KR20230100532A - 자기 부상 타워 리프트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 부상 타워 리프트에 관한 것이다.
본 발명은, 상하방향으로 길게 배치되는 레일; 상기 레일을 따라 상하방향으로 이동하는 캐리지; 상기 캐리지의 이동을 가이드 하기 위하여 상기 레일에 형성되는 가이드; 자기력에 의해 상기 레일과 캐리지 사이의 거리를 유지하면서 상기 캐리지를 상하방향으로 구동시키는 자기 리니어 모터; 상기 캐리지가 이동할 때 상기 레일과의 거리가 유지될 수 있도록 캐리지의 자세를 제어하기 위한 자세 제어수단; 및, 상기 자기 리니어 모터, 자세 제어수단에 전원을 공급하는 전원 공급수단; 을 포함하는 자기 부상 타워 리프트를 제공한다.

Description

자기 부상 타워 리프트{Tower Lift of Magnetic Levitation}
본 발명은 자기 부상 타워 리프트에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조를 위한 제조 라인은 복층으로 구성되며 각 층들에는 증착, 노광, 식각, 이온 주입, 세정 등의 공정 수행을 위한 설비들이 배치되고, 상기 반도체 장치 또는 디스플레이 장치는 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 또는 디스플레이 기판으로서 사용되는 유리 기판에 대하여 일련의 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조된다.
한편, 상기 각 층들 사이에서 수직 방향으로의 자재 이송은 상기 각 층들을 통해 수직 방향으로 설치되는 타워 리프트에 의해 이루어진다.
종래의 타워 리프트는 서보 모터와 타이밍 벨트에 의해 구동되며 상하방향으로 이송되는 캐리지에는 가이드 롤러(휠)이 설치되어 휠과 벨트가 접촉한 상태로 구동되었다.
이러한 형태의 타워 리프트는 여러 가지 문제점을 발생한다.
첫째, 벨트나 휠 사이에 마찰이 생기고 이 마찰에 의해 벨트나 휠이 손상되어 파티클(분진)이 발생하는데, 반도체 제조 공정에서 파티클은 제품 수율에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다.
둘째, 롤러 가이드 구조이므로 레일의 상태에 따라 진동 성능의 한계가 있다.
셋째, 캐리지가 벨트와 접촉한 상태로 이동하게 되어 여러 개의 캐리지를 설치해서 사용하는 경우에도 캐리지 사이의 간격을 개별적으로 조절할 수는 없다. 따라서 효율적인 캐리지의 이동이 불가능한 단점이 있다.
넷째, 타이밍 벨트의 스펙상의 한계로 인해 설비의 최대 높이에 한계가 있다.
본 발명은 전술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비접촉 상태로 구동하여 파티클의 발생가능성이 없고, 진동 제어 성능이 향상되며 여러 개의 캐리지를 개별적으로 운행할 수 있고 최대 높이 제한 없이 설치할 수 있는 자기 부상 타워 리프트를 제공하는 것이다.
전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,
상하방향으로 길게 배치되는 레일;
상기 레일을 따라 상하방향으로 이동하는 캐리지;
상기 캐리지의 이동을 가이드 하기 위하여 상기 레일에 형성되는 가이드;
자기력에 의해 상기 레일과 캐리지 사이의 거리를 유지하면서 상기 캐리지를 상하방향으로 구동시키는 자기 리니어 모터;
상기 캐리지가 이동할 때 상기 레일과의 거리가 유지될 수 있도록 캐리지의 자세를 제어하기 위한 자세 제어수단; 및,
상기 자기 리니어 모터에 전원을 공급하는 전원 공급수단; 을 포함하는 자기 부상 타워 리프트를 제공한다.
상기 캐리지의 이동을 제한하기 위한 제동수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 자세 제어수단은 "ㄷ"자 형태로 배치되는 전자석의 조합과 상기 캐리지에 마련되는 가속도계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 자세 제어수단은 복수로 마련될 수도 있다.
상기 자기 리니어 모터는,
상기 레일에 마련된 코일과, 상기 캐리지에는 마련된 자석을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전원공급 수단은 HID를 포함할 수 있다.
상기 제동수단은,
상기 캐리지에 마련되어 상기 레일과 접하는 위치인 제1위치와 상기 레일과 일정거리 이격된 위치인 제2위치 사이에서 이동하는 패드와 상기 패드를 제1위치와 제2위치 사이로 이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 패드는 우레탄 재질로 제작하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 의하면 비접촉 상태로 구동하여 파티클의 발생가능성이 없고, 진동 제어 성능이 향상되며 여러 개의 캐리지를 개별적으로 운행할 수 있고 최대 높이 제한 없이 설치할 수 있는 자기 부상 타워 리프트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기 부상 타워리프트를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 