KR20110049936A - 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동자의 열발생을 없애는 구조이면서, 가이드부와, 자기부상부와, 추진부가 서로 독립적인 구조로 이루어져, LCD 등과 같은 디스플레이 패널 등의 증착 공정에 유용하게 적용할 수 있도록 한 자기부상 및 자기 베어링을 이용한 직선이송장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 직선형의 레일 형태로 구비되는 고정자와; 증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 이송자와; 상기 고정자와 이송자간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시에 이송자에 열발생을 차단하는 흡인식 자기부상수단과; 상기 고정자 및 이송자간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 추진수단과; 상기 고정자를 따라 직선 이송하는 이송자가 그 이송궤도내에 존재하도록 이송자의 양측부를 잡아주는 흡인식 안내력을 발생시키는 가이드수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 제공한다.
자기부상, 직선이송장치, 고정자, 이송자, 추진수단, 흡인식, 자기부상수단, 3점 지지, 열발생, 차단

Description

자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치{Magnetically levitated transportation system}
본 발명은 자기부상 및 자기 베어링을 이용항 직선이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동자의 열발생을 없애는 구조이면서, 가이드부와, 자기부상부와, 추진부가 서로 독립적인 구조로 이루어져, LCD 등과 같은 디스플레이 패널 등의 증착 공정에 유용하게 적용할 수 있도록 한 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치에 관한 것이다.
각종 산업현장의 생산공정에 고정밀도의 직선 이송시스템이 적용되는 경우, 이송체와 레일간의 접촉에 의한 마찰로 인하여 여러가지 문제점이 야기됨에 따라, 이러한 마찰문제를 해결하기 위해서 자기부상 시스템(Magnetic Levitation system, MAGLEV)이 이용되고 있다.
자기부상을 이용한 이송시스템은 이송체를 자기력으로 부상(浮上)시켜 운행시키는 시스템으로서, 이송체와 레일간의 기계적인 접촉이나 마찰이 없기 때문에 에너지 손실이 없고, 무소음, 저진동, 초청정 이송시스템을 구현할 수 있다.
자기부상 이송시스템은 자기부상력 및 안내력, 추진력이 요구되는데, 대개 부상전자석으로부터 자기부상력 및 안내력을 제공받고, 선형유도전동기(LIM, Linear Induction Motor) 또는 선형동기전동기(LSM, Linear Synchronous Motor)로부터 추진력을 제공받는다.
즉, 상기 자기부상력은 전자석의 권선에 흐르는 전류를 제어하여 부상전자석과 고정체간에 그 수직방향(부상력과 같은 방향)의 흡인력을 조절하여 부상전자석과 고정부가 서로 일정 간격으로 유지되도록 하여 얻어질 수 있고, 상기 안내력은 부상전자석과 고정체간의 수평방향(추진방향에 대한 수직방향)으로 발생되어 이동체가 궤도를 이탈되지 않게 해준다.
이러한 자기부상 이송시스템은 초청정 환경이 요구되는 반도체나 디스플레이 등의 전자제품 제조라인과 같이 각종 공장 자동화 라인에서 부품 혹은 반제품, 제품을 이동시키는 시스템으로 활용되고 있다.
종래의 자기부상 이송시스템을 보면, LCD 등과 같은 디스플레이 제품이 적재되는 이송자측에 전자석 코어 및 권선이 포함됨에 따라, 전류 등의 인가에 따른 열 발생이 이송자의 전자석 코어 및 권선 등에서 일어나게 되고, 동시에 이때 발생된 열이 디스플레이 제품쪽으로 전달되어, 열에 매우 민감한 디스플레이 제품에 손상을 입히는 문제점이 있었다.
즉, 디스플레이 제품에 대한 증착 공정은 진공룸과 같은 매우 청정한 환경에서 진행되는 공정이므로, 디스플레이 제품에 열이 전달되지 않도록 해야 하며, 만 일 디스플레이 제품에 열이 전달되면 증착 공정을 위한 조건들이 달라져 불량 제품을 야기하게 된다.
