KR20240003413A - 물품 저장 장치 및 주행 제어 방법 - Google Patents

물품 저장 장치 및 주행 제어 방법 Download PDF

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KR20240003413A
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김영우
송진호
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 물품을 저장하는 물품 저장 장치를 제공한다. 물품 저장 장치는, 물품이 저장되는 수납 부; 및 상기 수납 부로 물품을 반송하는 반송 부를 포함하고, 상기 반송 부는: 구동기, 상기 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠, 그리고 상기 구동기에 설치된 구동 엔코더를 포함하는 주행 유닛; 상기 구동기의 동작을 제어하는 제어 유닛; 및 상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 위치 엔코더를 포함하고, 상기 제어 유닛은: 상기 주행 유닛의 위치를 제어하는 위치 제어기; 상기 위치 제어기가 전송하는 신호에 근거하여 상기 주행 유닛의 이동 속도를 제어하는 속도 제어기; 및 상기 속도 제어기가 전송하는 신호에 근거하여 상기 구동기의 출력을 제어하는 전류 제어기를 포함하고, 상기 위치 엔코더 데이터는, 상기 위치 제어기, 상기 속도 제어기, 그리고 상기 전류 제어기 중 상기 위치 제어기의 피드백 입력 값으로 전송될 수 있다.

Description

물품 저장 장치 및 주행 제어 방법{ARTICLE STORAGE APPARATUS AND DRVING CONTROL METHOD}
본 발명은 물품 저장 장치 및 물품 저장 장치의 주행 유닛의 주행을 제어하는 방법에 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 레일을 이동할 수 있다. 직선 이동될 수 있다.
반송 로봇의 용기 반송 정밀도를 높이기 위해서는, 반송 로봇의 현재 위치를 인식하고, 현재 위치가 목표 위치와 차이가 발생하는 경우 반송 로봇의 위치를 목표 위치에 이를 수 있게 하는 피드백 제어가 요구된다. 피드백 제어가 적절하게 수행되지 못하는 경우, 반송 로봇에는 진동이 발생할 수 있다. 이 경우 용기 내부에서 파티클이 발생할 수 있다. 발생된 파티클은 용기에 적재된 기판을 오염시킬 수 있다.
본 발명은 물품 저장 장치가 구비하는 선반의 정확한 위치에 용기를 반송할 수 있는 물품 저장 장치, 그리고 주행 유닛의 주행 제어 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 용기를 반송하는 주행 유닛의 진동을 저감할 수 있는 물품 저장 장치, 그리고 주행 유닛의 제어 방법을 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 저장되는 수납 부; 및 상기 수납 부로 물품을 반송하는 반송 부를 포함하고, 상기 반송 부는: 구동기, 상기 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠, 그리고 상기 구동기에 설치된 구동 엔코더를 포함하는 주행 유닛; 상기 구동기의 동작을 제어하는 제어 유닛; 및 상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 위치 엔코더를 포함하고, 상기 제어 유닛은: 상기 주행 유닛의 위치를 제어하는 위치 제어기; 상기 위치 제어기가 전송하는 신호에 근거하여 상기 주행 유닛의 이동 속도를 제어하는 속도 제어기; 및 상기 속도 제어기가 전송하는 신호에 근거하여 상기 구동기의 출력을 제어하는 전류 제어기를 포함하고, 상기 위치 엔코더 데이터는, 상기 위치 제어기, 상기 속도 제어기, 그리고 상기 전류 제어기 중 상기 위치 제어기의 피드백 입력 값으로 전송될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 위치 엔코더는: 상기 주행 유닛의 이동 경로를 따라 설치되며, 상기 실제 위치에 관한 정보를 포함하는 복수의 마크가 표시된 마크 프레임; 및 상기 마크를 인식하여 상기 실제 위치에 관한 정보를 취득하는 리더기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 마크는, 상기 실제 위치에 관한 정보를 포함하는 바코드이며, 상기 리더기는: 상기 마크에 광을 조사하는 발광 부재; 및 상기 마크에 조사되어 반사되는 상기 광을 수광하는 수광 부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 구동 엔코더는, 상기 구동기의 