자세 제어수단의 제어원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 제동수단을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기 부상 타워리프트를 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 자세 제어수단의 제어 원리를 설명하기 위한 도면, 도 3은 제동수단을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 타워 리프트는 레일(10), 캐리지(20), 가이드(11), 자기 리니어 모터, 자세 제어수단(30), 전원 공급수단 및 제동수단(40)을 포함하여 구성된다.
상기 레일(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 상하방향으로 길게 배치되며 내부에는 자기 리니어 모터의 구성인 코일(미도시)이 형성되어 있다.
상기 캐리지(20)는 상기 레일(10)을 따라 상하방향으로 이동하면서 반도체 생산에 필요한 웨이퍼 등의 재료를 이송하는 구성으로서 복수가 마련될 수도 있다. 도 1에는 두 개의 캐리지(20)가 도시되어 있는데 상황에 따라 하나의 캐리지(20)가 설치될 수도 있고, 셋 이상의 캐리지(20)가 설치될 수 있다.
상기 캐리지(20)에는 상기 리니어 모터의 구성인 자석(미도시)이 설치되어 있다.
상기 가이드(11)는 상기 레일(10)에 형성되어 상기 캐리지(20)의 상하 이동을 가이드하는 구성이다.
상기 자기 리니어 모터는 자기력에 의해 상기 레일(10)과 캐리지(20) 사이의 거리를 유지하면서 캐리지(20)를 상하방향으로 구동하기 위한 구성으로서 전술한 바와 같이 레일(10)에 형성되는 코일과 캐리지(20)에 마련된 자석을 포함한다.
상기 레일(10)과 캐리지(20) 사이의 거리가 유지된다는 의미는 레일(10)과 캐리지(20) 사이에 부상력이 작용하여 자기 부상에 의해 레일(10)과 캐리지(20) 사이의 거리가 일정하게 유지된다는 의미이다. 자기 리니어 모터의 구성은 공지의 구성이므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 자세 제어수단(30)은 상기 캐리지(20)가 상하방향으로 이동할 때 상기 레일과의 거리가 일정하게 유지될 수 있도록 캐리지(20)의 자세를 제어하는 구성으로서 도 2에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자 형태로 배치된 전자석(31)의 조합과 가속도계(32)를 포함하여 구성된다.
상기 자세 제어수단(30)은 복수개 마련될 수 있는데 본 실시예에서는 4개가 마련된다.
상기 가속도계(32)는 x축 방향, y축 방향, z축 방향의 가속도를 측정하여 캐리지(20)의 상하 이동과정에서 x축 방향의 변위, y축 방향의 변위, x축 방향의 회전변위, y축 방향이 회전변위, z축 방향의 회전변위를 감지하게 된다.
예를 들어 도면상 위에 있는 두 개의 가속도계의 z축 방향의 가속도가 다르다면 캐리지(20)의 x축 방향의 회전변위가 발생한 것을 감지할 수 있게 되고, 도면상 위에 있는 두 개의 가속도계의 x축 방향의 가속도가 다르다면 캐리지(20)가 z축 방향으로 회전하고 있는 것을 감지할 수 있게 된다.
이처럼 가속도계에 의해 캐리지(20)의 이상 변위가 감지되면 전자석(31)의 강도를 조절하여 캐리지(20)의 이상 변위에 반대되는 방향의 힘을 가함으로써 캐리지(20)의 자세 제어를 하게 되며, 이러한 자세 제어를 통하여 레일(10)과 캐리지(20) 사이의 부상 간극이 일정하게 유지될 수 있도록 하기도 한다.
상기 전원 공급수단은 자기 리니어 모터와 자세 제어수단(30)에 전원을 공급하는 수단으로서 무선 전원 공급수단인 HID(High efficiency Inductive power Distribution)를 포함할 수 있다.
상기 제동수단(40)은 비상상황에 캐리지(20)가 자유 낙하하는 것을 방지하거나 유지 보수 등의 작업을 위하여 캐리지(20)를 임시고정해야 할 때 캐리지(20)의 이동을 제한하기 위한 구성으로서 도 3에 도시된 바와 같이 패드(41)와 구동수단을 포함하여 구성된다.
상기 패드(41)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 레일(10)로부터 일정거리 이격되어 캐리지(20)의 이동을 허용하는 제2위치와 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 레일(10)과 접함으로써 캐리지(20)의 이동을 제한하는 제1위치 사이에서 이동하며, 레일(10)의 손상을 최소화하기 위하여 우레탄 소재로 제작된다.
상기 구동수단은 상기 패드(41)를 제1위치와 제2위치 사이에서 이동시키기 위한 구성으로서 회전부재(42)의 가압에 의해 패드(41)가 제2위치를 유지하다가 회전부재(42)에 의한 가압이 해제되면 피스톤(43)에 의해 패드(42)를 제1위치로 이동시킨다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
10 : 레일
20 : 캐리지
30 : 자세 제어수단
40 : 제동수단

