KR20230100193A - 오버헤드 호이스트 트랜스포트의 조향 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

오버헤드 호이스트 트랜스포트의 조향 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

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KR20230100193A
KR20230100193A KR1020210189881A KR20210189881A KR20230100193A KR 20230100193 A KR20230100193 A KR 20230100193A KR 1020210189881 A KR1020210189881 A KR 1020210189881A KR 20210189881 A KR20210189881 A KR 20210189881A KR 20230100193 A KR20230100193 A KR 20230100193A
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Abstract

OHT의 조향 제어 방법에 따르면, 상기 OHT가 정지 상태이면, 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하지 않을 수 있다. 상기 OHT가 직선로를 주행하면, 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가할 수 있다. 상기 OHT가 곡선로를 주행하면, 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 산출된 최적 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가할 수 있다. 따라서, OHT가 주행하는 레일의 상태에 따라서 최적의 정지 토크를 OHT의 주행 휠에 인가할 수 있게 되어, 과부하가 OHT에 인가되는 것이 방지되어, OHT의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

오버헤드 호이스트 트랜스포트의 조향 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{METHOD OF CONTROLLING A STEERING OF AN OVERHEAD HOIST TRANSPORT AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 오버헤드 호이스트 트랜스포트의 조향 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 웨이퍼가 수납된 FOUP을 이송하는 오버헤드 호이스트 트랜스포트의 조향을 제어하는 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 복수개의 웨이퍼들은 FOUP에 수납될 수 있다. 오버헤드 호이스트 트랜스포트(overhead hoist transport : OHT)는 FOUP를 이송시킬 수 있다. OHT는 반도체 제조 라인의 천정에 설치된 레일을 따라 이동될 수 있다. 이러한 OHT 복수개들이 레일에 따라 이동될 수 있다.
OHT는 모터로 제어되는 조향 휠을 좌우로 이동시키며 분기를 이동하고, 곡선로를 주행할 수 있다. 주행 중 흔들림으로 인해 조향이 움직여 경로를 이탈하지 않도록, 일정한 정지 토크를 조향 이동 전까지 인가하여 조향 휠이 좌우 중 어느 한쪽에 밀착되도록 할 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 조향 휠에 계속 토크를 인가하면 발열로 인해 조향 휠이 기구와 맞닿아있는 부분과 협착이 발생하여 조향 이동에 영향을 미칠 수 있다. 또한 조향 기구의 수명이 단축되는 문제가 있다. 즉, 기존의 기술은 모든 주행 상황을 고려하여 충분히 큰 정지 토크를 일정하게 인가하도록 되어 있어 지속적으로 OHT의 조향에 부하가 가해지게 되는 문제가 있다.
본 발명은 OHT에 과부하가 인가되는 것을 방지할 수 있는 OHT의 조향 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 방법을 수행하기 위한 장치도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 OHT의 조향 제어 방법에 따르면, 상기 OHT가 정지 상태이면, 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하지 않을 수 있다. 상기 OHT가 직선로를 주행하면, 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가할 수 있다. 상기 OHT가 곡선로를 주행하면, 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 산출된 최적 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 방법은 상기 OHT의 속도에 감지하고, 상기 OHT의 조향 휠의 방향을 감지하고, 그리고 상기 OHT가 주행 중인 곡선로의 노드 정보를 감지하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 요 각속도는 하기 식을 통해서 산출될 수 있다.
Figure pat00001
= δavg X {Vx/[L+(Wf/Caf-Wr/Car)X(Vx2/g)]}
상기 식에서,
Figure pat00002
는 요 각속도,
Figure pat00003
는 OHT의 종방향 속도, L은 OHT의 전후륜의 축간 거리,
