KR20230103869A - 물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템 - Google Patents

물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템 Download PDF

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KR20230103869A
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Abstract

본 발명의 실시예는 제조 공장에서 고속화 및 저진동화가 가능한 물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템을 제공하고자 한다. 본 발명에 따른 제조 공장에서 제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량은, 상기 물품이 수용되는 공간을 제공하는 프레임 부재와, 상기 프레임 부재의 상부에서 회전 가능하도록 결합되는 바디 부재와, 상기 바디 부재에 설치되고, 상기 물품 반송 차량의 양 측에 설치된 측부 가이드 레일 부재에 대한 견인력을 발생시킴으로써 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 간격을 제어하는 자기 부상 액츄에이터와, 상기 측부 가이드 레일 부재의 상부에 설치된 리니어 모터 마그넷 부재와의 상호 작용에 의해 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재를 포함한다.

Description

물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템{ARTICLE TRANSPORT VEHICLE, RAIL ASSEMBLY, AND ARTICLE TRANSPORT SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 제조 공장에서 물품을 반송하기 위한 물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템에 관한 것이다.
반도체 또는 디스플레이 제조 공정은 기판(웨이퍼 또는 글라스) 상에 수십 내지 수백 단계의 처리 공정을 통해 최종 제품을 제조하는 공정으로서, 각 공정 마다 해당 공정을 수행하는 제조 설비에 의해 수행될 수 있다. 특정 제조 설비에서의 공정이 종료되면 다음 공정을 진행하기 위하여 물품(기판)이 다음 제조 설비로 반송될 수 있으며, 일정 기간 동안은 보관 설비에서 보관될 수 있다.
물품 반송 시스템은 상술한 바와 같이 제조 공정을 위하여 물품을 반송하거나 보관하는 시스템을 지칭하며, 크게 물품을 반송하는 반송 시스템과 물품을 저장하는 저장 시스템으로 구분될 수 있다. 물품 반송 시스템에 있어서 천장에 설치된 레일을 따라 주행하는 OHT(overhead hoist transport) 시스템이 반도체 제조 공장에 적용되고 있다.
한편, 반도체 제조 공정의 미세화와 함께 생산량의 증대가 요구되고 있으며, 이에 따라 물품 반송 차량(OHT)의 고속화 및 저진동이 중요해지고 있으나, 종래의 차량이 한계에 직면함에 따라 자기 부상 시스템과 같이 비접촉 방식의 차량의 도입이 논의되고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 제조 공장에서 고속화 및 저진동화가 가능한 물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 제조 공장에서 제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량은, 상기 물품이 수용되는 공간을 제공하는 프레임 부재와, 상기 프레임 부재의 상부에서 회전 가능하도록 결합되는 바디 부재와, 상기 바디 부재에 설치되고, 상기 물품 반송 차량의 주행 경로를 따라 설치된 측부 가이드 레일 부재에 대한 견인력을 발생시킴으로써 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 간격을 제어하는 자기 부상 액츄에이터와, 상기 측부 가이드 레일 부재의 상부에 설치된 리니어 모터 마그넷 부재와의 상호 작용에 의해 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 바디 부재는, 일정한 형상으로 제공되며 회전 기구를 통해 상기 프레임 부재에 회전 가능하도록 결합된 베이스 바디 부재와, 상기 베이스 바디 부재의 양측에 형성된 측면 바디 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 리니어 모터 코일 부재는, 상기 측면 바디 부재의 외측에 고정되며 상기 리니어 모터 마그넷 부재에서 오목하게 들어간 요부(凹部)에 소정의 간격을 두고 삽입되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 자기 부상 액츄에이터는, 상기 측면 바디 부재의 외측면에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 측면에 인접하게 설치되어 수평 방향에 대한 상기 측부 가이드 레일 부재와의 간격을 제어하는 수평 자기 부상 액츄에이터와, 상기 베이스 바디 부재의 양 측면에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 하부면에 인접하게 설치되어 수직 방향에 대한 상기 측부 가이드 레일 부재와의 간격을 제어하는 수직 자기 부상 액츄에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 자기 부상 액츄에이터는, 주행 경로의 분기 영역에서 주행하고자 하는 주행 방향에 따라 상기 측부 가이드 레일 부재에 대해 선택적으로 견인력을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 물품 반송 차량은, 상기 바디 부재는 상기 회전 기구에 결합되며 상기 베이스 바디 부재의 상부로 연장되는 수직 회전축 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 물품 반송 차량은, 상기 수직 회전축 부재의 상단에 형성되어 상기 물품 반송 차량의 이동 경로를 따라 설치된 요크 부재의 상부에 설치된 상부 가이드 레일 부재로 견인력을 발생시키는 중력 보상 