또한, 종래의 자기부상 이송시스템은 디스플레이 제품이 적재 이송되는 이송자와, 이송자의 이송을 위한 레일에 구비되는 고정자간의 지지방식을 2점 또는 4점식 지지 방식을 사용하였는 바, 2점 지지방식의 경우는 이송자의 이동시 흔들림이 발생될 우려가 있고, 4점 지지방식의 경우에는 고정자와 이송자를 구현하기 위한 전자석 및 부대 부품들이 많이 들어 설치비용이 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 증착 공정을 위한 디스플레이 제품이 적재되는 이송자측에는 부상전자석 코어만을 배치하여 열발생이 일어나지 않도록 하고, 가이드부와, 자기부상부와, 추진부가 서로 독립적인 구조로 이루어지되, 자기부상부는 흡인식 자기부상력을 발휘하도록 구성되며, 추진부는 레일로 구비되는 고정자측에 설치되는 선형동기전동기로 구성하여, LCD 등과 같은 디스플레이 패널 등의 증착 공정에 매우 유용하게 적용할 수 있도록 한 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직선형의 레일 형태로 구비되는 고 정자와; 증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 이송자와; 상기 고정자와 이송자간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시에 이송자에 열발생을 차단하는 흡인식 자기부상수단과; 상기 고정자 및 이송자간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 추진수단과; 상기 고정자를 따라 직선 이송하는 이송자가 그 이송궤도내에 존재하도록 이송자의 양측부를 잡아주는 흡인식 안내력을 발생시키는 가이드수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예로서, 상기 고정자는: 설치부지에 고정되는 하부레일과; 상기 하부레일의 일끝단 및 타끝단에 각각 일체가 되며 수직으로 세워지되, 상단부가 안쪽방향으로 수직 절곡된 제1 및 제2상부레일과; 상기 제1 및 제2상부레일 사이의 하부레일의 상면에 일체가 되며 수직으로 세워지되, 상단부가 제2상부레일과 같은 방향으로 수직 절곡된 제3상부레일; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예로서, 상기 이송자는: 증착공정을 위한 제품을 적재하여 이송하는 이송판과; 상기 이송판의 저면 소정 위치에 일체가 되며 고정자의 제1 및 제3상부레일 사이로 연장되는 제1지지바와; 상기 제1지지바의 하단끝에서 양쪽으로 연장되어 상기 제1 및 제3상부레일의 상단부 저면과 서로 마주보게 되는 제1 및 제3부상판과; 상기 이송판의 저면 소정 위치에 일체가 되며 고정자의 제2 및 제3상부레일 사이로 연장되는 제2지지바와; 상기 제2지지바의 하단끝에서 바깥쪽으로 연장되어 상기 제2상부레일의 상단부 저면과 서로 마주보게 되는 제 2부상판; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 흡인식 자기부상수단은: 고정자의 제1,2,3상부레일의 상단부 저면에 장착되는 전자석코어 및 이 전자석 코어에 감겨진 권선으로 이루어진 부상전자석과; 이송자의 제1,2,3부상판의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어 또는 영구자석; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 추진수단은: 고정자의 하부레일 바닥면에 설치되는 공심형 선형동기전동기와; 상기 공심형 선형동기전동기와 상하방향으로 대응되면서, 이송자의 제1 및 제3부상판의 저면에 걸쳐 부착되는 영구자석; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 가이드수단은: 이송자의 이송판 양측면에 부착되는 전자석 코어 또는 영구자석과; 전자석코어 및 이 전자석 코어에 감겨진 권선으로 이루어져, 상기 자성체의 바깥쪽에 이격 배치되며 고정 장착되는 가이드 전자석; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 이송자의 제1,2,3부상판에 부착된 전자석 코어 또는 영구자석은 평면에서 보았을 때, 삼각형 배열을 이루도록 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고정자의 제1,2,3상부레일의 부상전자석은 전체 레일 길이를 따라, 여러개로 구분되어 장착된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 본 발명의 고정자 구조에 있어서, 각 부상전자석의 전자석 코어를 서로 맞붙게 하고, 이 전자석 코어마다 권선이 독립적으로 감겨지게 하여, 각 부상전자석의 제어 전류를 달리 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이에, 여러개의 섹션중 N번째 섹션과 N+1번째 섹션의 부상전자석에서 발생하는 힘을 독립적으로 제어 가능하되, 전체 발생하는 힘을 일정하게(FN+FN+1=상수) 제어하여, 각 섹션으로 전환하는 동안, 왜란(Disturbance)이 발생되지 않는다.
