KR20240003412A - 물품 저장 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물품을 저장하는 물품 저장 장치를 제공한다. 물품 저장 장치는, 물품이 수납되는 복수의 선반을 구비하는 수납 부; 및 상기 선반들로 물품을 반송하는 반송 부를 포함하고, 상기 반송 부는: 물품이 수납된 용기를 반송하는 핸드 유닛; 상기 핸드 유닛을 승강시키는 승강 유닛; 상기 핸드 유닛 및 상기 승강 유닛의 위치를 변경시키며, 구동기 및 상기 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠을 구비하는 주행 유닛을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 물품 저장 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조는 웨이퍼 등의 기판을 대상으로, 사진 공정, 노광 공정, 식각 공정, 확산 공정, 증착 공정 및 금속 공정 등 다양한 단위 공정을 반복적으로 수행하여 이루어진다. 각각의 단위 공정은 해당 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치에서 이루어진다.
각각의 기판 처리 장치에 피처리물인 웨이퍼, 글라스 등의 기판이나, 웨이퍼, 글라스 등의 기판의 처리에 사용되는 마스크(Mask) 등의 기판을 반송하기 위해 오버헤드 트랜스포트(Overhead transport:OHT)나, 오토 모바일 로봇(Auto Mobile Robot:AMR) 등의 반송 장치가 이용된다. 또한, 위 기판들은 캐리어(carrier), 카세트(cassette), 풉(FOUP), 파드(POD) 등으로 불릴 수 있는 용기에 적재된 상태로 반송된다.
또한, 기판이 적재된 용기들은 물품 저장 장치인 스토커(Stocker)에 보관될 수 있다. 스토커는 용기들을 저장하기 위한 복수의 선반들과, 복수의 선반들 사이에 용기를 반송하기 위한 반송 로봇을 구비할 수 있다. 반송 로봇은 용기를 수직, 또는 수평 방향으로 반송하며 바닥에 설치되는 랙 피니언 구조의 레일을 이동할 수 있다.
그러나, 랙 피니언 구조의 레일을 이용하여 반송 로봇이 이동하는 경우, 스토커(Stocker)의 선반을 확장하기 위해서는 레일의 연장도 함께 수반되어야 한다. 따라서, 랙 피니언 구조의 레일을 이용하는 방식은 설비 확장시(예컨대, 선반의 개수를 늘리는 경우) 더 많은 비용이 소요된다.
본 발명은 물품 저장 장치가 구비하는 선반의 정확한 위치에 용기를 반송할 수 있는 물품 저장 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 용기를 반송하는 주행 유닛의 진동을 저감할 수 있는 물품 저장 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 설비 확장성이 용이한 물품 저장 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 주행 유닛의 휠 마모 상태를 진단할 수 있는 물품 저장 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 물품을 저장하는 물품 저장 장치를 제공한다. 물품 저장 장치는, 물품이 수납되는 복수의 선반을 구비하는 수납 부; 및 상기 선반들로 물품을 반송하는 반송 부를 포함하고, 상기 반송 부는: 물품이 수납된 용기를 반송하는 핸드 유닛; 상기 핸드 유닛을 승강시키는 승강 유닛; 상기 핸드 유닛 및 상기 승강 유닛의 위치를 변경시키며, 구동기 및 상기 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠을 구비하는 주행 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는: 상기 휠의 마모 상태를 진단시 사용되는 센서를 가지는 진단 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 진단 유닛은: 상기 핸드 유닛에 설치되는 제1센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 진단 유닛은: 상기 선반이 정의하는 수납 공간에 설치되는 제2센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 승강 유닛은: 상기 핸드 유닛을 승강시키기 위한 동력을 발생시키는 승강기; 및 상기 승강기의 구동 축의 회전속도 및/또는 회전 방향에 대한 제2로터리 엔코더 데이터를 획득하는 승강 엔코더를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는: 상기 반송 부를 제어하는 제어 부를 더 포함하고, 상기 제어 부는, 상기 핸드 유닛을 승강시키기 위한 제어 신호를 상기 승강 유닛에 전달하되, 상기 센서의 센싱이 구현되었을 때의 상기 제2로터리 엔코더 데이터에 근거하여 상기 휠의 마모 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어 부는, 상기 센서의 센싱이 구현되었을 때의 상기 제2로터리 엔코더 데이터로부터 추정되는 상기 핸드 유닛의 실제 상승 높이와, 상기 제2로터리 엔코더 데이터로부터 도출되는 정상 상승 높이 사이의 편차를 연산하고, 상기 편차가 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 휠의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 구동기는: 마스터 모터인 제1구동기; 및 상기 제1구동기와 동기화되어 제어되는 제2구동기를 포함하고, 상기 휠은: 상기 제1구동기로부터 동력을 전달받는 제1휠; 및 상기 제2구동기로부터 동력을 전달받는 제2휠을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 반송 부는: 상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 위치 엔코더; 및 상기 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은:상기 제1구동기를 제어하는 제1서보 드라이버; 상기 제2구동기를 제어하는 제2서보 드라이버; 및 상기 위치 엔코더 데이터를 상기 제1서보 드라이버가 인식할 수 있는 데이터로 전환하는 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1서보 