액츄에이터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 물품 반송 차량은, 상기 중력 보상 액츄에이터의 양 측에 구비되어 주행 경로의 분기 영역에서 주행 방향에 따라 상기 상부 가이드 레일 부재의 일 측에 각각 설치된 분기 가이드 레일 부재에 대해 선택적으로 견인력을 발생시키는 분기 보조 액츄에이터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 물품 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체는, 상기 주행 경로를 따라 설치되는 요크 부재와, 상기 요크 부재의 하부 내측면에 설치되며, 상기 물품 반송 차량의 자기 부상 액츄에이터에 상호 작용되어 상기 물품 반송 차량에 대한 간격이 제어되는 측부 가이드 레일 부재와, 상기 측부 가이드 레일의 상부에 설치되며, 상기 물품 반송 차량의 구동력을 발생하기 위한 리니어 모터 코일 부재와 상호 작용되도록 구성되는 리니어 모터 마그넷 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 리니어 모터 마그넷 부재에서 오목하게 들어간 요부(凹部)에 상기 리니어 모터 코일 부재가 소정의 간격을 두고 삽입되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 물품 반송 차량에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 측면에 인접하게 설치되는 수평 자기 부상 액츄에이터에 의해 수평 방향에 대한 상기 물품 반송 차량과 상기 측부 가이드 레일 부재 사이의 간격이 제어되고, 상기 물품 반송 차량에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 하부면에 인접하게 설치되는 수직 자기 부상 액츄에이터에 의해 수직 방향에 대한 상기 물품 반송 차량과 상기 측부 가이드 레일 부재 사이의 간격이 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 레일 구조체는, 상기 요크 부재의 중심부에서 상기 물품 반송 차량의 상부에 설치되는 중력 보상 액츄에이터와 상호 작용되는 상부 가이드 레일 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 가이드 레일 부재는, 상기 주행 경로의 분기 영역에서 주행 방향을 따라 분기되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 레일 구조체는, 상기 분기 영역에서 상기 주행 방향의 일 측에 각각 설치되어 상기 중력 보상 액츄에이터의 양 측에 구비된 분기 보조 액츄에이터에 상호 작용되는 분기 가이드 레일 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템은, 제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량과, 상기 물품 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체를 포함한다. 상기 레일 구조체는, 상기 주행 경로를 따라 설치되는 요크 부재와, 상기 요크 부재의 하부 내측면에 설치되는 측부 가이드 레일 부재와, 상기 측부 가이드 레일 부재의 상부에 설치된 리니어 모터 마그넷 부재를 포함한다. 상기 물품 반송 차량은, 상기 물품이 수용되는 공간을 제공하는 프레임 부재와, 상기 프레임 부재의 상부에서 회전 가능하도록 결합되는 바디 부재와, 상기 바디 부재에 설치되고, 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 견인력을 발생시킴으로써 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 간격을 제어하는 자기 부상 액츄에이터와, 상기 리니어 모터 마그넷 부재와 상호 작용에 의해 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재를 포함한다.
본 발명에 따른 물품 반송 차량, 레일 구조체, 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템은 자기 부상 액츄에이터와 측부 가이드 레일 부재 사이의 견인력에 의해 간격이 제어되면서 리니어 모터 코일 부재와 리니어 모터 마그넷 부재와의 상호 작용에 의해 구동력을 발생시킴으로써 자세 제어 및 비접촉 구동을 가능하게 하고, 따라서 물품 반송 차량의 고속화 및 저진동화를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 물품 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 직진 주행 구간에서 물품 반송 차량의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 분기 주행 구간에서 물품 반송 차량의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 분기 주행 구간에서 직진 방향으로 주행하는 물품 반송 차량의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 분기 주행 구간에서 곡선 방향으로 주행하는 물품 반송 차량의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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 본 발명에 따른 제조 공장에서 비접촉 주행을 위한 물품 반송 차량(10), 레일 구조체(20), 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템의 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템을 도시한다. 이하에서는 본 발명이 적용되는 제조 공장으로서 반도체 제품을 제조하는 반도체 제조 공장을 예로서 설명한다. 다만, 본 발명이 적용될 수 있는 제조 공장의 범위는 특정 타입에 제한되는 것이 아니며 다양한 산업군의 제조 공장에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 물품 반송 시스템은 디스플레이 패널, 전자 기기, 자동차, 또는 2차 전지 등 다양한 제조 공장에 적용될 수 있다.
