드 피쳐(guiding feature)를 포함한다면 이러한 홈(40)은 전체적으로 제거될 수도 있다.
아이들러 레일(34)은 구동 레일(32)과 평행하게 이격되어 있다. 이들 레일 사이에 소정의 간격을 유지하고 컨베이어의 설치를 용이하게 하도록, 구동 레일(32)과 아이들러 레일(34)에는 하나 이상의 커넥터(44)가 장착되어 있다. 구동 레일(32) 및 커넥터(44)는 적합한 장착 프레임에 장착되거나, 오버헤드 프레임(overhead frame)에 의해 천정으로부터 현수되거나, 프로세스 툴 워크스테이션에 의해 직접 또는 간접적으로 지지될 수도 있다. 이송 포드의 한쪽을 지지하도록 아이들러 레일(34)이 이송 캐리어와 협력하면서, 캐리어는 아이들러 레일(34)의 상부면을 따라 활주한다. 전형적인 실시예에서, 원한다면 패드(46)가 탈착될 수도 있고 캐리어가 레일(34)의 상부면 상에서 바로 활주할 수도 있지만, 보다 부드러운 활주를 캐리어에 제공하도록 패드(pad) 또는 쿠션(cushion) 재료(46)가 제공된다. 대안적으로, 패드, 쿠션 또는 탄성 재료는 구동 휠의 외주 안으로 병합될 수도 있다. 아이들러 레일(34)의 상부면을 따라 이송 캐리어에 의해 운반되는 하나의슈(shoe)(48)가 활주한다. 바람직하게, 이러한 슈(48)는 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같은 휠에 의해 제공된다. 도 3b 및 도 4b에 도시된 다른 실시예에서, 슈(48)는 고정식 지지부(49)에 의해 제공된다. 이러한 실시예에서, 아이들러 레일(34)은 고정식 지지부(49)를 지지하는 복수의 롤러(41)를 포함한다. 이러한 롤러(41)는, 이송 캐리어가 아이들러 레일(34)을 따라 주행할 때 이송 캐리어를 지지하도록 이송 캐리어의 이면 상에 고정식 지지부(49)를 지지한다. 고정식 지지부(49)는 마찰 방지 플라스틱면을 가지는 것이 바람직하다. 슈(48)의 2가지 실시예를 설명하였지만, 슈(48)는 에어 베어링 자기 부양 베어링에 한정되지 않고 다른 형식을 취할 수도 있음을 인지해야 한다. 또 다른 실시예에서, 아이들러 레일(34)은 이송 캐리어를 지지할 뿐만 아니라 안내한다. 안내하기 위해, 슈(48) 또는 아이들러 레일(34)은 가이드 피쳐를 포함한다. 가이드 피쳐가 아이들러 레일 안으로 병합되는 일실시예는 V자형 레일이다. 대안적으로, 슈(48)는 가이드 피쳐를 병합한다. 예컨대, 슈(48)는 내부에 홈이 형성된 고정식 지지부에 의해 제공될 수도 있다. 이러한 홈은 캐리어의 표면에 형성될 수도 있으며, 아이들러 레일(34) 상에서 롤러와 결합한다. 슈의 특정 실시예를 설명하였지만, 이러한 슈는, 이송 캐리어를 지지하거나, 지지 및 가이드하는 다수의 다른 형식을 취할 수도 있음을 인지해야 한다. 이송 캐리어가 컨베이어(14)를 따라 추진될 때, 캐리어의 범핑(bumping), 급격한 동요(jolting) 또는 심한 진동(shimmying)을 최소화시키고, 포드가 부드럽게 제어되게 하는 방식으로, 캐리어를 지지하기 위해 아이들러 레일(34)을 따라 슈(48)가 활주한다.
바람직한 실시예에서, 이송 조립체(10)는 공동계류 중인 미국 특허출원 제 09/103,479 호의 컨베이어 시스템(14)과 함께 이용되었지만, 이송 조립체(10)는 다른 유형의 컨베이어와 함께 채용될 수도 있다.
