KR20150107047A - 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전가능한 볼어레이 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전가능한 볼어레이 이송장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 목적방향으로 직선이동가능한 볼어레이 이송모듈을 2개소 이상 연속 배치하여 각 볼어레이 이송모듈의 이송방향 제어에 따라 피이송물의 이송은 물론 피이송물의 자세제어가 가능해지는 회전가능한 볼어레이 이송장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 동일 평면 상에서 서로 연결되는 2개 이상의 볼어레이 이송모듈과; 상기 볼어레이 이송모듈 상에 위치한 물품의 위치정보를 생성하는 센싱수단; 및 상기 센싱수단으로부터 생성되는 피이송물의 위치정보를 전달받아 각 볼어레이 이송모듈의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 볼어레이 이송모듈은 복수의 볼롤러가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 볼어레이와, 상기 복수의 볼롤러를 제1방향으로 구동시키는 제1구동유닛 및 상기 복수의 볼롤러를 제2방향으로 구동시키는 제2구동유닛을 포함하고, 상기 제1구동유닛은 열단위의 볼롤러들을 회전구동시키도록 제1방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제1방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축을 포함하고, 상기 제2구동유닛은 행단위의 볼롤러들을 회전구동시키도록 제2방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제2방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축을 포함하되, 상기 제1구동축, 제2구동축은 배열되는 볼어레이 하부에 배치되는 지지프레임에 의해 지지된다.

Description

피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전가능한 볼어레이 이송장치{Ball Array Transport Apparatus That Can Be Exact Position Transport and Rotation of the object}

본 발명은 회전가능한 볼어레이 이송장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 목적방향으로 직선이동가능한 볼어레이 이송모듈을 2개소 이상 연속 배치하여 각 볼어레이 이송모듈의 이송방향 제어에 따라 피이송물의 이송은 물론 피이송물의 자세제어가 가능해지는 회전가능한 볼어레이 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 특정 피이송물을 목적방향으로 이송하기 위한 이송장치는 현재 다양한 형태로 개발되어 사용 중에 있다.

이러한 이송장치로 흔히 쓰이고 있는 것으로 실린더, 파렛트 이송, 컨베이어 벨트, 이송로봇 등을 들 수 있다.

여기서 상기 실린더는 피이송물을 일방향으로 이송시키는데 있어서는 큰 문제점이 없다 할 것이나 이송거리 끝단 제어만 가능하고, 가로/세로/사선방향으로 이송을 위해서는 여러 개의 실린더가 조합되어야 함에 따라 구성이 복잡하고 시설비용이 증대된다.

아울러 정밀한 위치 이송을 위해서는 정위치 제어에 필요한 지그와 같은 기구물들이 추가적으로 설치되어야 하며 이송대상의 변경에 따라 이송위치 설계가 재설정되어 이에 필요한 기구물들이 재설치되어야 하는 문제점이 발생된다.

컨베이어 벨트는 피이송물을 원거리로 이송하는 데는 적합하나, 이 역시 피 이송물을 가로/세로/사선방향으로 정밀한 위치로 이송시키기 위해서는 그 이송방향에 맞게 컨베이어 벨트의 위치조정용 기구물을 이송물의 특성에 맞게 설치해야 되므로 구성이 복잡해질 수밖에 없고, 여러 개의 위치조정용 기구물을 제작하고 관리하는 것이 어려우며, 추가적인 벨트라인의 진동으로 인해 정밀한 위치 제어 이송에는 많은 문제점이 발생된다.

아울러 상기 이송로봇은 하나의 로봇에 의해 x,y,z방향으로 피이송물을 비교적 여러 방향으로 이송시킬 수 있으나, 가격이 비싸고 안전펜스를 포함하여 이송로봇을 설치하기 위한 장소가 확보되어야하는 관계로 경제적이지 못할 뿐 아니라, 작업장 내 로봇의 작업반경에 따른 장소가 필요하여 작업장의 데드 스페이스 발생을 초래하는 문제점이 지적된다.

또한 종래 정밀한 위치제어가 필요한 이송장치의 경우 피이송물의 이송에 제어가 한정될 수밖에 없어 피이송물의 이송시 피이송물의 방향제어는 별도의 특별한 기구조작에 의한 회전수단이나 로봇을 통해 피이송물을 회전시킴으로써 자세제어를 수행하는 추가 공정이 요구된다.

이러한 피이송물의 정밀 이송 및 자세제어는 가공물의 조립, 검사 등의 공정이나 웨이퍼 등의 반도체 부품 가공 공정 등에 요구되는데, 이와 같은 경우 정밀한 이송장치와 회전장치를 별도로 두거나 고가의 이송로봇을 통해 이송 및 자세제어를 수행하게 되어 설비 비용의 증가와 작업시간의 증가가 불가피하였다.

따라서 피이송물의 이송은 물론 자세제어까지 동시에 수행할 수 있으며, 설치 비용 및 설치 면적이 감소될 수 있는 이송장치의 개발이 시급하다.

