KR20240098775A - 제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템 - Google Patents

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조길현
조재익
이철형
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Abstract

본 발명은 물품의 수평 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 물품 반송 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 물품 반송 시스템은 제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량을 포함한다. 상기 반송 차량은, 주행 레일을 따라 주행하는 주행 유닛 및 상기 주행 유닛의 하부에 구비되고 물품을 이적재하는 호이스트 유닛을 포함한다. 상기 호이스트 유닛은, 프레임, 상기 프레임에 대해 수평 이동 및 수직 이동 가능하게 제공되는 상부 핸드, 상기 상부 핸드의 하부에 연결되고 상기 물품을 파지하는 하부 핸드 및 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드 사이에 설치되어 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드를 연결하고, 상기 하부 핸드 및 상기 하부 핸드가 파지하는 상기 물품의 수평 상태를 유지하는 수평 유지 부재를 포함할 수 있다.

Description

제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량 및 이를 포함하는 물품 반송 시스템{TRANSPORT VEHICLE FOR TRANSPORTING ARTICLE IN MANUFACTURING LINE AND ARTICLE TRANSPORT SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량 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.
제조 라인의 물류 시스템은 상술한 바와 같이 제조 공정을 위하여 물품을 반송하거나 보관하는 시스템을 지칭하며, 크게 물품을 반송하는 반송 설비와 물품을 저장하는 저장 설비로 구분될 수 있다. 물류 시스템에 있어서 천장에 설치된 레일을 따라 주행하는 OHT(overhead hoist transport) 시스템이 제조 라인에 적용되고 있다.
제조 공정에 사용되는 기판 등의 물품들은 용기에 수납된 상태로 이송될 수 있다. OHT 시스템은 용기를 이송하여 제조 설비들 중 어느 하나로 이송한다. 또한, OHT 시스템은 용기를 제조 설비로부터 픽업하여 외부로 반송하거나, 제조 설비들 중 다른 하나로 반송할 수 있다.
OHT 시스템은 제조 라인의 천장에 설치되는 주행 레일과 반송 차량을 포함할 수 있다. 반송 차량은 주행 레일을 따라 주행하는 주행 유닛(예: 비히클)과 주행 유닛의 하부에서 물품이 수납된 용기를 지지하는 호이스트 유닛을 포함할 수 있다. 반송 차량은 제조 라인에 설치된 제조 설비들로 물품을 전달할 수 있다.
주행 유닛이 주행 레일을 따라 이동하면서, 주행 유닛 및 호이스트 유닛에 흔들림이 발생할 수 있다. 예를 들어, 주행 유닛이 주행을 시작하거나, 주행 유닛이 제동하는 경우 주행 유닛의 휠과 레일이 서로 마찰되어 주행 유닛에 흔들림이 발생할 수 있다. 또한, 주행 유닛이 주행 방향을 변경하는 경우, 주행 유닛에 전달되는 원심력에 의해 주행 유닛에 흔들림이 발생될 수 있다.
주행 유닛에 발생하는 흔들림은 용기의 기울어짐을 유발할 수 있다. 용기가 기울어진 상태에서 용기의 이송과 이적재가 수행되는 경우, 그 수행 과정에서 용기에 충격이 가해져 물품의 손상이 발생할 가능성이 높고, 이는 용기에 수납된 물품, 특히 웨이퍼와 같은 기판의 품질 저하를 유발한다. 따라서, 주행 유닛의 흔들림에도 용기가 기울어지지 않고 수평 상태(정립 상태)를 안정적으로 유지할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
본 발명은 물품이 수납된 용기의 수평을 안정적으로 유지시켜 용기로 전달되는 진동 또는 충격을 최소화할 수 있는 물품 반송 차량 및 물품 반송 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량이 제공될 수 있다. 상기 반송 차량은, 주행 레일을 따라 주행하는 주행 유닛; 및 상기 주행 유닛의 하부에 구비되고 물품을 이적재하는 호이스트 유닛을 포함하고, 상기 호이스트 유닛은, 프레임; 상기 프레임에 대해 이동 가능하게 제공되는 상부 핸드; 상기 상부 핸드의 하부에 연결되고 상기 물품을 파지하는 하부 핸드; 및 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드 사이에 설치되어 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드를 연결하고, 상기 하부 핸드 및 상기 하부 핸드가 파지하는 상기 물품의 수평 상태를 유지하는 수평 유지 부재를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 유지 부재는 짐벌일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 호이스트 유닛은, 상기 상부 핸드 및 하부 핸드를 수평 이동 및 수직 이동시키기 위한 핸드 이동 유닛을 더 포함하고, 상기 핸드 이동 유닛은 상기 상부 핸드와 결합할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수평 유지 부재는, 상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 가속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 기울기 및 진동을 계측하는 가속도 센서; 및 상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 회전 속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 회전 운동을 계측하는 자이로 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수평 유지 부재는, 상부에서 바라볼 때, 상기 주행 유닛의 주행 방향에 평행한 제1축을 중심으로 회전 가능하게 제공되는 제1 아암; 및 상부에서 바라볼 때, 상기 제1축과 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 제1 아암과 결합되는 제2 아암을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수평 