도 5 내지 도 9와 관련하여 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어 또는 디렉터 조립체를 구비하는 컨베이어 시스템(10)의 섹션을 도시한다. 이러한 컨베이어 시스템(14)의 특별한 장점은 컨베이어 경로의 단절부를 통하여 그리고 불연속부 주위와 같은, 부품 또는 하나이상의 부품을 수용하는 부품 이송 캐리어를 인도하기 위한 안전하고 효과적인 이송 메카니즘을 제공하는 것이다. 구체적으로, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 컨베이어 경로는 불연속부와 같은 재인도된 경로를 포함한다. 상술한 바와 같이, 불연속부는 교차부, 커브, 코너 등과 같이 컨베이어 경로의 임의의 변경 또는 중절(change or interruption)로서 여기에 형성된다. 교차부는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 4웨이 크로스식 교차부, 또는 3웨이 "T자형" 교차부를 포함한다. 코너와 커브 불연속부는 각도를 매우 다양하게 변경할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 똑바른 직각 코너를 도시하였지만, 다른 각의 코너와 커브도 반경 또는 축적되는 코너(accumulating corners)와 같이 이용될 수도 있다. 다른 불연속부는 전철 평행식 적층 지대 및 일렬식 지대, 베이와 워크스테이션 사이의 경계면을 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예에 따라, 도 5 내지 도 9에 컨베이어 경로를 따라 그리고 직각 코너(50)를 통하여 이송 캐리어가 진행하는 것을 도시한다. 도 5에서, 주 컨베이어라고 하는 컨베이어를 따라 이동하는 이송 캐리어(12)는 상술한 바와 같이 구동 레일(32) 및 아이들러 레일(34)에 의해 지지되어 추진된다. 코너 둘레에 인도되는 이송 캐리어에 대해, 캐리어는 디렉터 조립체(52)상에 위치하며, 이러한 디렉터 조립체(52)는 코너에서 주 컨베이어의 경로에 위치한다. 즉, 디렉터는 컨베이어 경로와 이송 캐리어의 재인도가 요구되는 위치에 있다. 이러한 경우에 불연속부 또는 코너의 상류(upstream)의 주 컨베이어 섹션은 상류 컨베이어(37)라고 하는 한편, 불연속부의 하류(downstream)의 주 컨베이어 섹션은 하류 컨베이어(39)라고 한다. 물론, 이들 지칭은 이송 캐리어의 이동 방향에 따라 반대로 될 수 있다.
디렉터 조립체(52)는 컨베이어의 프레임과 같은 프레임에 장착되며, 일반적으로 디렉터 구동 레일(54), 디렉터 아이들러 레일(56) 및 로터 조립체(rotor assembly)(58)를 포함한다. 이러한 예에서, 디렉터 아이들러 레일 섹션(56)은 고정되며 주 컨베이어를 따라 새로운 주행 방향으로 캐리어를 추진시키도록 커브식이다. 디렉터 아이들러 레일 섹션(56)의 이러한 커브는 일반적으로 턴(turn)의 둘레에 구성된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 디렉터 구동 레일 섹션(54)은 이송 캐리어를 재인도하도록 이동가능하며 스윙(swing) 또는 회전한다. 이러한 실시예에서, 컨베이어의 구동측은 턴의 내부상에 위치하며, 따라서 디렉터의 내부라고 한다. 디렉터 구동 레일 섹션은 복수의 구동 휠(57)을 포함하는데, 이러한 복수의 구동 휠(57)은 디렉터 구동 레일 섹션의 상부면으로부터 돌출한다. 구동 휠(57)은 주 컨베이어의 구동 레일(32)상의 휠(38)과 거의 유사한 구성과 기능을 가진다. 이러한 휠(57)은 레일(56)을 따라 이송 포드를 추진시키도록 이송 포드의 이면과마찰식으로 결합한다. 디렉터 구동 레일 섹션의 구동 휠(57)은 주 컨베이어의 구동 시스템과 거의 유사한 구동 시스템에 의해 구동된다.
디렉터 구동 레일(54)은 도 8에 도시한 바와 같이 하류 주 컨베이어(39)의 구동 레일에 접촉할 때까지 회전한다. 이러한 지점에서, 이송 캐리어의 재인도는 완성되며 이송 캐리어는 도 9에 도시한 바와 같이 주 컨베이어(59)의 하류측을 따라 추진된다. 디렉터 구동 레일 섹션(54)은 로터 조립체(58)에 의해 회전되며, 이를 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 로터 조립체(58)는 기부(60)를 포함하는데, 이러한 기부의 둘레에는 레이스(race)(61)가 형성된다. 기부(60)에는 로터(62)가 장착된다. 이러한 로터(62)는 3개의 아암 부재(arm member)(63)를 포함하는데, 이들 암 부재(63)의 단부(end)는 캠 종동자(cam follower)(64)를 각각 포함한다. 도시된 실시예에서, 3개의 아암 부재(63)가 이용되며 360도 원주 둘레로 동일하게 이격되어 있지만, 상이한 수와 배향이 이용될 수도 있다. 모터(65)가 로터를 구동시킨다. 로터가 회전함에 따라, 캠 종동자도 레이스(61)를 따라 회전하며 레이스(61)에 의해 제약된다. 로터가 돌면서 회전하는 로터(62)에 디렉터 구동 레일 섹션(56)이 장착된다.