반도체 제조 공장은 하나 또는 그 이상의 클린룸으로 구성되며, 각 클린룸에 반도체 제조 공정을 수행하기 위한 제조 설비(1)들이 설치될 수 있다. 일반적으로, 기판(예: 웨이퍼)에 복수의 제조 공정들이 반복 수행됨으로써 최종적으로 처리된 기판이 완성될 수 있는데, 특정 반도체 제조 설비에서 제조 공정이 완료되면 다음 제조 공정을 위한 제조 설비(1)로 기판이 반송된다. 여기서 웨이퍼는 복수개의 기판들을 수용할 수 있는 반송 용기(예: front opening unified pod, FOUP)에 보관된 상태로 반송될 수 있다. 웨이퍼들이 수납된 반송 용기는 물품 반송 차량(10)에 의해 반송될 수 있다. 물품 반송 차량(10)은 천정에 설치된 레일을 따라 주행하는 OHT(overhead hoist transport)로 지칭될 수 있다.
도 1을 참고하면, 반도체 제조 공장 내 공정을 수행하기 위한 제조 설비(1)가 설치되고, 제조 설비(1) 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량(10)과 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체(20)가 제공된다. 여기서, 물품 반송 차량(10)이 제조 설비(1)들 사이에서 물품을 반송할 때, 물품이 곧바로 특정 제조 설비에서 다른 제조 설비로 반송될 수도 있고, 물품이 저장 장치에 보관된 이후 다른 제조 설비로 반송될 수 있다.
저장 장치는 복층으로 배열된 랙 형태를 스토커(2)가 사용될 수 있다. 또한, 저장 장치로서 레일 구조체(20)의 측부에 설치되는 사이드 트랙 버퍼(Side Track Buffer)와 레일 구조체(20)의 하부에 설치되는 언더 트랙 버퍼(Under Track Buffer)와 같은 임시 보관 설비(3)가 제공될 수 있다.
일반적으로, 물품 반송 차량(10)은 주행 휠이 레일에 접촉한 상태로 회전함으로써 주행한다. 또한, 물품 반송 차량(10)은 주행 경로의 분기 영역에서 상부에 위치한 조향 휠이 조향 가이드 레일에 접촉하도록 함으로써 특정 방향으로 선택적으로 주행한다.
일반적인 접촉식 주행 및 조향 방법의 경우, 휠과 레일 간의 접촉으로 인해 진동 및 충격이 발생할 수 있으며, 진동 및 충격이 웨이퍼에 전달되면 불량이 발생할 위험이 있다. 또한, 물품 반송 차량(10)의 주행 속도가 높아질 수록 휠과 레일 간의 접촉에 의해 발생하는 진동 및 충격이 더욱 커지기 때문에, 물품 반송 차량(10)의 주행 속도가 제한되는 문제점이 있다. 또한, 휠과 레일 간의 접촉으로 인해 각종 파티클이 발생할 수 있으며, 이는 제조 공장의 청정 환경을 저해하는 요소가 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 비접촉 방식으로 주행 및 조향을 수행할 수 있는 물품 반송 차량(10)을 제공한다. 본 발명에 따르면, 물품 반송 차량(10)과 레일 구조체(20) 사이에 마찰이 발생하지 않기 때문에 진동 및 충격을 방지할 수 있다. 따라서, 진동 및 충격이 물품으로 전달되는 것이 방지되고, 물품 반송 차량(10)의 주행 속도를 높일 수 있다. 또한, 휠과 레일의 접촉으로 인해 발생하는 파티클이 방지되므로 제조 공장 내 청정 환경을 유지할 수 있다.
물품 반송 차량(10)은 제조 공장에 설치된 레일 구조체(20)를 따라 주행하며, 제조 설비(1)로부터 물품을 수취하여 다른 제조 설비(1)로 이송할 수 있다. 물품 반송 차량(10)은 크게 이동을 위한 주행부와 물품의 이적재를 위한 물품 핸들링부로 구성될 수 있다. 물품 핸들링부는 물품을 파지하기 위한 핸드 유닛, 제조 설비(1)의 로드 포트를 향하여 핸드 유닛을 수평 이동시키는 슬라이드 유닛, 핸드 유닛을 하강 및 상승시키는 벨트 형태의 호이스트 유닛 등을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 비접촉 방식의 주행 및 주향을 위한 물품 반송 차량(10)의 구성에 관한 것이므로 물품의 핸들링을 위한 구성에 대한 설명은 생략되며, 물품을 핸들링하기 위한 다양한 구조가 적용될 수 있다.
