KR20110027564A - 이동 재치 장치와 이동 재치 방법 - Google Patents

Abstract

승강대에 스칼라 암을 설치하고, 암의 선단부의 경사를 검출하기 위한 센서와 암 상의 물품의 위치를 측정하기 위한 센서를 설치한다. 검출된 경사를 해소하도록 기대(基臺)를 틸트시키고, 측정된 암 상의 물품의 위치에 따라 암의 신장량을 보정한다.

Description

이동 재치 장치와 이동 재치 방법{TRANSFER APPARARUS AND TRANSFER METHOD}

본 발명은 이동 재치(載置) 장치에 관한 것으로, 특히 신장(伸張) 시에 암이 기울어지지 않고, 소정의 위치에 물품을 내려 놓을 수 있는 이동 재치 장치에 관한 것이다.

본 발명은 이동 재치(載置) 장치에 관한 것으로, 특히 신장(伸張) 시에 암이 기울어지지 않고, 소정의 위치에 물품을 내려 놓을 수 있는 이동 재치 장치에 관한 것이다. 출원인은 슬라이딩 포크 등의 암의 선단(先端)에 광학 센서를 장착하고, 받침대측의 마크(mark)를 독출하여, 암의 경사를 보정하는 것을 제안하였다(특허 문헌 1: JP2006－219233A). 그러나, 받침대측의 마크를 독출하면 경사를 검출할 수 있는 범위는 물품을 들어 올리기 직전 및 물품을 내려 놓기 직전의 좁은 범위에 한정되어, 그 외의 위치에서는 기억된 패턴에 따라 오픈 루프(open loop)로 경사를 보정할 수 밖에 없다. 이 경우, 예를 들어 물품을 내려놓을 때 암의 경사를 충분히 보정할 수 없기 때문에, 물품이 받침대측의 가이드와 접촉함에 따라 물품을 내려놓는 위치가 예정된 위치로부터 쉬프트될 가능성이 있다. 또한, 암의 진행 방향에 대한 물품의 위치를 측정하는 센서가 없으므로, 물품을 내려놓을 때 가이드와 물품이 접촉할 가능성이 증가하여, 물품을 내려놓는 위치가 더욱 쉬프트될 가능성이 있다.

본 발명의 과제는 암의 선단부를 수평으로 유지하면서 물품을 이동 재치할 수 있도록 하고, 물품을 보다 정확한 위치에 내려놓을 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명에서의 추가 과제는 암의 승강 방향의 위치에 관계없이, 물품의 전달처에 마크 등을 필요로 하지 않고, 경사를 측정할 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명에서의 다른 추가 과제는 물품을 정확한 위치에 안정적으로 내려놓기 위한 구체적인 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 틸트(tilt) 가능한 기대(基臺) 상에 승강과 신축이 가능한 암을 설치한 이동 재치 장치로서, 상기 암의 선단부의 경사를 검출하기 위한 센서와, 암 상의 물품의 위치를 측정하기 위한 센서와, 검출된 경사를 해소하도록 기대를 틸트시키고, 측정된 암 상의 물품의 위치에 따라 암의 신장량을 보정하는 제어부를 설치한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 기대를 틸트시킴으로써, 암 선단의 경사를 해소할 수 있으므로, 물품을 내려놓을 때 암이 경사짐에 의한 물품을 내려 놓을 곳의 가이드 등과의 충돌을 없앨 수 있다. 또한, 암 선단의 경사를 해소함으로써, 물품 들어 올리기, 물품 내려놓기에 필요한 암의 승강 거리를 줄일 수 있다. 또한, 암 상의 물품의 위치를 센서로 측정하여, 물품의 위치에 따라 물품을 내려놓을 위치를 보정한다. 따라서, 이러한 면에서도 가이드 등과의 충돌을 방지할 수 있고, 아울러 물품을 정확한 위치에 내려놓을 수 있다. 따라서, 안정적으로 정확한 위치에 이동 재치할 수 있다.