Figure pat00004
과
Figure pat00005
은 전후륜 축에 걸리는 무게들,
Figure pat00006
은 전후륜 휠의 강성계수들, g는 중력가속도,
Figure pat00007
는 좌우 휠 조향각의 평균을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 OHT의 조향 제어 장치는 제어부 및 토크 인가부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 OHT의 주행 정보를 수신하여, 상기 주행 정보에 따른 제어 신호들을 발생시킬 수 있다. 상기 토크 인가부는 상기 제어부의 제어 신호들에 따라서 상기 OHT의 조향 휠로 복수개의 정지 토크들을 선택적으로 인가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 OHT의 속도에 감지하여 상기 제어부로 전송하는 속도 센서, 상기 OHT의 조향 휠의 방향을 감지하여 상기 제어부로 전송하는 조향 방향 센서, 및 상기 OHT가 주행 중인 곡선로의 노드 정보를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 노드 센서를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 OHT가 곡선로를 주행하는 경우, 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 최적 정지 토크를 산출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 OHT가 정지 상태이면, 상기 토크 인가부는 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하지 않을 수 있다. 상기 OHT가 직선로를 주행하면, 상기 토크 인가부는 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가할 수 있다. 상기 OHT가 곡선로를 주행하면, 상기 토크 인가부는 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 산출된 최적 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가할 수 있다.
본 발명에 따르면, OHT가 주행하는 레일의 상태에 따라서 최적의 정지 토크를 OHT의 주행 휠에 인가할 수 있다. 따라서, 과부하가 OHT에 인가되는 것이 방지되어, OHT의 수명을 연장시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 OHT의 조향 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치를 이용해서 OHT의 조향을 제어하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예를 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 실시예에 따른 OHT의 조향 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
OHT는 제조 설비 라인의 천정에 설치된 레일(rail)을 따라 이동될 수 있다. OHT(T)는 레일을 따라 이동하여 적재물을 각 제조 설비로 이송시킬 수 있다. 본 실시예에서, 적재물은 웨이퍼(wafer)들이 수납된 FOUP을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
OHT는 모터(motor)로 제어되는 조향 휠(steering wheel)(W)을 포함할 수 있다. 조향 휠(W)을 제어하여, OHT가 레일로부터 이탈하는 것이 방지될 수 있다.
도 1을 참조하면, OHT의 조향 제어 장치는 제어부(controller)(110), 속도 센서(sensor)(120), 조향 방향 센서(130), 노드(node) 센서(140) 및 토크(torque) 인가부(150)를 포함할 수 있다.
속도 센서(120)는 레일을 타고 이동하는 OHT의 속도를 감지할 수 있다. 속도 센서(120)에 의해 감지된 OHT의 속도는 제어부(110)로 전송될 수 있다.
조향 방향 센서(130)는 OHT의 조향 방향을 감지할 수 있다. 조향 방향 센서(130)에 의해 감지된 OHT의 조향 방향은 제어부(110)로 전송될 수 있다.
노드 센서(140)는 레일의 정보, 특히 레일의 형상에 대한 정보를 감지할 수 있다. 예를 들어서, 노드 센서(140)는 레일의 형상이 직선 또는 곡선인 것을 감지할 수 있다. 노드 센서(140)에 의해 감지된 노드 정보는 제어부(110)로 전송될 수 있다.
제어부(110)는 속도 센서(120)에서 감지된 OHT의 속도, 조향 방향 센서(130)에서 감지된 OHT의 조향 방향, 및 노드 센서(140)에서 감지된 노드 정보를 수신할 수 있다. 제어부(110)는 수신된 정보들은 근거로 토크 인가부(150)로 제어 신호들을 전송할 수 있다.
예를 들어서, 속도 센서(120)가 감지한 OHT의 속도가 0라면, 제어부(110)는 OHT가 현재 정지된 상태라는 것을 판단할 수 있다. 노드 센서(140)에 의해 감지된 정보가 직선로라면, 제어부(110)는 OHT가 현재 직선로를 주행한다는 것을 판단할 수 있다. 노드 센서(140)에 의해 감지된 정보가 곡선로라면, 제어부(110)는 OHT가 현재 곡선로를 주행한다는 것을 판단할 수 있다. 제어부(110)는 각각의 상태에 따른 제어 신호들을 토크 인가부(150)로 전송할 수 있다.
