KR20220030830A - 수직 이송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 이송 시스템에 관한 것으로, 복수개의 수직 레일, 수평 레일 및 트래버서를 이용하여 캐리지의 상하 이동 경로를 복수개 수직 레일 중 어느 하나로 전환할 수 있도록 함으로써, 이송 대상물을 이송하는 캐리지의 상하 이동 경로를 다양하게 설정할 수 있고, 순환식 이송 경로 등을 통해 더욱 신속하고 효율적인 이송 성능을 발휘할 수 있으며, 트래버서에 장착된 트래버서 레일을 수직 레일과 간극 조절되도록 상하 이동 제어함으로써, 트래버서의 수평 이동시 트래버서 레일과 수직 레일과의 간섭 또는 간극이 발생하지 않고 정확한 상호 접촉 상태를 유지시킬 수 있고, 트레버서 레일의 이동 제어를 구동 모터에 인가되는 작동 전류의 변화를 기초로 하여 수행함으로써, 전체 배치 구조에서 공차 또는 변형이 발생하더라도 이와 무관하게 항상 트래버서 레일이 수직 레일에 간극 없이 정확하게 접촉하도록 할 수 있고, 이를 통해 캐리지의 이동을 안정적으로 유지시킬 수 있는 수직 이송 시스템을 제공한다.

Description

수직 이송 시스템{VERTICAL TRANSFER SYSTEM}

본 발명은 수직 이송 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수개의 수직 레일, 수평 레일 및 트래버서를 이용하여 캐리지의 상하 이동 경로를 복수개 수직 레일 중 어느 하나로 전환할 수 있도록 함으로써, 이송 대상물을 이송하는 캐리지의 상하 이동 경로를 다양하게 설정할 수 있고, 순환식 이송 경로 등을 통해 더욱 신속하고 효율적인 이송 성능을 발휘할 수 있으며, 트래버서에 장착된 트래버서 레일을 수직 레일과 간극 조절되도록 상하 이동 제어함으로써, 트래버서의 수평 이동시 트래버서 레일과 수직 레일과의 간섭 또는 간극이 발생하지 않고 정확한 상호 접촉 상태를 유지시킬 수 있고, 트레버서 레일의 이동 제어를 구동 모터에 인가되는 작동 전류의 변화를 기초로 하여 수행함으로써, 전체 배치 구조에서 공차 또는 변형이 발생하더라도 이와 무관하게 항상 트래버서 레일이 수직 레일에 간극 없이 정확하게 접촉하도록 할 수 있고, 이를 통해 캐리지의 이동을 안정적으로 유지시킬 수 있는 수직 이송 시스템에 관한 것이다.

물류라는 용어는 물적 유통(physical distribution)의 줄임말로서, 생산자로부터 소비자에게 제품, 재화를 효과적으로 옮겨주는 기능 또는 활동의 총칭이다. 일반적으로 포장, 하역, 수송, 보관 및 정보와 같은 여러 활동을 말한다.

통상적으로 제품, 재화를 수송하는 데는 포장, 보관, 집하/적재, 수송, 하역/배달, 보관 등의 여러 과정을 거친다. 어떠한 수송수단을 이용하든 이러한 과정을 거치지 않고는 제품, 재화의 이동은 불가능하다. 이러한 이동의 전체를 종합적으로 보는 것이 물적 유통(물류)인 것이다.

물류 창고는 일반적으로 공장 또는 생산지에서 대량으로 생산된 각종 식료품, 음료, 의류, 가전, 잡화 및 산업용품 등 일상에서 사용되는 모든 물품들을 일시 또는 장기간 적재 보관하기 위한 저장 창고이다. 물류 창고 내에는 물품을 이송하기 위한 다양한 이송 설비가 설치되고 있는데, 이러한 물류 이송 설비는 물류 창고의 구조 및 물류 흐름 동선에 따라 다양한 형태로 설치되고 있다.

최근에는 정보통신기술의 발달에 따라 물류 이송 설비의 종류가 매우 다양해지고 있으며, 전통적인 물류 창고 내에서 물품을 이송하는 개념을 넘어서 일반 건물 내에서 물품을 이송하는 개념까지 그 범위가 매우 넓게 확장되고 있다.

특히, 최근에 건축되고 있는 첨단 건물들은 스마트 시스템이 적용되어 건물 내부에서 물품을 자동으로 이송 및 배달하는 설비가 도입될 수 있을 것으로 예상되고 있으며, 이에 따라 일반 건물 내에 적용할 수 있는 물품 이송 설비에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.

이러한 건물 내 물품 이송 설비는 최근 건물의 초고층화 경향에 따라 건물 내에서 물품을 수직으로 이송하는 물품 수직 이송 시스템이 필수적으로 요구된다. 이러한 건물 내 물품 수직 이송 시스템은 사람이 탑승하는 일반적인 인승용 엘리베이터와는 전혀 다른 형태로 물품을 수직 이송하기 위한 독립적인 설비로서 개발되어야 하는데, 아직까지 이러한 건물내 물품 수직 이송 시스템에 대한 개발은 매우 미미한 상황이다.

국내등록특허 제10-1731260호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 수직 레일, 수평 레일 및 트래버서를 이용하여 캐리지의 상하 이동 경로를 복수개 수직 레일 중 어느 하나로 전환할 수 있도록 함으로써, 이송 대상물을 이송하는 캐리지의 상하 이동 경로를 다양하게 설정할 수 있고, 순환식 이송 경로 등을 통해 더욱 신속하고 효율적인 이송 성능을 발휘할 수 있는 수직 이송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 트래버서에 장착된 트래버서 레일을 수직 레일과 간극 조절되도록 상하 이동 제어함으로써, 트래버서의 수평 이동시 트래버서 레일과 수직 레일과의 간섭 또는 간극이 발생하지 않고 정확한 상호 접촉 상태를 유지시킬 수 있고, 이에 따라 캐리지의 이동이 원활하고 안정적으로 이루어져 전체적인 운영 안정성이 향상되는 수직 이송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 트레버서 레일의 이동 제어를 구동 모터에 인가되는 작동 전류의 변화를 기초로 하여 수행함으로써, 전체 배치 구조에서 공차 또는 변형이 발생하더라도 이와 무관하게 항상 트래버서 레일이 수직 레일에 간극 없이 정확하게 접촉하도록 할 수 있고, 이를 통해 캐리지의 이동을 안정적으로 유지시킬 수 있는 수직 이송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은, 이송 대상물을 탑재할 수 있도록 형성되는 캐리지; 상기 캐리지가 상하 이동하도록 수직 방향으로 서로 평행하게 설치되는 복수개의 수직 레일 유닛; 복수개의 상기 수직 레일 유닛과 교차하도록 수평 방향으로 설치되는 수평 레일 유닛; 상기 캐리지가 탑승 가능하도록 형성되며 상기 수평 레일 유닛을 따라 수평 이동하여 상기 캐리지를 수평 이동시키는 트래버서; 상기 캐리지를 상하 방향으로 이동시키는 캐리지 구동부; 상기 트래버서를 수평 방향으로 이동시키는 트래버서 구동부; 및 상기 캐리지 구동부 및 크래버서 구동부를 동작 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 캐리지가 상기 수직 레일 유닛으로부터 상기 트래버서로 상하 이동하거나 또는 상기 트래버서로부터 상기 수직 레일 유닛으로 상하 이동할 수 있도록 상기 트래버서에는 상기 수직 레일 유닛과 동일한 형태의 트래버서 레일 유닛이 별도의 트래버서 레일 구동부에 의해 상하 이동하도록 구동되며, 상기 제어부는 상기 트래버서의 수평 이동 과정에서 상기 트래버서 레일 유닛과 상기 수직 레일 유닛과의 간극이 조절되도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템을 제공한다.