US 8567587 B2(2013. 10. 29)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 피이송물을 목적방향으로 직선이송 가능한 평면이송모듈을 2개소 이상 이격배치시키며 각 평면이송모듈의 이송방향을 제어함으로써 평면이송모듈 상부에 안착되는 피이송물을 목적방향으로 이송시킴과 동시에 피이송물을 특정 형태로 회전가능한 볼어레이 이송장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 동일 평면 상에서 서로 연결되는 2개 이상의 볼어레이 이송모듈과; 상기 볼어레이 이송모듈 상에 위치한 물품의 위치정보를 생성하는 센싱수단;

및 상기 센싱수단으로부터 생성되는 피이송물의 위치정보를 전달받아 각 볼어레이 이송모듈의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 볼어레이 이송모듈은 복수 의 볼롤러가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 볼어레이와, 상기 복수의 볼롤러를 제1방향으로 구동시키는 제1구동유닛 및 상기 복수의 볼롤러 를 제2방향으로 구동시키는 제2구동유닛을 포함하고, 상기 제1구동유닛은 열단위의 볼롤러들을 회전구동시키도록 제1방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제1방향 으로 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축을 포함하고, 상기 제2구동유닛은 행단위 의 볼롤러들을 회전구동시키도록 제2방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제2 방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축을 포함하되, 상기 제1구동축, 제2구 동축은 배열되는 볼어레이 하부에 배치되는 지지프레임에 의해 지지된다.

여기서 상기 센싱수단은 볼어레이 이송모듈 상부에 일정간격 이격되어 다수 개 설치되는 위치센서이거나 상기 볼어레이 이송모듈로부터 이격된 지점에 설치되 어 볼어레이 이송모듈 상부측을 촬영하는 촬영장치인 것이 바람직하다.

또한 상기 지지프레임은 상기 제1방향으로 볼어레이 하부에 배치됨에 따라 제1구동축을 지지하는 하나 이상의 제1지지프레임과, 상기 제2방향으로 볼어레이 하부에 배치됨에 따라 제2구동축을 지지하는 하나 이상의 제2지지프레임으로 이루 어지며, 상기 제1지지프레임에는 복수의 제1구동축이 회전지지되도록 제1안착홈부 가 복수개 이격 형성되고, 상기 제2지지프레임에는 복수의 제2구동축이 회전지지되도록 제2안착홈부가 복수개 이격 형성된다.

아울러 상기 제1구동축과 제2구동축은 서로 간섭되지 않도록 상기 제1구동축이 제2구동축보다 하부측에 위치되어 상기 제2구동축과 상하방향으로 일정 간격 이 격배치된다.

또한 상기 제1구동유닛은 각 볼롤러를 기준으로 상기 제1구동축에 대해 대칭 적으로 배열되어 회전지지하는 복수의 제1아이들축을 더 포함하며, 상기 제1구동축 및 제1아이들축의 외주면은 볼롤러와 회전접촉가능하게 설치되고, 상기 제2구동축 의 외주면은 볼롤러와 회전접촉가능하게 설치되고, 상기 제1지지프레임은 제1아이 들축이 회전지지되도록 제3안착홈부가 더 형성된다.

또한 상기 제2지지프레임에는 각 볼롤러를 회전지지하도록 복수의 볼안착홈 부가 함몰형성된다.

아울러 상기 제1지지프레임과 제2지지프레임은 일체로 형성되어 배치되거나, 서로 교차하되 교차되는 제1지지프레임 및 제2지지프레임 구간에 간섭되지 않고 서 로 결합가능할 수 있도록 제1지지프레임 및 제2지지프레임 중 어느 하나 이상에 복 수의 결합홈부가 형성된다.

또한 상기 제1지지프레임 및 제2지지프레임에 각각 형성되는 제1안착홈부, 제3안착홈부 및 제2안착홈부는 회전지지하는 제1구동축 및 제2구동축과 소정틈새 만큼 이격된다.

또한 상기 제2지지프레임에 형성되는 볼안착홈부는 회전지지하는 해당 볼롤 러와 소정틈새 만큼 이격되며, 상기 제1지지프레임 및 제2지지프레임의 하부에는 이를 지지하는 하부플레이트가 더 설치되며, 상기 제1지지프레임 및 제2지지프레임의 상부측에는 상부플레이트가 더 설치되되, 상기 상부플레이트에는 각 볼롤러가 일정부분 상부측으로 돌출되도록 복수의 관통공이 형성된다.

본 발명에 따르면 피이송물을 평면상에서 목적위치로 직선이송은 물론 피이송물의 회전을 통해 자세제어가 가능해져 피이송물의 이송속도를 향상시키고 피이송물의 자세제어를 위한 별도의 작업이 제거되는 효과가 있다.

아울러 회전시 센싱수단를 이용하여 피이송물의 위치정보를 검출함에 따라 제어부가 즉각적으로 회전 및 자세제어가 가능해져 보다 작업의 신속성과 신뢰도가 확보될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱수단이 설치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이송장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송모듈을 일부 분해한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송모듈을 전체 분해한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송모듈의 제1구동유닛 및 제2구동유닛이 설치된 모습을 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 1의 A-A' 단면도이다.
도 9는 도 1의 B-B' 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제1지지프레임 및 제2지지프레임 중 일부가 결합되는 모습을 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명에 따른 평면 이송장치에 대해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3은 상술한 볼어레이 이송모듈(100)을 포함한 볼어레이 이송장치(1000)를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 볼어레이 이송장치(1000)는, 동일 평면 상에서 서로 연결되는 2개 이상의 볼어레이 이송모듈(100)과, 볼어레이 이송모듈(100) 상에 위치한 물품(P)의 위치정보를 생성하는 센싱수단(210, 220)과, 센싱수단(210, 220)으로부터 생성되는 피이송물의 위치정보를 전달받아 각 볼어레이 이송모듈(100)의 구동을 제어하는 제어부(300)로 이루어진다.