토크 인가부(150)는 제어부(110)의 제어 신호들에 따라서 OHT의 조향 휠(W)로 정지 토크를 선택적으로 인가할 수 있다. 예를 들어서, OHT가 정지 상태이면, 토크 인가부(150)는 OHT의 조향 휠(W)로 정지 토크를 인가하지 않을 수 있다. OHT가 직선로를 주행하고 있는 상태이면, 토크 인가부(150)는 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 OHT의 조향 휠(W)로 인가할 수 있다. OHT가 곡선로를 주행하고 있는 상태이면, 토크 인가부(150)는 OHT의 주행 속도와 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 산출된 최적 정지 토크를 OHT의 조향 휠(W)로 인가할 수 있다.
본 실시예에서, OHT의 속도와 레일의 곡률에 따라 OHT의 횡방향 성분인 요 각속도(yaw rate)에 따른 정지 토크 히스테리시스 맵(hysteresis map)을 구현할 수 있다. 또한, OHT의 주행 시나리오를 특정 가능하므로, OHT에는 별도의 요 각속도 센서(120)와 같은 관성 센서를 이용하지 않고 오픈 루프 제어를 통해 센서리스 적응형 조향 제어를 수행 가능할 수 있다.
원하는 요 각속도는 다음과 같은 모델링(modeling)을 통해서 산출될 수 있다.
Figure pat00008
= δavg X {Vx/[L+(Wf/Caf-Wr/Car)X(Vx2/g)]}
상기 식에서,
Figure pat00009
는 원하는 요 각속도,
Figure pat00010
는 OHT의 종방향 속도, L은 OHT의 전후륜의 축간 거리,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
은 전후륜 축에 걸리는 무게,
Figure pat00013
은 전후륜 휠의 강성계수, g는 중력가속도,
Figure pat00014
는 좌우 휠 조향각의 평균을 나타낸다.
여기서, 레일을 따라 도는 OHT의 특성상,
Figure pat00015
는 Ackerman turning geometry에서 다음과 같이 근사 가능하다.
Figure pat00016
Figure pat00017
결과적으로, 원하는 요 각속도는 하기 식으로 산출될 수 있다.
Figure pat00018
= VxL/{R X [L+(Wf/Caf-Wr/Car)X(Vx2/g)]}
도 2는 도 1에 도시된 장치를 이용해서 OHT의 조향을 제어하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 단계 ST200에서, 속도 센서(120)가 레일을 타고 이동하는 OHT의 속도를 감지할 수 있다. 속도 센서(120)에 의해 감지된 OHT의 속도는 제어부(110)로 전송될 수 있다.
단계 ST202에서, 조향 방향 센서(130)가 OHT의 조향 방향을 감지할 수 있다. 조향 방향 센서(130)에 의해 감지된 OHT의 조향 방향은 제어부(110)로 전송될 수 있다.
단계 ST204에서, 노드 센서(140)가 레일의 정보, 특히 레일의 형상에 대한 정보를 감지할 수 있다. 예를 들어서, 노드 센서(140)는 레일의 형상이 직선 또는 곡선인 것을 감지할 수 있다. 노드 센서(140)에 의해 감지된 노드 정보는 제어부(110)로 전송될 수 있다.
단계 ST206에서, 제어부(110)는 수신된 정보들은 근거로 OHT가 레일 상에서 정지 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
만일 OHT가 레일 상에서 정지 상태라면, 제어부(110)는 해당 제어 신호를 토크 인가부(150)로 전송할 수 있다. 단계 ST208에서, 정지된 OHT로 정지 토크를 인가할 필요가 없으므로, 토크 인가부(150)는 OHT의 조향 휠(W)로 정지 토크를 인가하지 않을 수 있다.
반면에, OHT가 주행 중인 상태라면, 단계 ST208에서, 제어부(110)는 수신된 정보들을 근거로 OHT가 직선로를 주행하는지 여부를 판단할 수 있다.
만일 OHT가 직선로를 주행하고 있다면, 제어부(110)는 해당 제어 신호를 토크 인가부(150)로 전송할 수 있다. 단계 ST212에서, 토크 인가부(150)는 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 OHT의 조향 휠(W)로 인가할 수 있다.
만일 OHT가 직선로가 아닌 레일을 따라 주행하고 있다면, 단계 ST214에서, 제어부(110)는 OHT가 곡선로를 주행하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
단계 ST216에서, 제어부(110)는 곡선로를 주행하는 OHT의 주행 속도와 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 최적 정지 토크를 산출할 수 있다. 요 각속도의 산출은 위에서 상세히 언급하였으므로, 반복 설명은 생략할 수 있다. 제어부(110)는 산출된 최적 정지 토크에 관한 정보를 포함하는 제어 신호를 토크 인가부(150)로 전송할 수 있다.
단계 ST218에서, 토크 인가부(150)는 제어부(110)에 의해 산출된 최적 정지 토크를 조향 휠(W)로 인가할 수 있다.
본 실시예에 따르면, OHT가 주행하는 레일의 상태에 따라서 최적의 정지 토크를 OHT의 주행 휠에 인가할 수 있다. 따라서, 과부하가 OHT에 인가되는 것이 방지되어, OHT의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 제어부 120 ; 속도 센서
130 ; 조향 방향 센서 140 ; 노드 센서
150 ; 토크 인가부 W ; 조향 휠

