KR20160058790A - 패키징 등에 사용되는 리니어 모터 운송 - Google Patents

패키징 등에 사용되는 리니어 모터 운송 Download PDF

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트라씨 엠. 클락
토드 웨버
마이클 더블유. 보타소
로버트 모쉐
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마그네모션, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 운송체(각 운송체는 마그넷을 포함함)가 추진되는 다수의 영역을 갖는 가이드웨이를 포함하는 이송 시스템을 제공한다. 각 영역을 따라 다수의 추진 코일이 배치되며, 각 코일은 공통 축선을 기준으로 배치된 하나 이상의 권선을 포함하고, 상기 영역 내의 다수의 코일의 각 공통 축선은 (i) 실질적으로 서로 정렬되고, (ii) 상기 영역에서 운송체가 추진되는 방향에 직교하도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 영역에 있는 다수의 코일은, 상기 영역을 따라 추진되는 운송체의 마그넷의 양쪽면에 배치됨으로써, 상기 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된다. 적어도 하나의 다른 영역에서는, 상기 영역에서 추진되는 운송체의 마그넷의 한쪽면에만 배치된 다수의 코일에 의해, 상기 영역에 있는 다수의 코일이 상기 마그넷의 한쪽면 또는 다수(예컨대 양쪽면)에 배치되는가와 관계없이, 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된다.

Description

패키징 등에 사용되는 리니어 모터 운송 {LINEAR MOTOR TRANSPORT FOR PACKAGING AND OTHER USES}
본 발명은 "패키징 등에 사용되는 위한 리니어 모터 운송"의 제목으로 2013년 9월 21일 출원된 미국특허 출원번호 61/880,910을 우선권으로 주장한다.
본 발명은 "숏블럭 리니어 동기 모터 및 스위칭 메카니즘에 의해 구동되는 운송 시스템"의 제목으로 2012년 9월 20일 출원된 미국특허 출원번호 13/623,124 및 그 선행 기술들, 즉 "숏블럭 리니어 동기 모터에 의해 구동되는 개선된 운송 시스템"의 제목으로 2010년 1월 22일 출원된 미국특허 출원번호 12/692,441, "숏블럭 리니어 동기 모터에 의해 구동되는 개선된 운송 시스템"의 제목으로 2009년 1월 23일 출원된 미국특허 출원번호 12/359,022, "숏블럭 리니어 동기 모터에 의해 구동되는 개선된 운송 시스템"의 제목으로 2009년 6월 5일 출원된 미국특허 가출원번호 61/184,570과 연관되며, 이에 대한 내용들은 본원에서 참조로 인용된다.
본 발명은 운송 시스템, 더욱 상세하게는 리니어 동기 모터 가이드웨이 기반의 운송 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 적용 분야는 패키징, 조립, 생산 라인, 실험실, 프린팅 및 기타 등이며, 이들은 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다.
가이드웨이 상에서 물체를 이송하기 위한 운송 시스템에는 여러가지 종류가 있는데, 예컨대 회전 모터 또는 리니어 모터에 의해 구동되는 휠 부착식 운송체, 리니어 모터 또는 케이블에 의해 추진되는 자기부상체 또는 공기쿠션 부착식 운송체, 공기압에 의해 추진되는 튜브 이송식 운송체, 베어링에 의해 지지되거나 또는 가이드되는 운송체, 및 컨베이어벨트 상에서 이송되는 운송체 등을 포함한다.
현존하는 운송 시스템들은 매우 유용한 적용 분야를 갖고 있으나, 예컨대 복잡한 가이드웨이 상에서 비교적 작고 근접 이격된 물체를 정밀하게 운송하는 경우 등에서는 실질적으로 개선해야 할 부분들이 있다.
중소형 크기의 물체들은 주로 컨베이어벨트 상에서 이송되는데, 그 이유는 물체를 고정, 가이드 및 추진시키기 위한 휠이나 기타 메카니즘이 필요하지 않기 때문이다. 벨트 운송 시스템은 비용면에서 비교적 저렴하지만, 종종 요구되는 정밀 제어 능력이 부족하고 많은 이송 부품들로 인해 상당한 유지 관리가 요구된다. 저가형 운송에 대한 다른 접근 방법으로는 중력을 사용하여 물체를 아래 경사로 이송시키는 공기추진식 튜브 이송 운송체를 들 수 있으나, 이러한 방법은 정밀 제어가 매우 어렵다.
리니어 동기 모터(LSM) 추진에 대한 이점은, 본 발명의 출원인과 동일한 출원인에 의해 등록된 미국특허 등록번호 7,458,454, 7,448,327, 6,983,701, 6,917,136, 6,781,524, 6,578,495, 6,499,701, 6,101,952 및 6,011,508 등에 공지 및 기술되어 있는데, 이에 대한 모든 내용들은 본원에서 참조로 인용되며, 이들은 예시적인 것으로서 이들에만 한정되지 않는다.
그럼에도 불구하고, 출원인은 LSM에 기반한 운송 시스템, 기구 및 방법에 대해 보다 많은 개선을 하기 위해 노력해 왔으며, 본 발명의 목적 중 하나가 바로 이에 대한 것이다.
본 발명의 다른 관련된 목적은 패키징, 조립, 제조, 실험실, 프린팅 및 기타 적용분야에서 유용하게 사용 가능한 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관련된 목적은 고속 이동 및/또는 근접 이격 운송체에 채택 및 사용 가능한 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관련된 목적은 용이하게 조립, 재조립 및 재구성 가능한 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관련된 목적은 복잡한 패키징, 조립 및 기타 작업을 용이하게 추진할 수 있는 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관련된 목적은 운송체 및 이들이 이송하는 화물에 대해 개선된 스위칭 시스템을 적용가능한 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관련된 목적은 운송체 및 이들이 이송하는 화물에 대해 개선된 다중 레벨의 접근 시스템을 적용가능한 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관련된 목적은 처리 용량을 최대화하면서도 소요 공간을 최소할 수 있는 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적들은 하나 이상의 운송체(각 운송체는 마그넷을 포함)가 추진되는 다수의 영역을 갖는 가이드웨이를 포함하는 운송 시스템의 제공에 의해 달성된다. 각 영역을 따라 다수의 추진 코일이 배치되어 있으며, 각 추진 코일은 공통축선을 기준으로 배치된 하나 이상의 권선을 포함하는데, 상기 영역 내에 있는 다수의 추진 코일의 각 공통 축선은 (i) 실질적으로 서로 정렬되고, (ii) 상기 영역에서 운송체들이 추진되는 방향에 직교하도록 구성된다.
관련된 양태에서, 전술한 바와 같이 본 발명은 예컨대, 가이드웨이의 적어도 한쪽 영역에서 운송체의 한쪽면에만 다수의 코일이 배치되는 운송 시스템을 제공한다. 이러한 운송 시스템은 분기/병합 영역(또는 본원에서 "분기 영역" 등으로 지칭)으로 구성된 개별 브랜치를 포함하는데, 분기 영역의 각 개별 브랜치를 따라 이러한 코일의 사용이 필요한가의 여부는 가이드웨이의 형상 및/또는 작동 조건에 따라 결정된다.