도 1의 볼어레이 이송장치(1000)에는 본 발명의 일실시예(도 4 참조)에 따른 볼어레이 이송모듈(100)이 적용된다.

이와 같은 볼어레이 이송모듈(100)은 각각 제1방향 및 제2방향으로 볼롤러(11)를 회전구동시키는 제1구동유닛(20) 및 제2구동유닛(30)에 의해 목적방향으로 피이송물을 직선 이동시킬 수 있으며, 보다 자세한 내용은 후술하도록 한다.

아울러 도 1 및 도 2에서는 본 발명에 따른 볼어레이 이송모듈(100)에 제1구동축(21), 제2구동축(31), 제1구동모터(25) 및 제2구동모터(35)와 제1전동기구(26) 및 제2전동기구(36)와 같은 구동유닛 구성에 대해 편의상 구체적인 도시를 생략하였으며 이를 도 3에 도시하였다.

본 발명에 따른 볼어레이 이송장치(1000)는 도 3에 도시된 바와 같이, 어느 방향으로도 회전구동가능한 볼어레이 이송모듈(100)이 인접하여 연결된 경계부분(105)에 물품(P)을 이송시킨 후에, 제어부(300)에 의해 각 볼어레이 이송모듈(100)의 회전력 전달방향을 서로 반대(화살표 U1, U2)로 제어함으로써 물품(P)은 인접한 볼어레이 이송모듈(100)간의 경계부분(105)에서 회전하고(도 3의 화살표 U3 방향 참조), 이에 도 3의 점선으로 표시된 물품(P')으로 그 자세가 변환될 수 있다. 그 이후에, 제어부(300)에 의해 각 볼어레이 이송모듈(100)의 구동을 제어하여 자세가 변환된 물품(P')을 이송방향, 이송속도 등의 제어를 통해 이송할 수 있다.

아울러 센싱수단(210)의 일실시형태는 도 1에 도시된 바와 같이 볼어레이 이송모듈(100)의 상부플레이트(50) 상면에 일정간격 이격되게 배치되는 복수의 수광센서(210)로 이루어질 수 있다. 여기서, 수광센서(210)의 광센싱을 위해 볼어레이 이송모듈(100)의 상부에 광원을 설치되고, 수광센서(210)의 배치간격 또는 개수는 목적하는 피이송물의 위치정보 정확도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 2개 이상의 볼어레이 이송모듈(100)의 경계부분에서 피이송물을 일정각도로 회전시켜 그 자세를 변환시키는 자세 제어(attitude control)를 수행하고자 할 경우에 2개 이상의 볼어레이 이송모듈(100)의 전범위에 걸쳐 수광센서(210)를 배치할 필요없이 2개 이상의 볼어레이 이송모듈(100)들 사이의 연결부분(경계부분)에만 수광센서(210)를 설치하여도 무방할 것이다.

그외에, 피이송물의 자세 제어는 물론 이송제어까지 정확하게 수행하고자 할 경우에는 볼어레이 이송모듈(100)들의 전범위에 수광센서(210)를 배치하여야 할 것이다.

센싱수단의 다른 실시형태는 도 2에 도시된 바와 같이 볼어레이 이송모듈(100)로부터 이격된 지점에 설치되어 볼어레이 이송모듈(100)의 상면을 촬영하는 촬영장치(220)로 이루어질 수도 있다.

한편, 센싱수단(210, 220)으로부터 생성된 피이송물의 위치정보는 각 볼어레이 이송모듈(100)의 구동을 제어하는 제어부(300)로 전송되며, 이에 따라 제어부(300)는 센싱수단(210, 220)의 위치정보를 분석하여 목적하는 이송제어 및 자세 제어를 수행할 수 있다.

여기서, 이송제어는 이송방향, 이송속도 등을 제어하는 것을 의미하고, 자세제어는 인접한 볼어레이 이송모듈(100)들 사이의 경계부분(500)에서 물품(P)을 회전시켜 그 자세를 변환하는 것을 의미한다.

자세 제어 없이 이송제어만을 진행하고자 할 경우에는 제어부(300)에 의해 2개 이상의 볼어레이 이송모듈(100)를 동기화하여 제어할 수 있다.

그리고, 자세 제어를 진행하고자 할 경우에는 물품(P)을 상류측 볼어레이 이송모듈(100)과 하류측 볼어레이 이송모듈(100) 사이의 경계부분(105)으로 물품(P)을 이송한 후, 상류측 볼어레이 이송모듈(100)과 하류측 볼어레이 이송모듈(100)의 회전력 전달방향(즉, 물품(P)의 이송방향)을 서로 다르게 조절함으로써 물품(P)을 일정각도로 회전시켜 물품(P)의 자세를 변환한다(도 3의 점선 참조). 그런 다음, 물품(P)의 자세 제어가 완료됨을 센싱수단(210, 220)이 판단하여 이송 제어를 연속하여 진행한다.

이러한 제어부(300)의 제어동작은 제어프로그램을 통한 사용자의 설정에 의해 동작될 수 있으며, 제어부(300)의 제어신호는 유선 또는 무선으로 각 볼어레이 이송모듈(100)로 전송될 수 있다.

제어부(300)는 센싱수단이 촬영장치(220)인 경우 전달받은 촬영이미지를 영상 분석하여 현재 피이송물의 위치상황을 판단하게 되는데, 이러한 영상 분석기술은 다양하게 채택될 수 있다.