이때, 상기 제어부는 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛과 접촉하거나 또는 기준 간극만큼 이격되도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 트래버서가 수평 이동하는 동안 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛으로부터 기준 간극만큼 이격되게 위치하도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 트래버서가 수평 이동하여 상기 수직 레일 유닛과 수평 레일 유닛의 교차 영역에 정위치된 상태에서 상기 트레버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛과 접촉하도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어할 수 있다.

또한, 상기 트래버서는, 상기 트래버서 구동부에 의해 구동되어 상기 수평 레일 유닛을 따라 수평 이동하는 트래버서 본체; 및 상기 트래버서 본체에 상하 이동 가능하게 결합되며 전방면에는 상기 트래버서 레일 유닛이 결합되어 상기 트래버서 레일 유닛과 함께 이동하는 이동 바디를 포함하고, 상기 트래버서 레일 구동부는 상기 이동 바디를 상하 이동시키도록 작동할 수 있다.

또한, 상기 이동 바디의 후방면에는 상하 방향을 따라 일정 구간 기어 치형이 형성되는 간극 조절 랙 기어가 결합되고, 상기 트래버서 본체에는 상기 간극 조절 랙 기어의 기어 치형에 맞물림되도록 간극 조절 피니언 기어가 결합되며, 상기 트래버서 레일 구동부는 상기 간극 조절 피니언 기어를 회전 구동할 수 있다.

또한, 상기 트래버서 레일 구동부는 상기 간극 조절 피니언 기어를 회전 구동하는 구동 모터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛에 접촉함에 따라 발생하는 상기 구동 모터의 작동 전류 변화를 감지하여 이를 기초로 상기 구동 모터의 작동이 정지하도록 동작 제어할 수 있다.

또한, 상기 수직 레일 유닛은 수직 방향으로 기어 치형이 연속 형성되는 수직 랙 기어부를 포함하고, 상기 트래버서 레일 유닛은 수직 방향으로 상기 수직 랙 기어부의 기어 치형과 동일한 형상의 기어 치형이 형성되는 트래버서 랙 기어부를 포함하고, 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛에 접촉한 상태에서 상기 수직 랙 기어부와 트래버서 랙 기어부는 동일 직선 상에서 기어 치형이 동일한 피치로 연속되게 형성되도록 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수개의 수직 레일, 수평 레일 및 트래버서를 이용하여 캐리지의 상하 이동 경로를 복수개 수직 레일 중 어느 하나로 전환할 수 있도록 함으로써, 이송 대상물을 이송하는 캐리지의 상하 이동 경로를 다양하게 설정할 수 있고, 순환식 이송 경로 등을 통해 더욱 신속하고 효율적인 이송 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

또한, 트래버서에 장착된 트래버서 레일을 수직 레일과 간극 조절되도록 상하 이동 제어함으로써, 트래버서의 수평 이동시 트래버서 레일과 수직 레일과의 간섭 또는 간극이 발생하지 않고 정확한 상호 접촉 상태를 유지시킬 수 있고, 이에 따라 캐리지의 이동이 원활하고 안정적으로 이루어져 전체적인 운영 안정성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 트레버서 레일의 이동 제어를 구동 모터에 인가되는 작동 전류의 변화를 기초로 하여 수행함으로써, 전체 배치 구조에서 공차 또는 변형이 발생하더라도 이와 무관하게 항상 트래버서 레일이 수직 레일에 간극 없이 정확하게 접촉하도록 할 수 있고, 이를 통해 캐리지의 이동을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템의 전체적인 형태를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템의 레일 지지 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지와 수직 레일 유닛의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지와 수직 레일 유닛의 배치 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 레일 유닛, 수평 레일 유닛 및 트래버서의 상호 배치 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서의 형태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서의 세부 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서 레일 유닛의 이동 형태를 개략적으로 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서 레일 유닛과 수직 레일 유닛의 위치 가이드 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서의 작동 상태를 단계적으로 도시한 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템의 전체적인 형태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템의 레일 지지 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템은 이송 대상물을 상하 수직 이송할 수 있는 시스템으로, 캐리지(100)와, 수직 레일 유닛(200)과, 수평 레일 유닛(300)과, 트래버서(400)와, 캐리지 구동부(500)와, 트래버서 구동부(600)를 포함하여 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 수직 이송 시스템은 일반적인 물류 창고 내부에 설치되어 물류 창고 내부에서 물품을 수직 이송하도록 구성될 수 있으며, 다른 물품 이송 설비와 함께 물품을 다양한 이송 경로로 이송하기 위한 하나의 설비로 활용될 수 있다. 이외에도, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 건물 내부에 설치되어 이송 대상물을 건물 내부에서 층간 이송하는 방식으로 상하 수직 이송하도록 활용될 수 있다. 이때, 이송 대상물은 단순한 배송 물품일 수도 있으나 물품 배송을 위한 별도의 배송 로봇으로 적용될 수 있으며, 이 경우, 배송 로봇을 층간 이동시키는 용도로 활용될 수 있는 등 다양한 이송 대상물을 수직 이송하기 위한 시스템으로 다양하게 적용될 수 있다.

캐리지(100)는 이송 대상물을 탑재할 수 있는 형태로 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 전방면에 이송 대상물의 탑재 공간이 형성되어 각 층마다 이송 대상물이 자유롭게 승하차하도록 구성될 수 있다. 이러한 캐리지(100)는 수직 레일 유닛(200)을 따라 상하 이동하며, 캐리지(100)를 상하 이동시키는 캐리지 구동부(500)는 캐리지(100)의 일측에 결합될 수 있다. 캐리지(100)의 상하 이동 방식은 랙 피니언 방식으로 적용될 수 있다.