물품 반송 차량(10)의 주행부는 물품 반송 차량(10)의 가속, 감속, 제동, 조향 등을 위한 구동 장치 및 구동 장치를 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 한편, 물품 반송 차량(10)의 주행부는 물품 반송 차량(10)의 주행 방향을 기준으로 전방과 후방에 각각 구성될 수 있다. 즉, 전방의 주행부와 후방의 주행부가 하나의 차체를 구성하여 물품을 이송하며, 전방의 주행부와 후방의 주행부는 서로 연계하여 동작할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 전방과 후방의 주행부를 서로 구분하지 않고 하나의 주행부를 기준으로 설명하며, 2개의 주행부 뿐만 아니라 그 이상의 주행부로 구성된 물품 반송 차량(10)에 본 발명이 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 제조 설비(1) 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량(10) 및 물품 반송 차량(10)의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체(20)의 구조를 개략적으로 도시한다.
본 발명에 따른 제조 공장의 물품 반송 시스템은, 제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량(10)과, 물품 반송 차량(10)의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체(20)를 포함한다.
레일 구조체(20)는, 주행 경로를 따라 설치되는 요크 부재(210)와, 요크 부재(210)의 하부 내측면에 설치되는 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)와, 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)의 상부에 설치된 리니어 모터 마그넷 부재(230A, 230B)를 포함한다.
물품 반송 차량(10)은 물품이 수용되는 공간을 제공하는 프레임 부재(110)와, 프레임 부재(110)의 상부에서 회전 가능하도록 결합되는 바디 부재(120)와, 바디 부재(120)에 설치되고 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)에 대한 견인력을 발생시킴으로써 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)에 대한 간격을 제어하는 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)와, 리니어 모터 마그넷 부재(230A, 230B)와의 상호 작용에 의해 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)를 포함한다.
레일 구조체(20)는 물품 반송 차량(10)의 주행을 위한 주행 경로를 제공하며, 제조 공장의 천장에 설치될 수 있다.
측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)는 물품 반송 차량(10)의 부상 및 자세 제어를 수행하는 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)와 상호 작용하도록 구성된다. 리니어 모터 마그넷 부재(230A, 230B)는 물품 반송 차량(10)의 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B))와 상호 작용하도록 구성된다.
레일 구조체(20)는 요크 부재(210)의 중심부에 설치되는 상부 가이드 레일 부재(240)를 포함할 수 있다. 상부 가이드 레일 부재(240)는 물품 반송 차량(10)을 부상시키기 위한 중력 보상 액츄에이터(150)와 상호 작용하도록 구성된다. 도 7 내지 도 10에 도시된 것과 같이, 상부 가이드 레일 부재(240)는 주행 경로의 분기 영역에서 주행 방향을 따라 분기되도록 구성된다. 참고로, 도 7 내지 도 10은 주행 경로의 분기 영역에서 상부에서 바라본 물품 반송 차량(10)의 분기 주행 과정을 도시한다.
물품 반송 차량(10)은 레일 구조체(20)에 의해 형성된 주행 경로를 따라 주행할 수 있다.
프레임 부재(110)는 물품이 수용되는 공간이 내부에 형성되면서 외부의 물체로부터 이송중인 물품을 보호하도록 구성될 수 있다. 물품 반송 차량(10)의 주행 방향을 기준으로, 프레임 부재(110)의 좌측 및 우측은 물품이 슬라이드 이동할 수 있도록 개방될 수 있으며, 다만 프레임 부재(110)의 전방과 후방은 물품을 보호하기 위해 구조물이 구비될 수 있다. 프레임 부재(110)의 전방과 후방에 물품 반송 차량(10)을 주행을 위해 필요한 전자 기기(예: 카메라, 거리 센서, 리더기)가 설치될 수 있다.
한편, 프레임 부재(110)는 회전 기구(115)에 의해 바디 부재(120)와 결합되며, 회전 기구(115)는 하부의 프레임 부재(110)와 상부의 바디 부재(120)가 서로 회전 가능하도록 결합한다. 회전 기구(115)에 의해 형성되는 회전 축을 기준으로 프레임 부재(110)와 바디 부재(120)는 서로 회전할 수 있다. 즉, 바디 부재(120)와 프레임 부재(110)가 향하는 방향이 서로 다를 수 있으며, 이는 이후 설명되는 도 9 및 도 10과 같은 물품 반송 차량(10)의 곡선 주행시 원활한 주행을 가능하게 한다.
바디 부재(120)는 물품 반송 차량(10)의 주행을 위한 차체로서, 구동을 위한 구동 장치, 통신 및 제어를 위한 디바이스가 바디 부재(120)에 설치될 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 바디 부재(120)는 물품 반송 차량(10)의 전방과 후방에 각각 구비될 수 있다. 바디 부재(120)는 회전 기구(115)를 통해 프레임 부재(110)를 상부에서 지지함으로써 물품을 운반할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 바디 부재(120)는 일정한 형상으로 제공되며 회전 기구(115)를 통해 프레임 부재(110)에 회전 가능하도록 결합된 베이스 바디 부재(122)와, 베이스 바디 부재(122)의 양측에 형성된 측면 바디 부재(124A, 124B)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 베이스 바디 부재(122)가 회전 기구(115)를 통해 프레임 부재(110)에 결합되고, 베이스 바디 부재(122)의 상부 좌측과 상부 우측에 각각 측면 바디 부재(124A, 124B)가 설치될 수 있다. 베이스 바디 부재(122)와 측면 바디 부재(124A, 124B)는 일체로 구성될 수도 있고, 개별 제작 후 조립될 수도 있다.