바람직하게는, 상기 경사를 검출하는 센서로서, 상기 암의 선단부에, 중력에 의한 이동자(移動子)의 경사를 검출하는 경사 센서를 설치한다. 이와 같이 하면, 암의 승강 방향의 위치에 관계없이 넓은 범위에서 암 선단부의 경사를 검출할 수 있다. 또한, 물품의 전달 상대측에 마크 등을 필요로 하지 않는다.

또한, 바람직하게는, 상기 제어부에 의해, 물품을 내려놓을 때 상기 암 상의 물품의 위치에 따라 암을 신장시키고, 암을 신장시키는 동안에 기억된 틸트각에 따라 기대를 틸트시키고, 암의 신장 후에, 상기 경사를 검출하는 센서로부터의 신호에 따라 기대를 틸트시키면서 암을 하강시킨다. 암을 신장시키는 동안에는 경사 센서에 수평 방향으로도 가속도가 작용하므로, 경사를 정확하게 측정하기 어렵다. 따라서, 그 사이에는 기억된 틸트각에 따라 기대를 틸트시킨다. 이와 같이 하면, 암의 신장으로부터 암을 상승시켜 물품의 내려놓기를 실행하기까지의 동안에, 계속해서 암의 선단을 대략 수평하게 유지하면서 소정의 위치에 물품을 내려놓을 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 제어부에 의해, 물품을 들어올릴 때 경사를 검출하는 센서로부터의 신호에 따라 기대를 틸트시키면서, 암을 상승시킨다. 암의 상승 후에 기억된 틸트각에 따라 기대를 틸트시키면서 암을 후퇴시킨다. 이와 같이 하면, 물품을 들어 올려 기대 상으로 이동시키는 동안에, 계속해서 암의 선단을 대략 수평하게 유지할 수 있다.

본 발명에서는 틸트 가능한 기대 상에, 승강과 신축이 가능한 암을 설치하여 물품을 이동 재치할 때에, a) 상기 암의 선단부의 경사를 센서로 검출하고, 검출된 경사를 해소하도록 기대를 틸트시키는 단계와, b) 암 상의 물품의 위치를 측정하고, 측정된 암 상의 물품의 위치에 따라 암의 신장량을 보정하는 단계를 실행한다.

바람직하게는, 상기 단계 a)를 암의 승강 시에 실행하고, c) 암의 신축 시에는 기억된 틸트각에 따라 기대를 틸트시키는 단계를 실행한다.

이 명세서에서, 이동 재치 장치에 관한 기재는 그대로 이동 재치 방법에 적용되며, 반대로 이동 재치 방법에 관한 기재는 그대로 이동 재치 장치에도 적용된다.

도 1은 실시예에 따른 이동 재치 장치의 주요부 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 이동 재치 장치의 주요부의 측면도이다.
도 3은 실시예에서 이용된 경사 센서의 블록도이다.
도 4는 실시예에서의 제어부의 블록도이다.
도 5는 실시예에서의 물품 내려놓기 알고리즘을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은 실시예에서의 물품 들어 올리기 알고리즘을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 물품 내려놓을 때의 받침대와 물품을 모식적으로 나타내는 측면도이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최적 실시예를 나타낸다. 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위의 기재에 기초하여, 명세서의 기재와 이 분야에서의 주지 기술을 참작하여 당업자의 이해에 따라 정해져야 한다.

도 1 내지 도 7에 스태커 크레인(stacker crane)(2)을 예로 들어 실시예를 도시한다. 본 발명의 이동 재치 장치는 무인 반송차, 천장 주행차 등에도 탑재될 수 있고, 대차(臺車) 상에서가 아닌 스테이션 등에 틸트(tilt) 가능한 기대(基臺)를 설치하여 기대 상에 이동 재치 장치 본체를 장착할 수도 있다. 도면에서, 2는 스태커 크레인이고 주행 레일(3) 상을 주행하며, 4는 대차, 6은 승강대이고 마스트(mast)(7)를 따라 승강한다. 8은 프레임이며, 예를 들면 승강대(6)의 전후에 설치된다. 10은 피가이드체이고 후술하는 요동 중심축(34)과 틸트축(36)을 개재하여 프레임(8)에 접속되며, 마스트(7)에 의해 가이드 되면서 체인, 벨트, 로프 등의 승강 부재(12)에 의해 승강된다. 14는 틸트 모터이고 수평면에 대한 승강대(6)의 경사각(틸트각)을 제어하는 모터이다.