또 다른 양태에서, 전술한 바와 같이 본 발명은, 운송체의 마그넷이 각 운송체의 한쪽면, 예컨대 코일이 배치되는 동일한 측면에만 배치되는 운송시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 코일은 하나 이상의 이러한 영역에서 운송체들의 대향 측면들, 즉 양쪽면에 배치된다. 이러한 실시예는 직선부 또는 경사부를 포함할 수 있는데, 이러한 구성에 대한 필요 여부는 가이드웨이의 형상 및/또는 작동 조건에 따라 결정된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 코일이 상기 영역에서 추진되는 운송체들의 양쪽면에 배치되더라도 그 중 한쪽면의 코일은 "작동" 코일인 것을 특징으로 하는 전술한 유형의 운송 시스템이 제공된다. 그 이유는 예컨대, 한쪽면의 코일만이 활성화되거나 또는 한쪽면의 코일만이 운송체의 마그넷에 충분히 가까이 배치되면, 그 위의 물체에 추진력(예컨대, 가이드웨이를 따라 운송체를 충분히 이송시킬만큼은 아니더라도 어느 정도 이송에 기여할 수 있는 추진력)을 부과할 수 있기 때문이다.
본 발명의 관련된 양태에서, 한쪽 영역에 있는 다수의 코일의 공통 축선은 반경 방향으로(예컨대, 가이드웨이의 만곡부 상에서와 같이) 정렬된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 적어도 하나의 영역들은 다수의 코일에 인접 배치되는 백 아이언(back iron)을 포함함으로써, 예컨대 추진되는 운송체의 마그넷에 자기장을 집중시키도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 가이드웨이는 수평면(예컨대, 좌우로 구성) 및 수직면(예컨대, 상하로 구성) 중 어느 하나를 포함하는 하나 이상의 평면을 따라, 및 다중 레벨(예컨대, 바닥 높이, 벤치 높이 및/또는 오버헤드 높이)에서 운송체들을 추진시키도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 전술한 바와 같은 가이드웨이는, 통과하는 운송체의 방향 설정을 용이하게 하기 위한 플리퍼(flipper), 변동 레일 및/또는 기타 스위칭 메커니즘을 포함하는 분기/병합 섹션(또는 본원에서 "분기" 섹션 등으로 지칭)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 전술한 바와 같은 가이드웨이는 운송체가 이동되는 하나 이상의 레일, 가이드면 또는 기타 수단을 포함한다. 관련된 양태에서, 운송체는 가이드웨이의 레일 및/또는 대응 표면과 맞닿아 작동하는 휠, 베어링 또는 기타 수단을 포함한다.
또 다른 양태에서, 전술한 바와 같이 본 발명은 예컨대, 적어도 하나의 영역은 (i) 운송체를 가이드웨이의 상류부에서 하류부에 있는 두개 이상의 브랜치 중 어느 하나로 안내하거나 및/또는 (ii) 운송체를 분기 영역의 하류부에 있는 두개 이상의 브랜치로부터 분기 영역의 공통 상류부로 안내하는 분기/병합 영역(또는 본원에서 "분기 영역" 등으로 지칭)으로 구성되는, 운송 시스템을 제공한다.
이들은 예컨대, 분기 영역에 의해 설정된 이동 평면 상의 좌우, 상하 또는 기타 분기 영역일 수 있다. 분기 영역은 상류부에서 운송체의 한쪽면에만 배치되는 다수의 작동 코일을 포함하는데, 이들에 의해 브랜치 중 선택된 곳으로 운송체를 이송하도록 측면 추진력을 인가한다. 분기 영역은 또한 선택된 브랜치의 적어도 하류부에서 운송체의 양쪽면 모두에 다수의 작동 코일을 포함할 수 있는데, 이에 의해 운송체가 상기 브랜치로 전환된 후 운송체의 추진을 용이하게 할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 전술한 바와 같은 가이드웨이에 사용하기 위한 운송체 및 기타 기구를 제공한다. 이러한 운송체는 예컨대, 운송체 바디(또는 운송체 내)에 중앙 배치되고 가이드웨이의 추진 코일과 자기적으로 결합하는 마그넷 또는 마그넷 배열을 포함할 수 있다. 운송체는 또한, 이러한 마그넷 또는 마그넷 배열과 멀리 떨어진 운송체 바디 부분이 가이드웨이의 주행면과 결합되도록 구성될 수도 있다. 본 발명의 관련 양태에서, 이러한 결합은 집적 접촉(예컨대, 운송체 바디와 주행면의 직접 접촉)일 수도 있고 및/또는 휠, 베어링, 슬라이드 등을 통한 접촉일 수도 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 전술한 바와 같은 가이드웨이 시스템, 가이드웨이 및 운송체의 작동 방법을 제공한다.
전술한 본 발명의 양태들은 다음의 도면 및 상세한 설명에서 명백하게 기술된다.
본 발명에 따라, LSM에 대한 개선된 운송 시스템, 기구 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 패키징, 조립, 제조, 실험실, 프린팅 및 기타 적용분야에서 유용하게 사용가능한 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 고속 이동 및/또는 근접 이격 운송체에 채택 및 사용 가능한 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 용이하게 조립, 재조립 및 재구성 가능한 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 복잡한 패키징, 조립 및 기타 작업을 용이하게 추진할 수 있는 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 운송체 및 이들이 이송하는 화물에 대해 개선된 스위칭 시스템을 적용가능한 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 운송체 및 이들이 이송하는 화물에 대해 개선된 다중 레벨의 접근 시스템을 적용가능한 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, 처리 용량을 최대화하면서도 소요 공간을 최소할 수 있는 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
본 발명은 다음의 도면들을 참조함으로써 보다 완벽히 이해될 수 있다:
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드웨이 시스템이다;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드웨이 시스템의 일부를 도시한다;
도 3a는 본 발명의 실시예에 사용되는 유형의 운송체를 도시한다;
도 3b 내지 3c는 도 2의 가이드웨이 시스템에 도시된 직선형 모듈 형태의 여러 실시예들에 대한 단면도이다;
도 4는 도 2에 도시된 가이드웨이 시스템에 대한 확대 단면도이다;
도 5는 본 발명에 따른 가이드웨이 시스템의 분기/병합 모듈(또는 본원에서 "분기" 모듈 등으로 지칭)을 도시한다;
도 6a 내지 6b는 본 발명의 실시예에 사용되는 유형의 운송체에 대한 사시도이다;
도 7 내지 8은 본 발명의 실시예에 사용되는 또 다른 유형의 운송체에 대한 사시도이다;
도 9a 내지 9d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 운송체에 사용된 휠 마운트(wheel mount)에 대한 정면도 및 사시도이다.
[개요]
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 운송체 이송용 리니어 동기 모터(LSM) 가이드웨이(10)를 도시한다. 가이드웨이(10)는 다수의 모듈들로 구성되며, 도면에서 이들은 부분적으로 점선으로 표기되어 있다. 예시된 모듈들은 각각 12a, 12b, 12c,... 12t 등으로 표기되어 있으나, 실제로는 이보다 더 많은 수의 모듈이 도면에 도시되어 있다. 다른 실시예에서는, 도시된 가이드웨이(10)와 같은 형태로 구성되거나 또는 기타 방식의 형태로 구성된 모듈의 수가 더 많거나 또는 더 적게 구성될 수도 있다. 실제로 일부 실시예에서는, 전체 가이드웨이가 하나의 모듈로 구현될 수도 있다.