이러한 실시예에서, 디렉터 구동 레일 섹션(56)은 전체 90도를 회전할 수도 있다. 이송 캐리어가 컨베이어 상의 상류 위치에 있는 경우, 디렉터 구동 레일 섹션(56)은, 레일(56)의 일단이 주 컨베이어의 상류 구동 레일(32)과 접촉할 정도에 위치한다. 이로인해 디렉터 조립체가 이송 캐리어를 수용하게 한다. 이송 캐리어가 디렉터 구동 레일 섹션(56)상을 주행한 후에, 레일(56)의 타단이 주 컨베이어의하류 구동 레일(32)과 접촉할 때까지 레일(56)이 회전한다. 따라서, 디렉터 구동 레일 섹션(56)은 한 번에 주 컨베이어의 한 쪽과만 만난다.
로터 조립체(58)는 구동 시스템에 의해 구동된다. 구동 시스템(도시 안함)은 아래에 설명하는 로터 조립체(78)용 구동 시스템과 거의 동일하며, 일반적으로 모터(65), 타이밍 풀리(timing pulley), 연속식 벨트 및 방사형 베어링(radial bearing)을 포함한다. 이러한 방사형 베어링과 벨트는 기부(60)에 대해 고정된다. 모터는 타이밍 풀리와 연속식 벨트에 의해 로터에 연결된다. 모터와 벨트는 고정식 중심선 둘레를 선회한다.
도시하지는 않았지만, 로터 조립체(58) 및 모터(65)는 디렉터 조립체의 기동과 작동을 제어하는 제어 장치에 연결된다. 이러한 제어 장치는 작동을 동기화시키도록 컨베이어(14)의 제어 시스템과 연결되는 것이 바람직하다. 제어 장치는 또한 로터의 회전각을 제어한다. 이러한 제어 장치는 공동 계류중인 미국 특허출원 제 호에 보다 완전히 개시되어 있으며, 이는 본 발명의 참고자료이다.
본 발명의 디렉터의 다른 실시예는 도 11 내지 도 17과 관련하여 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 컨베이어의 구동측은 회전의 외부를 향하여 위치하며, 따라서, 디렉터는 "외부 디렉터"라고 한다. 컨베이어를 따라 그리고 컨베이어 경로의 불연속부를 통하여 이송 캐리어가 진행한다. 이 순간에, 도 11 내지 도 15에 도시한 바와 같이 불연속부는 90도 직각이다. 이송 캐리어는 주 컨베이어를 따라 디렉터 조립체(70)의 상류로 주행하며 도 11에 도시한 바와 같이 구동 레일(32)과 아이들러 레일(34)에 의해 지지된다. 코너를 회전하기 위해, 이송 포드는 디렉터조립체(70)상에서 주행한다. 이송 캐리어는 디렉터 구동 레일 섹션(72)에 포함되는 구동 휠에 의해 디렉터 조립체(70)상에서 추진된다. 디렉터 조립체내의 하나 이상의 센서(도시 안함)는 캐리어가 디렉터상에 위치할 때를 검지하며, 상술한 것과 유사한 제어 시스템은, 도 12에 도시한 바와 같이 제동 휠이 작동을 멈추고 포드가 정지하게 되는 신호를 보낸다.
이송 캐리어를 회전시키기 위해, 디렉터(70)는 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이 포드를 외측으로 스윙시키거나 회전시킨다. 즉, 수동 레일 둘레에 선회 회전이 있다. 전형적인 실시예에서, 이송 캐리어는 90도로 회전하지만, 이송 캐리어는 임의의 원하는 각으로 회전될 수도 있다. 일단 이송 캐리어가 재인도되면, 도 15에 도시한 바와 같이, 디렉터 구동 레일 섹션(72)상의 구동 휠은 포드의 바닥측과 다시 결합되어 하류 컨베이어를 따라 포드를 추진시킨다.