본 발명에 따르면, 상기 이송자의 제1,2,3부상판의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어는 발생되는 열을 최소화하기 위하여 적층(Lemination) 코어를 사용한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정자의 각 전자석 코어 및 권선의 인접 위치에 수냉경로를 더 형성하여, 수냉 방식의 냉각이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 고정자에 대하여 이송자를 흡인식 자기부상력을 이용하여 자기부상시키는 동시에 선형동기전동기(LSM)에 의한 추진력을 이송자를 직선 이송시키되, 이송자의 구조를 열발생이 전혀 일어나지 않는 구조로 적용하여, 이송대상체(증착공정을 위한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널)를 초정밀하게 직선 이송시키는 동시에 열에 민감한 LCD 패널 등을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 고정자와 이송자간의 자기부상 지지방식을 평면을 형성하는 3점식으로 개선하여, 기계적 진동에도 이송자를 흔들림없이 안정적으로 이송시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이송자를 자기부상시키는 흡입식 자기부상수단 및 가이드시키는 가이드수단, 그리고 추진수단을 서로 독립적인 구조로 제작할 수 있어, 제작 및 조립이 용이한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이송자를 나타내는 사시도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 고정자 및 이송자간의 분리 및 결합 상태를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 흡인식 자기부상력을 이용하고, 선형동기전동기(LSM)에 의한 추진력을 이용하여, 이송대상체(증착공정을 위한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널)를 초정밀하게 직선 이송시키되, 이송대상체에 열전달이 전혀 발생되지 않도록 한 점, 그리고 고정자와 이송자를 안정적인 3점 지지 방식으로 개선한 점에 주안점이 있다.
이를 위한 본 발명의 자기부상 직선이송장치에 대한 구성을 보면, 크게 고정 자(10)와, 이송자(20)와, 흡인식 자기부상수단(30)과, 추진수단(40)과, 가이드수단(50) 등을 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 고정자 및 고정자에 구비되는 흡인식 자기부상수단의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
상기 고정자(10)는 직선형의 레일 형태로 구비되는 것으로서, 설치부지(LCD 등과 같은 디스플레이 패널의 증착 공정용 라인)에 고정되는 직사각 플레이트 형상인 하부레일(14)과, 상기 하부레일(14)의 일끝단 및 타끝단에 각각 일체가 되며 수직으로 세워지되, 그 상단부가 안쪽방향으로 각각 수직 절곡된 즉, "ㄱ"자 형상으로 절곡된 제1 및 제2상부레일(11,12)을 포함한다.
특히, 상기 고정자(10)의 제1 및 제2상부레일(11,12) 사이에 배치되면서 하부레일(14)의 상면에 제3상부레일(13)이 수직으로 세워지며 일체로 형성되는 바, 이 제3상부레일(13) 또한 그 상단부가 제2상부레일(12)과 같은 방향으로 수직 절곡된 즉, "ㄱ"자 형상으로 절곡 형성된다.
이에, 상기 제1 및 제3상부레일(11,13)은 소정 거리를 유지하며 서로 마주보는 상태가 되고, 제2상부레일(12)은 제3상부레일(13)의 바깥쪽에 소정 거리를 유지하며 배치된 상태가 된다.
이때, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 상단부 저면에는 흡인식 자기부상수단(30)의 일 구성인 부상전자석(36)이 각각 장착되는데, 이 부상전자석(36)은 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 상단부 저면에 부착되는 전자석코어(32)와, 이 전자석 코어(32)에 감겨진 권선(34)으로 구성된다.
한편, 직선형의 레일 역할을 하는 고정자(10)는 LCD 등과 같은 디스플레이 패널의 증착 공정용 라인 길이에 맞게 약 8m 정도로 설치되는데, 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상전자석(36)에 포함된 권선(34)을 약 8m 길이에 걸쳐 감아주는 것은 비효율적이며 권선에도 어려움이 있으므로, 약 8m의 전체 레일 길이를 따라 5개 내외의 섹션별로 구분하여 설치하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 장착되는 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 레일의 길이방향을 따라 5개 내외로 부착하여, 5개 내외로 부착된 각 전자석 코어(32)에 권선(34)을 용이하게 감아줄 수 있도록 한다.
물론, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상전자석(36)은 여러 개의 섹션으로 나누어져 장착되되, 각 레일(11,12,13)의 길이가 늘어날수록 섹션의 개수도 늘어나게 된다.