드라이버는, 상기 위치 엔코더 데이터에 근거하여 상기 주행 유닛의 실제 위치를 연산하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는: 상기 제1서보 드라이버 및 상기 제2서보 드라이버와 제어 신호를 주고받는 제어 부를 더 포함하고, 상기 제어 부는, 상기 제1서보 드라이버 및 상기 제2서보 드라이버와 무선 통신 방법으로 통신 연결될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 주행 유닛은: 상기 구동기에 설치되며, 상기 구동기의 구동 축의 회전속도 및/또는 회전방향에 관한 제1로터리 엔코더 데이터를 획득하는 구동 엔코더를 더 포함하고, 상기 제어 부 또는 상기 제1서보 드라이버는, 상기 제1로터리 엔코더 데이터로부터 상기 주행 유닛의 추정 위치를 연산하고, 상기 추정 위치와 상기 실제 위치 사이의 편차를 연산하고, 상기 편차가 설정 범위를 벗어나는 경우 슬립 현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어 부는, 상기 반송 부가 흔들림 감쇄 동작을 수행할 수 있도록 인풋 쉐이핑(Input Shaping) 제어 신호를 상기 주행 유닛에 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 물품 저장 장치가 구비하는 선반의 정확한 위치에 용기를 반송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 용기를 반송하는 주행 유닛의 진동을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 설비 확장성이 용이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 주행 유닛의 휠 마모 상태를 진단할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물품 저장 장치를 측방에서 바라본 도면이다.
도 2는 도 1의 물품 저장 장치를 상방에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1과 도 2의 주행 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 위치 엔코더의 마크 프레임을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛 및 제어 부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 진단 유닛이 휠의 마모 상태를 진단하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제어 부가 반송 부의 흔들림 감쇄 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 도 1의 물품 저장 장치를 상방에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1과 도 2의 주행 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 위치 엔코더의 마크 프레임을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛 및 제어 부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 진단 유닛이 휠의 마모 상태를 진단하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제어 부가 반송 부의 흔들림 감쇄 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서 설명하는 용기(F)는 물품을 수납할 수 있다. 용기(F)는 웨이퍼, 글라스 등의 기판, 또는 마스크 등의 기판을 수납할 수 있다. 용기(F)는 복수 매의 기판을 수납할 수 있다. 용기(F)는 캐리어(carrier), 카세트(cassette), 풉(FOUP), 또는 파드(POD) 일 수 있다. 용기(F)는 후술하는 반송 부(200)에 의해 반송될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 용기(F)는 상술한 오버헤드트랜스포트(Overhead Transport:OHT)나, 오토모바일로봇(Auto Mobile Robot:AMR) 등에 의해 반송될 수 있도록 구성될 수 있다. 용기(F)는 상술한 단위 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치로 반송될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, OHT, 또는 AMR 등의 반송 장치는 후술하는 물품 저장 장치(10)로 용기(F)를 반송하도록 구성될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물품 저장 장치를 측방에서 바라본 도면이고, 도 2는 도 1의 물품 저장 장치를 상방에서 바라본 도면이다. 이하에서는 상방에서 바라본 주행 유닛(200)의 주행 방향을 제1방향(X)이라 하고, 상방에서 바라볼 때, 제1방향(X)에 수직한 방향을 제2방향(Y)이라 하고, 제1방향(X) 및 제2방향(Y)에 수직한 방향을 제3방향(Z)으로 정의할 수 있다.
도 1, 그리고 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 물품 저장 장치(10)는 수납 부(100), 반송 부(200), 그리고 제어부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 도시하지 않았으나 물품 저장 장치(10)는 상술한 반송 장치들이 용기(F)를 로딩, 또는 언로딩할 수 있는 적어도 하나 이상의 로드 포트를 구비할 수 있다. 예컨대, 물품 저장 장치(10)는 OHT 용 로드 포트, 그리고 AMR 용 로드 포트를 구비할 수 있다. 그러나, 이는 하나의 예시이며, 물품 저장 장치(10)가 구비하는 로드 포트는 하나로 제공될 수도 있다.
수납 부(100)는 용기(F)를 수납할 수 있다. 수납 부(100)는 복수 개의 용기(F)를 수납할 수 있도록 구성될 수 있다. 수납 부(100)는 복수의 선반을 포함할 수 있다. 복수의 선반 각각은, 용기(F)가 안착되며, 용기(F)가 수납될 수 있는 수납 공간(102)을 정의할 수 있다.