외부 디렉터 조립체(70)는 컨베이어의 프레임에 장착되며, 일반적으로 디렉터 구동 레일 섹션(72), 디렉터 아이들러 레일(74) 및 로터 조립체(76)를 포함한다. 디렉터 아이들러 레일 섹션(74)은 고정되며 일반적으로 반경 섹션(radiussed section)을 가지는 L자형으로 구성된다. 이러한 아이들러 레일 섹션(74)의 구성은 캐리어의 이면 상의 슈가 선회하는 동안 디렉터 아이들러 레일과 접촉하며 완전하게 지지되게 한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 디렉터 구동 레일 섹션(72)은 이송 캐리어를 재인도하도록 이동가능하며 스윙 또는 회전한다. 이송 캐리어가 상류 컨베이어로부터 디렉터상에서 이동하는 경우, 디렉터 구동 레일 섹션(72)의 한쪽은 상류 컨베이어의 구동 레일 바로 옆에 위치한다. 디렉터 구동 레일 섹션(72)이 이송 캐리어를 회전시키는 경우, 구동 레일은 하류 컨베이어의 구동 레일 바로 옆에 위치하는 다른 쪽에 남게 된다. 로터 조립체(78)에 의해 디렉터 구동 레일 섹션(72)이 회전한다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 디렉터 구동 레일(72)은 로터 조립체(78)상에 고정되어 장착된다. 로터 조립체(78)는 고정식 기부(80)를 포함하는데, 이러한 고정식 기부(80)의 내주 둘레에는 레이스(81)가 형성되어 있다. 이러한 기부는 컨베이어상의 프레임에 고정되어 있다. 기부의 정상부에는 로터(82)가 장착되어 있다. 이러한 실시예에서, 로터는 외측으로 돌출하는 3개의 아암 부재(83)를 구비한다. 전형적인 실시예에서, 아암 부재는 120도의 각도로 이격되어 있지만, 다른 각도를 사용할 수 있다. 3개의 아암 부재(83)의 단부에는 캠 종동자(84)가 각각 부착되어 있다. 로터가 회전함에 따라, 캠 종동자는 레이스(81)를 따라 주행한다. 캠 종동자는 선회하면서 피벗 지점을 변화시키는데, 디렉터 구동 레일 섹션(72)은 이러한 피벗 지점에 대하여 회전한다. 이러한 실시예에서, 디렉터 구동 레일 섹션(72)은 전체 90도를 회전할 수도 있다.
도 17의 부분 절단한 도면에 도시된 바와 같이, 로터 조립체(78)는 구동 시스템에 의해 회전한다. 이러한 구동 시스템은 모터(86), 타이밍 풀리(87), 연속식 벨트(88) 및 방사형 베어링(89)을 포함한다. 방사형 베어링(89)과 벨트(88)는 기부(80)에 대해 고정된다. 타이밍 풀리(87)와 연속식 벨트(88)에 의해 로터에 모터가 연결된다. 로터를 회전시키기 위해, 모터(86)는 타이밍 풀리(87)를 회전시키는데, 타이밍 풀리(87)는 방사형 베어링(89)에 대하여 연속식 벨트(88)를 회전시킨다. 로터가 회전함에 따라, 로터 아암의 단부에 위치하는 캠 종동자는 레이스(81)둘레로 회전하며, 로터가 회전하면서 피벗 지점을 변화시키게 한다. 디렉터 구동 레일 섹션(72)은 로터에 고정되며 로터와 함께 회전한다. 도시하지는 않지만, 로터 조립체와 모터(86)는 제어 장치에 연결되는데, 이러한 제어 장치는 디렉터 조립체의 기동과 작동을 제어한다. 이러한 제어 장치는 작동을 동기화시키도록 컨베이어(14)의 제어 시스템과 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 제어 장치는 로터의 작동 각도를 제어하며 공동계류 중인 미국 특허출원 제 호에 전부 개시되어 있으며, 이러한 특허출원의 전체 개시는 본 발명의 참고 자료이다.
본 발명의 디렉터의 또 다른 실시예는 도 18 내지 도 29와 관련하여 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 디렉터는 컨베이어 경로의 교차부에 위치하며, "교차부 디렉터(intersection director)"라고 한다. 4웨이 교차부를 도시하지만, 교차부는 3웨이 교차부로 이루어질 수도 있다. 이러한 교차부 디렉터 실시예로서, 주 컨베이어 라인은 주 컨베이어(90)로서 형성되는 한편, 교차 컨베이어 라인은 "스퍼(spur)" 컨베이어(92)라고 한다. 상술한 바와 유사하게, 주 컨베이어와 스퍼 컨베이어 모두는 상류 섹션과 하류 섹션을 구비하며, 이러한 상류 섹션과 하류 섹션은 캐리어의 주행 방향과 불연속부에 관련하여 형성된다.