본 발명의 다른 실시예로서, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 여러 개의 섹션으로 나누어져 장착되는 부상전자석(36)에 대한 제어 전류를 달리 줄 수 있도록 각 부상전자석(36)을 연결하는 구조를 달리 구성할 수 있는데, 각 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 서로 맞붙게 하고, 동시에 서로 맞붙은 전자석 코어(32)마다 권선(32)을 독립적으로 감아줌으로써, 각 부상전자석(36)에 제어 전류를 달리 인가할 수 있다.
이렇게 각 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 서로 맞붙게 하고, 동시에 서로 맞붙은 전자석 코어(32)마다 권선(32)을 독립적으로 감아줌에 따라, 여러개의 섹션중 N번째 섹션의 부상전자석과 N+1번째 섹션의 부상전자석에서 발생하는 힘을 독립적으로 제어 가능하게 되고, 또한 전체 부상전자석에서 발생하는 힘을 일정하게(FN+FN+1=상수) 제어할 수 있으며, 특히 각 섹션별 부상전자석(36)으로 전환하는 동안 어떠한 왜란(Disturbance)도 발생되지 않게 된다.
예를 들어, N번째 부상전자석의 권선에 흐르는 제어 전류와, N+1번째 부상전자석의 권선에 흐르는 제어 전류의 합을 일정하게 제어하면서, 만약 위치 에러가 발생하면, 그 에러에 대해서 비례ㆍ적분 제어(PI Control)로 N+1번째 제어 전류를 보상하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 고정자(10)의 각 전자석 코어(32) 및 권선(34)의 인접 위치에 별도의 수냉경로(미도시됨)를 더 형성하여, 수냉 방식의 냉각이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 따른 이송자 및 이송자에 구비되는 흡입식 자기부상수단의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
상기 이송자(20)는 증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 부분으로서, 가장 위쪽에는 증착공정을 위한 제품을 적재하여 이송하는 이송판(24)이 구비된다.
이때, 상기 이송판(24)의 상부에는 증착공정을 위한 LCD 등을 실질적으로 탑재하는 페이로더(payload)판(60)이 2차 댐퍼(62) 등을 이용하여 연결된다.
상기 이송판(24)의 저면 일측 위치에는 상기 고정자(10)의 제1 및 제3상부레일(11,13)이 서로 마주보고 있는 사이를 통해 아래쪽으로 연장되는 제1지지바(25) 가 일체로 형성되고, 또한 상기 이송판(24)의 저면 타측 위치에는 고정자(10)의 제2 및 제3상부레일(12,13) 사이를 통해 아래쪽으로 연장되는 제2지지바(26)가 일체로 형성된다.
또한, 상기 제1지지바(25)의 하단끝에는 제1 및 제3부상판(21,23)이 일체로 형성되는데, 상기 제1부상판(21)은 제1지지바(25)의 하단끝에서 고정자(10)의 제1상부레일(11)의 상단부 저면쪽으로 연장되는 수평판 형태로 형성되고, 상기 제3부상판(23)은 제1지지바(25)의 하단끝에서 고정자(10)의 제3상부레일(13)의 상단부 저면쪽으로 연장되는 수평판 형태로 형성된다.
또한, 상기 제2지지바(26)의 하단끝에는 상기 제2상부레일(12)의 상단부 저면과 서로 마주보게 되도록 연장되는 수평판 형상의 제2부상판(22)이 일체로 형성된다.
본 발명의 흡인식 자기부상수단(30)의 다른 구성으로서, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)의 상면에는 상기 고정자(10)의 부상전자석(36)과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어 또는 영구자석(38)이 각각 부착되되, 3점 지지를 위해 평면에서 보았을 때 삼각형 배열을 이루며 부착된다.
보다 상세하게는, 상기 제1,2부상판(21,22)의 전자석 코어 또는 영구자석(38)이 폭방향을 따라 동일 선상에 배치되고, 제3부상판(23)의 전자석 코어 또는 영구자석(38)이 제1 및 제2부상판(21,22)의 전자석 코어 또는 영구자석(38)보다 앞쪽에서 그 안쪽위치에 배치되어, 제1,2,3부상판(23)의 전자석 코어 또는 영구자석(38)는 서로 삼각형 배열을 이루게 된다.