수납 부(100)는 제1수납 부(110)와 제2수납 부(120)를 포함할 수 있다. 제1수납 부(110)는 복수의 선반을 포함할 수 있다. 제1수납 부(110)가 포함하는 복수의 선반은 제3방향(Z)을 따라 서로 적층될 수 있다. 또한, 제1수납 부(110)가 포함하는 복수의 선반은 제1방향(X)을 따라 나란히 배열될 수 있다. 제2수납 부(120)는 복수의 선반을 포함할 수 있다. 제2수납 부(120)가 포함하는 복수의 선반은 제3방향(Z)을 따라 서로 적층될 수 있다. 또한, 제2수납 부(120)가 포함하는 복수의 선반은 제1방향(X)을 따라 나란히 배열될 수 있다. 제1수납 부(110)는, 상방에서 바라볼 때 후술하는 주행 유닛(200)의 주행 방향을 기준으로 일 측에 배치될 수 있다. 또한, 제2수납 부(120)는, 상방에서 바라볼 때 후술하는 주행 유닛(200)의 주행 방향을 기준으로 타 측에 배치될 수 있다. 또한, 각각의 선반에는 용기(F) 내부로 질소 등의 퍼지 가스를 공급할 수 있는 가스 공급 유닛(미도시) 및 용기(F) 내부로 공급된 퍼지 가스를 외부로 배출시키는 가스 배출 유닛(미도시) 등이 설치될 수 있다.
반송 부(200)는 용기(F)를 반송할 수 있다. 반송 부(200)는 물품 저장 장치(10)로 반송된 용기(F)를 물품 저장 장치(10) 내에서 반송할 수 있다. 예컨대, 반송 부(200)는 상술한 로드 포트로 반송된 용기(F)를 선반 부(100)가 구비하는 선반으로 반송할 수 있다. 또한, 반송 부(200)는 선반 부(100)가 구비하는 복수의 선반들 사이에서 용기(F)를 반송할 수 있도록 구성될 수 있다.
반송 부(200)는 주행 유닛(210), 승강 유닛(220), 핸드 유닛(230), 위치 엔코더(240), 제어 유닛(250), 그리고 진단 유닛(260)을 포함할 수 있다. 반송 부(200)는 크레인(Crane)이라 불릴 수 있다.
도 3은 도 1과 도 2의 주행 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행 유닛(210)은 제1구동기(211), 제2구동기(212), 제1휠(213), 제2휠(214), 제1구동 메커니즘(215), 제2구동 메커니즘(216), 제1구동 엔코더(217), 제2구동 엔코더(218), 그리고 주행 바디(219)를 포함할 수 있다. 주행 유닛(210)은 후술하는 핸드 유닛(230) 및 승강 유닛(220)이 설치되어 있을 수 있다. 주행 유닛(210)은 제1방향(X)을 따라 주행하면서 핸드 유닛(230) 및 승강 유닛(220)의 위치를 변경시킬 수 있다.
주행 바디(219)에는 제1구동기(211), 제2구동기(212), 제1휠(213), 제2휠(214), 제1구동 메커니즘(215), 제2구동 메커니즘(216), 제1구동 엔코더(217), 그리고 제2구동 엔코더(218)가 설치될 수 있다. 주행 바디(219)는 제1휠(213) 및 제2휠(214)의 회전에 의해 제1방향(X)을 따라 이동 가능할 수 있다.
제1구동기(211) 및 제2구동기(212)는 각각 제1휠(213) 및 제2휠(214)에 동력을 전달할 수 있도록 구성될 수 있다. 제1구동기(211)는 제1구동 메커니즘(215)을 매개로 제1휠(213)에 동력을 전달할 수 있다. 또한, 제1휠(213)은 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 예컨대, 제1휠(213)은 한 쌍이 구비될 수 있다. 제1구동 메커니즘(215)은 동력 전달 샤프트, 기어, 래크와 피니언, 베벨 기어 등으로 이루어질 수 있다. 제2구동기(212)는 제2구동 메커니즘(216)을 매개로 제2휠(214)에 동력을 전달할 수 있다. 또한, 제2휠(214)은 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 예컨대, 제2휠(214)은 한 쌍이 구비될 수 있다. 제2구동 메커니즘(216)은 동력 전달 샤프트, 기어, 래크와 피니언, 베벨 기어 등으로 이루어질 수 있다.
제1구동기(211)와 제2구동기(212)는 모터일 수 있다. 제1구동기(211)는 마스터 모터(Master Motor)일 수 있다. 제2구동기(212)는 슬레이브 모터(Slave Motor)일 수 있다. 제1구동기(211)는 후술하는 제어 유닛(250)으로부터 신호를 전달받아 피드백 제어될 수 있다. 제2구동기(212)는 제1구동기(211)의 구동에 동기화되어 제어될 수 있다.
제1구동 엔코더(217)는 제1구동기(211)에 설치될 수 있다. 제1구동 엔코더(217)는 모터인 제1구동기(211)의 회전속도, 그리고 회전 방향에 관한 로터리 엔코더 데이터를 수집할 수 있다. 예컨대, 제1구동 엔코더(217)는 제1구동기(211)의 단위 시간당 회전 횟수, 및 제1구동기(211)의 회전 방향에 관한 정보를 포함하는 제1로터리 엔코더 데이터를 수집할 수 있다.