또한, 센싱수단이 수광센서(210)인 경우 일정간격 이격배치되는 복수의 수광센서(210) 중 빛이 감지되지 않은 수광센서(210)들의 위치영역이 피이송물의 현재 위치정보이므로 별도의 분석기술을 요하지 않을 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의한 볼어레이 이송모듈(100)을 포함하는 이송장치(1000)는 물품(P)을 평면 상에서 다양한 이송방향으로 이송함과 더불어 그 이송 도중에 물품(P)의 자세 제어를 수행함으로서 물품(P)의 정밀한 이송을 용이하게 수행할 수 있다.

한편 전술한 바와 같이 일정 방향으로 직선 이송제어가 가능한 볼어레이 이송모듈(100)은 복수의 볼롤러(11)가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 볼어레이(10)와, 복수의 볼롤러(11)를 제1방향으로 구동시켜 회전력을 전달하는 제1구동유닛(20)과, 복수의 볼롤러(11)를 제2방향으로 구동시켜 회전력을 전달하는 제2구동유닛(30)을 포함한다.

여기서 볼어레이(10)는 복수의 볼롤러(11)이 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되고, 도 4 내지 도 6과 같이 지지프레임(40) 및 상,하부플레이트(50, 60)에 의해 수용 지지되어 회전가능하도록 설치된다. 그리고, 볼롤러(11)의 상단에 피이송물이 안착되도록 볼롤러(11)의 상단이 상부플레이트(50)의 상부에서 노출되게 설치된다.

상기 볼어레이(10)의 행/열 구조 배열은 그 간격 및 볼롤러(11) 크기가 동일한 간격 및 크기로 이루어질 수 있으나, 필요에 따라 간격이나 크기가 불규칙하게 구성될 수 있다.

제1구동유닛(20)은 제1방향(도 4의 화살표 X방향 참조)으로 볼롤러(11)들의 회전력을 전달하도록 구성된다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1구동유닛(20)은 열단위(in column, 도 7의 화살표 Y방향 참조)로 배열된 볼롤러(11)들을 제1방향(화살표 X방향 참조)으로 회전구동시켜 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축(21)과, 각 볼롤러(11)를 기준으로 제1구동축(21)에 대해 대칭적으로 배열되어 각 볼롤러(11)를 회전지지하는 복수의 제1아이들축(22)를 포함하고, 제1방향과 제2방향은 서로 직교하도록 이루어진다.

각 제1구동축(21)은 1열(C1), 2열(C2), 3열(C3), 4열(C4) 등과 같은 각 열단위에 배열된 볼롤러(11)들을 직접적으로 회전구동시키도록 설치되고, 이에 복수의 제1구동축(21)은 열단위(C1, C2, C3, C4)들 사이에서 제1방향에 대해 직교하는 방향(도 7의 화살표 Y방향 참조)으로 배치된다.

복수의 제1구동축(21, the first driving shaft)은 제1구동모터(25) 및 제1전동기구(26)에 의해 동시에 동일방향으로 회전구동하도록 구성된다. 제1전동기구(26)는 제1구동모터(25)의 출력축 및 각 제1구동축(21)의 단부에 설치된 복수의 제1풀리(27)들과, 인접한 제1구동축(21)들의 제1풀리(27)들 사이에 설치된 복수의 제1감기전동절(28)로 이루어진다. 이에, 제1구동모터(25)의 동력이 제1전동기구(26)를 통해 복수의 제1구동축(21)에 전달되어 복수의 제1구동축(21)은 동시에 동일방향으로 회전구동한다. 그리고, 제1감기전동절(28)은 타이밍벨트, 벨트, 체인 등으로 이루어져 인접한 제1풀리(27)들 사이에 감겨져 설치된다.

한편, 도 7에서는 제1전동기구(26)는 복수의 제1풀리(27) 및 복수의 제1감기전동절(28) 등으로 이루어져 복수 열단위(C1, C2, C3, C4...)의 볼롤러(11)들을 모두 함께 동시에 구동시키도록 구성된 것으로 예시되어 있지만, 각 열단위의 볼롤러(11)들에 개별적으로 제1전동기구가 독립적으로 설치되어 각 열단위의 볼롤러(11)들을 독립적으로 동시에 구동시키도록 구성될 수도 있다. 그리고, 제1전동기구(26)는 감기 전동기구를 예시하고 있지만, 그외 기어전동기구 등과 같이 다양한 전동기구가 적용될 수 있다.

아울러 상기 제1전동기구(26)는 도 7에서와 같이 이웃하는 제1구동축(21) 간에 제1감기전동절(28)로 연결되어 하나의 제1구동축(21)이 좌측 및 우측에 각각 별도의 제1감기전동절(28)을 형성하지 않고 전체의 제1구동축(21)이 하나의 타이밍벨트와 같은 전동절(28)로 연결되어 구성될 수도 있을 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 제1전동기구(26)는 제1구동축(21) 단부측이 제1구동모터(25)와 연결되어 제1구동모터(25)의 회전력을 전달받을 수 있는 것이라면 모두 해당되며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

아울러 제1아이들축(22)과 제1구동축(21)은 하나의 볼롤러(11)에 대해 상호 대칭되게 짝을 이루도록 설치됨으로써 제1아이들축(22)은 제1구동축(21)에 의해 구동하는 볼롤러(11)의 맞은편을 회전지지하는 기능을 한다. 그리고, 제1아이들축(22)은 제1구동축(21)과 마찬가지로 제1방향에 대해 직교하는 방향(도 7에서 화살표 Y방향 참조)을 따라 설치되어 제1구동축(21)과 평행하게 배치된다.