이때, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석(36)과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어(38)는 그 발생되는 열을 최소화하기 위하여 적층(Lemination) 코어를 사용하는 것이 바람직하고, 또한 적층 코어를 사용함에 따른 와전류(Eddy current) 손실도 없앨 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제3부상판(21,23)의 상면과 상기 제1 및 제3상부레일(11,13)의 상단부 저면은 흡인식 부상수단(30)에 의하여 서로 이격되며 마주보게 되고, 또한 상기 제2부상판(22)의 상면과 상기 제2상부레일(12)의 상단부 저면도 흡인식 부상수단(30)에 의하여 서로 이격되며 마주보는 상태가 된다.
보다 상세하게는, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23) 상면에 각각 부착된 전자석 코어 또는 영구자석(38)과, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 각각 부착된 부상전자석(36)이 서로 이격되며 마주보는 상태가 된다.
이에, 상기 고정자(10)의 부상전자석(36)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 전자석 코어 또는 영구자석(38)을 자력으로 당겨주게 되되, 붙지 않을 정도로 당겨주게 되어, 결국 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 대하여 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)은 흡인식으로 부상되는 상태가 된다.
한편, 본 발명의 주된 특징으로서, 상기와 같은 흡인식 자기부상수단(30)은 고정자(10)와 이송자(20)간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시 에 이송자에 열발생을 차단하도록 구성된다.
즉, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23) 상면에 각각 부착된 전자석 코어 또는 영구자석(38)은 평면에서 보았을 때, 안정적인 삼각형 배열을 이루면서 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상 전자석(36)과 각각 대응되며 3점 지지되는 바, 이러한 3점 지지 방식은 기존의 2점 지지 방식에 비하여 기계적 진동에도 이송자를 흔들림없이 견고하게 잡아주어 직선 이송의 안정성을 제공할 수 있다.
특히, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)은 권선이 없는 전자석 코어 또는 영구자석(38)만이 갖추어진 상태이면서, 3점 지지 방식으로 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 흡인식으로 부상되는 상태가 됨으로써, 전류 인가시 열을 발생시키는 권선이 포함된 전자석과 달리 열발생이 없게 되고, 이에 LCD 등과 같은 디스플레이 패널을 탑재하고 있는 이송자(20)의 이송판(24)쪽으로 열전달이 이루어지지 않게 되어, 결국 열로부터 민감한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널을 용이하게 보호할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 추진수단의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
상기 추진수단(40)은 고정자(10) 및 이송자(20)간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자(20)의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 수단으로서, 고정자(10)의 하부레일(14) 바닥면에 설치되는 공심형 선형동기전동기(42)와, 이 공심형 선형동기전동기(42)와 상하방향으로 대응되도록 이송자(20)의 제1 및 제3부상판(21,22)의 저면에 걸쳐 부착되는 영구자석인 할바크(Halbach)의 자력배열을 갖는 영구자 석(44)으로 구성된다.
따라서, 상기 선형동기전동기(42)에 전류가 인가되면, 선형동기전동기(42)에서 이송자(20)의 영구자석(44)쪽에 이동자계를 발생시켜, 선형동기전동기(42)와 영구자석(44)간의 흡인 및 반발에 의해 이송자(20)가 직선방향으로 추진되어진다.
한편, 본 발명에 따른 가이드수단(50)은 고정자(10)를 따라 직선 이송하는 이송자(20)가 그 직선 이송을 위한 궤도내에서 벗어나지 않은 채 존재하도록 이송자(20)의 양측부를 흡인식 안내력으로 잡아주는 역할을 하는 것으로서, 상기 흡입식 부상수단(30)과 같은 방식으로 설치된다.
즉, 상기 가이드수단(50)은 이송자(20)의 이송판(24) 양측면에 전자석 코어 또는 영구자석(52)가 부착되고, 이 전자석 코어 또는 영구자석(52)와 이격되는 바깥쪽 위치에는 전자석코어(54) 및 이 전자석 코어(54)에 감겨진 권선(56)으로 이루어진 가이드 전자석(58)이 소정의 지지수단에 의하여 고정 설치된다.
따라서, 상기 가이드수단(50)의 가이드 전자석(58)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 전자석 코어 또는 영구자석(54)을 자력으로 당겨주게 되되, 붙지 않을 정도로 당겨주게 되어, 결국 상기 이송자(20)는 그 양측부가 흡인식으로 가이드 부상되는 상태가 된다.