모듈들(12a ~ 12t)은 일반적으로 운송체(24)를 위한 적어도 하나의 주행면(도 2), 일부의 경우에서는 다수의 주행면을 각각 포함하며, 모듈들의 상호 결합에 의해 운송체(24)를 추진하기에 적합한 경로를 형성하도록 구성된다. 이러한 주행면 및 더욱 일반적으로는 모듈들은 직선, 곡선, 경사 및 기타의 경로를 포함하는 영역을 형성하도록 배치된다. 이러한 각각의 영역은 단일 모듈 또는 다중 모듈을 포함할 수 있는데, 이는 구체적인 구현 내용에 따라 달라진다.
또한 이들 영역에 의해, 운송체(24)가 추진되는 하나 이상의 이동 평면이 정의될 수 있다. 이들은 예컨대, 그 주행면에 의해 모듈 12a ~ 12L에 예시된 바와 같은 수직 이동 평면이 정의되고, 그 주행면에 의해 수직으로 배치된 평면(14) 상에 경로가 설정되는 모듈(들)을 포함할 수 있는데, 이는 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다. 또한, 모듈 12m ~ 12q에 예시된 바와 같은 수평 이동 평면이 정의되고, 그 주행면에 의해 수평으로 배치된 평면(16) 상에 경로가 정의되는 모듈(들)을 포함할 수 있는데, 이 역시 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다. 모듈 12r ~ 12t에 의해 또 다른 수평 이동 평면이 정의되며, 이 경로에 배치된 운송체(24)는 모듈 12m ~ 12q에 의해 정의된 이동 경로와는 90도 꺽어진 횡방향으로 이송된다. 가이드웨이 시스템(10) 상에서 이송되는 운송체(24)가 추진될 수 있는 또 다른 이동 평면들에 대해서는 도 1에 명백히 도시되어 있다. 또 다른 실시예에서는, 본 발명의 내용과 부합되도록 구성되는 또 다른 평면이 형성될 수도 있다.
또한 운송체(24)가 상이한 높이 또는 레벨에서 시스템(10) 상에서 이동하도록, 모듈들(12a ~ 12t)이 구성될 수 있다. 그 중에서도 모듈 12m ~ 12o, 및 모듈 12c, 12e, 12g 및 12i에 의해 예시된 바와 같은 상단 높이에서 이송되는 운송체(24)를 포함할 수 있고, 그 주행면에 의해 작업자(18)의 정면 테이블 상단 높이에서 이동하는 운송체(24)에 대한 이동 경로가 설정되는데, 이는 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다. 또한 모듈 12r ~ 12t에 의해 예시된 바와 같은 상단 높이에서 이송되는 운송체(24)를 포함할 수 있고, 그 주행면에 의해 작업자(18)의 정면 상단 높이에서 가이드웨이 상을 이동하는 운송체(24)에 대한 이동 경로가 설정되는데, 이 역시 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 가이드웨이(10)의 모듈들의 운송체(24) 이송과 관련한 높이는, 상기 외에도 예컨대, 바닥 높이 등과 같은 상이한 높이로 설정될 수도 있다.
도 2는 도 1의 가이드웨이(10)와는 유사하지만 상이한 경로를 가진 LSM 가이드웨이(20)의 일부를 도시한다. 상기와 같이, 가이드웨이(20)는 그 주행면에 의해, 동일하거나 및/또는 상이한 이동 평면 및 높이 등을 갖는 경로를 따라 운송체(24)가 추진되는 영역들이 설정된다. 도 2에 도시된 모듈들은 도 1에 도시된 가이드웨이(10)의 모듈들(12)과 구성 및 작동 면에서 유사하나, 도 2에 도시된 모듈들의 경우 22a ~ 22g로 다르게 표기되고, 상이한 구성 및 경로로 배치되어 있다. 이에 대해, 도 2에 도시된 가이드웨이(20)의 모듈들(22a ~ 22g)은 도 1에 도시된 가이드웨이 시스템(10)으로 대치될 수도 있으며, 그 반대도 가능하다는 것이 이해될 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가이드웨이는 예컨대, 운송체 이동에 대해 다양한 길이(본원에서는 250mm, 500mmm 및 1000mm, 이는 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않음)를 갖는 직선 경로로 설정된 모듈들(22a 내지 22c)을 포함할 수 있다.
이러한 가이드웨이는 또한 도면에 도시된 바와 같이, 예컨대 수평 이동 평면에서 곡선 경로를 설정하는 모듈(22d) 외에도, 수직 이동 평면에서 곡선 경로를 설정하는 영역에서 사용되는 모듈들(22e, 22f)과 같이, 곡선 이동 경로를 설정하는데 사용되는 모듈들을 포함할 수 있다. 모듈들(22d ~ 22f)의 곡률 정도는 구현 특성에 따라 다양하게 달라진다. 따라서 예컨대 본원의 도면에서는 90도 및 180도의 두가지 곡선이 도시되어 있는데, 다른 실시예에서는 이와 달리 또 다른 곡률을 가진 모듈들이 사용될 수도 있다. 또한, 모든 (곡선)영역에서 곡선의 반경이 동일할 필요는 없으며, 곡선의 반경은 소정의 영역 내에서조차 달라질 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명에 따른 가이드웨이는 또한 예컨대, 도면에서 22g로 표기된 유형의 분기/병합 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 모듈들은, 운송체를 수평 이동 평면에서 안내하는 좌우 분기/병합 모듈이거나, 운송체를 수직 이동 평면에서 안내하는 상하 분기/병합 모듈 등일 수 있는데, 이는 특정한 가이드웨이에서 설정된 경로 옵션에 따라 달라진다. 본 발명에 따른 일부 가이드웨이의 경우 단일의 공통 이동 평면(예컨대, 수평 또는 수직 중 하나의 이동 평면)에서 운송체를 안내하는 분기/병합 모듈들을 포함할 수 있으나, 본 발명에 따른 다른 실시예의 가이드웨이에서는 다중 이동 평면(예컨대 수평 이동 평면을 위한 하나 이상의 모듈, 수직 이동 평면을 위한 하나 이상의 모듈 등으로 구성된 이동 평면)에서 운송체를 안내하는 분기/병합 모듈들을 포함할 수도 있다.
전술한 다른 모듈 예컨대, 경사 곡선 모듈(12u)도 도 1에 도시되어 있다. 도 1 및 2에 도시된 직선, 곡선, 분기/병합 및 기타 모듈들은 단지 예시적인 것으로, 다른 실시예에서는 상이한 형태의 모듈들이 사용될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
[운송체]
도시된 실시예의 운송체(24)는 본원의 내용에 부합되도록 채택된 바와 같은 공지된 형태의 LSM 운송체, 더욱 상세하게는 예컨대 국제특허 공개번호 WO2014047104 및 미국특허 공개번호 2013/0074724에 도시 및 기술된 형태의 운송체, 더욱 상세하게는 상기 공보의 도 2 내지 5, 15 내지 17, 23A 내지 26B에 개시된 운송체로 구성될 수 있는데, 이들 내용은 본원에서 참조로 인용되며, 이들은 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다.
도 3a 및 6 내지 8은 본 발명의 실시예에 따른 운송체(24)의 중앙 본체(또는 바디, 프레임)를 도시한다. 본 도면에서는 프레임, 운송체 및 이들을 포함하는 가이드웨이 시스템의 동일한 부품들에 대해 동일한 참조 부호가 부여된다. 다음의 도면 및 설명에서 명백하게 기술되지만, 이러한 운송체는 일반적으로 (a) 운송체 바디 상에(또는 안에) 중앙 배치되고 가이드웨이 모듈 내의 추진 코일과 자기적으로 결합하는 마그넷 또는 마그넷 시스템을 포함하고, (b) 이러한 마그넷 또는 마그넷 배열로부터 먼 쪽의 운송체 바디의 일부분이 가이드웨이의 주행면과 결합하도록 구성된다. 이러한 결합 방법은 직접 접촉(예컨대 본체-주행면 접촉) 이거나 및/또는 휠, 베어링, 슬라이드 등에 의한 것일 수 있다.