또한, 제1구동 엔코더(217)는 제1구동기(211)의 출력에 근거한 전류 데이터를 수집할 수 있다. 예컨대, 제1구동 엔코더(217)는 전원 장치가 제1구동기(211)에 전달하는 전류를 수집할 수 있다. 또는, 제1구동 엔코더(217)는 제1구동기(211)의 회전에 의해 발생하는 전류를 수집할 수 있다.
제1구동 엔코더(217)와 동일 또는 유사하게, 제2구동 엔코더(218)는 제2구동기(212)에 설치되고, 제2구동기(212)의 회전속도, 그리고 회전 방향에 관한 로터리 인코더 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 제2구동 엔코더(218)는 제2구동기(212)의 출력에 근거한 전류 데이터를 수집할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 승강 유닛(220)는 후술하는 핸드 유닛(230)을 승강시킬 수 있다. 승강 유닛(220)은 승강 레일(221), 승강기(222), 그리고 승강 엔코더(223)를 포함할 수 잇다. 승강 레일(221)은 제3방향(Z)을 따라 구비될 수 있다. 승강 레일(221)은 복수 개가 제공될 수 있다. 승강 레일(221)은 핸드 유닛(230)이 상하 방향으로 이동될 수 있는 이동 경로를 정의할 수 있다.
승강기(222)는 핸드 유닛(230)을 상하 방향(즉, 제3방향(Z))으로 이동시킬 수 있는 구동력을 발생시킬 수 있다. 승강 구동기(222)는 모터일 수 있다. 또한, 승강 구동기(222)가 발생시키는 동력은 도시되지 않은 동력 전달 메커니즘(예컨대, 샤프트, 베벨 기어, 래크와 피니언 등으로 구성될 수 있음)에 의해 핸드 유닛(230)으로 전달될 수 있다.
승강 엔코더(223)는 모터일 수 있는 승강기(222)의 구동 축의 회전속도 및/또는 회전 방향에 대한 제2로터리 엔코더 데이터를 획득할 수 있다. 승강 엔코더(223)가 획득하는 제2로터리 엔코더 데이터는 후술하는 제어 부(300)로 전송될 수 있다.
또한, 승강 유닛(220)은 주행 유닛(210)의 주행 바디(219)에 설치될 수 있다. 즉, 승강 유닛(220)은 주행 유닛(210)의 주행에 의해 제1방향(X)을 따라 그 위치가 변경될 수 있다.
핸드 유닛(230)은 물품이 수납된 용기(F)를 반송할 수 있다. 핸드 유닛(230)은 용기(F)를 지지 또는 그립(Grip)하여 용기(F)를 반송할 수 있다. 핸드 유닛(230)은 적어도 하나 이상의 핸드(231)와 핸드(231)의 위치를 변경시키는 아암 어셈블리(232)를 포함할 수 있다. 핸드(231)는 용기(F)의 머리 부를 지지 또는 그립할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 핸드(231)는 용기(F)의 머리 부와 용기(F)의 몸체 부 사이 공간으로 진입하여 용기(F)를 지지 또는 그립할 수 있도록 구성될 수 있다.
아암 어셈블리(232)는 핸드(231)의 위치를 변경시킬 수 있다. 아암 어셈블리(231)는 핸드(231)를 제2방향(Y)을 따라 이동시킬 수 있다. 예컨대, 아암 어셈블리(231)는 핸드(231)가 수납 공간(102)에 수납된 용기(F)를 지지 또는 그립할 수 있도록 제2방향(Y)을 따라 핸드(231)를 전진 또는 후진 시킬 수 있다. 또한, 아암 어셈블리(232)는 핸드(231)의 핑거가 향하는 방향을 변경시킬 수 있다. 예컨대, 아암 어셈블리(231)는 제3방향(Z)과 평행한 축을 기준으로 핸드(231)를 회전시킬 수 있다. 이에, 핸드(231)는 제1수납 부(110)에 수납된 용기(F)를 수납 공간(102)에 로딩 또는 언로딩하고, 제2수납 부(120)에 수납된 용기(F)도 수납 공간에 로딩 또는 언로딩할 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 위치 엔코더의 마크 프레임을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 위치 엔코더(240)는 주행 유닛(210)의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득할 수 있다. 위치 엔코더(240)는 리더기(241)와 마크 프레임(243)을 포함할 수 있다. 리더기(241)는 마크 프레임(243)의 마크(M)에 광(L1)을 조사하는 발광 부재 및 마크(M)로부터 반사되는 광(L2)을 수광하는 수광 부재를 포함할 수 있다. 리더기(241)는 바코드 등의 마크를 인식할 수 있는 바코드 리더기 일 수 있다. 리더기(241)는 주행 바디(219)의 측 부에 설치될 수 있다.