승강대(6)에는, 예를 들면 턴테이블(16)을 설치하여, 예를 들어 한 쌍의 스칼라 암(18, 18)을 탑재한다. 19, 20은 스칼라 암(18)의 암이고, 21 ~ 23은 축, 26은 핸드(hand)이고 한 쌍의 스칼라 암(18, 18)의 선단에 장착되어 있다. 또한, 스칼라 암(18) 대신에 슬라이드 포크 등을 이용해도 좋고, 턴 테이블(16)은 설치하지 않아도 좋다. 핸드(26)는 도 1의 쇄선(鎖線)보다 우측 에어리어(area)에서 물품을 지지하며, 물품을 지지하는 에어리어를 선단부(先端部)라고 한다. 28은 경사 센서이고 핸드(26)의 선단부에 설치되어 수평면으로부터의 경사를 측정한다. 30은 물품 위치 센서이고 핸드(26) 상의 물품의 위치를 측정하며, 예를 들어 레이저 거리 센서를 이용한다. 32는 스태커 크레인(2)의 제어부이다.

도 2에 승강대(6)의 틸트 기구를 도시한다. 프레임(8)은 그 상하 방향에서피가이드체(10)에 대하여 요동 중심축(34)을 중심으로 요동 가능하게 접속되어 있다. 피가이드체(10)의 상하 방향의 타방에는 틸트 축(36)이 고정되고, 도 2의 좌측 상부에 도시한 바와 같이, 틸트 축(36)은 프레임(8)에 설치된 긴 홈(42) 내를 좌우 이동 가능하다. 그리고, 틸트 모터(14)에 장착된 볼 나사(38)에 너트(40)를 개재하여 틸트 축(36)을 접속시킨다. 이와 같이 하면, 틸트 모터(14)에 의해 긴 홈(42)에 대해 틸트 축(36)이 상대 이동하고, 승강대(6)는 요동 중심축(34)을 중심으로 요동 가능하므로, 승강대(6)는 도 2의 좌우 방향으로 경사진다(틸트된다). 또한, 틸트 기구는 도 2의 기구에 한정되지 않는다. 예를 들면, 승강대(6)의 4 모서리를 행어(hanger) 부재로 지지하고, 승강대(6)의 좌우에서 행어 부재의 인출량을 변경하면, 승강대는 틸트된다. 또한, 실시예에서의 이동 재치 장치의 범위는 승강대(6)와 승강대(60)의 스칼라 암(18) 등 및 틸트 기구와 승강대의 승강 기구이다.

도 3에 경사 센서(28)의 구조를 도시한다. 43은 전원, 44 ~ 46은 저항이고, 이 중 저항(46)의 전압을 출력으로 한다. 48은 코일, 49는 자성체(磁性體)의 요크(yoke), 50은 자성체의 회전자(回轉子)이며, 코일(48)을 통전(通電)시키면 회전자(50)는 요크(49)에 대하여 방향을 일치시키려고 한다. 회전자(50)에는 수직 방향의 하향에 차폐판(51)을 장착하여, 경사 센서(28)가 기울어지면 중력에 의해 차폐판(51)을 회전자(50)와 함께 좌우 이동시킨다. 52, 53은 LED, 54, 55는 포토트랜지스터이고 포토다이오드 등이어도 좋다. 여기서, 경사 센서(28)가 경사지면 차폐판(51)이 기울어져 이동하고, LED(52, 53)의 일방으로부터의 빛을 차단시킨다. 빛이 차단되면 포토트랜지스터(54, 55) 중 일방의 저항이 증가하여, 코일(48)과 저항(46)에 전류가 흐른다. 코일(48)에 흐르는 전류는 회전자(50) 및 차폐판(51)의 경사를 해소시키도록 작용하여, 차폐판(51)의 중력에 의한 경사에 대하여 피드백을 가한다. 이 결과, 저항(46)을 통해 흐르는 전류는 경사 센서(28)의 경사각에 대략 비례한다. 경사 센서(28)는 중력에 의한 진자(振子)(차폐판(51)의 경사를 검출하는 것에 한정되지 않고, 수직 면내에서 원호 형상의 루트를 따라 이동자(移動子)를 이동시키도록 하고 또한 위치를 측정하는 것 등이어도 좋다. 여기서, 이동자의 경사를 해소하도록 피드백하는 것이 바람직하며, 실시예에서는 코일(48)로의 통전과 요크(49)에 의한 흡인을 추가함으로써, 이동자의 불필요한 진동을 제거하는 것이 바람직하다.