추가적으로, 바디 부재(120)는 베이스 바디 부재(122)의 중심에서 상부로 연장되는 수직 회전축 부재(126)를 더 포함할 수 있다. 수직 회전축 부재(126)의 상단에 형성되어 물품 반송 차량(10)의 하중에 대응하는 견인력을 발생시키는 중력 보상 액츄에이터(150)가 구비될 수 있다. 중력 보상 액츄에이터(150)의 양 측에는 물품 반송 차량(10)의 조향을 보조하기 위한 분기 보조 액츄에이터(160A, 160B)가 구비될 수 있다.
자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는 코일에 전기적 신호를 인가하여 전자석과 같은 자성체와의 상호 작용을 통해 견인력을 발생시킨다.
자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는 물품 반송 차량(10)의 주행 경로를 따라 설치된 측부 가이드 레일 부재(220)에 대한 견인력을 발생시킴으로써 측부 가이드 레일 부재(220)에 대한 간격을 제어할 수 있다. 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는 측부 가이드 레일 부재(220)와 상호 작용되어 견인력을 발생시킬 수 있다. 도 2를 참고하면, 물품 반송 차량(10)의 주행 방향을 기준으로 좌측 및 우측에 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는, 측면 바디 부재(122A, 122B)의 외측면에서 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)의 측면에 인접하게 설치되어 수평 방향에 대한 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)와의 간격을 제어하는 수평 자기 부상 액츄에이터(132A, 132B)와, 베이스 바디 부재(122)의 양 측면에서 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)의 하부면에 인접하게 설치되어 수직 방향에 대한 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)와의 간격을 제어하는 수직 자기 부상 액츄에이터(134A, 134B)를 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 측면 바디 부재(124A, 124B)의 외측면에서 수평 자기 부상 액츄에이터(132A, 132B)가 구비되고, 베이스 바디 부재(122)의 양 측면에 수직 자기 부상 액츄에이터(134A, 134B)가 구비될 수 있다. 수평 자기 부상 액츄에이터(132A, 132B)는 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)에 균등하게 견인력을 발생시킴으로써 물품 반송 차량(10)과 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)과의 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 비록 도시되지 않았으나, 물품 반송 차량(10)과 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)사이의 수평 방향(X 방향)의 간격을 감지하는 갭 센서가 구비될 수 있으며, 갭 센서에 의해 측정된 수평 방향 간격에 대응하여 수평 자기 부상 액츄에이터(132A, 132B)의 견인력이 제어될 수 있다.
수직 자기 부상 액츄에이터(134A, 134B)는 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)에 대하여 물품 반송 차량(10)의 하중에 대응하는 견인력을 발생시킬 수 있다. 마찬가지로, 물품 반송 차량(10)과 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)사이의 수직 방향(Z 방향)의 간격을 감지하는 갭 센서가 구비될 수 있으며, 갭 센서에 의해 측정된 수직 방향 간격에 대응하여 수평 자기 부상 액츄에이터(132A, 132B)의 견인력이 제어될 수 있다.
즉, 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는 물품 반송 차량(10)의 수직 방향 부상 및 수평 방향 위치 제어를 수행할 수 있다.
또한, 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는 주행 경로의 분기 영역에서 주행하고자 하는 주행 방향에 따라 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)에 대해 선택적으로 견인력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 분기 영역에서 우측 방향으로 주행하고자 하는 경우 우측의 자기 부상 액츄에이터(130B)가 활성화되어 우측의 측부 가이드 레일 부재(220B)로 견인력을 발생시킨다. 반면, 좌측의 자기 부상 액츄에이터(130A)는 비활성화되므로 물품 반송 차량(10)은 우측의 측부 가이드 레일 부재(220B)를 따라 이동할 수 있다. 도 7 및 도 8을 참고하면, 분기 영역에서 직진 방향(우측 방향)으로 주행하는 경우 우측의 자기 부상 액츄에이터(130B)가 활성화되어 우측의 측부 가이드 레일 부재(220B)로 견인력을 발생시킴으로써 물품 반송 차량(10)이 직진 방향으로 주행할 수 있다.