도 18 및 도 21은 컨베이어 경로를 따라 그리고 교차부 안으로 이송 캐리어가 진행하는 것을 도시한다. 상술한 바와 같이, 이송 캐리어는 구동 레일(32) 및 아이들러 레일(34)에 의해 지지되는 주 컨베이어(90)를 따라 주행한다. 캐리어가 교차부에 근접함에 따라, 캐리어는 교차부를 통하여 곧바로 인도될 수도 있거나, 스퍼 컨베이어를 따라 우측 또는 좌측(이러한 우측 및 좌측 지정은 주 컨베이어와주 컨베이어상의 캐리어의 주행 방향에 대한 것이다)으로 인도될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 캐리어는 스퍼 라인(92)을 따라 좌측으로 인도된다. 구체적으로, 캐리어는 정지하여 디렉터 조립체(100) 위에 위치한다. 아래에 설명하는 바와 같이, 디렉터 조립체는 주 컨베이어 아래와 주 컨베이어 라인의 이격된 레일(32,34) 사이에 위치한다. 이후, 도 20에 도시한 바와 같이 디렉터 조립체(100)는 90도 각도로 캐리어를 회전시키며, 디렉터의 구동 휠은 캐리어의 이면과 결합되어 도 21에 도시한 바와 같이 스퍼 컨베이어의 구동 휠상에 캐리어를 추진시킨다. 구동 휠의 방향은 반대일 수도 있으며, 이 경우 캐리어는 스퍼 컨베이어를 따라 반대 방향(즉, 우측)으로 주행하게 된다. 도 18에 도시한 바와 같이, 스퍼 컨베이어(92)상의 아이들러 레일(34)은 주 컨베이어(90)의 구동 레일(32)과 아이들러 레일(34)과 접촉하는 하나 이상의 롤러(35a,35b)를 포함한다. 이러한 롤러(35a,35b)는, 캐리어가 스퍼 컨베이어(92) 상에서 추진될 때 주 컨베이어(90)와 스퍼 컨베이어(92) 사이의 간극을 가로지르는 것을 조력하는데 이용된다.
도 22에 교차부 디렉터 조립체(100)가 보다 상세히 도시되어 있다. 디렉터 조립체(100)는 구동 레일(32)과 아이들러 레일(34) 사이에 컨베이어 아래에 위치하여, 원한다면 이송 캐리어가 재인도되지 않고 곧바로 교차부를 통과할 수도 있다. 디렉터 조립체(100)는 서로 이격된 디렉터 구동 레일 섹션(102)과 디렉터 아이들러 레일 섹션(104), 레일 구동 시스템(106), 및 로터(110)를 구비하는 로터 조립체(108)를 포함한다. 일반적으로 이들 레일(102,104)은 구동 시스템을 통하여 상승 및 수축한다. 로터 조립체(108)는 리프팅 메카니즘(lift mechanism)과 회전메카니즘을 포함하는데, 로터(110)를 상승, 수축 및 회전시킨다. 포드가 재인도되게 되는 경우, 로터(110)는 포드과 결합하여, 새로운 방향으로 포드를 상승 및 회전시킨다. 다음에, 디렉터 구동 레일(102) 및 디렉터 아이들레 레일(104)이 연장되어 주 컨베이어의 구동 레일(32) 및 아이들러 레일(34)과 거의 동일 높이로 된다. 일단 포드가 원하는 재인도 위치로 회전하게 되면, 로터 조립체는 연장된 디렉터 레일(102,104)상에 포드를 하강시킨다. 포드는 이제 디렉터 레일에 의해 지지된다. 디렉터 구동 레일(102)의 휠은 포드의 이면과 결합되도록 기동되며 작동되고, 새로운 방향으로 스퍼 컨베이어를 따라 포드를 추진시킨다.
디렉터 조립체(100)의 보다 상세한 도면은 도 22 내지 도 29에 도시되어 있다. 도 22 및 도 23은 수축된 위치의 디렉터 조립체(100)를 도시한다. 디렉터 구동 레일(102), 디렉터 아이들러 레일(104) 및 로터(110) 모두는 수축된다. 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)은 레일의 아래에 위치한 프레임 바디(112)에 의해 운반된다. 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)은 레일 구동 시스템에 의해 일제히 연장된다. 레일 구동 시스템은 플레이트(plate)(114), 복수의 리드 스크류(lead screw)(115) 및 모터 시스템(116)을 포함한다. 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)은 플레이트(114)에 장착된다. 이러한 플레이트(114)는 리드 스크류(115)에 의해 결합되는 복수의 나사산형 홀(threaded hole)(117)을 포함한다. 나사산형 홀(117)을 통하여 플레이트(114)를 연장 및 수축시키도록 모터(120)는 연속식 벨트(118)와 타이밍 풀리(120a,120b,120c)(도 24)를 통하여 리드 스크류(115)를 구동시킨다. 이에 의해 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)을 상승 및 하강시킨다. 아이들러 풀리(121)는 벨트(118)의 장력을 유지시키도록 채용된다. 도시된 실시예에서, 3개의 리드 스크류(115)를 도시하지만, 임의의 적절한 수를 사용할 수도 있음을 인지해야 한다. 또한, 하나의 리프팅 메카니즘을 도시하지만, 디렉터 레일을 상승 및 하강시키도록 다른 유형의 리프팅 메카니즘을 채용할 수도 있음을 당업자는 인지해야 한다.