수직 레일 유닛(200)은 캐리지(100)가 상하 이동하도록 캐리지(100)의 상하 이동 경로를 가이드하며, 수직 방향으로 서로 평행하게 복수개 설치된다. 수평 레일 유닛(300)은 복수개의 수직 레일 유닛(200)과 교차하도록 수평 방향으로 설치되며, 수직 레일 유닛(200)의 상측 및 하측에 각각 위치하도록 설치될 수 있다. 물론, 사용자의 필요에 따라 수평 레일 유닛(300)은 수직 레일 유닛(200)의 중간 구간에 위치하도록 설치될 수도 있으며, 수직 레일 유닛(200) 및 수평 레일 유닛(300)의 개수 및 배치 구조에 따라 다양한 캐리지 이송 경로를 설정할 수 있다.

트래버서(400)는 캐리지(100)가 탑승 가능하도록 형성되며, 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하여 캐리지(100)를 수평 이동시키도록 구성된다. 즉, 트래버서(400)는 캐리지(100)가 탑승한 상태로 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하여 캐리지(100)를 수평 이동시킨다. 트래버서(400)를 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동시키는 트래버서 구동부(600)는 트래버서(400)의 일측에 결합될 수 있다. 트래버서(400)의 수평 이동 방식은 랙 피니언 방식으로 적용될 수 있다.

이러한 구조에 따라 캐리지(100)는 트래버서(400)에 의해 수평 이동하여 복수개의 수직 레일 유닛(200) 중 어느 하나에서 다른 하나로 상하 이동 경로가 전환될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템의 기본적인 형태로 도 1에 도시된 바와 같이 서로 평행한 2개의 수직 레일 유닛(200)과, 수직 레일 유닛(200)의 상측 및 하측에 각각 수평 레일 유닛(300)이 배치될 수 있다. 각각의 수평 레일 유닛(300)에는 각각 트래버서(400)가 수평 이동하도록 장착된다. 캐리지(100)는 어느 하나의 수직 레일 유닛(200)을 따라 상하 이동할 수 있고, 해당 수직 레일 유닛(200)의 상측 또는 하측에서 트래버서(400)에 탑승하여 트래버서(400)와 함께 수평 이동한 후, 다른 수직 레일 유닛(200)을 따라 상하 이동할 수 있다.

캐리지(100)는 도 1에 도시된 좌측 수직 레일 유닛(200)을 따라 상승 이동하고, 상측에 위치한 수평 레일 유닛(300) 및 트래버서(400)를 통해 우측으로 수평 이동한 후, 우측 수직 레일 유닛(200)을 따라 하강 이동하며, 하측에 위치한 수평 레일 유닛(300) 및 트래버서(400)를 통해 좌측으로 수평 이동한 후, 다시 좌측 수직 레일 유닛(200)을 따라 상승 이동하는 방식으로 순환할 수 있다. 이 경우, 좌측 수직 레일 유닛(200)은 캐리지(100)의 상승 이동 경로로 활용되고, 우측 수직 레일 유닛(200)은 캐리지(100)의 하강 이동 경로로 활용된다.

트래버서(400)는 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)이 교차하는 교차 영역에 정위치된 상태에서 수직 레일 유닛(200)으로부터 트래버서(400)로 캐리지(100)가 이동하거나 트래버서(400)로부터 수직 레일 유닛(200)으로 캐리지(100)가 이동하도록 형성된다. 또한, 트래버서(400)는 캐리지(100)가 탑승한 상태로 캐리지(100)를 좌측 또는 우측으로 이송한 이후, 캐리지(100)가 수직 레일 유닛(200)으로 이동하면, 캐리지(100) 없이 원상 복귀 이동하여 또 다른 캐리지(100)가 탑승하도록 대기한다.

이와 같은 구조에 따라 하나의 수직 레일 유닛(200)에 복수개의 캐리지(100)가 동시에 상하 이동할 수 있고, 이에 따라 복수개의 캐리지(100)를 이용하여 대기 시간을 최소화한 상태로 신속하고 효율적으로 이송 대상물을 상하 수직 이송할 수 있다.

이러한 배치 구조는 하나의 예시적인 것으로, 이외에도 수직 레일 유닛(200), 수평 레일 유닛(300) 및 트래버서(400)를 다양하게 조합 배치함으로써, 더욱 다양한 경로로 캐리지(100)를 수평 이송할 수 있다.

한편, 수직 레일 유닛(200)과 트래버서(400) 사이에서 캐리지(100)가 안정적으로 이동하기 위해서는 수직 레일 유닛(200)과 트래버서(400)의 정렬 상태가 정확하게 유지되어야 한다. 즉, 수직 레일 유닛(200) 및 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에서 트래버서(400)가 수직 레일 유닛(200)과 상하 간극 없이 정확한 정렬 상태를 유지해야 한다. 트래버서(400)는 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하므로, 트래버서(400)의 정확한 위치 제어를 위해서는 기본적으로 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 정렬 상태가 정확하게 유지되어야 한다.

이를 위해 건물의 내벽 등 설치 공간의 내벽에는 별도의 지지 프레임(10)이 상부 및 하부에 각각 고정 설치되고, 수직 레일 유닛(200)의 상단부 및 하단부가 상부 및 하부 지지 프레임(10)에 각각 연결 결합되어 위치 고정되고, 수평 레일 유닛(300)은 수직 레일 유닛(200)의 상부 및 하부에 각각 위치하도록 지지 프레임(10)에 결합되어 위치 고정된다. 지지 프레임(10)의 전방면에는 연결빔(11)이 돌출 결합되고, 연결빔(11)에는 결합 앵글(12)의 일측이 결합되고, 결합 앵글(12)의 타측에 수직 레일 유닛(200)이 결합된다.

이러한 구조에 따라 수직 레일 유닛(200)은 상단 및 하단이 지지 프레임(10)에 각각 결합되어 위치 고정되고, 수평 레일 유닛(300) 또한 지지 프레임(10)에 결합되어 수직 레일 유닛(200)과의 상대 위치가 고정된다. 즉, 수직 레일 유닛(200) 및 수평 레일 유닛(300)이 각각 별도의 부재에 결합되는 것이 아니라 하나의 지지 프레임(10)에 결합되므로, 하나의 지지 프레임(10)을 기준으로 설치되어 상대 위치가 항상 일정하게 유지되고, 설치 기준 위치 또한 동일하게 설치되어 설치 작업시에 발생할 수 있는 설치 공차 또한 감소하며, 이에 따라 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 정렬 상태를 정확하게 유지할 수 있고, 트래버서(400)와 수직 레일 유닛(200)과의 정렬 상태 또한 정확하게 유지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이송 시스템의 세부 구성에 대해 좀더 자세히 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지와 수직 레일 유닛의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지와 수직 레일 유닛의 배치 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐리지(100)는 전술한 바와 같이 랙 피니언 방식으로 상하 이동하는데, 수직 레일 유닛(200)은 캐리지(100)의 상하 이동을 가이드함과 동시에 캐리지(100)의 상하 구동을 가능하게 하도록 구성된다.