마크 프레임(243)은 바(Bar) 형상을 가질 수 있다. 마크 프레임(243)은 그 길이 방향이 주행 유닛(210)의 주행 방향과 나란할 수 있다. 예컨대, 마크 프레임(243)은 그 길이 방향이 제1방향(X)과 나란할 수 있다. 마크 프레임(243)에는 적어도 하나 이상의 마크(M)가 표시되어 있을 수 있다. 예컨대, 마크 프레임(243)에는 복수의 마크(M)가 표시되어 있을 수 있다. 마크(M)는 마크 프레임(243)이 가지는 면들 중 주행 바디(219)의 측 부와 마주하는 면에, 그리고 주행 바디(219)에 설치된 리더기(241)와 대응하는 높이에 표시되어 있을 수 있다.
각각의 마크들(M1, M2, M3….)은 바코드일 수 있다. 마크들(M1, M2, M3…) 각각은 위치에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 마크 프레임(243)에 표시된 마크들(M1, M2, M3…) 중 어느 하나를 리더기(241)가 인식하게 되면, 리더기(241)는 인식한 마크(M)로부터 정보를 취득하고, 취득된 정보를 제어 유닛(250)으로 전송할 수 있다. 리더기(241)는 마크(M)로부터 취득하는 정보를 제어 유닛(250)으로 전송하고, 제어 유닛(250)이 주행 유닛(210)의 현재 위치에 관한 정보를 연산할 수 있다. 위치 엔코더(240)가 획득하는 주행 유닛(210)의 위치 엔코더 데이터는, 제어 유닛(250)이 연산을 통해 도출한 주행 유닛(210)의 현재 위치에 관한 정보일 수도 잇고, 또는 리더기(241)가 마크(M)로부터 취득하는 정보일 수도 있다. 위치 엔코더(240)가 획득하는 위치 엔코더 데이터는 주행 유닛(210)이 실제로 주행하면서 리더기(241)가 마크(M)를 인식하여 획득하는 데이터이다.
도 5는 본 발명의 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛 및 제어 부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면 제어 유닛(250)은 주행 유닛(210)의 주행을 위한 구동기들(211, 212)를 제어할 수 있다. 제어 유닛(250)은 주행 유닛(210)의 모션(Motion)을 제어하는 모션 제어기 일 수 있는 제어 부(300)로부터 제어 신호를 전달받고, 전달 받은 제어 신호에 근거하여 구동기들(211, 212)을 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
제어 유닛(250)은 제1서보 드라이버(251, Servo Driver, 서보 팩이라고도 함), 제2서보 드라이버(252, Servo driver, 서보 팩이라고도 함), 그리고 컨버터(253)를 포함할 수 있다.
제1서보 드라이버(251)는 제1구동기(211)를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 제1서보 드라이버(251)는 제어 부(300)로부터 제어 신호를 전달 받아 제1구동기(211)를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 제1서보 드라이버(251)는 제1구동 엔코더(217)가 획득하는 로터리 엔코더 데이터를 전달받을 수 있다. 제1서보 드라이버(251)가 전달받은 로터리 엔코더 데이터는 제어 부(300)로 전송될 수 있다. 제1서보 드라이버(251)는 컨버터(253)를 매개로 전달되는 리더기(241)가 획득한 위치 엔코더 데이터를 전달받을 수 있다. 제1서보 드라이버(251)가 전달받은 위치 엔코더 데이터는 제어 부(300)로 전송될 수 있다.
제1서보 드라이버(251)는 수집된 로터리 엔코더 데이터에 근거하여 주행 유닛(210)의 추정 위치를 연산할 수 있다. 제1서보 드라이버(251)는 수집된 위치 엔코더 데이터에 근거하여 주행 유닛(210)의 실제 위치를 연산할 수 있다. 제1서보 드라이버(251)가 연산한 추정 위치 및/또는 실제 위치는 제어 부(300)로 전송될 수 있다.
또한, 제1서보 드라이버(251)는 연산한 추정 위치와 실제 위치 사이의 편차를 연산하고, 해당 편차가 설정된 범위를 벗어나는 경우 휠들(213, 314)에 슬립(Slip) 현상(미끄러짐 현상)이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 슬립 현상이 발생한 것으로 판단된 경우 디스플레이(Display)를 구비할 수 있는 제어 부(300)에서는 사용자에게 슬립 현상이 발생된 것을 시각적, 또는 청각적 방법으로 알릴 수 있다.
상술한 예에서는 제1서보 드라이버(251)가 추정 위치와 실제 위치를 연산하고, 추정 위치와 실제 위치의 편차를 연산하여 슬립 현상이 발생한 것을 판단하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이러한 연산들은 제어 부(300)에서 수행될 수도 있다.
제2서보 드라이버(252)는 제2구동기(212)를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 제2서보 드라이버(252)는 제어 부(300)로부터 제어 신호를 전달받아 제2구동기(212)를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 제2서보 드라이버(252)는 제2구동 엔코더(218)가 획득하는 로터리 엔코더 데이터를 전달받을 수 있다. 제2서보 드라이버(252)가 전달받은 로터리 엔코더 데이터는 제어 부(300)로 전송될 수 있다.