Claims (7)

  1. OHT가 정지 상태이면, 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하지 않고;
    상기 OHT가 직선로를 주행하면, 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하고; 그리고
    상기 OHT가 곡선로를 주행하면, 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 산출된 최적 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하는 것을 포함하는 OHT의 조향 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 OHT의 속도에 감지하고;
    상기 OHT의 조향 휠의 방향을 감지하고; 그리고
    상기 OHT가 주행 중인 곡선로의 노드 정보를 감지하는 것을 더 포함하는 OHT의 조향 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 요 각속도는 하기 식을 통해서 산출되고,
    Figure pat00019
    = δavg X {Vx/[L+(Wf/Caf-Wr/Car)X(Vx2/g)]}
    상기 식에서,
    Figure pat00020
    는 요 각속도,
    Figure pat00021
    는 OHT의 종방향 속도, L은 OHT의 전후륜의 축간 거리,
    Figure pat00022
    과
    Figure pat00023
    은 전후륜 축에 걸리는 무게들,
    Figure pat00024
    은 전후륜 휠의 강성계수들, g는 중력가속도,
    Figure pat00025
    는 좌우 휠 조향각의 평균인 OHT의 조향 제어 방법.
  4. OHT의 주행 정보를 수신하고, 상기 주행 정보에 따른 제어 신호들을 발생시키는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 신호들에 따라서 상기 OHT의 조향 휠로 복수개의 정지 토크들을 선택적으로 인가하는 토크 인가부를 포함하는 OHT의 조향 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 OHT의 속도에 감지하여 상기 제어부로 전송하는 속도 센서;
    상기 OHT의 조향 휠의 방향을 감지하여 상기 제어부로 전송하는 조향 방향 센서; 및
    상기 OHT가 주행 중인 곡선로의 노드 정보를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 노드 센서를 더 포함하는 OHT의 조향 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 OHT가 곡선로를 주행하는 경우, 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 최적 정지 토크를 산출하는 OHT의 조향 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 토크 인가부는
    상기 OHT가 정지 상태이면, 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하지 않고,
    상기 OHT가 직선로를 주행하면, 조향의 방향 전환이 없을 정도인 최소 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하며,
    상기 OHT가 곡선로를 주행하면, 상기 OHT의 주행 속도와 상기 OHT의 횡방향 성분에 해당하는 요 각속도(yaw rate)를 근거로 산출된 최적 정지 토크를 상기 OHT의 조향 휠로 인가하는 OHT의 조향 제어 장치.


KR1020210189881A 2021-12-28 2021-12-28 오버헤드 호이스트 트랜스포트의 조향 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 KR20230100193A (ko)

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