특히, 제1아이들축(22, the first idle shaft)은 제1구동모터(25) 및 제1전동기구(26)에 연결되지 않아 볼롤러(11)로 구동력을 전달하지 않으며, 단지 제1구동축(21)의 맞은편에 대칭적으로 배치되어 볼롤러(11)를 안정적으로 회전지지하여 볼롤러(11)의 동적인 평형을 유지시키는 역할을 한다. 이에, 제1아이들축(22)의 양단부는 지지프레임(40) 및 하부플레이트(60)에 회전가능하게 지지되게 설치된다.

아울러 도 7에서는 도시되지 않았지만, 제1구동유닛(20)에는 제1구동축을 보다 안정적으로 회전지지하기 위한 베어링구조가 더 포함될 수 있다.

이러한 베어링 구성은 구동축을 회전지지하기 위해 널리 공지된 구성이므로 별도의 도면을 통한 예시 및 설명은 생략하도록 한다.

한편 제2구동유닛(30)은 제2방향(도 7의 화살표 Y방향 참조)을 따라 볼롤러(11)들의 회전력을 전달하도록 구성된다.

도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2구동유닛(30)은 행단위(R1, R2, R3, R4...)로 배열된 볼롤러(11)들을 제2방향(화살표 Y방향 참조)으로 회전구동시켜 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축(31)이 포함되는데, 제1방향(X)과 제2방향(Y)은 서로 직교하도록 이루어진다.

각 제2구동축(31)은 1행(R1), 2행(R2), 3행(R3), 4행(R4) 등과 같은 각 행단위에 배열된 볼롤러(11)들을 직접적으로 회전구동시키도록 설치되고, 이에 복수의 제2구동축(31)은 행단위의 볼롤러(11)들 사이에서 제2방향에 대해 직교하는 방향(도 7의 화살표 X방향 참조)으로 배치된다.

복수의 제2구동축(31, the second driving shaft)는 제2구동모터(35) 및 제2전동기구(36)에 의해 동일방향으로 회전구동하도록 구성된다. 제2전동기구(36)는 제2구동모터(35)의 출력축 및 각 제2구동축(31)의 단부에 설치된 하나 이상의 제2풀리(37)들과, 인접한 제2구동축(31)들의 제2풀리(37)들 사이에 설치된 제2감기 전동절(38)로 이루어진다. 이에, 제2구동모터(35)의 동력이 제2전동기구(36)를 통해 복수의 제2구동축(31)에 전달되어 복수의 제2구동축(31)는 동일방향으로 회전구동한다. 그리고, 제2감기 전동절(38)은 타이밍벨트, 벨트, 체인 등으로 이루어져 인접한 제1풀리(37)들 사이에 감겨져 설치된다.

한편, 도 7에는 제2전동기구(36)가 복수의 제2풀리(37) 및 복수의 제2감기 전동절(38) 등으로 이루어져 복수 행단위(R1, R2, R3, R4...)의 볼롤러(11)들을 모두 함께 동시에 구동시키도록 구성된 것으로 예시되어 있지만, 각 행단위의 볼롤러(11)들에 개별적으로 제2전동기구가 독립적으로 설치되어 각 행단위의 볼롤러(11)들을 독립적으로 동시에 구동시키도록 구성될 수도 있다. 그리고, 제2전동기구(36)는 감기 전동기구를 예시하고 있지만, 그외 기어전동기구 등과 같이 다양한 전동기구가 적용될 수 있으며, 전술한 바와 같이 하나의 제2감기전동절(38)로 전체의 제2구동축(31)들이 동시에 회전가능하도록 구성할 수도 있다.

아울러 도 7 및 도 9에서와 같이 제2구동축(31)의 경우 제1구동축(21)과는 달리 별도의 회전지지를 위한 제2아이들축이 구비되어 있지 않다.

이는 하나의 제2구동축(31)만으로 이웃하는 양측 볼롤러(11)에 동시 접촉함에 따라 구동력 전달 기능은 물론 제1아이들축(22)과 같은 평형 유지기능을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.

이에 따라 단순히 제2아이들축의 제외를 통해 단순 원가절감 효과는 물론 구성의 단순화 및 장치 체적감소 효과를 유도할 수 있다.

물론 필요에 따라 제1아이들축(22)과 같이 별도의 제2아이들축을 제2구동축(31)과 대칭되어 평행하도록 설치함으로써 볼롤러(11)를 안정적으로 회전지지하여 볼롤러(11)의 동적인 평형을 유지시키는 역할을 하도록 구성할 수 있을 것이다.

한편 상기 볼롤러(11)에 회전력을 전달하는 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)의 재질은 금속 또는 합성수지재 중 어느 하나로 이루어짐이 바람직하다.

물론 볼롤러(11)와 제1구동축(21) 및 제2구동축(31) 모두가 경도 높은 금속재로 구성될 경우 회전력이 전달되는 접점이 점접촉에 가깝게 구성되어 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)의 회전력이 볼롤러(11)로 원활하게 전달되지 않게 된다.

따라서 회전력의 전달효율을 높이기 위해 볼롤러(11)의 재질을 우레탄을 포함하는 합성수지재로 구성하고 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)은 금속재로 구성함으로써 볼어레이 이송장치(100) 상에 어느 정도 중량을 가진 피이송체가 안착될 때 발생되는 하부 중량 힘으로 탄력성을 가지는 볼롤러(11)가 눌려 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)과 접하는 접점 면적이 증가하게 된다.