유지 부재는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서에서 계측하는 측정 값을 근거로 상기 하부 핸드가 상시 수평을 유지할 수 있도록 상기 제1 아암, 그리고 상기 제2 아암을 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수평 유지 부재는, 상부에서 바라볼 때, 상기 제1축 및 제2축과 수직한 제3축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 제1 아암과 결합되는 제3 아암을 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서에서 계측하는 측정 값을 근거로 상기 하부 핸드가 흔들림에도 수평을 유지할 수 있도록 상기 제1 아암, 제2 아암 그리고 상기 제3 아암을 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 핸드 이동 유닛은, 상기 상부 핸드를 수직 이동시키는 수직 구동 유닛; 상기 수직 구동 유닛을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키는 회전 구동 유닛; 및 상기 회전 구동 유닛을 좌우 방향으로 수평 이동시키는 수평 구동 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제조 라인의 물품 반송 시스템이 제공될 수 있다. 상기 물품 반송 시스템은, 물품을 이송하는 반송 차량; 및 상기 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 주행 레일을 포함하고, 상기 반송 차량은, 상기 주행 레일을 따라 주행하는 주행 유닛; 및 상기 주행 유닛의 하부에 구비되고 상기 물품을 이적재하는 호이스트 유닛을 포함할 수 있다. 상기 호이스트 유닛은, 프레임; 상기 프레임의 내부에 수평 이동 및 수직 이동 가능하게 결합되는 상부 핸드; 상기 상부 핸드의 하부에 연결되고 상기 물품을 파지하는 하부 핸드; 및 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드 사이에 설치되어 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드를 연결하고, 상기 하부 핸드 및 상기 하부 핸드가 파지하는 물품의 정립(正立) 상태를 항상 유지시키는 수평 유지 부재를 포함하며, 상기 수평 유지 부재는, 상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 가속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 기울기 및 진동을 계측하는 가속도 센서; 및 상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 회전 속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 회전 운동을 계측하는 자이로 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수평 유지지 부재는, 상기 주행 유닛의 주행 방향과 수직한 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 제공되는 제1 아암; 및 상부에서 바라볼 때 상기 제1 축과 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 제1 아암과 결합되는 제2 아암을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수평 유지 부재는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서에서 계측하는 측정 값을 근거로 상기 하부 핸드가 상시 수평을 유지할 수 있도록 상기 제1 아암, 그리고 상기 제2 아암을 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 물품이 수납된 용기를 파지하는 핸드 유닛에 설치되는 수평 유지 부재에 의하여 용기의 수평 상태가 항상 유지될 수 있다. 또한, 수평 유지 부재에 의하여 용기로 전달되는 흔들림 및 진동이 최소화될 수 있다. 이에 따라 물품 반송 시스템의 주행 안정성이 향상되고, 물품에 대한 충격 발생이 억제되므로 품질 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제조 라인에서 물품을 이송하기 위한 본 발명에 따른 물품 반송 시스템의 개략적인 레이아웃을 도시한다.
도 2는 전면에서 바라본 도 1의 반송 차량을 도시한다.
도 3은 측면에서 바라본 도 1의 반송 차량을 도시한다.
도 4는 본 발명의 반송 차량이 포함하는 수평 유지 부재를 도시한다.
도 5는 도 4의 수평 유지 부재가 포함하는 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6 및 도 7은 반송 차량에 흔들림이 발생하였을 때 수평 유지 부재가 구동하는 일 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 유지 부재를 도시한다.
도 9는 도 8의 수평 유지 부재가 포함하는 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
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.
도 1은 제조 라인에서 물품을 이송하기 위한 본 발명에 따른 물품 반송 시스템의 개략적인 레이아웃을 도시한다. 이하에서는 본 발명이 적용되는 제조 라인으로서 반도체 제품을 제조하는 반도체 제조 라인을 예로서 설명한다. 다만, 본 발명이 적용될 수 있는 제조 라인의 범위는 특정 타입에 제한되는 것이 아니며 다양한 산업군의 제조 라인에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 물품 반송 시스템은 디스플레이 패널, 전자 기기, 자동차, 또는 2차 전지 등의 제품을 생산하는 다른 종류의 제조 라인에 적용될 수 있다.
제조 라인은 하나 또는 그 이상의 클린룸으로 구성되며, 각 클린룸에 반도체 제조 공정을 수행하기 위한 제조 설비(1)들이 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 물품 반송 시스템은 제조 설비(1)들 간에 물품을 이송할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 물품 반송 시스템은 물품을 용기에 수납한 상태로 이송할 수 있다. 물품은 웨이퍼, 글라스 등의 기판, 패키지, 레티클, 트레이 등일 수 있다. 물품이 수납되는 용기는 풉(FOUP; Front Opening Unified Pod), 파드(POD), 매거진 등일 수 있다.