더욱 특히, 도 3a에는 가이드웨이(10, 20)에서 사용하기에 적합한 유형의 본 발명의 일실시예에 따른 운송체(24)의 프레임이 예시적으로 도시되어 있다. 이러한 프레임은 일반적으로 I-빔 또는 H-빔(또는 일부 예에서는 T-빔)의 단면을 갖는 강체로 구성된다. 따라서 도시된 바와 같이, 프레임은 일반적으로 직사각형 단면으로 구성된 평면 형태의 중앙부(24c) 또는 "웹(web)"을 포함하며, 상기 웹의 단부에서 역시 일반적으로 직사각형 단면 또는 기타 형태로 구성된 말단부(24a, 24b) 또는 "플랜지"와 연결된다. 말단부(24a, 24b)의 플랜지들이 웹(24c)의 각 단부에서 중앙에 근접 배치되는가 아니면 멀리 배치되는가에 따라, 프레임의 단면이 "I" 또는 "H"자로 구별될 수 있으며, 다른 실시예에서는 중앙에서 벗어나도록 배치된 플랜지, 각도를 가진 플랜지 등에 의해 달리 구성될 수 있다.
도 6 내지 8에서는 본 발명의 일실시예에 따른 운송체(24)에서 사용되는 프레임을 역시 예시적으로 도시한다. 이러한 대안형 프레임들은 일반적으로 평면 형태로 구성되나, 양쪽 말단부(24a, 24b)에서는 전술한 유형의 플랜지가 없다(단, 도 6a의 실시예서는 말단부[24b]에 화살촉 모양의 "전도형[inverted]" 플랜지를 포함하고 있음). 도 8에 도시된 프레임은 예컨대, 추가 안정성을 위해(이러한 안정성은 적하물[payload] 요건, 가이드웨이 구성 및/또는 가이드웨이 상에서의 운송체의 속도 프로파일 등에 따라 달라짐) 단부(24a)에서 확대된 단면을 갖도록 구성되어 있는데, 이와 같이 가이드웨이(10, 20)에 사용되는 운송체의 프레임이 반드시 일반적인 직사각형 단면일 필요는 없다.
일부 실시예의 경우에서는, 운송체(24)가 모듈들(12a 외 및 22a 외)의 주행면을 직접 슬라이딩하도록 구성되는데, 이러한 운송체는 이러한 모듈들의 주행면에 의해 설정된 가이드웨이를 따른 운송체의 이동을 용이하게 하기 위해 휠, 베어링, 스키드(skid) 또는 기타 부품을 포함한다(본원의 경우 도 3a에서 점선으로 표시되고, 다른 도면에서는 실선으로 표시된 휠[24d]). 도 3a 및 기타에 도시된 바와 같이, 이러한 휠, 베어링, 스키드 또는 이동촉진용 부품(이하에서 편의성 증진 및 혼돈성 배제를 위해 "휠"로 총칭함)은 단부들(24a, 24b)의 플랜지에서 연장될 수 있다. 이하에서는 휠을 가진 실시예에 대해서만 기술되고 도시되나, 본 발명의 내용은 베어링, 스키드 또는 또 다른 운송체(24) 이동촉진용 부품에도 동등하게 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다.
따라서 도 6a에 도시된 바와 같이, 예컨대 휠은 전환형 플랜지로부터 연장될 수도 있고, 또는 프레임, 운송체(24), 이들과 결합되는 장착 메카니즘의 다른 부위(들) 또는 웹(24c)으로부터 직접 연장될 수도 있다. 도 6a, 6b에 도시된 바와 같이, 휠은 운송체 프레임의 리세스(24g) 내에 있는 피봇 부재(24f)에 장착되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 휠이 이러한 리세스 내의 슬라이딩 부재(24h)에 장착되거나, 도 6b, 7 및 8과 같이 휠이 프레임의 평면부에 직접 장착되도록 구성될 수 있다.
도 6 내지 8을 참조하면, 예컨대 도시된 피봇(24f) 및 슬라이드(24h) 등과 같은 장착 메카니즘이 배치됨으로써, 가이드웨이(10, 20)에서 운송체(24)의 탈착을 용이하게 하거나, 가이드웨이 상에서 운송체의 이동을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 메카니즘에 대한 세부 내용은 도 9에 도시된다.
도 9a, 9b를 참조하면, 예컨대 슬라이딩 부재(24h)에 대한 정면도 및 투시 사시도가 각각 도시되어 있으며, 상기 부재는 휠(24d)이 장착되는 바디부 및 프레임의 채널(24j)에 슬라이딩 가능하게 배치되고 바디부에서 연장되는 핀(pin)부를 포함한다. 마찬가지로 도 9c, 9d를 참조하면, 예컨대 피봇팅 부재(24f)에 대한 정면도 및 투시 사시도가 각각 도시되어 있으며, 상기 부재는 휠(24d)이 장착되고 축(axle) 또는 핀(24k)에 대해 피봇하도록 구성된 바디부를 포함한다. 슬라이딩 부재(24h) 및 피봇팅 부재(24f)는 스프링 등을 통해 바이어스됨으로써, 로딩, 언로딩 또는 기타 모드에서 각각 가이드웨이 상에 운송체(24)를 적절히 고정(또는 배치)하도록 구성된다.
휠(24d)은 다양한 방식으로 운송체의 프레임에 배치될 수 있는데, 예컨대 하나 이상의 휠이 각 프레임으로부터 대칭으로 연장되거나 또는, 도 3a를 참조하면 한쌍의 휠은 한쪽 플랜지(예컨대, 단부 24a)에 집중되거나 한쪽 플랜지로부터 연장되는 반면, 하나의 휠만이 다른쪽 플랜지(예컨대, 단부 24b)로부터 연장되도록 구성될 수도 있다(상기 도면에는 운송체[24] 프레임의 한쪽면만이 도시되어 있으나, 다른쪽에도 동일한 구성의 휠들이 제공될 수 있음). 도 6 내지 8에 도시된 휠의 배치는 예시적인 것이다. 다른 실시예에서는 특정 배치들이 사용될 수도 있으며, 이는 운송체의 부하 유형, 부하의 소요공간, 부하 균형, 운송체의 속도 프로파일 등의 함수에 따라 달라진다.
휠(24d)은, 플랜지의, 프레임 또는 휠이 장착되는 운송체(24) 부품의 표면으로부터 일반적인 형태(즉, 실질적으로 90도 각도)로 연장될 수 있으며, 반대로 도 3a 내지 3c 및 6a에 도시된 바와 같이, 휠은 이러한 표면으로부터 비스듬히 연장되도록 구성될 수도 있다. 또한 이러한 휠은 컵 모양 표면(도 3a 내지 3c에 도시), 평탄한 표면(도 6a) 또는 챔퍼처리된 표면(도 6b 및 7 내지 9)을 갖도록 구성될 수 있다.
도 6a, 6b를 참조하면, 운송체의 이동을 용이하게 하는데 사용될 수 있는 슬라이드나 베어링의 예시적인 형태로 핀(24m)이 도시되어 있다. 이들은 운송체와 가이드웨이의 접촉이 불규칙한 곳, 예컨대 로딩/언로딩, 가이드웨이 전환시 운송체의 이동 등과 같은 상황에서 사용될 수 있다.