포드를 회전시키기 위해 도 25 내지 도 29에 도시된 바와 같은 로터 조립체(108)를 채용한다. 이러한 로터 조립체(108)는 로터(110)와 리프팅 메카니즘과 회전 메카니즘을 포함하는 하우징(109)을 포함한다. 이러한 하우징은 컨베이어상의 프레임에 장착된다. 이론상, 로터 조립체는 재인도 위치로 이송 캐리어를 상승 및 회전시키도록 작동한다. 로터 조립체는 360도 완전히 회전할 수도 있으며, 따라서 임의의 원하는 각도로 포드를 재인도할 수도 있다. 도 25에 도시한 바와 같이, 로터(110)는 샤프트(113)에 의해 연장된다. 로터는 임의의 적당한 거리로 연장되며, 전형적인 실시예에서 로터는 약 2인치) 상승된다. 도 26은 도 25의 위치와 관련하여 회전된 위치의 로터(110)를 도시한다. 일반적으로 로터(110)는 복수의 아암 부재(120)를 포함한다. 3개의 아암 부재(120)를 도시하지만, 상이한 수의 아암 부재를 사용할 수도 있다. 이들 아암 부재의 단부는 리테이너(retainer)(122)를 각각 구비하는데, 이들 리테이너(122)는 아암 부재(120)의 상부면으로부터 상방으로 돌출해 있다. 운동학적 핀(kinematic pin)이라고도 하는 리테이너(122)는 이송 캐리어의 이면 상에 위치하는 홈(groove) 또는 슬롯(slot)과 결합되어, 이송 캐리지가 상승 및 회전할 때 로터 상에 이송 캐리지를 위치시키고 이송 캐리어를 고정시키도록 작동한다.
이송 캐리어가 원하는 위치로 일단 상승되어 회전하면, 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)은 상승하고 로터(110)는 수축하여 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)상에 이송 캐리어를 하강시킨다. 디렉터 조립체(100)의 이러한 위치는 도 27에 도시되어 있으며, 수축된 위치의 로터와, 상승된 위치의 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)이 도시되어 있다. 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)은 재인도된 이송 캐리어를 지지한다. 이후, 이송 캐리어는 디렉터 구동 레일상의 구동 휠과 결합하며 컨베이어를 아래로 추진시킨다. 이송 캐리어가 컨베이어 상에 이동된 후, 디렉터 구동 레일(102)과 디렉터 아이들러 레일(104)은 주 컨베이어 아래로 위치할 정도로 하강된다.
디렉터 조립체의 작동은 제어 시스템(도시 안함)에 의해 제어되며, 이러한 제어 시스템은 레일 구동 시스템과 로터 리프팅 메카니즘 및 로터 회전 메카니즘에 연결되어 있다. 제어 시스템은 여러 위치에서 이송 캐리어의 위치를 검지하는 복수의 센서(도시 안함)를 포함한다. 재인도되는 이송 캐리어가 디렉터 조립체 위에 위치하는 경우, 로터(110)를 연장시키고 이송 포드를 결합시키기 위해 리프팅 메카니즘을 기동시키도록 제어 시스템이 신호를 보낸다. 일단 포드가 완전히 연장하면, 제어 시스템은 회전 메카니즘을 기동시켜서 회전 메카니즘이 선택된 위치로 로터를 회전시키도록 명령을 내린다. 로터가 일단 적절할 위치로 회전하면, 디렉터구동 레일과 디렉터 아이들러 레일을 연장된 위치로 상승시키도록 제어 시스템이 레일 구동 시스템을 기동시킨다. 다음에, 제어 시스템은 리프팅 메카니즘을 다시 기동시키며, 이 순간에 로터를 하강시킨다. 이로 인해, 디렉터 구동 레일 및 디렉터 아이들러 레일상에 이송 캐리어를 하강시키며, 이송 캐리어는 이제 재인도된 컨베이어 경로를 따라 이동할 수도 있다. 일단 이송 캐리어가 디렉터 구동 레일 및 디렉터 아이들러 레일로부터 떨어져 이동하게 되면, 하강된 위치 안으로 디렉터 구동 레일 및 디렉터 아이들러 레일를 수축시키도록 제어 시스템이 레일 구동 시스템을 기동시킨다.
도 28a, 도 28b, 도 29a 및 도 29b와 관련하여 로터 조립체(108)를 보다 상세히 도시한다. 로터 조립체는 리프팅 메카니즘과 회전 메카니즘을 포함한다. 리프팅 메카니즘은 일반적으로 모터(130), 크랭크 조립체(crank assembly)(132) 및 스플라인 샤프트(spline shaft)(113)로 이루어진다. 크랭크 조립체(132)는 연장된 위치에서 로터(110)의 높이를 제어한다. 로터(110)는 스플라인 샤프트(113)에 부착된다. 크랭크 조립체(132)는 커넥팅 로드(135)에 연결되는 크랭크 샤프트(134)를 구비하며, 커넥팅 로드(135)의 내부에는 소켓(socket)이 형성되어 있다. 스플라인 샤프트(134)의 단부 상에는 볼(ball)이 형성되어 있어서, 이러한 볼과 소켓을 통하여 스플라인 샤프트(134)가 크랭크 샤프트에 연결되어 있다. 로터(110)를 상승 및 하강시키기 위해, 모터(130), 바람직하게 스테퍼 모터(stepper motor)는 모터(130)의 중앙선 축(136) 둘레로 크랭크 샤프트를 회전시킨다. 하강된 위치에서, 도 29a에 도시한 바와 같이, 크랭크 샤프트는 중앙선 축 위에 위치한다.