도 4에 스태커 크레인(4)의 제어부(32)를 도시한다. 주행 제어부(56)는 대차의 주행을 제어하고, 도시하지 않은 리니어 스케일(linear scale)(57)에 의해 측정된 대차의 주행 방향의 위치 데이터를 사용한다. 승강 제어부(58)는 도시하지 않은 리니어 스케일(59) 등에 의해 측정된 승강대(6)의 높이 데이터를 이용하여, 승강대를 승강시키고, 이에 따라 암을 승강시킨다. 또한, 승강 제어부(58)는 이동 재치 시의 암의 진동을 제어하기 위해, 진동에 의한 암 선단의 위치 변화를 해소하도록 승강대를 승강시킨다. 한편, 대차의 주행 방향 및 높이 방향의 위치를 측정하는 센서의 종류는 임의이다. 스칼라 암의 신축 시에 승강 제어부(58)는 진동 제어 패턴 기억부(60)의 데이터 등에 따라 승강대(6)를 승강시킴으로써, 핸드의 선단부의 진동을 제어하도록 진동 제어한다. 진동 제어의 대상은 틸트 모터에 의한 틸트 제어, 스칼라 암의 신축, 물품의 전달에 의한 하중(荷重)의 변화 등에 의한 진동이다. 틸트 제어부(62)는 물품의 전달을 위해 신축된 암을 승강대의 승강에 의해 승강시킬 때, 경사 센서(28)로부터의 신호에 따라 핸드의 선단부를 수평으로 유지하도록 틸트를 제어한다. 암의 신축 시에는 경사 센서(28)에 수평 방향의 가속도가 작용하여 정확한 경사각을 얻기 어려우므로, 물품의 재치 시와 물품의 비재치 시의 각각에 대하여 기억부(63)에 기억된 기억 패턴에 따라 틸트를 보정한다. 턴 테이블 제어부(64)는 도시하지 않은 엔코더(65) 등의 각도 센서의 신호에 기초하여, 물품을 내려놓을 때의 암의 신장량을 결정하도록 스칼라 암을 신축시킨다.

도 5에 물품을 들어 올릴 때의 제어를 도시한다. 암을 신장시키는 동안에는 수평 방향의 가속도가 작용하기 때문에 경사 센서로부터 정확한 데이터를 얻기 어려우므로, 기억부에 기억된 패턴에 따라 승강대를 틸트 제어하여, 암 선단부의 경사를 해소시킨다. 또한, 틸트의 제어 및 암의 신장에 수반하여 암 선단부에 상하 방향의 진동이 발생하므로, 암 선단부의 진동을 방지하도록 승강대를 승강시켜 승강 방향으로 진동 제어를 실시한다.

암의 신장이 종료되면, 승강대의 승강에 의해 암을 승강시키고, 여기서 도 5의 우측에 도시한 바와 같이, 암의 상승은 상승 속도가 큰 구간(L1)과, 상승 속도를 작게 하여 받침대로부터 물품을 들어 올리는 구간(L2) 및 그 후의 상승 속도가 큰 구간(L3)로 구성되어 있다. 구간(L1 ~ L3)에서는 수평 방향의 가속도가 가해지지 않으므로, 경사 센서에 의해 경사각을 구하여 틸트 축으로 피드백 제어하고, 암 선단부(핸드의 선단부)를 수평으로 유지하도록 경사를 보정한다. 틸트 축의 조작과, 물품의 전달에 의한 하중의 변화에 의해 암의 선단에 진동이 발생하므로, 이를 제거하도록 승강대를 승강시킨다.