또한, 도 6과 같이 분기 영역에서 좌측 방향으로 주행하고자 하는 경우 좌측의 자기 부상 액츄에이터(130A)가 활성화되어 좌측의 측부 가이드 레일 부재(220A)로 견인력을 발생시킨다. 반면, 우측의 자기 부상 액츄에이터(130B)는 비활성화되므로 물품 반송 차량(10)은 좌측의 측부 가이드 레일 부재(220A)를 따라 이동할 수 있다. 도 9 및 도 10을 참고하면, 분기 영역에서 곡선 방향(좌측 방향)으로 주행하는 경우 좌측의 자기 부상 액츄에이터(130A)가 활성화되어 좌측의 측부 가이드 레일 부재(220A)로 견인력을 발생시킴으로써 물품 반송 차량(10)이 직진 방향으로 주행할 수 있다.
리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)는 리니어 모터 마그넷 부재(230A, 230B)와의 상호 작용을 통해 주행을 위한 추진력을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)는, 측면 바디 부재(124A, 124B)의 외측에 고정되며 리니어 모터 마그넷 부재(230B)에서 오목하게 들어간 요부(凹部)에 소정의 간격을 두고 삽입되도록 구성될 수 있다. 도 4를 참고하면, 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)는 측면 바디 부재(124A, 124B)의 외측 수평면에 고정되도록 설치되며, 리니어 모터 마그넷 부재(230B)에서 오목하게 들어간 요부에 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)의 돌출된 부위가 삽입될 수 있다. 여기 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)와 리니어 모터 마그넷 부재(230B) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 설계될 수 있다.
즉, 리니어 모터 코일 부재(140A, 140B)는 물품 반송 차량(10)의 주행을 위한 추진력을 발생시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)는, 주행 경로의 분기 영역에서 주행하고자 하는 주행 방향에 따라 측부 가이드 레일 부재(220A, 220B)에 대해 선택적으로 견인력을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 물품 반송 차량(10)의 바디 부재(120)는 회전 기구(115)에 결합되며 베이스 바디 부재(122)의 상부로 연장되는 수직 회전축 부재(126)를 더 포함할 수 있다. 도 2를 참고하면, 수직 회전축 부재(126)는 회전 기구(115)의 회전축으로부터 수직 방향(Z 방향)을 향하여 연장되도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 물품 반송 차량(10)은 수직 회전축 부재(126)의 상단에 형성되어 물품 반송 차량(10)의 이동 경로를 따라 설치된 요크 부재(210)의 상부에 설치된 상부 가이드 레일 부재(240)로 견인력을 발생시키는 중력 보상 액츄에이터(150)를 더 포함할 수 있다. 중력 보상 액츄에이터(150)는 상부 가이드 레일 부재(240)와의 상호 작용을 통해 물품 반송 차량(10)의 하중에 대응하는 견인력을 발생시킬 수 있다.
레일 구조체(20)는 분기 영역에서 주행 방향의 일 측에 각각 설치되는 분기 가이드 레일 부재(250A, 250B)를 더 포함할 수 있다.
물품 반송 차량(10)은 중력 보상 액츄에이터(150)의 양 측에 구비되어 주행 경로의 분기 영역에서 주행 방향에 따라 상부 가이드 레일 부재(240)의 일 측에 각각 설치된 분기 가이드 레일 부재(250A, 250B)에 대해 선택적으로 견인력을 발생시키는 분기 보조 액츄에이터(160A, 160B)를 더 포함할 수 있다.
분기 보조 액츄에이터(160A, 160B)는 자기 부상 액츄에이터(130A, 130B)와 함께 분기 영역에서 물품 반송 차량(10)의 주행 방향을 결정한다.
예를 들어, 도 5와 같이 물품 반송 차량(10)이 우측 방향으로 주행하고자 하는 경우 우측의 자기 부상 액츄에이터(130B)가 활성화되어 우측의 분기 가이드 레일 부재(250B)에 대한 견인력을 발생시킨다. 도 7 및 도 8을 참고하면, 물품 반송 차량(10)이 직진 방향(우측 방향)으로 주행하고자 하는 경우 우측의 자기 부상 액츄에이터(130B)와 함께 우측의 분기 보조 액츄에이터(160B)가 활성화되어 물품 반송 차량(10)이 직진 방향으로 주행할 수 있도록 한다.