이송 캐리어를 회전시키기 위해, 로터 조립체는 로터 메카니즘을 채용한다. 로터 메카니즘은 스플라인(바람직하게 리프팅 메카니즘에 사용된 것과 동일한 스플라인 샤프트)을 갖춘 샤프트와 모터 조립체를 포함한다. 모터 조립체는 일반적으로 모터(142)를 포함하는데, 이러한 모터(142)는 타이밍 풀리(142)와 연속식 벨트(143)를 포함한다. 벨트(143)는 베어링(146)의 로터에 부착되는 다른 풀리(144)에 연결되어 있다. 모터는 임의의 원하는 위치로 베어링(146)의 로터를 회전시킨다. 베어링은 스플라인 샤프트(113)와 결합식 선형 베어링(mating linear bearing)(도시 안함)을 통하여 로터(110)에 회전을 부여한다. 또한, 방사형 베어링(도시 안함)은 스플라인을 회전하게 하도록 스플라인 샤프트(113)의 정상부 안으로 일체화된다. NB 로터리 볼 스플라인과 같은, 시판되는 다수의 스플라인 샤프트가 적합하다. 상술한 바와 같이, 로터 조립체(108)는 로터(110)에 상승 및 회전을 부여한다.
본 발명의 특정 실시예에 대한 상술한 상세한 설명은 도시와 설명을 위해 제시되었을 뿐이며, 정확한 형태로 본 발명을 명확히 규명하거나 한정하여 개시하기 위한 의도는 아니다. 상술한 목적의 견지에서 여러 다양한 변경과 개조가 가능하다. 본 발명의 원리와 실제 적용을 가장 잘 설명하고 이에 의해 당업자가 이용하기에 가장 용이하도록 하기 위해 상술한 실시예가 선택되었으며, 특정 이용에 적합한 바와 같은 여러 변경이 부가된 다양한 실시예가 고려된다. 본 발명의 권리범위는 다음에 첨부된 청구범위와 청구범위의 균등이론에 의해 한정되게 된다.

Claims (24)

  1. 부품을 이송하기 위한 이송 시스템으로서,
    워크스테이션 사이에서 하나 이상의 부품을 운반하기 위한 이송 캐리어와,
    상기 이송 캐리어를 지지하기 위한 구동 레일을 구비하는 컨베이어로서, 상기 구동 레일이 상기 컨베이어를 따라 상기 이송 캐리어를 추진시키는 구동 시스템을 포함하는 컨베이어와,
    상기 이송 캐리어를 지지하기 위해 평행하게 이격되어 있는 지지 레일과,
    상기 이송 캐리어에 의해 운반되며, 상기 지지 레일상에 상기 이송 캐리어를 이동가능하게 지지 하기 위해 상기 지지 레일상에서 주행하도록 구성되어 있는 하나 이상의 슈와, 그리고
    상기 컨베이어를 따라 이송 캐리어를 인도하기 위한 디렉터 조립체를 포함하는 이송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디렉터 조립체는 상기 컨베이어의 커브 둘레에 이송 캐리어를 인도하는 이송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디렉터 조립체는 상기 컨베이어의 코너 둘레에 이송 캐리어를 인도하는 이송 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 디렉터 조립체는 상기 컨베이어의 교차부 안으로 이송 캐리어를 인도하는 이송 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 디렉터 조립체는,
    상기 이송 캐리어와 결합하기 위한 구동 시스템을 포함하며, 상기 이송 캐리어를 지지하고 회전시키기 위한 이동가능한 디렉터 구동 레일과, 그리고
    상기 이송 캐리어를 지지하기 위해 상기 디렉터 구동 레일로부터 평행하게 이격되어 있는 고정식 디렉터 아이들러 레일을 더 포함하는 이송 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구동 시스템은 복수의 구동 휠, 및 상기 구동 휠을 구동시키기 위한 하나 이상의 모터를 포함하는 이송 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 이동가능한 디렉터 구동 레일은 로터 조립체에 장착되며, 상기 로터 조립체는 상기 디렉터 구동 레일을 회전시키도록 구성되어 있는 이송 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 로터 조립체는 약 0도 내지 180도 이하의 범위로 상기 디렉터 구동 레일을 회전시킬 수 있는 이송 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 로터 조립체는,
    내축 둘레로 레이스를 구비하는 고정식 기부와,
    상기 기부에 장착된 복수의 아암 부재를 구비하는 로터와,
    복수의 캠 종동자로서, 상기 캠 종동자 중 하나는 상기 아암 부재의 각 단부상에 위치하는 캠 종동자와, 그리고
    상기 레이스 둘레로 상기 로터를 회전시킴으로써 상기 디렉터 구동 레일을 회전시키며, 상기 로터에 연결되어 있는 모터를 더 포함하는 이송 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 디렉터 조립체는,