컨버터(253)는 리더기(241)가 획득하는 위치 엔코더 데이터를 제1서보 드라이버(251)가 인식할 수 있는 데이터로 전환할 수 있다.
제어 부(300)는 주행 유닛(210)의 동작(Motion)을 제어할 수 있다. 제어 부(300)는 제어 유닛(250)과 무선 통신 방식으로 통신 연결될 수 있다. 제어 부(300)는 제어 유닛(250)의 제1서보 드라이버(251) 및 제2서보 드라이버(252)와 이더-캣(Ether-Cat) 방식으로 통신 연결되어 제어 신호 및/또는 데이터를 서로 주고받을 수 있다. 즉, 제어 부(300)가 제어 유닛(250)과 무선 통신 방식으로 통신 연결되므로, 서보 드라이버의 개수를 확장하는데 하드웨어 적 제약이 줄어든다. 또한, 제어 부(300)는 PC 형 모션 제어기일 수 있다. 따라서, 제어 SW 개선 및 확장성에 편의성을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 진단 유닛이 휠의 마모 상태를 진단하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 1, 도 2, 그리고 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 유닛(260)은 휠(213, 214)의 마모 상태를 진단하는데 이용될 수 있다. 진단 유닛(260)은 제1센서(261) 및 제2센서(262)를 포함할 수 있다. 제1센서(261)는 핸드 유닛(230)에 설치될 수 있다. 예컨대, 제1센서(261)는 핸드 유닛(230)의 핸드(231)에 설치될 수 있다. 제2센서(262)는 수납 공간(102)에 설치될 수 있다. 제1센서(261)는 제2센서(262)를 향해 빛을 조사할 수 있다. 제1센서(261)가 조사하는 빛은 제2센서(262)에 반사되어 제1센서(261)로 다시 전달될 수 있다. 제1센서(261)가 반사된 빛을 전달 받으면 제1센서(261)의 센싱은 구현되었다고 볼 수 있다. 이와 달리, 제2센서(262)는 빛을 반사하지 않고, 빛을 감지하는 센서로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1센서(261)가 조사한 빛이 제2센서(262)에 전달되면 제1센서(261)의 센싱은 구현되었다고 볼 수 있다.
상술한 예에서는 제1센서(261)가 빛을 조사하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이와 달리 제2센서(262)가 빛을 조사하되, 제1센서(261)가 빛을 수광하도록 구성될 수도 있다.
상술한 예에서는 진단 유닛(260)이 제1센서(261) 및 제2센서(262)를 모두 구비하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 진단 유닛(260)은 제1센서(261) 만을 구비할 수도 있다. 이 경우, 제1센서(261)는 용기(F)가 핸드(231)에 로딩되었는지 여부를 감지하는 재하 센서일 수도 있다.
상술한 예에서는 진단 유닛(260)이 제1센서(261) 및 제2센서(262)를 모두 구비하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 진단 유닛(260)은 제2센서(262) 만을 구비할 수도 있다. 이 경우, 제2센서(262)는 핸드(231)가 용기(F)를 수납 공간(102)에 안착시, 용기(F)가 정위치에 위치하였는지 여부를 감지하는 정위치 감지 센서일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 마모 상태 진단 방법에 대하여 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 유닛(260)은 적어도 센서(261, 262)를 구비할 수 있다. 승강 유닛(220)은 핸드 유닛(230)을 상하 방향으로 이동시켜 용기(F)를 수납 공간(102)에 로딩하거나, 수납 공간(102)에 놓여진 용기(F)를 언로딩하는 동작을 수행할 수 있다. 핸드 유닛(230)이 상하 방향으로 이동하면서, 진단 유닛(260)이 가지는 센서(261, 262)의 센싱은 구현될 수 있는데, 센서(261, 262)의 센싱이 구현되었을 때, 승강 엔코더(223)에 의해 획득되는 제2로터리 엔코더 데이터에 근거하여 휠(213, 214)의 마모 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 휠(213, 214)에 마모가 발생하지 않는 경우, 또는 휠(213, 214)의 마모 상태가 양호한 경우에는, 승강 구동기(222)가 가지는 구동 축이 n 번 회전하면 핸드 유닛(230)에 설치된 제1센서(261)가 조사하는 빛은 제2센서(262)에 이를 수 있다.
그러나, 휠(213, 214)에 마모가 발생한 경우, 또는 휠(213, 214)의 마모 상태가 불량한 경우에는, 주행 바디(219)의 전체적인 높이가 낮아져 있을 것이다. 따라서, 승강 구동기(222)가 가지는 구동 축이 n 번보다 더 많이 회전해야 핸드 유닛(230)에 설치된 제1센서(261)가 조사하는 빛이 제2센서(262)에 이를 수 있다.