또한, 도 6과 같이 물품 반송 차량(10)이 좌측 방향으로 주행하고자 하는 경우 좌측의 자기 부상 액츄에이터(130A)가 활성화되어 좌측의 분기 가이드 레일 부재(250A)에 대한 견인력을 발생시킨다. 도 9 및 도 10을 참고하면, 물품 반송 차량(10)이 곡선 방향(좌측 방향)으로 주행하고자 하는 경우 좌측의 자기 부상 액츄에이터(130A)와 함께 좌측의 분기 보조 액츄에이터(160A)가 활성화되어 물품 반송 차량(10)이 곡선 방향(좌측 방향)으로 주행할 수 있도록 한다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 물품 반송 차량
110: 프레임 부재
115: 회전 기구
120: 바디 부재
122: 베이스 바디 부재
124A, 124B: 측면 바디 부재
126: 수직 회전축 부재
130A, 130B: 자기 부상 액츄에이터
132: 측면 바디 부재
132A, 132B: 수평 자기 부상 액츄에이터
134A, 134B: 수직 자기 부상 액츄에이터
140A, 140B: 리니어 모터 코일 부재
150: 중력 보상 액츄에이터
160A, 160B: 분기 보조 액츄에이터
20: 레일 구조체
210: 요크 부재
220: 측부 가이드 레일 부재
220A, 220B: 측부 가이드 레일 부재
230A, 230B: 리니어 모터 마그넷 부재
240: 상부 가이드 레일 부재
250A, 250B: 분기 가이드 레일 부재

Claims (20)

  1. 제조 공장에서 제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량에 있어서,
    상기 물품이 수용되는 공간을 제공하는 프레임 부재;
    상기 프레임 부재의 상부에서 회전 가능하도록 결합되는 바디 부재;
    상기 바디 부재에 설치되고, 상기 물품 반송 차량의 양 측에 설치된 측부 가이드 레일 부재에 대한 견인력을 발생시킴으로써 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 간격을 제어하는 자기 부상 액츄에이터; 및
    상기 측부 가이드 레일 부재의 상부에 설치된 리니어 모터 마그넷 부재와의 상호 작용에 의해 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재를 포함하는, 물품 반송 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디 부재는,
    일정한 형상으로 제공되며 회전 기구를 통해 상기 프레임 부재에 회전 가능하도록 결합된 베이스 바디 부재; 및
    상기 베이스 바디 부재의 양측에 형성된 측면 바디 부재를 포함하는, 물품 반송 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리니어 모터 코일 부재는,
    상기 측면 바디 부재의 외측에 고정되며 상기 리니어 모터 마그넷 부재에서 오목하게 들어간 요부(凹部)에 소정의 간격을 두고 삽입되도록 구성되는, 물품 반송 차량.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 자기 부상 액츄에이터는,
    상기 측면 바디 부재의 외측면에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 측면에 인접하게 설치되어 수평 방향에 대한 상기 측부 가이드 레일 부재와의 간격을 제어하는 수평 자기 부상 액츄에이터; 및
    상기 베이스 바디 부재의 양 측면에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 하부면에 인접하게 설치되어 수직 방향에 대한 상기 측부 가이드 레일 부재와의 간격을 제어하는 수직 자기 부상 액츄에이터를 포함하는, 물품 반송 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자기 부상 액츄에이터는,
    주행 경로의 분기 영역에서 주행하고자 하는 주행 방향에 따라 상기 측부 가이드 레일 부재에 대해 선택적으로 견인력을 발생시키는, 물품 반송 차량.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 바디 부재는 상기 회전 기구에 결합되며 상기 베이스 바디 부재의 상부로 연장되는 수직 회전축 부재를 더 포함하는, 물품 반송 차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수직 회전축 부재의 상단에 형성되어 상기 물품 반송 차량의 이동 경로를 따라 설치된 요크 부재의 상부에 설치된 상부 가이드 레일 부재로 견인력을 발생시키는 중력 보상 액츄에이터를 더 포함하는, 물품 반송 차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중력 보상 액츄에이터의 양 측에 구비되어 주행 경로의 분기 영역에서 주행 방향에 따라 상기 상부 가이드 레일 부재의 일 측에 각각 설치된 분기 가이드 레일 부재에 대해 선택적으로 견인력을 발생시키는 분기 보조 액츄에이터를 더 포함하는, 물품 반송 차량.