    상기 이송 장치를 지지하기 위해 상승되도록 구성되며, 상기 컨베이어의 구동 레일과 지지 레일의 아래 및 이들 사이에 위치하는 한 쌍의 이격된 디렉터 레일과, 그리고
    상기 이송 캐리어와 결합하도록 상승되어, 선택된 위치로 상기 이송 캐리어를 방향전환시키도록 회전하는 로터를 구비하는 로터 조립체를 더 포함하는 이송 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이격된 디렉터 레일 중 하나는 상기 이송 캐리어와 결합하기 위한 구동 시스템을 포함하는 디렉터 구동 레일이며, 상기 이격된 디렉터 레일 중 다른 하나는 상기 이송 캐리어를 지지하기 위한 디렉터 아이들러 레일인 이송 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 구동 시스템은 복수의 구동 휠, 및 상기 구동 휠을 구동시키기 위한 하나 이상의 모터를 포함하는 이송 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 로터 조립체는 약 0도 내지 180도 이하의 범위로 상기 이송 캐리어를 회전시킬 수 있는 이송 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 로터 조립체는,
    복수의 아암 부재를 구비하는 로터와,
    복수의 리테이너로서, 상기 리테이너 중 하나는 상기 아암 부재의 각 단부상에 위치하는 복수의 리테이너와,
    상기 로터를 리프팅하기 위한 리프팅 메카니즘, 그리고
    선택된 위치로 상기 로터를 방향전환시키기 위한 로터 메카니즘을 더 포함하는 이송 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 디렉터 레일을 상승 및 하강시키는 디렉터 레일 구동 시스템으로서, 상기 디렉터 레일에는 플레이트가 부착되며, 상기 플레이트의 내부에는 복수의 나사산형 홀이 형성되어 있는 디렉터 레일 구동 시스템과,
    복수의 리드 스크류로서, 상기 리드 스크류 중 하나는 상기 플레이트 내의 홀 각각의 내부에 위치하는 복수의 리드 스크류와, 그리고
    타이밍 풀리 시스템과, 상기 플레이트를 상승 및 하강시키도록 상기 리드 스크류를 가동시켜서 상기 디렉터 레일을 이동시키기 위해 리드 스크류의 각각에 연결된 연속식 벨트를 구비하는 모터를 더 포함하는 이송 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 슈는 휠로 이루어지는 이송 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 슈는 고정식 지지부로 이루어지는 이송 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 슈는 홈으로 이루어지는 이송 시스템.
  19. 부품을 이송하는 방법으로서,
    기부와, 상기 기부에 의해 운반되는 하나 이상의 슈를 구비하며, 하나 이상의 부품을 유지하는 이송 캐리어를 제공하는 단계와,
    상기 이송 캐리어의 기부가 구동 레일상에 지지되며, 상기 이송 캐리어에 의해 지지되는 슈가 컨베이어 시스템의 지지 레일상에 지지되어, 상기 이송 장치를 위치시키는 단계와,
    상기 구동 레일과 상기 지지 레일을 따라 상기 이송 캐리어를 추진시키도록 상기 구동 레일에 의해 운반되는 구동 시스템을 가동시키는 단계와, 그리고
    상기 이송 캐리어가 상기 컨베이어 시스템을 따라 이동할 때 상기 이송 캐리어를 재인도하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 이송 캐리어는 상기 컨베이어 시스템내의 커브 둘레로 재인도되는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 이송 캐리어는 상기 컨베이어 시스템내의 코너 둘레로 재인도되는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 이송 캐리어는 상기 컨베이어 시스템내의 교차부를 통하여 재인도되는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 이송 캐리어는, 코너, 커브, 교차부, 전철 평행식 적층 지대, 일렬식 지대, 또는 이들의 임의의 조합 중 임의의 하나를 따라 재인도되는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 디렉터 조립체는, 코너, 커브, 교차부, 전철 평행식 적층 지대, 일렬식 지대, 또는 이들의 임의의 조합 중 임의의 하나를 따라 상기 이송 캐리어를 인도하는 이송 시스템.
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