도 6 내지 8을 참조하면, 도시된 운송체(24)의 프레임은 모듈(22)에 의해 설정된 주행면(또는 경로)에 평행한 x축을 따라 연장된다(본원에서는 길이 L). 전술된 휠, 베어링, 스키드 또는 기타 부품의 너비를 고려할 때, 운송체(24)의 단부들(24a, 24b)은 y축(x축과 90도 각도)을 따라 소정 폭(w)을 갖도록 함으로써(이 폭은 모듈[22]의 주행면들[28a, 28b]에 의해 설정된 가이드웨이의 폭[w']과 근사함), 프레임이 지지되고 및/또는 프레임의 이동이 이러한 표면들(28a, 28b)에 의해 안내/구속되도록 구성될 수 있는데, 다른 실시예에서는 달리 구성될 수도 있다.
전형적인 실시예에서는 웹(24c)의 각 측면마다 마그넷(24e)이 배치되나, 일부 실시예의 경우 마그넷이 한쪽면에만, 예컨대 작동 추진 코일(26)이 배치되는 측면에만 배치되도록 구성될 수도 있다(도 3b 및 도 3c와 관련하여 후술됨). 마그넷의 종류와 구성은 LSM 적용시 사용되는 일반적인 형태일 수 있다. 따라서, 예컨대 웹(24c)의 각 측면에서 마그넷은 예컨대 할박 배열(Halbach array) 또는, 웹에서 대향 이격된 S극을 갖는 하나의 중앙 배치 마그넷 및 동일한 방향으로 대향 배치된 N극을 갖는 두개의 단부 배치 하프 마그넷(half magnet)을 갖는 배열 등으로 구성될 수 있으며, 단일 마그넷 또는 다른 형태의 다중 마그넷 구성도 채택될 수 있다. 마그넷은 높은 자기장 형성을 위해 NdFeB를 포함할 수 있으나, 코스트 저감이 필요하거나 외부 자기장이 높아서는 안되는 경우에 세라믹이 사용될 수도 있고, 작동 온도가 높은 경우에는 사마륨 코발트와 같은 다른 재료가 사용될 수도 있다. 인접 운송체들(24) 상의 마그넷들 사이에서 부적절한 상호 작용의 위험성이 있는 실시예의 경우, 마그넷(들)(배치)의 주위에 강자성 부재(ferromagnetic piece)를 배치함으로써, 인접 운송체들로부터 서로 간에 간섭하는 자기장을 최소화하도록 구성할 수 있다. 도시된 실시예에서는 편의성 증진 및 혼돈성 배제를 위해, 마그넷(24e)과 이들이 배치되는 웹(24c)이 완전히 다른 것처럼 도시되어 있으나, 예컨대 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 마그넷(24e)이 웹(24c)에 통합될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 운송체(24)는 프레임, 마그넷 및 휠, 베어링 또는 스키드 등(옵션 사항)으로만 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 적하물(payload, 도시되지 않음)은 이러한 프레임(및/또는 마그넷 또는 다른 부품들) 상에 배치되거나, 고정되거나 또는 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 운송체(24)는 플랜지(24a, 24b)의 한쪽이나 양쪽 또는 다른 부품들에 부착되는 하우징, 지그 또는 다른 기구(도시되지 않음)를 포함함으로써, 이러한 적하물의 이송을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
[모듈]
가이드웨이(10, 20)는 본원의 내용에 부합되도록 채택된 바와 같은 공지된 형태의 LSM 가이드웨이, 더욱 바람직하게는 예컨대 국제특허 공개번호 WO2014047104 및 미국특허 공개번호 2013/0074724에 도시 및 기술된 형태의 운송체로 구성될 수 있는데, 이들 내용은 본원에서 참조로 인용되며, 이들은 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다. 이와 관련하여, "가이드웨이", "저마찰 슬라이딩 표면", "마그넷 배열", 및 "리니어 추진 모터"로 지칭되는 전술된 인용 참조에 대한 섹션들뿐만 아니라 해당 섹션에서 언급된 도면들에 대한 특정 참조는 모두 예시적인 것이다. 가이드웨이(10, 20)는 단일 구조의 형태로 구성될 수 있으나, 바람직하게는 예컨대, 본원의 내용에 부합되도록 채택된 바와 같은 전술된 인용 참조 즉, "가이드웨이 모듈"로 지칭된 섹션 및 해당 섹션에서 언급된 도면들에서 기술된 형태의 모듈로 제조된다.
특히, 도시된 실시예의 가이드웨이(10, 20) 모듈에 대한 구성이 도 3b 내지 3c에 도시되어 있다. 도 3b은 상기 모듈에 의해 설정된 영역에서 추진되는 운송체(24)의 마그넷의 한쪽면에만 배치된 추진 코일(26)을 갖는 모듈에 대한 단면도이며; 도 3c는 양쪽면에 배치된 모듈을 추진 코일을 갖는 모듈에 대한 단면도이다. 본 도면에서는 직선 모듈(22a)이 예시적으로 제공되어 있으나, 그 각각의 형상 및 경로에 따라 본 발명에 따른 다른 형태의 가이드웨이 모듈로 구성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3b를 참조하면 다른 형태의 가이드웨이(10, 20) 모듈과 같이, 모듈(22a)은 여러 구성품들: 즉 주행면(28a 내지 29b), LSM 모터를 포함하는 추진 코일(26) 및 옵션 사항으로(통상적으로 포함) 위치 감지 로직, 전력 전자 부품, 및/또는 마이크로프로세서(모듈용 제어기로 기능하거나 또는 하나 이상의 모듈 내에 및/또는 모듈에 의해 설정되는 "블럭"으로 기능) 등으로 구성될 수 있다. 이러한 모든 구성품들은 단일 하우징(예컨대 도 4의 부재[40]) 내에 포함되거나 또는 공장 현장에서 일괄 조립될 수도 있고 또는 공지된 형태의 기존 방법(예컨대, 본원 출원인에 의해 "모듈형 리니어 모터 및 그 제조방법"의 제목으로 등록된 미국 특허 번호 US 6,578,495)에 기술된 바와 같은 방법에 따라 구성될 수도 있는데, 상기 내용은 본원 참조로 인용되고, 본원의 내용에 부합되도록 채택된다.
도시된 모듈(22a)은, 운송체(24)가 추진되는 다중의 주행면을 가진다. 이러한 면들은 예컨대, 운송체가 모듈을 따라 통과함에 따라 이러한 운송체의 수하물을 운반하거나 및/또는 운송체를 안내하는 등의 기능을 가진다.