  9. 제조 공장의 물품 반송 시스템에서 물품 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체에 있어서,
    상기 주행 경로를 따라 설치되는 요크 부재;
    상기 요크 부재의 하부 내측면에 설치되며, 상기 물품 반송 차량의 자기 부상 액츄에이터에 상호 작용되어 상기 물품 반송 차량에 대한 간격이 제어되는 측부 가이드 레일 부재; 및
    상기 측부 가이드 레일의 상부에 설치되며, 상기 물품 반송 차량의 구동력을 발생하기 위한 리니어 모터 코일 부재와 상호 작용되도록 구성되는 리니어 모터 마그넷 부재를 포함하는, 레일 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 리니어 모터 마그넷 부재에서 오목하게 들어간 요부(凹部)에 상기 리니어 모터 코일 부재가 소정의 간격을 두고 삽입되도록 구성되는, 레일 구조체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 물품 반송 차량에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 측면에 인접하게 설치되는 수평 자기 부상 액츄에이터에 의해 수평 방향에 대한 상기 물품 반송 차량과 상기 측부 가이드 레일 부재 사이의 간격이 제어되고,
    상기 물품 반송 차량에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 하부면에 인접하게 설치되는 수직 자기 부상 액츄에이터에 의해 수직 방향에 대한 상기 물품 반송 차량과 상기 측부 가이드 레일 부재 사이의 간격이 제어되는, 레일 구조체.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 요크 부재의 중심부에서 상기 물품 반송 차량의 상부에 설치되는 중력 보상 액츄에이터와 상호 작용되는 상부 가이드 레일 부재를 더 포함하는, 레일 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부 가이드 레일 부재는,
    상기 주행 경로의 분기 영역에서 주행 방향을 따라 분기되도록 구성되는, 레일 구조체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 분기 영역에서 상기 주행 방향의 일 측에 각각 설치되어 상기 중력 보상 액츄에이터의 양 측에 구비된 분기 보조 액츄에이터에 상호 작용되는 분기 가이드 레일 부재를 더 포함하는, 레일 구조체.
  15. 제조 공장의 물품 반송 시스템에 있어서,
    제조 설비 간 물품을 이송하는 물품 반송 차량; 및
    상기 물품 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 레일 구조체를 포함하고,
    상기 레일 구조체는,
    상기 주행 경로를 따라 설치되는 요크 부재;
    상기 요크 부재의 하부 내측면에 설치되는 측부 가이드 레일 부재; 및
    상기 측부 가이드 레일 부재의 상부에 설치된 리니어 모터 마그넷 부재를 포함하고,
    상기 물품 반송 차량은,
    상기 물품이 수용되는 공간을 제공하는 프레임 부재;
    상기 프레임 부재의 상부에서 회전 가능하도록 결합되는 바디 부재;
    상기 바디 부재에 설치되고, 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 견인력을 발생시킴으로써 상기 측부 가이드 레일 부재에 대한 간격을 제어하는 자기 부상 액츄에이터; 및
    상기 리니어 모터 마그넷 부재와 상호 작용에 의해 구동력을 발생시키는 리니어 모터 코일 부재를 포함하는, 물품 반송 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 바디 부재는,
    일정한 형상으로 제공되며 회전 기구를 통해 상기 프레임 부재에 회전 가능하도록 결합된 베이스 바디 부재; 및
    상기 베이스 바디 부재의 양측에 형성된 측면 바디 부재를 포함하는, 물품 반송 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 리니어 모터 코일 부재는,
    상기 측면 바디 부재의 외측에 고정되며 상기 리니어 모터 마그넷 부재에서 오목하게 들어간 요부(凹部)에 소정의 간격을 두고 삽입되도록 구성되는, 물품 반송 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 자기 부상 액츄에이터는,
    상기 측면 바디 부재의 외측면에서 상기 측부 가이드 레일 부재의 측면에 인접하게 설치되어 수평 방향에 대한 상기 측부 가이드 레일에 대한 간격을 제어하는 수평 자기 부상 액츄에이터; 및
    상기 베이스 바디 부재의 양 측면에서 상기 측부 가이드 레일의 하부면에 인접하게 설치되어 수직 방향에 대한 상기 측부 가이드 레일에 대한 간격을 제어하는 수직 자기 부상 액츄에이터를 포함하는, 물품 반송 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 자기 부상 액츄에이터는,
    상기 주행 경로의 분기 영역에서 주행하고자 하는 주행 방향에 따라 상기 측부 가이드 레일에 대해 선택적으로 견인력을 발생시키는, 물품 반송 시스템.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 반송 차량은,
    상기 회전 기구에 결합되며 상기 베이스 바디 부재의 상부로 연장되는 수직 회전축 부재;
    상기 수직 회전축 부재의 상단에 형성되어 상기 물품 반송 차량의 이동 경로를 따라 설치된 요크 부재의 상부에 설치된 상부 가이드 레일 부재로 견인력을 발생시키는 중력 보상 액츄에이터; 및
    상기 중력 보상 액츄에이터의 양 측에 구비되어 상기 주행 경로의 분기 영역에서 주행하고자 하는 주행 방향에 따라 상기 상부 가이드 레일 부재의 양 측에 형성된 분기 가이드 레일에 대해 선택적으로 견인력을 발생시키는 분기 보조 액츄에이터를 더 포함하는, 물품 반송 시스템.
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