출력에 근거한 전류 데이터를 상기 전류 제어기의 피드백 입력 값으로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 구동기는, 모터이고, 상기 구동 엔코더는, 상기 구동기의 회전속도 또는 회전방향에 근거한 로터리 엔코더 데이터를 상기 속도 제어기의 피드백 입력 값으로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 반송 부는: 물품이 수납된 용기를 반송하는 핸드 유닛; 및 상기 핸드 유닛을 승강시키며, 상기 주행 유닛에 설치되는 승강 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 수납 부는, 복수의 선반을 포함하되, 상기 주행 유닛의 주행 방향을 기준으로, 상기 선반들 중 일부는 상기 주행 유닛의 일 측에 배치되고, 상기 선반들 중 다른 일부는 상기 주행 유닛의 타 측에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 물품을 저장하는 스토커의 주행 유닛의 주행을 제어하는 방법을 제공한다. 주행 유닛의 주행 제어 방법은, 상기 주행 유닛이 주행하면서 상기 주행 유닛의 주행 방향을 따라 표시된 마크를 인식하여 상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 단계; 위치 제어기 - 상기 위치 제어기는 상기 주행 유닛의 위치를 제어하는 제어 신호를 발생시킴 - 가 상기 위치 엔코더 데이터를 피드백 입력 데이터로 전송받아 속도 제어기 - 상기 속도 제어기는 상기 주행 유닛의 이동 속도를 제어하는 제어 신호를 발생시킴 - 를 제어하는 속도 제어 신호를 발생시키는 단계; 상기 속도 제어기는 상기 위치 제어기의 속도 제어 신호와 상기 주행 유닛의 모터에 설치된 모터 엔코더의 로터리 엔코더 데이터를 피드백 입력 데이터로 전송받아 전류 제어기 - 상기 전류 제어기는 상기 모터의 출력 전류를 제어하는 제어 신호를 발생시킴 - 를 제어하는 전류 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 모터 엔코더는, 상기 모터의 출력에 근거한 전류 데이터를 상기 전류 제어기의 피드백 입력 값으로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 위치 엔코더 데이터는, 상기 위치 제어기, 상기 속도 제어기, 그리고 상기 전류 제어기 중, 상기 위치 제어기의 피드백 입력 데이터 값으로만 이용될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 주행 유닛의 주행 속도는, 0.1 m/s 내지 0.3 m/s로 제어될 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.
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 일 실시 예에 따른 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛의 제어 플로우, 그리고 제어 유닛에 엔코더 데이터 및 전류 데이터를 피드백 입력 값으로 전송하는 플로우를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 5의 비교 예에 해당하는 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛의 제어 플로우, 그리고 제어 유닛에 엔코더 데이터 및 전류 데이터를 피드백 입력 값으로 전송하는 플로우를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 위치 엔코더 및 구동 엔코더가 획득하는 엔코더 데이터의 분해능을 개략적으로 보여주는 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 7을 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), 그리고 반송 부(200)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), 그리고 제어 유닛(250)를 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 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 로터리 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) 및 승강 구동기(222)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.
승강 구동기(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.