수직 레일 유닛(200)은, 수직 방향으로 배치되며 양측면에는 길이 방향을 따라 슬라이드 홈(211)이 형성되는 수직 레일 블록(210)과, 수직 레일 블록(210)의 전방면에 길이 방향으로 기어 치형이 연속 형성되는 수직 랙 기어부(220)를 포함하여 구성된다. 수직 레일 블록(210)은 수직 방향으로 설치되는 별도의 수직 레일 지지빔(230)에 결합되어 지지된다.

캐리지(100)의 후방면에는 수직 레일 블록(210)의 슬라이드 홈(211)에 삽입 가이드되어 슬라이드 이동하도록 슬라이드 돌출부(111)가 형성되는 슬라이드 블록(110)이 결합되며, 캐리지(100)는 슬라이드 블록(110)이 수직 레일 블록(210)에 슬라이드 결합된 상태로 가이드되어 상하 이동한다.

수직 레일 블록(210)은 양측면에 중심부측으로 오목하게 함몰된 형태로 슬라이드 홈(211)이 길이 방향으로 길게 형성되며, 슬라이드 블록(110)은 수직 레일 블록(210)의 전방면 및 양측면을 감싸도록 "ㄷ"자 채널 형태로, 슬라이드 돌출부(111)는 수직 레일 블록(210)의 양측면을 감싸는 부위에 형성되며, 슬라이드 홈(211)의 형상에 대응되게 돌출 형성되어 슬라이드 홈(211)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다.

또한, 슬라이드 블록(110)의 바닥면에는 수직 레일 유닛(200)의 수직 랙 기어부(220)와 맞물림되도록 캐리지 피니언 기어(130)가 결합된다. 슬라이드 블록(110)의 일측에는 내부에 캐리지 피니언 기어(130)가 구비된 별도의 피니언 기어 박스(120)가 결합되고, 슬라이드 블록(110)의 일측에 피니언 기어 박스(120)가 결합됨으로써, 캐리지 피니언 기어(130)가 슬라이드 블록(110)의 바닥면으로부터 일부 돌출되게 장착된다. 슬라이드 블록(110)의 바닥면으로부터 돌출되는 캐리지 피니언 기어(130)는 수직 랙 기어부(220)와 맞물림된다.

캐리지 구동부(500)는 캐리지 피니언 기어(130)를 회전 구동하도록 캐리지(100)에 결합되는데, 전기적으로 작동하는 구동 모터(510)와, 구동 모터(510)의 구동력을 캐리지 피니언 기어(130)에 전달하는 기어 박스(520)를 포함하여 구성된다.

따라서, 캐리지 구동부(500)에 의해 캐리지 피니언 기어(130)가 회전하면, 캐리지 피니언 기어(130)가 수직 랙 기어부(220)에 맞물림된 상태로 회전하게 되므로, 랙 피니언 기어 방식에 따라 캐리지(100)가 상하 이동하게 된다.

이때, 수직 랙 기어부(220)가 형성된 수직 레일 블록(210)에는 슬라이드 홈(211)이 형성되고, 슬라이드 블록(110)이 슬라이드 돌출부(111)를 통해 슬라이드 홈(211)에 삽입된 상태로 가이드되어 수직 레일 블록(210)을 따라 슬라이드 이동한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 레일 유닛(200)은 수직 레일 블록(210)과 수직 랙 기어부(220)가 하나의 몸체로 일체형으로 형성되고, 캐리지(100)는 이에 대응하여 슬라이드 블록(110)과 캐리지 피니언 기어(130)가 분리되지 않고 통합 형성되며, 이를 통해 캐리지(100)의 상하 이동 과정에서 랙 피니언 방식의 상하 구동 기능과 상하 이동 경로 가이드 기능이 동시에 이루어진다. 따라서, 상하 구동 기능과 이동 경로 가이드 기능을 위한 구성을 별도로 분리하거나 추가할 필요가 없어 구조를 단순화하고 소형화할 수 있다.

한편, 캐리지(100)는 수직 레일 블록(210)의 슬라이드 홈(211)에 슬라이드 블록(110)의 슬라이드 돌출부(111)가 삽입되어 슬라이드 이동하므로, 그 구조상 캐리지(100)가 수직 레일 블록(210)으로부터 전방으로 분리 이탈되는 것이 방지된다. 그러나, 캐리지(100)는 그 구조상 수직 레일 블록(210)을 중심축으로 하는 회전력에 취약할 수 있는데, 이러한 회전력에 의한 회전 진동을 방지할 수 있도록 별도의 회전 방지 가이드 부재가 장착될 수 있다.

회전 방지 가이드 부재는 캐리지(100)의 후방면에 슬라이드 블록(110)을 중심으로 좌우 양측에 배치되는 회전 방지 가이드 롤러(140)와, 수직 레일 유닛(200)의 수직 레일 블록(210)을 중심으로 좌우 양측에 배치되어 회전 방지 가이드 롤러(140)와 롤링 접촉하며 회전 방지 가이드 롤러(140)를 지지하는 회전 방지 레일(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 캐리지(100)가 수직 레일 블록(210)으로부터 분리 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 슬라이드 블록(110)은 상하 방향으로 이격되게 복수개 장착될 수 있는데, 복수개의 슬라이드 블록(110) 중 최하단에 위치한 슬라이드 블록(110)에 캐리지 피니언 기어(130)가 결합되고, 나머지 슬라이드 블록(110)에는 캐리지 피니언 기어(130)가 결합되지 않을 수 있다. 이 경우, 캐리지 피니언 기어(130)가 결합되지 않는 슬라이드 블록(110)은 캐리지(100)에 대한 상하 구동 기능을 수행하지 않고 단순히 상하 이동 경로 가이드 기능만 수행한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 레일 유닛, 수평 레일 유닛 및 트래버서의 상호 배치 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서의 형태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서의 세부 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서 레일 유닛의 이동 형태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서 레일 유닛과 수직 레일 유닛의 위치 가이드 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수평 레일 유닛(300)은 수직 레일 유닛(200)의 상측 및 하측에 위치하도록 배치될 수 있으며, 트래버서(400)는 랙 피니언 방식으로 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동한다. 수평 레일 유닛(300)은 트래버서(400)의 수평 이동을 가이드함과 동시에 트래버서(400)의 수평 구동을 가능하게 하도록 구성된다.

수평 레일 유닛(300)은, 수평 방향으로 배치되며 양측면에는 길이 방향을 따라 슬라이드 홈(311)이 형성되는 수평 레일 블록(310)과, 수평 레일 블록(310)의 전방면에 길이 방향으로 기어 치형이 연속 형성되는 수평 랙 기어부(320)를 포함하여 구성된다. 수평 레일 블록(310)은 수평 방향으로 설치되는 별도의 수평 레일 지지빔(330)에 결합되어 지지된다.