Claims (19)

  1. 상하방향으로 길게 배치되는 레일;
    상기 레일을 따라 상하방향으로 이동하는 캐리지;
    상기 캐리지의 이동을 가이드 하기 위하여 상기 레일에 형성되는 가이드;
    자기력에 의해 상기 레일과 캐리지 사이의 거리를 유지하면서 상기 캐리지를 상하방향으로 구동시키는 자기 리니어 모터;
    상기 캐리지가 이동할 때 상기 레일과의 거리가 유지될 수 있도록 캐리지의 자세를 제어하기 위한 자세 제어수단; 및,
    상기 자기 리니어 모터, 자세 제어수단에 전원을 공급하는 전원 공급수단; 을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리지의 이동을 제한하기 위한 제동수단을 더 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자세 제어수단은 "ㄷ"자 형태로 배치되는 전자석의 조합과 가속도계를 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자세 제어수단은 복수로 마련되는 자기 부상 타워 리프트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자기 리니어 모터는,
    상기 레일에 마련된 코일과, 상기 캐리지에는 마련된 자석을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 자기 리니어 모터는,
    상기 레일에 마련된 코일과, 상기 캐리지에는 마련된 자석을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 자기 리니어 모터는,
    상기 레일에 마련된 코일과, 상기 캐리지에는 마련된 자석을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전원공급 수단은 HID를 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 전원공급 수단은 HID를 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 전원공급 수단은 HID를 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 전원공급 수단은 HID를 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제동수단은,
    상기 캐리지에 마련되어 상기 레일과 접하는 위치인 제1위치와 상기 레일과 일정거리 이격된 위치인 제2위치 사이에서 이동하는 패드와 상기 패드를 제1위치와 제2위치 사이로 이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 제동수단은,
    상기 캐리지에 마련되어 상기 레일과 접하는 위치인 제1위치와 상기 레일과 일정거리 이격된 위치인 제2위치 사이에서 이동하는 패드와 상기 패드를 제1위치와 제2위치 사이로 이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 제동수단은,
    상기 캐리지에 마련되어 상기 레일과 접하는 위치인 제1위치와 상기 레일과 일정거리 이격된 위치인 제2위치 사이에서 이동하는 패드와 상기 패드를 제1위치와 제2위치 사이로 이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제동수단은,
    상기 캐리지에 마련되어 상기 레일과 접하는 위치인 제1위치와 상기 레일과 일정거리 이격된 위치인 제2위치 사이에서 이동하는 패드와 상기 패드를 제1위치와 제2위치 사이로 이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 자기 부상 타워 리프트.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 패드는 우레탄 재질인 자기 부상 타워 리프트.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 패드는 우레탄 재질인 자기 부상 타워 리프트.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 패드는 우레탄 재질인 자기 부상 타워 리프트.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 패드는 우레탄 재질인 자기 부상 타워 리프트.

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