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 정보에 근거하여 주행 유닛(210)의 현재 위치에 관한 정보를 연산하여 제어 유닛(250)으로 전송할 수도 있고, 이와 달리 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 수도 있다. 위치 엔코더(240)가 획득하는 주행 유닛(210)의 위치 엔코더 데이터는, 리더기(241)가 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. 따라서, 또한, 제1구동기(211) 또는 제2구동기(212)의 회전 수 등을 통해 주행 유닛(210)의 위치를 추정하는 것과 비교할 때, 주행 유닛(210)의 실제 위치(현재 위치)에 관한 데이터 정확도가 매우 높다. 제1구동기(211) 또는 제2구동기(212)의 회전 수 등을 통해 주행 유닛(210)의 위치를 추정하는 것은, 휠(213, 214)들의 마모, 휠(213, 214)의 미끄러짐 등의 외부 요인에 의해 주행 유닛(210)의 위치가 달라질 수 있기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛과, 제어 유닛에 엔코더 데이터 및 전류 데이터를 피드백 입력 값으로 전송하는 플로우를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5을 참조하면, 제어 유닛(250)은 위치 제어기(251), 속도 제어기(252), 그리고 전류 제어기(253)를 포함할 수 있다. 위치 제어기(251)는 주행 유닛(210)의 위치를 제어할 수 있다. 위치 제어기(251)는 위치 엔코더(240)가 전송하는 위치 엔코더 데이터를 피드백 입력 값으로 전송 받을 수 있다. 위치 제어기(251)는 위치 엔코더 데이터를 통해 확인되는 주행 유닛(210)의 현재 위치와, 주행 유닛(210)의 목표 위치 사이에 차이가 있는 경우, 속도 제어기(252)를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 속도 제어기(252)는 위치 제어기(251)가 전송하는 신호에 근거하여 주행 유닛(210)의 이동 속도를 제어할 수 있다. 위치 제어기(251)는 주행 유닛(210)의 현재 위치가 목표 위치와 차이가 큰 경우, 제1구동기(211)가 보다 큰 출력을 낼 수 있도록 하는 제어 신호를 발생시키고, 또한, 위치 제어기(251)는 주행 유닛(210)의 현재 위치가 목표 위치와 차이가 작은 경우, 제1구동기(211)가 보다 작은 출력을 낼 수 있도록 하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
속도 제어기(252)는 제1구동기(211)에 설치된 제1구동 엔코더(217)의 로터리 엔코더 데이터를 피드백 입력 값으로 전송 받을 수 있다. 속도 제어기(252)는 로터리 엔코더를 통해 확인되는 주행 유닛(210)의 현재 속도와, 주행 유닛(210)의 목표 속도 사이에 차이가 있는 경우, 전류 제어기(253)를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 전류 제어기(253)는 속도 제어기(252)가 전송하는 신호에 근거하여 제1구동기(211)의 출력을 제어할 수 있다. 제1구동기(211)의 출력을 제어하면, 제2구동기(212)는 제1구동기(211)에 동기화되어 출력이 제어될 수 있다. 또한, 속도 제어기(252)는 주행 유닛(210)의 현재 속도가 목표 속도보다 느린 경우, 제1구동기(211)가 보다 큰 출력을 낼 수 있도록 하는 제어 신호를 발생시키고, 또한, 속도 제어기(252)는 주행 유닛(210)의 현재 속도가 목표 속도보다 빠른 경우, 제1구동기(211)가 보다 작은 출력을 낼 수 있도록 하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
전류 제어기(253)는 제1구동 엔코더(217)의 전류 데이터를 피드백 입력 값으로 전송받을 수 있다. 전류 제어기(253)는 전류 데이터를 통해 확인되는 제1구동기(211)의 현재 출력과, 제1구동기(211)의 목표 출력 사이에 차이가 있는 경우, 제1구동기(211)로 전달되는 전류의 세기를 조절하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 위치 제어기(251)의 제어 주기(속도 제어기(252)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키는 시간 간격)이 상대적으로 길다. 또한, 속도 제어기(252)의 제어 주기(전류 제어기(253)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키는 시간 간격)이 상대적으로 짧다.
도 6은 도 5의 비교 예에 해당하는 주행 유닛을 제어하는 제어 유닛과, 제어 유닛에 엔코더 데이터 및 전류 데이터를 피드백 입력 값으로 전송하는 플로우를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5과 도 6를 서로 비교하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행 유닛의 제어 방법은, 위치 엔코더(240)가 획득하는 위치 엔코더 데이터는 위치 제어기(251), 속도 제어기(252), 그리고 전류 제어기(253) 중 위치 제어기(251)에만 피드백 입력 값으로 전송된다. 또한, 제1구동 엔코더(217)가 획득하는 로터리 엔코더 데이터는 위치 제어기(251), 속도 제어기(252), 그리고 전류 제어기(253) 중 속도 제어기(252)에만 피드백 입력 값으로 전송된다.