이러한 수평 레일 유닛(300)은 수평 레일 블록(310)이 서로 평행하게 2개 배치될 수 있고, 각각의 수평 레일 블록(310)에 수평 랙 기어부(320)가 형성될 수 있다. 또한, 수평 레일 유닛(300)의 전방면에 트래버서(400)가 결합되어 수평 이동하고, 트래버서(400)의 전방면이 수직 레일 유닛(200)과 동일 평면을 이루도록 하기 위해 수평 레일 유닛(300)은 그 전방면이 수직 레일 유닛(200)의 전방면보다 후방에 위치하도록 배치된다.

트래버서(400)의 후방면에는 수평 레일 블록(310)의 슬라이드 홈(311)에 삽입 가이드되어 슬라이드 이동하도록 슬라이드 돌출부(451)가 형성되는 슬라이드 블록(450)이 장착되며, 트래버서(400)는 슬라이드 블록(450)이 수평 레일 블록(310)에 슬라이드 결합된 상태로 가이드되어 수평 이동한다.

수평 레일 블록(310)은 양측면에 중심부측으로 오목하게 함몰된 형태로 슬라이드 홈(311)이 길이 방향으로 길게 형성되며, 슬라이드 블록(450)은 수평 레일 블록(310)의 전방면 및 양측면을 감싸도록 "ㄷ"자 채널 형태로, 슬라이드 돌출부(451)는 수평 레일 블록(310)의 양측면을 감싸는 부위에 형성되며, 슬라이드 홈(311)의 형상에 대응되게 돌출 형성되어 슬라이드 홈(311)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다.

또한, 슬라이드 블록(450)의 바닥면에는 수평 레일 유닛(300)의 수평 랙 기어부(320)와 맞물림되도록 트래버서 피니언 기어(130)가 결합된다. 슬라이드 블록(450)의 일측에는 내부에 트래버서 피니언 기어(470)가 구비된 별도의 피니언 기어 박스(460)가 결합되고, 슬라이드 블록(450)의 일측에 피니언 기어 박스(460)가 결합됨으로써, 트래버서 피니언 기어(470)가 슬라이드 블록(450)의 바닥면으로부터 일부 돌출되게 장착된다. 슬라이드 블록(450)의 바닥면으로부터 돌출되는 트래버서 피니언 기어(470)는 수평 랙 기어부(320)와 맞물림된다.

트래버서 구동부(600)는 트래버서 피니언 기어(470)를 회전 구동하도록 트래버서(400)에 결합되는데, 전기적으로 작동하는 구동 모터(610)와, 구동 모터(610)의 구동력을 트래버서 피니언 기어(470)에 전달하는 기어 박스(620)를 포함하여 구성된다.

따라서, 트래버서 구동부(600)에 의해 트래버서 피니언 기어(470)가 회전하면, 트래버서 피니언 기어(470)가 수평 랙 기어부(320)에 맞물림된 상태로 회전하게 되므로, 랙 피니언 기어 방식에 따라 트래버서(400)가 수평 이동하게 된다.

이때, 수평 랙 기어부(320)가 형성된 수평 레일 블록(310)에는 슬라이드 홈(311)이 형성되고, 슬라이드 블록(450)이 슬라이드 돌출부(451)를 통해 슬라이드 홈(311)에 삽입된 상태로 가이드되어 수평 레일 블록(310)을 따라 슬라이드 이동한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 레일 유닛(300)은 수평 레일 블록(310)과 수평 랙 기어부(320)가 하나의 몸체로 일체형으로 형성되고, 트래버서(400)는 이에 대응하여 슬라이드 블록(450)과 트래버서 피니언 기어(470)가 분리되지 않고 통합 형성되며, 이를 통해 트래버서(400)의 수평 이동 과정에서 랙 피니언 방식의 수평 구동 기능과 수평 이동 경로 가이드 기능이 동시에 이루어진다. 따라서, 수평 구동 기능과 이동 경로 가이드 기능을 위한 구성을 별도로 분리하거나 추가할 필요가 없어 구조를 단순화하고 소형화할 수 있다.

한편, 수평 레일 블록(310)은 상하 이격되게 2개 배치되는데, 트래버서(400)에는 이에 대응하여 수평 레일 블록(310)이 상하 이격되게 2개 장착될 수 있다. 각각의 수평 레일 블록(310)에는 각각 피니언 기어 박스(460) 및 트래버서 피니언 기어(470)가 결합된다. 트래버서 구동부(600)는 2개의 수평 레일 블록(310) 중 어느 하나의 트래버서 피니언 기어(470)만 회전 구동하도록 1개 장착되고, 2개의 트래버서 피니언 기어(470)는 연결 샤프트(461)를 통해 서로 연결되어 동시 회전하도록 구성될 수 있다. 또한, 수평 레일 블록(310)은 수평 방향으로 서로 이격되게 위치하도록 추가 장착될 수 있으며, 수평 방향으로 이격 배치된 수평 레일 블록(310)에는 트래버서 피니언 기어(470)가 장착되지 않고 단순히 수평 레일 블록(310)만 존재하는 형태로 구성될 수 있다.

이와 같은 구조에 따라 트래버서(400)는 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하며 캐리지(100)를 수평 이동시킨다. 이때, 트래버서(400)는 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에 정위치된 상태에서 캐리지(100)가 수직 레일 유닛(200)으로부터 트래버서(400)로 이동하거나 트래버서(400)로부터 수직 레일 유닛(200)으로 이동할 수 있도록 형성되는데, 이를 위해 트래버서(400)의 전방면에는 수직 레일 유닛(200)과 동일한 형태의 트래버서 레일 유닛(430)이 배치된다.

트래버서 레일 유닛(430)은 수직 레일 유닛(200)과 동일한 형태로서, 트래버서 레일 블록(431)과, 트래버서 랙 기어부(432)를 포함하고, 트래버서 레일 블록(431)을 중심축으로 하는 트래버서(400)의 회전 진동을 방지할 수 있도록 캐리지(100)의 회전 방지 가이드 롤러(140)와 롤링 접촉하며 회전 방지 가이드 롤러(140)를 지지하는 회전 방지 레일(434)이 구비될 수 있다.

트래버서 레일 블록(431)은 수직 레일 블록(210)과 동일한 단면 형상으로 평행하게 배치되며, 트래버서 랙 기어부(432)는 트래버서 레일 블록(431)의 전방면에 수직 랙 기어부(220)의 기어 치형과 연속되게 동일한 형상의 기어 치형이 형성되는 형태로 형성된다. 트래버서 랙 기어부(432)의 기어 치형은 트래버서 레일 유닛(430)의 끝단이 수직 레일 유닛(200)의 끝단에 접촉한 상태에서 수직 랙 기어부(220)의 기어 치형과 연속되는 기어 치형을 이루도록 형성된다. 트래버서 레일 블록(431)은 수직 레일 블록(210)과 마찬가지로 양측면에 슬라이드 홈(431)이 형성되고, 별도의 트래버서 레일 지지빔(433)에 의해 결합되어 지지된다.