아울러 경도가 높아 고회전시에도 뒤틀림없이 원활하게 구동축으로서의 기능을 담당할 수 있다면 제1구동축(21) 및 제2구동축(31) 또한 합성수지재로 구성될 수 있다.

이와 같이 금속재 보다 우레탄 등을 포함하는 합성수지재가 유리한 이유는 합성수지재의 경우 표면거칠기가 금속재보다 높으며 별도의 가공을 통해 표면거칠기를 증대시키기 수월하기 때문이다.

이러한 표면거칠기는 구동축과 볼롤러 간의 마찰력 증대를 유도하여 동력효율 증가는 물론 이동 제어의 반응 속도 증대를 가져온다.

따라서 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)과 볼롤러(11)의 마찰에 의한 회전력 전달 메카니즘을 고려하여 내구성이 담보된다면 되도록 표면거칠기 및 탄성도가 높은 재질로 선택함이 바람직할 것이다.

아울러 변형 가능한 실시예로 금속재로 이루어지는 구동축이라 하더라도 볼과 접촉하는 접촉구간 전후 일정길이로 볼롤러접촉관이 구동축 외주면상으로 결합된다면 전술한 내구성 확보 및 표면거칠기 증대 효과를 가져올 수 있을 것이다.

또한 제1구동유닛(20)의 제1구동축(21)과 제1아이들축(22)은 제2구동유닛(30)의 제2구동축(31)에 대해 서로 간섭되지 않도록 설치된다.

예컨대, 제1구동유닛(20)의 제1구동축(21)과 제1아이들축(22)은 제2구동유닛(30)의 제2구동축(31) 보다 일정간격 낮게 위치되어 서로 회전시 어떠한 접촉도 일어나지 않도록 구성된다.

물론 제1구동축(21)이 제2구동축(31)보다 높게 형성될 수 있으나, 이와 같은 경우 제1구동유닛(20)에는 제1아이들축(22)을 마련하지 않는 것이 전술한 바와 같이 원가절감 및 구성단순화를 위해 유리하며 제2구동유닛(30)에는 회전지지를 위해 제1아이들축(22)과 같은 제2아이들축이 구비되어야 할 것이다.

한편 지지프레임(40)은 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)을 지지하도록 마련되는데, 이러한 지지프레임(40)은 상기 제1방향으로 볼어레이 하부에 배치됨에 따라 제1구동축을 지지하는 하나 이상의 제1지지프레임(41)과, 상기 제2방향으로 볼어레이 하부에 배치됨에 따라 제2구동축을 지지하는 하나 이상의 제2지지프레임(42)으로 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따른 지지프레임(40)은 판상의 제1지지프레임(41)과 제2지지프레임(42)이 직립하는 형태로 결합함으로써 평면도 상으로 볼때 메쉬구조를 형성한다.

이와 같이 메쉬 구조 형태로 형성되는 판상의 지지프레임(40)은 구성이 비교적 간단하고 형성되는 체적이 비교적 적으면서도 볼어레이(11)와 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)을 원활하게 회전지지할 수 있다.

구성의 간단화와 형성 체적 감소는 전체 볼어레이 이송모듈(100)의 원가 절감 및 설치, 유지 보수 작업 공수 감소를 가져옴은 물론 보다 조밀한 볼어레이(10) 구성이 가능해진다.

여기서 조밀한 볼어레이 구성은 피이송물과 볼롤러(11) 간의 접촉면적을 증대시킬 수 있어 보다 안정적인 이송제어는 물론 회전력 전달효율 증대에 따른 제어 반응 속도 향상을 가져오게 된다.

따라서 볼어레이 이송모듈(100)은 볼롤러(11)의 직경이 작을수록, 볼롤러(11) 간 간격이 작을수록 보다 이상적인(ideal) 이송장치가 구현될 수 있는데, 이러한 상기 지지프레임(40) 구조가 회전지지면에서도 안정적이면서 볼롤러의 직경 및 볼롤러 간 간격을 감소시킬 수 있는 구조인 것이다.

상기 제1지지프레임(41)에는 복수의 제1구동축(21)이 회전지지되도록 제1안착홈부(45)가 복수개 이격 형성되고, 상기 제2지지프레임(42)에는 복수의 제2구동축이 회전지지되도록 제2안착홈부(46)가 복수개 이격 형성된다.

물론 상기 제1지지프레임(41)에는 제1구동축(21)과 대칭되도록 평행하게 마련되는 제1아이들축(22) 또한 회전지지하도록 제3안착홈부(47)가 더 마련된다.

여기서 상기 제1안착홈부(45) 및 제3안착홈부(47)는 이에 지지되는 제1구동축(21)의 외면에 대응하는 곡면 구조로 형성된다. 그리고, 제1안착홈부(45) 및 제3안착홈부(47)와 제1구동축(21)은 소정틈새만큼 이격될 수 있고, 이에 제1구동축(21)는 피이송물의 안착여부에 따라 제1안착홈부(45) 및 제3안착홈부(47) 면상에 마찰될 수 있으며 이러한 소정틈새로 회전지지되면서 약간의 유동이 가능해진다.

아울러 상기 제2안착홈부(46) 또한 도 10에 도시된 바와 같이 제2구동축(31)의 외면에 대응하는 곡면 구조로 형성되며 제2구동축(31)과 소정틈새만큼 이격될 수 있다.