제어 부(300)는 핸드 유닛(230)을 승강시키기 위한 제어 신호를 승강 유닛(220)에 전달하되, 진단 유닛(260)이 가지는 센서(261, 262)들의 센싱이 구현되었을 때의 제2로터리 엔코더 데이터에 근거하여 휠의 마모 상태를 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어 부(300)는 센서(261, 262)들의 센싱이 구현되었을 때의 제2로터리 엔코더 데이터로부터 추정되는 핸드 유닛(220)의 실제 상승 높이와, 제2로터리 엔코더 데이터로부터 연산되는 핸드 유닛(220)의 정상 상승 높이(여기서 정상 상승 높이란, 휠(213, 214)이 마모 상태가 양호하다면 센서(261, 262)들의 센싱이 구현되었을 때 핸드 유닛(220)의 상승 높이일 수 있음) 사이의 편차를 연산하고, 편차가 설정 범위를 벗어나는 경우 휠(213, 214)의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단할 수 잇다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제어 부가 반송 부의 흔들림 감쇄 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흔들림 감쇄 동작에 관하여 설명한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송 부(200)는 주행 유닛(210)과, 주행 유닛(210)에 제3방향(Z)과 평행한 방향으로 연장되는 승강 유닛(220)이 설치된다. 승강 유닛(220)에 의해 핸드 유닛(230)이 승강 된다. 반송 부(200)는 상대적으로 상하 방향으로 길게 연장되는 형상을 가지므로, 주행 유닛(210)의 주행시 승강 유닛(220) 및 승강 유닛(220)에 설치된 핸드 유닛(230)이 흔들릴 가능성이 높다.
이에, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 제어 부(300)는 반송 부(200)가 흔들림 감쇄 동작을 수행할 수 있도록 인풋 쉐이핑(Input Shaping) 제어 신호를 제어 유닛(250)에 전송할 수 있다.
본원의 흔들림 감쇄 동작에 대하여 도 7 내지 도 9를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 7에서는 본원의 흔들림 감쇄 동작을 수행하지 않는 경우, 승강 유닛(220) 및 핸드 유닛(230)의 흔들림 각도(θ) 변화를 보여준다. 각도(θ)는 제3방향(Z)과 평행한 축을 기준으로 한 각도 일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 주행 유닛(210)이 가감속 주행하게 되면, 관성에 의해 승강 유닛(220) 및 핸드 유닛(230)의 흔들림 각도(θ)는 한 주기(Tc)를 가지는 파형(A)으로 변화한다. 일반적인 경우라면, 반송 부(210)의 진동이 소멸함에 있어 일정 시간이 소요된다.
그러나, 도 8에 도시된 바와 같이, 같은 사건의 파형(B) 반 주기(1/2 Tc) 후에 더 작은 크기로 발생시키는 경우, 도 9에 도시된 바와 같은 파형(R)만이 남는다. 즉, 본 발명의 흔들림 감쇄 동작은 반송 부(200)에 흔들림을 일으키는 사건이 발생된 이후(가속 시작 또는 감속 시작), 반송 부(200)의 흔들림 주기의 반 주기(1/2 Tc) 후에, 같은 주기를 가지는 흔들림을 다시금 발생시켜 반송 부(200)에 발생하는 진동을 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 반송 부(200)는 주행 유닛(210)이 구비하는 휠(213, 214)에 의해 제1방향(X)을 따라 이동하므로, 수납 부(100)가 가지는 선반의 수를 확장하고자 하는 경우 추가적인 레일의 설치가 불필요 하다. 따라서, 설비 확장의 편의성을 보다 확보할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
물품 저장 장치 : 10
용기 : F
제1방향 : X
제2방향 : Y
제3방향 : Z
선반 부 : 100
수납 공간 : 102
제1수납 부 : 110
제2수납 부 : 120
반송 부 : 200
주행 유닛 : 210
제1구동기 : 211
제2구동기 : 212
제1휠 : 213
제2휠 : 214
제1구동 메커니즘 : 215
제2구동 메커니즘 : 216
제1구동 엔코더 : 217
제2구동 엔코더 : 218
주행 바디 : 219
승강 유닛 : 220
승강 레일 : 221
승강 구동기 : 222
헨드 유닛 : 230
핸드 : 231
아암 어셈블리 : 232
위치 엔코더 : 240
리더기 : 241
마크 프레임 : 243
제어 유닛 : 250
제1서보 드라이버 : 251
제2서보 드라이버 : 252
컨버터 : 253
진단 유닛 : 260
제1센서 : 261
제2센서 : 262
마크 : M
용기 : F
제1방향 : X
제2방향 : Y
제3방향 : Z
선반 부 : 100
수납 공간 : 102
제1수납 부 : 110
제2수납 부 : 120
반송 부 : 200
주행 유닛 : 210
제1구동기 : 211
제2구동기 : 212
제1휠 : 213
제2휠 : 214
제1구동 메커니즘 : 215
제2구동 메커니즘 : 216
제1구동 엔코더 : 217
제2구동 엔코더 : 218
주행 바디 : 219
승강 유닛 : 220
승강 레일 : 221
승강 구동기 : 222
헨드 유닛 : 230
핸드 : 231
아암 어셈블리 : 232
위치 엔코더 : 240
리더기 : 241
마크 프레임 : 243
제어 유닛 : 250
제1서보 드라이버 : 251
제2서보 드라이버 : 252
컨버터 : 253
진단 유닛 : 260
제1센서 : 261
제2센서 : 262
마크 : M
Claims (13)
- 물품을 저장하는 물품 저장 장치에 있어서:
물품이 수납되는 복수의 선반을 구비하는 수납 부; 및
상기 선반들로 물품을 반송하는 반송 부를 포함하고,