이러한 트래버서 레일 유닛(430)은 캐리지(100)의 상하 이동을 위한 구성으로, 수직 레일 유닛(200)의 구성과 동일한 형태로 형성되며, 예를 들면, 트래버서 레일 블록(431)은 수직 레일 블록(210)과 동일한 형태로 형성되고, 트래버서 랙 기어부(432) 또한 수직 랙 기어부(220)와 동일한 기어 치형을 갖는 형태로 형성되며, 회전 방지 레일(434) 또한 수직 레일 유닛(200)의 회전 방지 레일(240)과 동일한 형태로 형성된다. 또한, 트래버서(400)가 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에 정위치된 상태에서 트래버서 레일 유닛(430)은 수직 레일 유닛(200)과 동일 직선 상에 위치하도록 배치된다.

따라서, 트래버서 레일 유닛(430)의 세부 구성은 수직 레일 유닛(200)의 세부 구성과 동일하므로, 여기에서는 설명의 중복 방지를 위해 상세한 설명은 생략한다.

한편, 트래버서(400)가 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에 정위치된 상태에서 캐리지(100)가 트래버서(400)와 수직 레일 유닛(200) 사이를 안정적으로 이동하기 위해서는 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)이 간극 없이 밀착 접촉한 상태를 유지해야 한다. 캐리지(100)가 랙 피니언 방식으로 상하 이동하기 때문에, 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200) 사이에 간극이 발생하면, 간극 발생 영역에서 기어 치형의 불연속으로 인해 캐리지(100)의 상하 이동이 불가능하다.

트래버서(400)는 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하는 구성이므로, 수평 이동 완료한 상태에서 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 간극 없이 밀착 접촉 상태로 계속 유지하는 것은 매우 어렵고, 설치 공차 및 작동 중 미세 변위 등의 영향으로 트래버서(400)의 수평 이동 과정에서 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)이 서로 간섭되거나 또는 상호 간에 간극이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서 레일 유닛(430)은 수직 레일 유닛(200)과의 간극이 조절되도록 트래버서(400)에 상하 이동 가능하게 장착된다.

이를 위해 트래버서(400)는, 트래버서 구동부(600)에 의해 구동되어 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하는 트래버서 본체(410)와, 트래버서 본체(410)에 상하 이동 가능하게 결합되며 전방면에는 트래버서 레일 유닛(430)이 결합되어 트래버서 레일 유닛(430)과 함께 이동하는 이동 바디(420)와, 트래버서 레일 유닛(430)이 상하 이동하도록 이동 바디(420)를 상하 이동시키는 트래버서 레일 구동부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.

트래버서 레일 구동부(440)는 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)에 접촉하거나 또는 기준 간극(d) 만큼 이격되도록 이동 바디(420)를 상하 이동시킬 수 있다. 이러한 트래버서 레일 구동부(440)는 별도의 제어부(미도시)에 의해 동작 제어된다.

트래버서 본체(410)의 후방면에는 수평 레일 블록(310)이 결합되며, 트래버서 본체(410)의 전방면에는 이동 바디(420)의 상하 이동을 가이드하도록 상하 레일 블록(411)이 결합되고, 이동 바디(420)의 후방면에는 상하 레일 블록(411)을 따라 상하 방향으로 슬라이드 이동하는 상하 이동 블록(421)이 결합된다. 이동 바디(420)는 상하 이동 블록(421)과 상하 레일 블록(411)에 의해 트래버서 본체(410)에 슬라이드 방식으로 상하 이동하도록 장착되며, 트래버서 레일 유닛(430)은 이동 바디(420)의 전방면에 결합되어 이동 바디(420)와 함께 상하 이동한다.

이동 바디(420)의 후방면에는 상하 방향을 따라 일정 구간 기어 치형이 형성되는 간극 조절 랙 기어(422)가 결합되고, 트래버서 본체(410)에는 간극 조절 랙 기어(422)의 기어 치형에 맞물림되도록 간극 조절 피니언 기어(412)가 결합되며, 트래버서 레일 구동부(440)는 간극 조절 피니언 기어(412)를 회전 구동하도록 구성된다. 트래버서 레일 구동부(440)는 전기적으로 작동하는 구동 모터(441)와, 구동 모터(441)의 구동력을 간극 조절 피니언 기어(412)에 전달하는 기어 박스(442)를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 트래버서 레일 구동부(440)에 의해 간극 조절 피니언 기어(412)를 회전 구동하면, 간극 조절 피니언 기어(412)와 맞물림되는 간극 조절 랙 기어(422)와 함께 이동 바디(420)가 상하 이동하고, 이동 바디(420)와 함께 트래버서 레일 유닛(430)이 상하 이동하며 수직 레일 유닛(200)과의 간극(d)이 조절된다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉한 상태에서, 트래버서 레일 구동부(440)에 의해 간극 조절 피니언 기어(412)가 회전 구동되면, 도 10에 도시된 바와 같이 간극 조절 랙 기어(422)와 함께 이동 바디(420)가 하향 이동한다. 이동 바디(420)는 상하 이동 블록(421)이 상하 레일 블록(411)에 슬라이드 이동하는 방식으로 가이드되어 하향 이동한다. 이동 바디(420)가 하향 이동하면, 트래버서 레일 유닛(430)이 함께 하향 이동하고, 이에 따라 수직 레일 유닛(200)과 간극(d)이 발생한다.

도 9에 도시된 바와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)에 접촉한 상태에서 트래버서 랙 기어부(432)의 기어 치형과 수직 랙 기어부(220)의 기어 치형이 연속되므로, 이 상태에서 캐리지(100)가 트래버서(400)와 수직 레일 유닛(200) 사이를 안정적으로 이동할 수 있다. 즉, 캐리지(100)의 캐리지 피니언 기어(130)가 트래버서 랙 기어부(432)와 수직 랙 기어부(220)의 기어 치형을 따라 연속해서 이동할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)으로부터 기준 간극(d) 만큼 이격되게 이동한 경우, 간극(d) 영역에서 트래버서 랙 기어부(432)의 기어 치형과 수직 랙 기어부(220)의 기어 치형이 불연속되므로, 이 상태에서는 캐리지(100)가 트래버서(400)와 수직 레일 유닛(200) 사이를 이동할 수 없다. 이 상태에서는 트래버서(400)와 수직 레일 유닛(200)이 서로 이격되게 위치하므로, 트래버서(400)가 수평 레일 유닛(300)을 따라 수평 이동하더라도 수직 레일 유닛(200)과의 간섭이 발생하지 않는다.

따라서, 트래버서(400)가 수평 이동하는 동안에는 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200) 사이에 간극(d)이 존재하도록 트래버서 레일 유닛(430)을 이동시킨 상태로 유지될 수 있고, 트래버서(400)의 수평 이동이 완료하여 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에 정위치되면, 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉하도록 트래버서 레일 유닛(430)을 이동시킬 수 있다.