마찬가지로, 상기 이송자(20)의 이송판(24)에는 권선이 없는 전자석 코어 또는 영구자석(38)만이 갖추어진 상태이면서, 가이드수단(50)의 가이드 전자석(58)에 대하여 흡인식으로 부상되며 안내됨으로써, 전류 인가시 열을 발생시키는 권선이 포함된 전자석과 달리 열발생이 없게 되어, LCD 등과 같은 디스플레이 패널을 탑재 하고 있는 이송자(20)의 이송판(24)쪽으로 열전달이 이루어지지 않게 된다.
한편, 도면상에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 자기부상 이송시스템에서 부상전자석(36), 가이드 전자석(58), 선형동기전동기(42) 등에 전력공급을 위한 전원공급장치와, 이동부의 현재 위치를 검출하기 위한 위치감지수단이 설치된다.
바람직하게는, 상기 전원공급장치는 부상전자석(36)과 선형동기전동기(42), 가이드 전자석(58) 등에 전력을 공급하기 위한 구성부로서, 통상의 케이블 베이를 이용한 전력공급에 비해 마찰손실 및 소음을 저감시킬 수 있는 비접촉식 전원공급장치(Contractless Power Supply, CPS)를 채택하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 자기부상 직선이송장치에 대한 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 자기부상 직선이송장치의 고정자를 따라 이송자가 직선 이송하는 상태를 나타내는 평면도이다.
먼저, 비접촉식 전원공급장치를 통해, 상기 고정자(10)측의 부상전자석(36) 및 선형동기전동기(42), 그리고 상기 이송자(20)의 양측쪽에 배치된 가이드 전자석(58)에 전원을 인가한다.
이어서, 상기 고정자(10)의 부상전자석(36)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 전자석 코어 또는 영구자석(38)을 흡인식으로 당겨주게 되어, 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)에 대하여 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)은 흡인식으로 부상되는 상태가 된다.
즉, 상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23) 상면에 각각 부착된 전자석 코어 또는 영구자석(38)이 상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상 전자석(36)에 각각 대응되며 삼각형 배열로 3점 지지되는 동시에 흡인식으로 부상되는 상태가 된다.
또한, 상기 가이드수단(50)의 가이드 전자석(58)에 전류가 인가되어 자화되면, 상기 이송자(20)의 전자석 코어 또는 영구자석(54)을 자력으로 당겨주게 되어, 상기 이송자(20)의 양측부가 흡인식으로 가이드 부상되는 상태가 된다.
따라서, 상기 선형동기전동기(42)에 전류가 인가되면, 선형동기전동기(42)에서 이송자(20)의 영구자석(44)쪽에 이동자계를 발생시켜, 선형동기전동기(42)와 영구자석(44)간의 흡인 및 반발에 의해 이송자(20)가 이송대상체(증착공정을 위한 LCD 등과 같은 디스플레이 패널)를 초정밀하게 직선 이송시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 이송자를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자 및 이송자간의 분리 상태를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자 및 이송자간의 결합 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자를 따라 이송자가 직선 이송하는 상태를 나타내는 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 자기부상 자기베어링을 이용한 직선이송장치의 고정자에 대한 다른 실시예로서, 고정자의 부상전자석이 서로 연결되는 구조를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 고정자 11 : 제1상부레일
12 : 제2상부레일 13 : 제3상부레일
14 : 하부레일 20 : 이송자
21 : 제1부상판 22 : 제2부상판
23 : 제3부상판 24 : 이송판
25 : 제1지지바 26 : 제2지지바
30 : 흡인식 자기부상수단 32 : 전자석코어
34 : 권선 36 : 부상전자석
38 : 전자석 코어 또는 영구자석 40 : 추진수단
42 : 공심형 선형동기전동기 44 : 영구자석
50 : 가이드수단 52 : 전자석 코어 또는 영구자석
54 : 전자석 코어 56 : 권선
58 : 가이드 전자석 60 : 페이로더(payload)판
62 : 2차 댐퍼

Claims (12)

  1. 직선형의 레일 형태로 구비되는 고정자(10)와;
    증착 공정을 위한 디스플레이 제품을 적재한 채로 상기 고정자에 대하여 흡인식 자기부상되어 직선 이송하는 이송자(20)와;
    상기 고정자(10)와 이송자(20)간에 3점 지지되며 흡인식 자기부상력을 발생시키는 동시에 이송자에 열발생을 차단하는 흡인식 자기부상수단(30)과;
    상기 고정자(10) 및 이송자(20)간의 대응되는 위치에 설치되어, 이송자(20)의 직선 이송을 위한 추진력을 발생시키는 추진수단(40)과;