앞서 설명한 바와 같이, 위치 엔코더(240)가 획득하는 위치 엔코더 데이터는 주행 바디(219)에 설치된 리더기(241)가 마크 프레임(243)에 설치된 마크(M)를 인식하여 얻어지는 주행 유닛(210)이 현재 위치(실제 위치)에 관한 정보이므로, 주행 유닛(210)의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 그러나, 위치 엔코더 데이터는 일렬로 배열된 각각의 마크(M)를 인식해야 얻어지는 데이터이므로, 분해능이 상대적으로 낮다(도 7 참조). 즉, 위치 엔코더 데이터는 주행 유닛(210)의 현재 위치를 정확하게 확인할 수 있는 데이터라는 점에서 이점이 있는 반면, 데이터를 취득하는 시간 간격이 상대적으로 길다.
반면, 제1구동 엔코더(217)가 획득하는 로터리 엔코더 데이터는 모터인 제1구동기(211)의 구동 축이 회전하면서 얻어지는 데이터이므로, 분해능이 상대적으로 높다(도 7 참조). 즉, 로터리 엔코더 데이터는, 데이터를 취득하는 시간 간격이 상대적으로 짧다(다시 말해, 로터리 엔코더 데이터와 위치 엔코더 데이터 간 1mm 당 펄스 수의 Scale 차이는 매우 큼). 그러나, 로터리 엔코더 데이터는, 위치 엔코더 데이터와 달리 주행 유닛(210)의 실제 위치에 관한 직접적인 데이터는 아니므로, 이를 이용하여 주행 유닛(210)의 실제 위치를 추정하는 경우, 정확도가 낮다. 주행 유닛(210)의 휠(213, 214)의 마모나, 휠(213, 214)의 미끄러짐 등이 주행 유닛(210)의 실제 위치에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
요컨대, 위치 엔코더 데이터는 주행 유닛(210)의 현재 위치(실제 위치)를 정확하게 파악할 수 있는 반면, 분해능이 낮은 문제가 있고, 로터리 엔코더 데이터는 분해능이 높은 반면, 주행 유닛(210)의 현재 위치(실제 위치)를 정확하게 파악하기 어려운 문제가 있다.
위치 엔코더 데이터를 제어 주기가 상대적으로 짧은 속도 제어기(252)의 피드백 제어 입력 값으로 전송하는 경우, 속도 제어기(252)의 제어 주기와 위치 엔코더의 분해능의 차이가 크기 때문에, 속도 제어기(252)에 의한 피드백 제어시 주행 유닛(211)에는 진동이 발생할 수 있다. 이러한 문제는 주행 유닛(210)의 주행 속도가 저속(예컨대, 0.1m/s 내지 0.3m/s)인 경우 더욱 두드러지게 발생한다.
따라서, 위치 엔코더 데이터는 위치 제어기(251)의 피드백 제어 입력 값으로만 사용하고, 제1구동기(211)의 구동 축의 회전으로 획득되는 로터리 엔코더 데이터를 속도 제어기(252)의 피드백 제어 입력 값으로 사용함으로써, 실제 구동원인 제1구동기(211)의 구동과, 주행 유닛(211)의 실제 위치 연산 사이에서 발생하는 간극에 의한 진동을 저감할 수 있게 된다. 또한, 위치 엔코더(240)를 통해 획득되는 위치 엔코더 데이터의 위치 정확도는 매우 높으므로, 반송 부(200)는 용기(F)를 보다 정확한 위치에 반송할 수 있게 된다.