이와 같이 트래버서(400)의 수평 이동 과정에서 트래버서 레일 유닛(430)을 상하 이동시킴으로써, 트래버서(400)의 수평 이동을 통한 캐리지(100)의 수평 이동이 안정적이고 원활하게 수행된다.

이러한 트래버서 레일 유닛(430)의 상하 이동은 트래버서 레일 구동부(440)에 의해 이루어지며, 트래버서 레일 구동부(440)는 별도의 제어부를 통해 동작 제어된다. 따라서, 제어부는 캐리지(100) 및 트래버서(400)의 위치 및 이동 상태에 대한 정보를 인가받아 캐리지 구동부(500) 및 트래버서 구동부(600)를 동작 제어함은 물론 이를 기초로 트래버서 레일 구동부(440) 또한 동작 제어할 수 있다.

한편, 트래버서(400)가 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에 정위치된 상태에서 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 동일 직선 상에 위치하도록 배치되는데, 트래버서(400)의 정위치 정렬 상태가 미세하게 어긋나면, 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)이 동일 직선 상에 위치하지 못하고 접촉 부위에서 좌우 또는 전후 방향으로 단차가 발생하게 된다.

이와 같이 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)의 접촉 부위에서 단차가 발생하면, 캐리지(100)의 슬라이드 블록(110)이 트래버서 레일 블록(431)과 수직 레일 블록(210)을 따라 연속 이동하는 과정에서 단차에 의해 이동이 불가능할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)의 상호 접촉면에는 정렬 상태를 정확하게 가이드할 수 있는 정렬 가이드 수단이 구비될 수 있다.

정렬 가이드 수단은 가이드 홀(231)과 가이드 홀(231)에 삽입 가이드되는 가이드 돌기(435)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 수직 레일 유닛(200)의 끝단 및 트래버서 레일 유닛(430)의 끝단 중 어느 하나에는 가이드 홀(231)이 형성되고, 나머지 하나에는 가이드 홀(231)에 삽입 가이드될 수 있는 가이드 돌기(435)가 형성되며, 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)에 접촉함에 따라 가이드 돌기(435)가 가이드 홀(231)에 삽입 가이드됨으로써, 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)이 동일 직선 상에 위치 정렬되도록 구성될 수 있다.

이때, 가이드 돌기(435)와 가이드 홀(231)은 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)으로부터 기준 간극(d)만큼 이격되게 위치한 상태에서 가이드 돌기(435)가 가이드 홀(231)로부터 삽입 해제되도록 형성된다.

또한, 가이드 홀(231)은 가이드 돌기(435)를 향한 끝단으로 갈수록 내부 직경이 확장되게 형성되고, 가이드 돌기(435)가 삽입 완료된 상태에서 일부 구간의 내주면이 가이드 돌기(435)의 끝단부분 외주면과 밀착 접촉하도록 형성된다. 이에 따라 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)에 접촉 이동하는 과정에서 가이드 홀(231)의 내경 확장부를 통해 가이드 돌기(435)를 가이드 홀(231)의 중심 부분으로 유도함으로써, 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)에 대한 정렬 상태의 미세 조정이 더욱 원활하게 수행될 수 있다.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서의 작동 상태를 단계적으로 도시한 작동 상태도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트래버서(400)는 전술한 바와 같이 수평 이동 과정에서 트래버서 레일 유닛(430)을 상하 이동시키도록 동작한다.

도 1에서 설명한 바와 같이 캐리지(100)는 좌측 수직 레일 유닛(200)을 따라 상승 이동하고, 상부 트래버서(400)를 통해 우측으로 이동한 후, 우측 수직 레일 유닛(200)을 따라 하강 이동하며, 다시 하부 트래버서(400)를 통해 좌측으로 이동한다. 이후, 하부 트래버서(400)로부터 좌측 수직 레일 유닛(200)으로 이동하여 좌측 수직 레일 유닛(200)을 따라 상승 이동하는 순환 흐름을 나타낸다.

하부 트래버서(400)를 기준으로 트래버서(400)의 동작 과정을 좀더 구체적으로 살펴보면, 먼저, 도 12에 도시된 바와 같이 트래버서(400)가 우측 수직 레일 유닛(200)과 하측 수평 레일 유닛(300)의 교차 영역에 정위치된 상태에서, 트래버서 레일 유닛(430)이 상향 이동하여 수직 레일 유닛(200)과 접촉 상태로 유지된다. 이 상태에서는 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200) 사이에 간극이 존재하지 않으므로, 수직 랙 기어부(220)와 트래버서 랙 기어부(432)의 기어 치형이 연속되게 배치되고, 이에 따라 캐리지(100)가 캐리지 피니언 기어(130)의 회전을 통해 수직 레일 유닛(200)으로부터 트래버서(400)로 하향 이동할 수 있다.

캐리지(100)가 하향 이동하여 트래버서(400)에 탑승하면, 도 13에 도시된 바와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 기준 간극(d) 만큼 이격되도록 트래버서(400)의 이동 바디(420)가 트래버서 레일 구동부(440)에 의해 구동되어 트래버서 본체(410)로부터 하향 이동한다. 이때, 캐리지(100)는 트래버서 레일 유닛(430)에 랙 피니억 구조로 결합 고정된 상태이므로, 트래버서 레일 유닛(430)과 함께 기준 간극(d) 만큼 하향 이동한다.

이와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 기준 간극(d) 만큼 이격된 상태에서 도 14에 도시된 바와 같이 트래버서(400)(좀더 구체적으로는 트래버서 본체(410))가 트래버서 구동부(600)에 의해 구동되어 수평 레일 유닛(300)을 따라 좌측으로 수평 이동한다. 이때, 트래버서(400)는 좌측 수직 레일 유닛(200)과 수평 레일 유닛(300)이 교차하는 교차 영역에 정위치되도록 수평 이동한다. 이와 같이 트래버서(400)의 수평 이동이 완료한 상태에서, 트래버서 레일 유닛(430)은 하향 이동한 상태로 수직 레일 유닛(200)과 기준 간극(d)을 유지하므로, 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)의 간섭이 방지된다.

이후, 도 15에 도시된 바와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉하도록 이동 바디(420)가 트래버서 레일 구동부(440)에 의해 구동되어 트래버서 본체(410)로부터 상향 이동한다. 이동 바디(420)의 상향 이동에 의해 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉하면, 도 12와 마찬가지로 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200) 사이에 간극이 존재하지 않으므로, 수직 랙 기어부(220)와 트래버서 랙 기어부(432)의 기어 치형이 연속되게 배치되고, 이에 따라 캐리지(100)가 캐리지 피니언 기어(130)의 회전을 통해 트래버서 레일 유닛(430)으로부터 수직 레일 유닛(200)으로 상향 이동할 수 있다.