또한 상기 복수의 제2안착홈부(46) 사이에는 볼롤러(11)가 회전지지되도록 복수의 볼안착홈부(48)가 함몰형성되는데, 상기 볼안착홈부(48) 또한 볼롤러(11)의 외면에 대응되는 곡면 구조로 형성되며 볼롤러(11)와 볼안착홈부(48) 간에도 소정틈새만큼 이격될 수 있다.

한편 상기 제1지지프레임(41)과 제2지지프레임(42)은 일체로 형성되어 배치될 수도 있으나 제조상의 곤란성 및 조립, 해체의 용이성을 고려할 때 보다 바람직한 실시예로 끼움결합구성을 가진다.

상기 끼움결합구성은 제1지지프레임(41)과 제2지지프레임(42)이 서로 교차하되 교차되는 제1지지프레임(41) 및 제2지지프레임(42) 구간에 서로 끼움결합가능하도록 복수의 결합홈부(49)가 형성된다.

여기서 상기 결합홈부(49)는 도 10에 도시된 바와 같이 제1지지프레임(41)의 제1안착홈부(45)와 제3안착홈부(47) 사이에 제2지지프레임(42)의 두께와 동일 또는 소정길이 큰 폭을 가지는 결합홈부(49)가 형성되고 제2지지프레임(42)에는 볼안착홈부(48) 중심부 하부측에 저면부로부터 일정길이 상방향으로 절개된 결합홈부(49)가 형성된다.

본 발명의 일실시예에서는 제1지지프레임(41)과 제2지지프레임(42)에 모두 결합홈부(49)를 형성하여 끼움결합할 수 있도록 구성하였으나 필요에 따라 제2지지프레임(42)에만 결합홈부(49)를 구성할 수도 있다.

하지만 이경우 제2지지프레임(42)에 형성되는 결합홈부(49)의 길이가 너무 커짐에 따라 제2지지프레임(42)의 강도가 저하될 수 있으므로 바람직하게는 도 10에 도시된 바와 같이 제1지지프레임(41)과 제2지지프레임(42) 모두에 일정 길이로 결합홈부(42)를 형성하여 각 지지프레임(41, 42)에 형성되는 결합홈부(49)의 길이를 줄여야 할 것이다.

아울러 전술한 바와 같이 각 결합홈부(49)의 폭은 이에 결합되는 지지프레임의 두께보다 소정틈새 만큼 크게 형성하여 실제 결합시 조립의 용이성을 유도함이 바람직하다.

즉, 두께와 동일할 경우 강제 압입하는 형태로 결합됨에 따라 결합강도는 증대될 수 있어도 조립과정에 소요되는 작업시간이 함께 증대되고 결합되는 지지프레임의 수가 늘어날수록 조립이 힘들어지는 상황까지 발생될 수 있다.

한편 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1지지프레임(41) 및 제2지지프레임(42)의 하부 및 상부에는 이를 지지 및 수용하는 하부플레이트(60)와 상부플레이트(50)가 더 마련된다.

여기서 상기 상부플레이트(50)에는 각 볼롤러(11)가 일정부분 상부측으로 돌출되도록 복수의 관통공(51)이 형성됨에 따라 회전하는 볼롤러(11) 상에 피이송물이 안착될 수 있다.

상기 관통공(51)은 볼롤러(11)와 소정틈새로 이격되도록 형성되며 상기 소정틈새는 되도록 작은 것이 바람직하다.

아울러 상기 하부플레이트(60)에는 도면에 도시하지는 않았으나 별도의 격자형태의 홈로가 형성되어 상기 제1지지프레임(41) 및 제2지지프레임(42)이 상기 홈로상에 끼움결합되도록 구성할 수 있으며, 이와 달리 별도의 가이드연장부가 상부면상에서 상방향으로 형성되어 각 지지프레임이 상기 가이드연장부 끼움결합하여 하부플레이트(60) 상에서 유동하지 않도록 구성할 수도 있다.

또한 상기 하부플레이트(60)의 상부면상에는 상부플레이트(50)의 저면부와 밀착되어 상부플레이트(50)를 지지하도록 지지돌기(61)가 하나 이상 형성된다.

이러한 지지돌기(61)로 인해 하부플레이트(60)는 어느 정도의 상부플레이트(50) 하방 하중을 견디고 지지하게 되며 필요에 따라 상기 지지돌기(61) 내에 상부가 개방된 중공을 형성시키고 그 중공 내벽에 나사산을 형성시킴으로써 상부플레이트(50)와 하부플레이트(60)가 나사결합되도록 구성할 수 있다.

물론 상기 지지돌기(61)의 크기에 따라 지지돌기(61)가 형성되는 위치에 배치될 제1구동축(21), 제1아이들축(22) 및 제2구동축(31)이 제외되거나 지지돌기(61) 부분에서 단절되는 형태로 배치될 수 있다.

단절되어 배치되는 형태의 경우 해당 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)은 더이상 구동축이 아닌 아이들축 형태로 구동모터로부터 회전력을 전달받지 않고 이웃하는 구동축 또는 아이들축으로부터 볼롤러의 평행을 유지시키는 역할을 담당할 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 볼어레이 이송모듈은 제1구동유닛(20)에 의해 볼어레이(10)의 볼롤러(11)들이 제1방향(화살표 X방향)으로 구동함과 더불어, 제2구동유닛(30)에 의해 볼어레이(10)의 볼롤러(11)들이 제2방향(화살표 Y방향)으로 구동한다.

이에, 볼롤러(11)들의 회전력은 제1방향(X)과 제2방향(Y)의 벡터합을 통해 다양한 방향으로 전달될 수 있고, 이에 볼어레이(10)의 상부에 안착된 피이송물은 다양한 방향으로 이송될 수 있다.