    상기 고정자(10)를 따라 직선 이송하는 이송자(20)가 그 이송궤도내에 존재하도록 이송자(20)의 양측부를 잡아주는 흡인식 안내력을 발생시키는 가이드수단(50);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 고정자(10)는:
    설치부지에 고정되는 하부레일(14)과;
    상기 하부레일(14)의 일끝단 및 타끝단에 각각 일체가 되며 수직으로 세워지되, 상단부가 안쪽방향으로 수직 절곡된 제1 및 제2상부레일(11,12)과;
    상기 제1 및 제2상부레일(11,12) 사이의 하부레일(14)의 상면에 일체가 되며 수직으로 세워지되, 상단부가 제2상부레일(12)과 같은 방향으로 수직 절곡된 제3상부레일(13);
    로 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 이송자(20)는:
    증착공정을 위한 제품을 적재하여 이송하는 이송판(24)과;
    상기 이송판(24)의 저면 소정 위치에 일체가 되며 고정자의 제1 및 제3상부레일(11,13) 사이로 연장되는 제1지지바(25)와;
    상기 제1지지바(25)의 하단끝에서 양쪽으로 연장되어 상기 제1 및 제3상부레일(11,13)의 상단부 저면과 서로 마주보게 되는 제1 및 제3부상판(21,23)과;
    상기 이송판(24)의 저면 소정 위치에 일체가 되며 고정자(10)의 제2 및 제3상부레일(12,13) 사이로 연장되는 제2지지바(26)와;
    상기 제2지지바(26)의 하단끝에서 바깥쪽으로 연장되어 상기 제2상부레일(12)의 상단부 저면과 서로 마주보게 되는 제2부상판(22);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 흡인식 자기부상수단(30)은:
    고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 상단부 저면에 장착되는 전자석코어(32) 및 이 전자석 코어(32)에 감겨진 권선(34)으로 이루어진 부상전자석(36)과;
    이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)의 상면에 장착되어, 상기 부상전자석(36)과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어 또는 영구자석(38);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 추진수단(40)은:
    고정자(10)의 하부레일(14) 바닥면에 설치되는 공심형 선형동기전동기(42)와;
    상기 공심형 선형동기전동기(42)와 상하방향으로 대응되면서, 이송자(20)의 제1 및 제3부상판(21,22)의 저면에 걸쳐 부착되는 영구자석(44);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 가이드수단(50)은:
    이송자(20)의 이송판(24) 양측면에 부착되는 전자석 코어 또는 영구자석(52)과;
    전자석코어(54) 및 이 전자석 코어(54)에 감겨진 권선(56)으로 이루어져, 상기 전자석 코어 또는 영구자석(52)의 바깥쪽에 이격 배치되며 고정 장착되는 가이드 전자석(58);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)에 각각 부착된 전자석 코어 또는 영구자석(38)은 평면에서 보았을 때, 삼각형 배열을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정자(10)의 제1,2,3상부레일(11,12,13)의 부상전자석(36)은 여러 개의 섹션으로 나누어져 장착되고, 각 레일의 길이가 늘어날수록 섹션의 개수도 늘어나는 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    여러 개의 섹션으로 나누어져 장착되는 부상전자석(36)끼리의 연결 구조로서, 각 부상전자석(36)의 전자석 코어(32)를 서로 맞붙게 하고, 이 전자석 코어(32)마다 권선(32)이 독립적으로 감겨지게 하여, 각 부상전자석(36)의 제어 전류를 달리 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    여러개의 섹션중 N번째 섹션과 N+1번째 섹션에서 발생하는 힘을 독립적으로 제어 가능하되, 전체 발생하는 힘을 일정하게(FN+FN+1=상수) 제어하여, 각 섹션으로 전환하는 동안, 왜란(Disturbance)이 발생되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 이송자(20)의 제1,2,3부상판(21,22,23)의 상면에 장착되어, 상기 부상 전자석(36)과 흡인식으로 자기부상력을 발휘하도록 한 전자석 코어는 발생되는 열을 최소화하기 위하여 적층(Lemination) 코어를 사용한 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정자(10)의 각 전자석 코어(32) 및 권선(34)의 인접 위치에 수냉경로를 더 형성하여, 수냉 방식의 냉각이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 자기부상 및 자기베어링을 이용한 직선이송장치.
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