도 15에서와 같이 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉하도록 이동 바디(420)를 트래버서 본체(410)로부터 이동시키는 과정에서, 이동 바디(420) 및 트래버서 레일 유닛(430)의 이동 거리는 기준 간극(d) 만큼으로 설정될 수 있다. 즉, 트래버서(400)의 수평 이동 완료 후, 트래버서 레일 유닛(430)이 기준 간극(d)만큼 다시 상향 이동하도록 트래버서 레일 구동부(440)가 제어부에 의해 동작 제어될 수 있다.

그러나, 수직 레일 유닛(200), 수평 레일 유닛(300) 및 트래버서(400)의 설치 공차 및 작동 중에 발생하는 변위 등 다양한 원인으로 인해 트래버서 레일 유닛(430)이 기준 간극(d) 만큼 상향 이동하더라도 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200) 사이에 미세 간극이 존재하거나 또는 과도한 접촉이 발생하여 레일 및 기타 부속품에 손상이 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 트래버서 레일 유닛(430) 및 이동 바디(420)의 상하 이동 거리를 기준 간극(d) 만큼 일정하게 설정하는 것은 트래버서 레일 유닛(430)과 수직 레일 유닛(200)의 접촉 상태를 안정적으로 보장할 수 없다.

따라서, 제어부는 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)에 접촉함에 따라 발생하는 구동 모터(441)의 작동 전류 변화를 감지하여 이를 기초로 구동 모터(441)의 작동이 정지하도록 동작 제어할 수 있다.

좀더 구체적으로 살펴보면, 트래버서 레일 구동부(440)의 구동 모터(441)가 작동하여 간극 조절 피니언 기어(412)가 회전하고, 간극 조절 피니언 기어(412)의 회전에 의해 간극 조절 랙 기어(422) 및 이동 바디(420)가 상하 이동하며, 이와 함께 트래버서 레일 유닛(430)이 상하 이동한다. 도 15를 예로 들어 설명하면, 트래버서 레일 구동부(440)의 구동 모터(441)가 작동하면, 트래버서 레일 유닛(430)이 상향 이동하게 되고, 상향 이동 과정에서 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉하게 된다. 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)과 접촉한 상태에서는 트래버서 레일 유닛(430)의 상향 이동을 위해 매우 높은 토크가 요구되므로, 구동 모터(441)에는 순간적으로 매우 높은 작동 전류가 인가된다. 제어부는 이와 같이 구동 모터(441)에 인가되는 작동 전류의 크기를 감지하고, 감지된 전류 크기가 임계값 이상이면 구동 모터(441)의 작동이 정지하도록 동작 제어한다.

이와 같이 구동 모터(441)에 인가되는 작동 전류의 변화를 감지하여 구동 모터(441)를 동작 제어함으로써, 트래버서 레일 유닛(430)이 수직 레일 유닛(200)에 간극 없이 정확하게 접촉한 상태가 되도록 트래버서 레일 유닛(430)을 정확하고 안정적으로 이동시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 지지 프레임
100: 캐리지
200: 수직 레일 유닛
300: 수평 레일 유닛
400: 트래버서
410: 트래버서 본체
420: 이동 바디
430: 트래버서 레일 유닛
440: 트래버서 레일 구동부
500: 캐리지 구동부
600: 트래버서 구동부

Claims (8)

1. 이송 대상물을 탑재할 수 있도록 형성되는 캐리지;
   상기 캐리지가 상하 이동하도록 수직 방향으로 서로 평행하게 설치되는 복수개의 수직 레일 유닛;
   복수개의 상기 수직 레일 유닛과 교차하도록 수평 방향으로 설치되는 수평 레일 유닛;
   상기 캐리지가 탑승 가능하도록 형성되며 상기 수평 레일 유닛을 따라 수평 이동하여 상기 캐리지를 수평 이동시키는 트래버서;
   상기 캐리지를 상하 방향으로 이동시키는 캐리지 구동부;
   상기 트래버서를 수평 방향으로 이동시키는 트래버서 구동부; 및
   상기 캐리지 구동부 및 크래버서 구동부를 동작 제어하는 제어부
   를 포함하고, 상기 캐리지가 상기 수직 레일 유닛으로부터 상기 트래버서로 상하 이동하거나 또는 상기 트래버서로부터 상기 수직 레일 유닛으로 상하 이동할 수 있도록 상기 트래버서에는 상기 수직 레일 유닛과 동일한 형태의 트래버서 레일 유닛이 별도의 트래버서 레일 구동부에 의해 상하 이동하도록 구동되며,
   상기 제어부는 상기 트래버서의 수평 이동 과정에서 상기 트래버서 레일 유닛과 상기 수직 레일 유닛과의 간극이 조절되도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛과 접촉하거나 또는 기준 간극만큼 이격되도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 트래버서가 수평 이동하는 동안 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛으로부터 기준 간극만큼 이격되게 위치하도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 트래버서가 수평 이동하여 상기 수직 레일 유닛과 수평 레일 유닛의 교차 영역에 정위치된 상태에서 상기 트레버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛과 접촉하도록 상기 트래버서 레일 구동부를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 트래버서는
   상기 트래버서 구동부에 의해 구동되어 상기 수평 레일 유닛을 따라 수평 이동하는 트래버서 본체; 및
   상기 트래버서 본체에 상하 이동 가능하게 결합되며 전방면에는 상기 트래버서 레일 유닛이 결합되어 상기 트래버서 레일 유닛과 함께 이동하는 이동 바디
   를 포함하고, 상기 트래버서 레일 구동부는 상기 이동 바디를 상하 이동시키도록 작동하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 이동 바디의 후방면에는 상하 방향을 따라 일정 구간 기어 치형이 형성되는 간극 조절 랙 기어가 결합되고,
   상기 트래버서 본체에는 상기 간극 조절 랙 기어의 기어 치형에 맞물림되도록 간극 조절 피니언 기어가 결합되며,
   상기 트래버서 레일 구동부는 상기 간극 조절 피니언 기어를 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 트래버서 레일 구동부는 상기 간극 조절 피니언 기어를 회전 구동하는 구동 모터를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛에 접촉함에 따라 발생하는 상기 구동 모터의 작동 전류 변화를 감지하여 이를 기초로 상기 구동 모터의 작동이 정지하도록 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 수직 레일 유닛은 수직 방향으로 기어 치형이 연속 형성되는 수직 랙 기어부를 포함하고,
   상기 트래버서 레일 유닛은 수직 방향으로 상기 수직 랙 기어부의 기어 치형과 동일한 형상의 기어 치형이 형성되는 트래버서 랙 기어부를 포함하고,
   상기 트래버서 레일 유닛이 상기 수직 레일 유닛에 접촉한 상태에서 상기 수직 랙 기어부와 트래버서 랙 기어부는 동일 직선 상에서 기어 치형이 동일한 피치로 연속되게 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 수직 이송 시스템.
   
   

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