상기 반송 부는:
물품이 수납된 용기를 반송하는 핸드 유닛;
상기 핸드 유닛을 승강시키는 승강 유닛;
상기 핸드 유닛 및 상기 승강 유닛의 위치를 변경시키며, 구동기 및 상기 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠을 구비하는 주행 유닛을 포함하는, 물품 저장 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치는:
상기 휠의 마모 상태를 진단시 사용되는 센서를 가지는 진단 유닛을 더 포함하는, 물품 저장 장치. - 제2항에 있어서,
상기 진단 유닛은:
상기 핸드 유닛에 설치되는 제1센서를 포함하는, 물품 저장 장치. - 제3항에 있어서,
상기 진단 유닛은:
상기 선반이 정의하는 수납 공간에 설치되는 제2센서를 더 포함하는, 물품 저장 장치. - 제3항에 있어서,
상기 승강 유닛은:
상기 핸드 유닛을 승강시키기 위한 동력을 발생시키는 승강기; 및
상기 승강기의 구동 축의 회전속도 및/또는 회전 방향에 대한 제2로터리 엔코더 데이터를 획득하는 승강 엔코더를 포함하는, 물품 저장 장치. - 제5항에 있어서,
상기 장치는:
상기 반송 부를 제어하는 제어 부를 더 포함하고,
상기 제어 부는, 상기 핸드 유닛을 승강시키기 위한 제어 신호를 상기 승강 유닛에 전달하되, 상기 센서의 센싱이 구현되었을 때의 상기 제2로터리 엔코더 데이터에 근거하여 상기 휠의 마모 상태를 진단하도록 구성되는, 물품 저장 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제어 부는, 상기 센서의 센싱이 구현되었을 때의 상기 제2로터리 엔코더 데이터로부터 추정되는 상기 핸드 유닛의 실제 상승 높이와, 상기 제2로터리 데이터로부터 도출되는 정상 상승 높이 사이의 편차를 연산하고, 상기 편차가 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 휠의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하는, 물품 저장 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구동기는:
마스터 모터인 제1구동기; 및
상기 제1구동기와 동기화되어 제어되는 제2구동기를 포함하고,
상기 휠은:
상기 제1구동기로부터 동력을 전달받는 제1휠; 및
상기 제2구동기로부터 동력을 전달받는 제2휠을 포함하는, 물품 저장 장치. - 제8항에 있어서,
상기 반송 부는:
상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 위치 엔코더; 및
상기 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은:
상기 제1구동기를 제어하는 제1서보 드라이버;
상기 제2구동기를 제어하는 제2서보 드라이버; 및
상기 위치 엔코더 데이터를 상기 제1서보 드라이버가 인식할 수 있는 데이터로 전환하는 컨버터를 포함하는, 물품 저장 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제1서보 드라이버는, 상기 위치 엔코더 데이터에 근거하여 상기 주행 유닛의 실제 위치를 연산하도록 구성되는, 물품 저장 장치. - 제10항에 있어서,
상기 장치는:
상기 제1서보 드라이버 및 상기 제2서보 드라이버와 제어 신호를 주고받는 제어 부를 더 포함하고,
상기 제어 부는, 상기 제1서보 드라이버 및 상기 제2서보 드라이버와 무선 통신 방법으로 통신 연결되는, 물품 저장 장치. - 제11항에 있어서,
상기 주행 유닛은:
상기 구동기에 설치되며, 상기 구동기의 구동 축의 회전속도 및/또는 회전방향에 관한 제1로터리 엔코더 데이터를 획득하는 구동 엔코더를 더 포함하고,
상기 제어 부 또는 상기 제1서보 드라이버는, 상기 제1로터리 엔코더 데이터로부터 상기 주행 유닛의 추정 위치를 연산하고, 상기 추정 위치와 상기 실제 위치 사이의 편차를 연산하고, 상기 편차가 설정 범위를 벗어나는 경우 슬립 현상이 발생한 것으로 판단하는, 물품 저장 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제어 부는, 상기 반송 부가 흔들림 감쇄 동작을 수행할 수 있도록 인풋 쉐이핑(Input Shaping) 제어 신호를 상기 주행 유닛에 전송하는, 물품 저장 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220080899A KR20240003412A (ko) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 물품 저장 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220080899A KR20240003412A (ko) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 물품 저장 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240003412A true KR20240003412A (ko) | 2024-01-09 |
Family
ID=89538595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220080899A KR20240003412A (ko) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 물품 저장 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240003412A (ko) |
-
2022
- 2022-06-30 KR KR1020220080899A patent/KR20240003412A/ko not_active Application Discontinuation
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