도시된 실시예에서, 주행면(28a, 29b)은 대향 레일 페어(29a, 29b), 더욱 상세하게는 본 도면에 도시된 바와 같이 Δ간격만큼 이격된 우측 레일 페어(29a) 및 좌측 레일 페어(29b)에 의해 설정된다. 이러한 간격(Δ)은, 적어도 웹(24c)(및 필요시 마그넷 배열[24e] 및 웹[24c] 상의 다른 구조물)이 레일들(29a, 29b) 사이를 통과하기에 충분하도록 구성함으로써, 운송체(24)의 단부들(24a, 24b) 및/또는 휠, 슬라이드, 베어링 또는 다른 부품들이 이러한 레일들 상에서 이동 가능하도록 한다. 물론, 본원에서 도시된 실시예에서는 모듈(22a)의 배향이 "우측" 및 "좌측"으로 되어 있으나, 다른 실시예에서는 상부 페어 및 하부 페어 또는 다른 배향을 가진 대향 레일 페어를 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
도시된 레일 페어(29a, 29b)는 각각 휠이나 또는 전술된 바와 같은 그러한 이동을 용이하게 하기 위한 운송체의 다른 부품을 통과시키기 위한, 일반적으로 원형 단면으로 구성된 두개의 레일을 포함한다. 당연히, 두개 레일(29a, 29b) 중 하나 또는 모두는 다른 형태, 더욱 자세하게는 예컨대 서로 상이한 단면을 갖거나 및/또는 도면에 도시된 것과는 상이한 단면으로 구성될 수도 있다. 따라서, 예컨대 레일 페어 중 하나 또는 모두는 홈(그루브)을 갖거나(예컨대, 본원에 도시된 휠 대신에 운송체에 베어링을 수용), 플랫(flat)하게 구성되거나(예컨대 스키드를 수용) 또는 기타 형태로 구성될 수 있다(이들 모두 예시적으로 제시됨).
도시된 모듈(22a)에서는 각 주행면이 대향하는 한쌍의 레일에 의해 설정되어 있으나, 다른 실시예에서는 더 많거나 더 적은 수의 레일을 포함할 수도 있고 또는 다른 구조물을 포함할 수도 있다. 예컨대 각 주행면은 단일 레일만으로 설정될 수도 있다. 실제로 주행면은 임의의 레일을 포함하지 않고, 하나 이상의 저마찰 슬라이딩면(예컨대, 본원에 참조로 인용되고 본원의 내용에 부합되도록 채택된 바와 같은 국제특허 공개번호 WO2014047104 및 미국특허 공개번호 2013/0074724에서, "저마찰 슬라이딩면"의 부제를 가진 섹션 및 도면에 기술된 형태), 그루브 및 본원의 내용에 부합하도록 채택된 바와 같은 그러한 기타 구성품 등을 포함할 수 있다. 예컨대 일부 실시예들에서, 모듈은 이러한 저마찰 슬라이딩면에 의해 설정되는 하나 이상의 주행면을 포함하는데, 저마찰 슬라이딩면은 운송체의 이동 방향으로 상기 면을 따라 주행하고 각 운송체의 웹(24c)을 수용(대향 레일 페어[29a, 29b]가 상기 웹[24c]을 수용하듯이)하는 슬롯을 포함하도록 구성된다.
예컨대 본원에서 도시되고(직선 형태로) 논의된 바와 같은 주행면 및 추진 코일(26)로 구성된 모듈(예컨대 22a)의 장점은, 또한 다른 무엇보다도 예컨대 도 5에 도시된 바와 같은 형태의 분기 영역에서 유리하게 사용 가능하다는 것으로, 이러한 분기 영역에서는 (a) 분기 영역의 각 브랜치 중 상류부의 한쪽면에만 작동 코일을 배치하거나, 또는 (b) 양쪽 브랜치 중 하류부의 양쪽면에 작동 코일을 배치하도록 구성함으로써, 형상 및 속도를 제약할 수 있는데, 도 5에 도시된 내용들은 모두 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다.
추진 코일(26)은 본원의 내용에 부합하도록 채택된 바와 같은, LSM에서 종래에 사용된 형태로 구성되며, 각 추진 코일은 공통 축선(즉, 각 코일의 권선에 대해 공통인 축선)을 기준으로 배치된 하나 이상의 권선을 포함한다. 도시된 실시예에서, 코일(26)은 "작동 코일"로서, 즉 운송체의 마그넷(24e)에 충분히 가까이 배치되고 물체에 대해 추진력(예컨대 단순히 측방향 힘이나 또는 조향력[steering force]이 아님)을 부과하도록 활성화하기에 충분한 힘을 갖도록 함으로써, 가이드웨이를 따라(본원에서는 x선 방향으로) 운송체(24)를 추진할 수 있도록 구성된다. 자기장 집중을 위해, 추진 코일(26)은 공지된 형태의 백아이언(26b, back iron)을 포함할 수 있고, 또는 각각 코어(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다.
예컨대 도 5에 도시된 형태의 분기 영역에서, 각 브랜치 중 상류부의 작동 코일(26)을 운송체 마그넷(26)에 충분히 인접 배치함으로써, 운송체(24)의 한쪽면의 코일이 활성화될 때, 이러한 코일이 운송체를 분기 영역의 브랜치 내외로 추진시키는데 충분한 힘이 부과되도록 하는 한편, 옵션 사항으로 운송체(24)를 브랜치 중 특정한 곳으로 분기시키는 기능(플리퍼, 레일 및/또는 다른 스위칭 메카니즘을 대신함)을 하도록 구성된다.
상기 본원에 기술된 구성에서는 추진 코일이, 하나 이상의 영역에서 가이드웨이의 한쪽면에만 배치되어 있으나, 일부 실시예의 경우에서는 양쪽면에 배치되더라도 활성화(즉, 전술한 바와 같은 "작동")될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3b 및 3c를 비교하면, 도 3b의 경우 작동 코일(26)이 가이드웨이의 한쪽면, 더욱 상세하게는 모듈(22a)의 한쪽면, 더더욱 상세하게는 상기 모듈(22a) 상에서 추진되는 운송체(24)의 웹(24c) 및 마그넷(24e)의 한쪽면에 배치되며, 도 3c에서는 가이드웨이의 양쪽면, 더욱 상세하게는 모듈(22a)의 양쪽면, 더더욱 상세하게는 상기 모듈(22a) 상에서 추진되는 운송체(24)의 웹(24c) 및 마그넷(24e)의 양쪽면에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드웨이는 작동 추진 코일이 모듈의 한쪽면 또는 양쪽면 또는 이들의 조합에 배치되는 모듈을 포함할 수 있다. 실제로, 실시예의 모듈은 설정된 가이드웨이 경로의 일부분에서 한쪽면에 배치되고, 상기 경로의 나머지 부분에서 양쪽면에 배치되는 작동 코일(26)을 포함할 수 있다.
작동 추진 코일이 가이드웨이의 한쪽면에만 포함되는지 아니면 양쪽면에 포함되는지의 여부는 가이드웨이의 형상 및/또는 작동 조건에 따라 결정될 수 있다. 이는 단지 예시적인 것으로, 다른 요인들, 예컨대 비용, 가용성, 조립 제약 등에 따라서도 코일이 한쪽면, 다른쪽면 또는 양쪽면에 배치되는지에 대한 여부 및 필요성이 결정될 수 있다.
예컨대, 작동 코일을 양쪽면, 즉 운송체 적하물에 의해 운송체에 더 많은 누적 추진력이 가해지게 함으로써 운송체가 가이드웨이를 따라 적절한 가감속으로 추진되는 경사부 또는 기타 영역의 양쪽면에 배치하거나 또는, 반대로 작동 코일을 한쪽면, 즉 운송체 적하물이 없고 운송체의 가감속 추진이 필요 없거나 필요성이 적은 직선 영역의 한쪽면에만 배치하도록 구성 가능하다.