특히, 본 발명은 볼어레이(10)의 볼롤러(11)들이 제1구동축(21) 및 제2구동축(22)에 의해 직접적으로 회전구동하는 구조로 이루어짐에 따라, 볼롤러(11)들의 회전력이 매우 효과적으로 전달될 수 있으며, 이를 통해 볼어레이(10)에 의한 피이송물의 이송효율이 대폭 향상될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 볼롤러(11)가 제1구동유닛(20) 및 제2구동유닛(30)에 의해 직접적으로 회전구동하는 구조로 이루어짐으로써, 일부의 볼롤러(11)가 파손되거나 위치 이탈 등으로 인해 오동작하더라도 나머지 볼롤러(11)들은 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)에 의해 회전구동할 수 있으므로 전체적으로 볼롤러(11)들의 회전력을 적절히 보상하면서 전달할 수 있고, 이를 통해 일부의 볼롤러가 오동작하더라도 적절한 회전력 전달이 가능한 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 볼어레이 11: 볼롤러
20: 제1구동유닛 21: 제1구동축
22: 제1아이들축 25: 제1구동모터
26: 제1전동기구 30: 제2구동유닛
31: 제2구동축 32: 제2아이들축
40: 지지프레임 41: 제1지지프레임
42: 제2지지프레임 50: 상부플레이트
51: 관통공 60: 하부플레이트
100: 볼어레이 이송모듈 210: 위치센서
220: 촬영장치 300: 제어부
1000: 볼어레이 이송장치

Claims (12)

1. 동일 평면 상에서 서로 연결되는 2개 이상의 볼어레이 이송모듈;
   상기 볼어레이 이송모듈 상에 위치한 물품의 위치정보를 생성하는 센싱수단; 및
   상기 센싱수단으로부터 생성되는 피이송물의 위치정보를 전달받아 각 볼어레이 이송모듈의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 볼어레이 이송모듈은
   복수의 볼롤러가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 볼 어레이와,
   상기 복수의 볼롤러를 제1방향으로 구동시키는 제1구동유닛 및
   상기 복수의 볼롤러를 제2방향으로 구동시키는 제2구동유닛을 포함하고,
   상기 제1구동유닛은 열단위의 볼롤러들을 회전구동시키도록 제1방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제1방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축을 포함하고,
   상기 제2구동유닛은 행단위의 볼롤러들을 회전구동시키도록 제2방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제2방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축을 포함하되,
   상기 제1구동축, 제2구동축은 배열되는 볼어레이 하부에 배치되는 지지프레 임에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 센싱수단은
   볼어레이 이송모듈 상부에 일정간격 이격되어 다수개 설치되는 위치센서이거나 상기 볼어레이 이송모듈로부터 이격된 지점에 설치되어 볼어레이 이송모듈 상부측을 촬영하는 촬영장치인 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전가능한 볼어레이 이송장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 지지프레임은
   상기 제1방향으로 볼어레이 하부에 배치됨에 따라 제1구동축을 지지하는 하 나 이상의 제1지지프레임과, 상기 제2방향으로 볼어레이 하부에 배치됨에 따라 제2 구동축을 지지하는 하나 이상의 제2지지프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1지지프레임에는 복수의 제1구동축이 회전지지되도록 제1안착홈부가 복수개 이격 형성되고, 상기 제2지지프레임에는 복수의 제2구동축이 회전지지되도록 제2안착홈부가 복수개 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위 치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1구동축과 제2구동축은 서로 간섭되지 않도록 상기 제1구동축이 제2구동축보다 하부측에 위치되어 상기 제2구동축과 상하방향으로 일정 간격 이격배치되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이이송장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1구동유닛은 각 볼롤러를 기준으로 상기 제1구동축에 대해 대칭적으로 배열되어 회전지지하는 복수의 제1아이들축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1구동축 및 제1아이들축의 외주면은 볼롤러와 회전접촉가능하게 설치되고, 상기 제2구동축의 외주면은 볼롤러와 회전접촉가능하게 설치되며,
   상기 제1지지프레임은 제1아이들축이 회전지지되도록 제3안착홈부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 제2지지프레임에는 각 볼롤러를 회전지지하도록 복수의 볼안착홈부가 함몰형성되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
9. 제3항에 있어서,
   상기 제1지지프레임과 제2지지프레임은 일체로 형성되어 배치되거나, 서로 교차하되 교차되는 제1지지프레임 및 제2지지프레임 구간에 간섭되지 않고 서로 결합가능할 수 있도록 제1지지프레임 및 제2지지프레임 중 어느 하나 이상에 복수의 결합홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 제1지지프레임 및 제2지지프레임에 각각 형성되는 제1안착홈부, 제3안착홈부 및 제2안착홈부는 회전지지하는 제1구동축 및 제2구동축과 소정틈새 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 제2지지프레임에 형성되는 볼안착홈부는 회전지지하는 해당 볼롤러와 소정틈새 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.
    
12. 제3항에 있어서,
    상기 제1지지프레임 및 제2지지프레임의 하부에는 이를 지지하는 하부플레이트가 더 설치되며, 상기 제1지지프레임 및 제2지지프레임의 상부측에는 상부플레이트가 더 설치되되,
    상기 상부플레이트에는 각 볼롤러가 일정부분 상부측으로 돌출되도록 복수의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 피이송물의 정밀한 위치이송 및 회전이 가능한 볼어레이 이송장치.

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