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
위치 제어기 : 251
속도 제어기 : 252
전류 제어기 : 253
마크 : M

Claims (11)

  1. 물품을 저장하는 물품 저장 장치에 있어서:
    물품이 저장되는 수납 부; 및
    상기 수납 부로 물품을 반송하는 반송 부를 포함하고,
    상기 반송 부는:
    구동기, 상기 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠, 그리고 상기 구동기에 설치된 구동 엔코더를 포함하는 주행 유닛;
    상기 구동기의 동작을 제어하는 제어 유닛; 및
    상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 위치 엔코더를 포함하고,
    상기 제어 유닛은:
    상기 주행 유닛의 위치를 제어하는 위치 제어기;
    상기 위치 제어기가 전송하는 신호에 근거하여 상기 주행 유닛의 이동 속도를 제어하는 속도 제어기; 및
    상기 속도 제어기가 전송하는 신호에 근거하여 상기 구동기의 출력을 제어하는 전류 제어기를 포함하고,
    상기 위치 엔코더 데이터는,
    상기 위치 제어기, 상기 속도 제어기, 그리고 상기 전류 제어기 중 상기 위치 제어기의 피드백 입력 값으로 전송되는, 물품 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 엔코더는:
    상기 주행 유닛의 이동 경로를 따라 설치되며, 상기 실제 위치에 관한 정보를 포함하는 복수의 마크가 표시된 마크 프레임; 및
    상기 마크를 인식하여 상기 실제 위치에 관한 정보를 취득하는 리더기를 포함하는, 물품 저장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마크는, 상기 실제 위치에 관한 정보를 포함하는 바코드이며,
    상기 리더기는:
    상기 마크에 광을 조사하는 발광 부재; 및
    상기 마크에 조사되어 반사되는 상기 광을 수광하는 수광 부재를 포함하는, 물품 저장 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 엔코더는, 상기 구동기의 출력에 근거한 전류 데이터를 상기 전류 제어기의 피드백 입력 값으로 전송하는, 물품 저장 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동기는, 모터이고,
    상기 구동 엔코더는, 상기 구동기의 회전속도 또는 회전방향에 근거한 로터리 엔코더 데이터를 상기 속도 제어기의 피드백 입력 값으로 전송하는, 물품 저장 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반송 부는:
    물품이 수납된 용기를 반송하는 핸드 유닛; 및
    상기 핸드 유닛을 승강시키며, 상기 주행 유닛에 설치되는 승강 유닛을 더 포함하는, 물품 저장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수납 부는, 복수의 선반을 포함하되,
    상기 주행 유닛의 주행 방향을 기준으로, 상기 선반들 중 일부는 상기 주행 유닛의 일 측에 배치되고, 상기 선반들 중 다른 일부는 상기 주행 유닛의 타 측에 배치되는, 물품 저장 장치.
  8. 물품을 저장하는 스토커의 주행 유닛의 주행을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 주행 유닛이 주행하면서 상기 주행 유닛의 주행 방향을 따라 표시된 마크를 인식하여 상기 주행 유닛의 실제 위치에 관한 위치 엔코더 데이터를 획득하는 단계;
    위치 제어기 - 상기 위치 제어기는 상기 주행 유닛의 위치를 제어하는 제어 신호를 발생시킴 - 가 상기 위치 엔코더 데이터를 피드백 입력 데이터로 전송받아 속도 제어기 - 상기 속도 제어기는 상기 주행 유닛의 이동 속도를 제어하는 제어 신호를 발생시킴 - 를 제어하는 속도 제어 신호를 발생시키는 단계;
    상기 속도 제어기는 상기 위치 제어기의 속도 제어 신호와 상기 주행 유닛의 모터에 설치된 모터 엔코더의 로터리 엔코더 데이터를 피드백 입력 데이터로 전송받아 전류 제어기 - 상기 전류 제어기는 상기 모터의 출력 전류를 제어하는 제어 신호를 발생시킴 - 를 제어하는 전류 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모터 엔코더는, 상기 모터의 출력에 근거한 전류 데이터를 상기 전류 제어기의 피드백 입력 값으로 전송하는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 위치 엔코더 데이터는, 상기 위치 제어기, 상기 속도 제어기, 그리고 상기 전류 제어기 중, 상기 위치 제어기의 피드백 입력 데이터 값으로만 이용되는, 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 주행 유닛의 주행 속도는, 0.1 m/s 내지 0.3 m/s로 제어되는, 방법.

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