마찬가지로 이러한 분기 영역에서는 (a) 분기 영역의 각 브랜치의 상류부의 한쪽면 에만 작동 코일을 배치하거나, 또는 (b) 한쪽 또는 양쪽 브랜치의 하류부의 양쪽면 에 작동 코일을 배치하도록 구성함으로써, 형상 및 속도를 제약할 수 있는데, 도 5에 도시된 내용들은 모두 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다. 각 브랜치의 상류부의 한쪽면에만 코일을 배치하거나 활성화함으로써, 이러한 작동 코일에 의해 인가된 측방향 힘으로 하여금(플리퍼 또는 다른 스위칭 메카니즘에 의해 가해지는 측방향 힘 대신 또는 이들을 따라), 운송체(24)가 브랜치로 진입시 이러한 영역을 거쳐 브랜치 중 선택된 곳으로 이동하도록 안내할 수 있으며, 코일을 양쪽면에 배치시 보다 강력하게 운송체를 추진할 수 있다.
코일(26)이 운송체(24)의 마그넷의 양쪽면에 배치되는 모듈들(12a 외 및 22a 외)에서, 보다 일반적으로는 가이드웨이(10, 20)의 영역에서, 양쪽면의 코일이 동시에 작동되도록 할 수 있으나, 이 사항은 반드시 필요 조건은 아니다. 예컨대, 가이드웨이의 분기 영역에서 한쪽면의 코일만이 "작동" 코일로 구성될 수 있는데, 왜냐하면 한쪽면의 코일만이 운송체의 마그넷에 충분히 근접 배치되더라도 물체에 추진력을 부과할 수 있기 때문이다.
도 3b 내지 3c를 참조하면, 모듈(22a)에 의해 설정된 각 직선, 곡선 또는 기타 영역 내에 있는 각 주행면(28a, 28b)의 영역에 의해 p평면이 설정되는데, p평면은 x축(즉, 운송체[24]가 상기 영역으로 추진되는 방향을 정의하는 축) 또는 이들과 평행한 축을 포함하고, 마그넷(24e)이 배치되고 웹(24c)의 평면에 의해 정의되며 및/또는 웹의 평면에 평행한 m평면과 직교하도록 구성된다. 도면에 26m으로 표기된 화살표로 도시된 바와 같이, 활성화시 각 코일(26)은 축방향 자기장을 생성한다. 한편 종래 기술에서는, 각 축방향 자기장(26m)이 주행면에 의해 정의된 p평면에 수직이 되도록 LSM 가이드웨이의 코일이 배향되어 있으나, 본 발명의 실시예에서는 자기장(26m)이 p평면에 평행한(반면 m평면에 수직인) 평면에 인가되도록 코일(26)이 배향되어 있다. 또한 도시된 실시예에서, 모듈(22a)에 의해 설정된(또는 모듈에 의해 일부분이 형성된) 각 영역(즉, 각 직선, 곡선, 기타 영역)의 다수의 코일(26)에 대한 각 공통 축선은 실질적으로 서로 정렬되도록 구성된다. 직선 영역의 경우, "정렬"이라는 용어는 직선으로 정렬된다는 것을 의미하거나 또는 달리 표현하면 이러한 영역에서 자기장(26m)은 운송체가 이러한 영역으로 추진되는 이동 방향에 대해 수직으로 배치된다는 것을 의미한다. 반면에, 곡선 영역의 경우, "정렬"이라는 용어는 곡선으로 정렬된다는 것을 의미하거나 또는 달리 표현하면 이러한 영역에서 자기장(26m)은 역시 운송체가 이러한 영역으로 추진되는 이동 방향에 대해 수직으로 배치된다는 것을 의미한다.
다시 도 5를 참조하면, 좌우 분기 모듈(22g), 그의 구성 코일(26) 및 주행면(28a)(필요시, 추가의 주행면[28b], 모듈에 통합되어 도시되지 않음)이 도시되어 있으며, 도면에서 사선(28m)으로 도시된 바와 같이:
- 분기/병합 영역 중 직선 영역(22g-a)에 있는 다수의 코일(26)에 대한 각 공통 축선(22m-a)은 실질적으로 서로 정렬되고 상기 영역의 운송체의 이동축(x-a, 도시되지 않음)에 수직으로 배치되며;
- 분기/병합 영역 중 곡선 영역(22g-b)에 있는 다수의 코일(26)에 대한 각 공통 축선(22m-a)은 실질적으로 서로 반경 방향으로 정렬되고 상기 영역의 운송체의 곡선 이동축(x-b, 도시되지 않음)에 수직으로 배치된다.
도 5의 실시예는 운송체(24)를 수평 이동 평면에서 안내하는 좌우 분기/병합 모듈을 도시하고 있으나, 본원의 내용은 수직 이동 평면에서 안내하는 상하 분기/병합 모듈 및/또는 또 다른 이동 평면에서 운송체를 안내하는 또 다른 모듈들에도 동일하게 적용 가능하다. 그리고 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 일부 가이드웨이의 경우 운송체를 단일 공통 이동 평면(예컨대 수평 또는 수직 등)에서 안내하는 분기/병합 모듈을 포함하고 있으나, 운송체를 다중 이동 평면, 즉 수평 이동 평면에 하나 이상의 모듈, 수직 이동 평면에 하나 이상의 모듈 등으로 구성된 다중 평면에서 안내하는 분기/병합 모듈을 포함할 수도 있다.
상기에 더하여, 분기 모듈(22g)은 통과 운송체의 안내를 용이하게 하기 위한 플리퍼(flipper), 이동 레일 및/또는 기타 스위칭 메카니즘을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 본원의 내용에 부합되도록 채택된 바와 같은 스위칭 메카니즘은, 본원에 인용 참조된 국제특허 공개번호 WO2014047104 및 미국특허 공개번호 2013/0074724의 도 20a~20b, 22a~22b, 24a~24b 및 명세서에 개시되어 있는데, 이들 내용은 모두 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다.
또한 본원의 내용에 부합되도록 채택된 바와 같은 분기 모듈(22g)도 상기 인용 참조된 출원 공개물들의 도 20a 내지 26b 및 명세서에 개시되어 있는데, 역시 이들 내용은 모두 예시적인 것으로서 이에만 한정되지 않는다.