암을 후퇴시킬 때에도 수평 방향의 가속도가 작용하므로 경사각을 정확하게 구하기 어려우므로 기억부에 기억된 패턴에 따라 틸트 축을 제어한다. 또한, 틸트 제어의 기억 패턴은 물품의 재치 시와 물품의 비재치 시에서 상이하게 하고, 암의 신장 시와 후퇴 시에서도 상이하게 하여, 기억 패턴에는 암의 신장량마다의 틸트각을 기억시킨다. 그리고, 틸트 축의 제어와 암의 후퇴에 수반되는 암 선단부의 진동을 제거하도록 승강대를 승강시킨다.

실시예에서는 암 승강시의 전체 영역에서 암 선단부의 경사각을 측정할 수 있다. 그러나, 받침대의 마크를 광학 센서로 독출할 경우, 좁은 구간에서만 틸트각을 검출할 수 있다. 그러면, 다른 구간에서는 경사각을 해소하도록 피드백 제어를 할 수 없으므로, 암이 물품과 선(線) 형상으로 접촉하거나 혹은 들어 올려진 후의 물품이 받침대와 접촉하게 된다.

도 6에 물품 내려놓기의 제어를 도시하고, 암으로 물품을 들어 올릴 때 혹은 물품을 내려놓을 때 물품 위치 센서로 측정된 물품까지의 거리에 기초하여, 암의 신장량을 보정한다. 이에 따라, 도 7의 받침대(70)에 대하여, 물품(72)을 진행 방향에서 소정의 위치에 물품을 내려놓을 수 있다. 암의 신장에 수반하여 선단부가 경사지지만, 수평 방향의 가속도로 인해 경사 센서로 경사각을 구하기 어렵기 때문에, 기억부의 기억 패턴에 따라 경사각을 보정한다. 그리고, 승강 제어부에서는 암 선단의 진동을 해소하도록 승강대를 승강시킴으로써 진동 제어한다. 또한, 진동 제어는 생략해도 좋다.

승강대의 하강에 의해 암을 하강시켜 물품을 내려놓을 때에, 도 5와 마찬가지로, L1, L2, L3의 3 개의 구간에서 하강 속도를 변경하고, 각 구간에서 경사 센서에 의해 구해진 경사각에 의해 틸트 축에 피드백 제어를 실시한다. 이에 따라, 암 선단부를 수평하게 유지한다. 틸트 축의 조작에 의한 진동과, 물품의 전달에 의한 암 선단부의 진동을 해소하도록 승강 제어부에서 진동 제어한다. 그리고, 암을 후퇴시킬 때에는 물품의 비재치 시에서의 암을 후퇴시키는 경우의 기억 패턴에 따라 경사를 보정하여, 틸트 축을 제어하고 또한 암 선단의 진동을 해소하도록 진동 제어한다.

도 7의 70은 받침대이고, 71은 가이드이며 볼 형상의 롤러 등으로 이루어지고, 물품(72)을 내려놓을 때 소정의 위치로부터 이탈되어 있으면, 가이드(71)로 가이드한다. 또한, 물품(72)은 액정 패널 혹은 플라즈마 패널 등의 플랫 패널의 카세트 등이지만, 물품의 종류는 임의이다. 여기서, 물품 위치 센서(30)에 의해, 핸드(26) 상의 물품(72)까지의 거리를 측정하므로, 받침대(70)에 대하여 진행 방향의 소정 위치에 물품을 내려놓을 수 있다. 특히, 창고 내에서 물품(72)을 반복하여 이동시키면, 핸드(26)에 대한 물품(72)의 위치 이탈이 축적되어, 큰 누적 오차가 발생할 가능성이 있다. 그러나, 실시예에서는 물품을 내려놓을 때마다 위치 이탈이 해소되므로, 위치 이탈이 축적되지 않는다. 또한, 경사 센서(28)에 의해, 핸드(26)의 선단부의 경사를 측정하고, 틸트 축을 조작하여 경사를 해소하므로, 물품(72)이 가이드(71) 등과 충돌하지 않아, 안정적으로 소정 위치에 물품을 내려놓을 수 있다. 이 때문에, 물품에 충격을 가하지 않고 정확한 위치에 물품을 내려놓을 수 있고, 또한 물품(72)의 내려놓을 위치를 정확하게 유지할 수 있다.