본원에 기술된 시스템 및 방법에 따라 본 발명의 목적들이 충족될 수 있다. 본원에 기술되고 도면에 도시된 실시예들은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위 내에 속하는 수많은 변형 및 변경을 포함하는 실시예들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전술한 가이드웨이의 일부 영역, 섹션, 모듈 및 기타 등은 종종 각각 "분기" 영역, 섹션, 모듈 및 기타 등으로 언급되기도 하는데, 가장 일반적으로는 각각 "분기/병합" 영역, 섹션, 모듈 및 기타 등으로 언급된다(본원의 명세서 및 청구항 전체에 걸쳐). 한편 본원에서, 곡선, 분기/병합, 직선 및/또는 다른 영역, 섹션, 모듈 및/기타 등은 수평 또는 수직 이동 평면에 배치된 것으로 언급되어 있으나, 이들은 또한 다른 배향을 갖는 이동 평면에 배치될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (37)

  1. 리니어 동기 모터 기반 이송 시스템에 있어서,
    상기 이송 시스템은 하나 이상의 운송체(각 운송체는 마그넷을 포함함)가 추진되는 다수의 영역을 갖는 가이드웨이; 및 각 영역을 따라 배치된 다수의 추진 코일;을 포함하고,
    각 코일은 공통 축선을 기준으로 배치된 하나 이상의 권선을 포함하고, 상기 영역 내의 다수의 코일의 각 공통 축선은 (i) 실질적으로 서로 정렬되고, (ii) 상기 영역에서 운송체가 추진되는 방향에 직교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역의 다수의 코일은 상기 영역에서 추진되는 하나 이상의 운송체의 마그넷의 양쪽면에 배치되고, 양쪽면 중 적어도 한쪽면에 있는 코일에 의해 상기 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    운송체의 양쪽면에 배치된 코일에 의해 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역의 다수의 코일 중 작동 코일은 상기 영역에서 추진되는 하나 이상의 운송체의 마그넷의 한쪽면에 배치되고, 상기 작동 코일에 의해 상기 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역의 다수의 코일 중 작동 코일은 (i) 가이드웨이의 적어도 일부분에 걸쳐 상기 영역에서 추진되는 하나 이상의 운송체의 마그넷의 한쪽면에 배치되거나, (ii) 가이드웨이의 적어도 일부분에 걸쳐 상기 영역에서 추진되는 하나 이상의 운송체의 마그넷의 양쪽면들에 배치되고,
    운송체의 적어도 한쪽면의 작동 코일에 의해 상기 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    마그넷은 각 운송체의 적어도 한쪽면에 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    마그넷은 상기 적어도 하나의 영역에 대한 작동 코일로서 각 운송체의 한쪽면에 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역은 곡선으로 구성되고, 상기 곡선 영역 내의 다수의 코일에 대한 각 공통 축선은 서로 반경 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역은 직선으로 구성되고, 상기 직선 영역 내의 다수의 코일에 대한 각 공통 축선은 서로 직선 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    가이드웨이는 수평 평면 및 수직 평면 중 어느 하나를 포함하는 하나 이상의 평면을 따라 운송체를 추진시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    가이드웨이는 두개 이상의 높이에서 운송체를 추진시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 두개 이상의 높이는 바닥 높이, 테이블 상부 높이, 오버헤드 높이, 천장 높이 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  13. 하나 이상의 운송체(각 운송체는 마그넷을 포함함)가 추진되는 하나 이상의 영역을 갖는 리니어 동기 모터(LSM) 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템에 있어서,
    가이드웨이는 하나 이상의 모듈을 포함하고, 각 모듈은 하나 이상의 추진 코일을 포함하며,
    가이드웨이의 적어도 하나의 영역에 있는 각 코일은 공통 축선을 기준으로 배치된 하나 이상의 권선을 포함하고, 상기 영역 내의 다수의 코일의 각 공통 축선은 (i) 실질적으로 서로 정렬되고, (ii) 상기 영역에서 운송체가 추진되는 방향에 직교하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    모듈은 직선, 곡선 및 경사로 구성된 경로들 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역의 다수의 코일은 (i) 가이드웨이의 적어도 일부분에 걸쳐 상기 영역에서 추진되는 하나 이상의 운송체의 마그넷의 한쪽면에 배치되거나, (ii) 가이드웨이의 적어도 일부분에 걸쳐 상기 영역에서 추진되는 하나 이상의 운송체의 마그넷의 양쪽면들에 배치되고,
    운송체의 적어도 한쪽면의 코일에 의해 상기 마그넷 상의 물체에 대해 추진력을 부과하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역은 곡선으로 구성되고, 상기 곡선 영역 내의 다수의 코일에 대한 각 공통 축선은 서로 반경 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 영역은 직선으로 구성되고, 상기 직선 영역 내의 다수의 코일에 대한 각 공통 축선은 서로 직선 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  18. 제 13항에 있어서,
    가이드웨이는 수평 평면 및 수직 평면 중 어느 하나를 포함하는 하나 이상의 평면을 따라 운송체를 추진시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    가이드웨이는 두개 이상의 높이에서 운송체를 추진시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 두개 이상의 높이는 바닥 높이, 테이블 상부 높이, 오버헤드 높이 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 가이드웨이를 포함하는 유형의 이송 시스템.
  21. 리니어 동기 모터 기반 이송 시스템에 있어서,
    상기 이송 시스템은 하나 이상의 운송체(각 운송체는 마그넷을 포함함)가 추진되는 다수의 영역을 갖는 가이드웨이; 각 영역을 따라 배치된 다수의 추진 코일;을 포함하고,
    각 코일은 공통 축선을 기준으로 배치된 하나 이상의 권선을 포함하며, 상기 영역 내의 다수의 코일의 각 공통 축선은 (i) 실질적으로 서로 정렬되고, (ii) 상기 영역에서 운송체가 추진되는 방향에 직교하며,
    적어도 하나의 영역은 (i) 운송체를 분기 영역의 공통 상류부로부터 분기 영역의 하류부에 있는 두개 이상의 브랜치 중 어느 하나로 안내하거나, (ii) 운송체를 분기 영역의 하류부에 있는 두개 이상의 브랜치 중 어느 하나로부터 분기 영역의 공통 상류부로 안내하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  22. 제 21항에 있어서,
    수평 이동 평면에 배치된 하나 이상의 분기 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  23. 제 21항에 있어서,
    다중 이동 평면에 배치된 하나 이상의 분기 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  24. 제 21항에 있어서,
    분기 영역은, 분기 영역에 의해 설정된 평면에서 좌우, 상하 또는 기타 분기 영역 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  25. 제 21항에 있어서,
    분기 영역은, 분기 영역의 상류부에 있는 가이드웨이의 한쪽면에만 다수의 작동 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  26. 제 25항에 있어서,
    분기 영역은, 분기 영역의 하류부에 배치된 분기 영역의 적어도 하나의 브랜치에 있는 가이드웨이의 양쪽면에 다수의 작동 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  27. 제 21항에 있어서,
    분기 영역은 가이드웨이의 양쪽면에 다수의 작동 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  28. 제 27항에 있어서,
    분기 영역의 상류부에 있는 가이드웨이의 한쪽면에만 있는 다수의 코일이 활성화됨으로써, 운송체를 브랜치 중 선택된 곳으로 추진시키도록 측방향 힘을 인가하는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  29. 제 21항에 있어서,
    분기 영역의 하류부에 배치된 분기 영역의 적어도 하나의 선택된 브랜치에서, 가이드웨이의 양쪽면에 있는 다수의 코일이 활성화되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  30. 제 21항에 있어서,
    마그넷은 각 운송체의 적어도 한쪽면에 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  31. 제 30항에 있어서,
    마그넷은, 다수의 코일이 상기 적어도 하나의 영역에 배치되는 측면과 동일한 각 운송체의 한쪽면에 배치되는 것을 특징으로 하는
    리니어 동기 모터 기반 이송 시스템.
  32. 리니어 동기 모터 이송 시스템을 사용하는 운송체에 있어서,
    상기 운송체는 가이드웨이에서 추진 코일과 자기적으로 결합하는 중앙 배치 마그넷을 포함하고,
    상기 운송체는 상기 마그넷, 가이드웨이의 주행면에 이격되어 결합하며, 상기 결합은 직접 및 간접 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는
    운송체.
  33. 제 32항에 있어서,
    운송체는 상기 간접 결합을 용이하게 하기 위한 휠, 베어링, 슬라이드 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    운송체.
  34. 제 32항에 있어서,
    제 1항, 제 13항 및 제 31항 중 어느 한 항에 따른 이송 시스템을 사용하는
    운송체.
  35. 제 32항에 있어서,
    상기 마그넷이 배치되는 일반적으로 중앙 평면부를 포함하는
    운송체.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 중앙부와 이격된 하나 이상의 단부들 상에 하나 이상의 플랜지를 포함하는
    운송체.
  37. 제 36항에 있어서,
    하나 이상의 단부들 상에 배치되는 휠, 베어링, 슬라이드 중 어느 하나를 포함하는
    운송체.
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