실시예에서는 물품 위치 센서(30)로서 레이저 거리 센서를 이용했지만, 물품(72)까지의 거리를 측정할 수 있다면 센서의 종류는 임의이며, 그 위치도 핸드(26)의 후단(後端)에 한정되지 않는다. 경사 센서(28)는 핸드(26)의 선단부(물품(72)의 하중을 지지하는 부분)에 설치했지만, 예를 들면 승강대에 설치한 카메라 등으로 승강대를 기준으로 하는 경사각을 측정해도 좋다. 실시예에서는 물품을 내려놓은 후에 물품의 비재치 시에서 암을 후퇴시킬 때와 물품을 들어올리기 전에 물품의 비재치 시에서 암을 신장시킬 때에도 진동 제어 했다. 그러나, 물품의 비재치 시의 암에 대한 진동 제어를 생략해도 좋고, 또한 진동 제어의 전체를 생략해도 좋다.

2 스태커 크레인
3 주행 레일
4 대차
6 승강대
7 마스트
8 프레임
10 피가이드체
12 승강 부재
14 틸트 모터
16 턴 테이블
18 스칼라 암
19, 20 암
21 ~ 23 축
26 핸드
28 경사 센서
30 물품 위치 센서
32 제어부
34 요동 중심축
36 틸트 축
38 볼 나사
40 너트
42 긴 홈
43 전원
44 ~ 46 저항
48 코일
49 요크
50 회전자
51 차폐판
52, 53 LED
54, 55 포토 트랜지스터
56 주행 제어부
57, 59 리니어 스케일
58 승강 제어부
60 진동 제어 패턴 기억부
62 틸트 제어부
63 기억부
64 턴 테이블 제어부
65 엔코더
66 암 제어부
70 받침대
71 가이드
72 물품

Claims (6)

1. 틸트(tilt) 가능한 기대(基臺) 상에, 승강과 신축이 가능한 암을 설치한 이동 재치(載置) 장치로서,
   상기 암의 선단부의 경사를 검출하기 위한 센서와,
   암 상의 물품의 위치를 측정하기 위한 센서와,
   검출된 경사를 해소하도록 기대를 틸트시키고, 측정된 암 상의 물품의 위치에 따라 암의 신장량을 보정하는 제어부
   를 설치한 것을 특징으로 하는 이동 재치 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사를 검출하는 센서로서, 상기 암의 선단부에 중력에 의한 이동자(移動子)의 경사를 검출하는 경사 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 이동 재치 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부에 의해, 물품을 내려놓을 때 상기 암 상의 물품의 위치에 따라 암을 신장시키고, 암을 신장시키는 동안에 기억된 틸트각에 따라 기대를 틸트시키고, 암의 신장 후에, 상기 경사를 검출하는 센서로부터의 신호에 따라 기대를 틸트시키면서 암을 하강시키도록 한 것을 특징으로 하는 이동 재치 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부에 의해, 물품을 들어올릴 때 상기 경사를 검출하는 센서로부터의 신호에 따라 기대를 틸트시키면서 암을 상승시키고, 암의 상승 후에 기억된 틸트 각에 따라 기대를 틸트시키면서 암을 후퇴시키도록 한 것을 특징으로 하는 이동 재치 장치.
   
5. 틸트(tilt) 가능한 기대(基臺) 상에, 승강과 신축이 가능한 암을 설치하여 물품을 이동 재치(載置)할 때,
   a) 상기 암의 선단부의 경사를 센서로 검출하고, 검출된 경사를 해소하도록 기대를 틸트시키는 단계와,
   b) 암 상의 물품의 위치를 측정하고, 측정된 암 상의 물품의 위치에 따라 암의 신장량을 보정하는 단계
   를 실행하는 것을 특징으로 하는 이동 재치 방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 단계 a)를 암의 승강 시에 실행하고,
   c) 암의 신축 시에는 기억된 틸트각에 따라 기대를 틸트시키는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 이동 재치 방법.
   

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