일반적으로, 반도체 제조 라인에서는 기판(예: 웨이퍼)에 복수의 제조 공정들이 반복 수행됨으로써 최종적으로 반도체 제품이 완성될 수 있는데, 특정 반도체 제조 설비(1)에서 제조 공정이 완료되면 다음 제조 공정을 위한 제조 설비(1)로 기판이 반송된다. 여기서 기판은 복수개의 기판들을 수용할 수 있는 반송 용기(예: front opening unified pod, FOUP)에 보관된 상태로 반송될 수 있다. 기판들이 수납된 반송 용기는 반송 차량(20)에 의해 반송될 수 있다. 반송 차량(20)은 천장에 설치된 주행 레일(10)을 따라 주행하는 OHT(overhead hoist transport)로 지칭될 수 있다.
도 1을 참고하면, 제조 라인 내 공정을 수행하기 위한 제조 설비(1)가 설치되고, 제조 설비(1) 간 물품을 이송하는 반송 차량(20)과 반송 차량(20)의 주행 경로를 제공하는 주행 레일(10)이 제공된다. 여기서, 반송 차량(20)이 제조 설비(1)들 사이에서 물품을 반송할 때, 물품은 용기에 수납된 상태로 반송될 수 있다. 물품은 곧바로 특정 제조 설비(1)에서 다른 제조 설비(1)로 반송될 수도 있고, 물품은 스토커 설비(30)에 보관된 이후 다른 제조 설비로 반송될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량(20)를 도시한다. 도 2는 전면에서 바라본 반송 차량(20)를 도시하고, 도 3은 측면에서 바라본 반송 차량(20)를 도시한다.
도 2를 참조하면, 주행 레일(10)은, 수평 방향으로 서로 이격되고 서로 짝을 이루는 한 쌍의 레일 부재를 포함하고, 레일 서포트(15)들에 의하여 제조 라인의 천장 측에 설치된다. 레일 서포트(15) 각각은, 하단 부분이 한 쌍의 레일 부재를 지지하고, 상단 부분이 반도체 제조 라인의 천장에 정착될 수 있다. 한 쌍의 레일 부재는 상측에 주행 면을 제공하도록 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반송 차량(20)으로 전력을 공급하기 위한 급전 장치(40)는 주행 레일(10)의 하부에 설치된 케이블 설치 구조물(42)과 케이블 설치 구조물(42)에 설치된 급전 케이블(41)을 포함한다. 급전 케이블(41)은 구동 전력을 제공하는 반송 차량(20)의 수전 장치로 전류를 유도한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반송 차량(20)은 주행 레일(10)을 따라 주행하는 주행 유닛(100), 그리고 주행 유닛(100)의 하부에서 물품을 이적재하는 호이스트 유닛(200)을 포함한다. 호이스트 유닛(200)은 주행 유닛(100)과 함께 이동하며 제조 설비(1)로 물품이 수납된 용기(C)를 이적재한다.
주행 유닛(100)은 차체(110)와 주행 휠(120)들을 포함한다. 차체(110)에는 좌우 방향으로 연장된 차축이 장착된다. 차축은 복수로 제공되고 전후 방향으로 서로 이격될 수 있다. 주행 휠(120)들은 차체(110)가 주행 레일(10)의 안내에 따라 주행 가능하도록 차체(110)에 이동성을 부여하는 휠이다. 주행 휠(120)들은, 차축의 양단 부분에 각각 장착되고, 한 쌍의 주행 레일(10)의 상부면에 각각 접촉되어 회전할 수 있다. 주행 유닛(100)은 주행 휠(120)들을 회전시키기 위한 동력을 제공하는 휠 구동 유닛(130)을 더 포함한다. 일례로, 휠 구동 유닛(130)은 차축을 회전시키도록 구성될 수 있다.
호이스트 유닛(200)은 프레임(210)을 포함한다. 프레임(210)은 주행 레일(10)의 하방에서 주행 유닛(100)과 서로 연결된다. 프레임(210)은 상부가 차체(110)의 하부에 단수 또는 복수의 연결기에 의하여 연결될 수 있다. 프레임(210)은 물품이 수납된 용기(C)가 수용되는 수용 공간을 제공한다. 프레임(210)은 물품이 수납된 용기(C)를 수용 공간에서 수평 방향(X 방향)으로 이동시키고 하측 방향으로 이동시킬 수 있게 좌우 양옆 및 하측이 모두 개방된 구조를 가지도록 형성된다.
게다가, 호이스트 유닛(200)은, 용기(C)를 파지하는 핸드 유닛(220), 핸드 유닛(220)을 제1 위치와 제2 위치 간에 이동시키는 핸드 이동 유닛, 그리고 핸드 유닛(220)이 파지하는 용기(C)의 수평 상태, 즉 정립(正立) 상태를 항상 유지하기 위한 수평 유지 부재(300)를 더 포함한다. 제1 위치는 핸드 유닛(220)이 그립한 용기(C)가 프레임(210)의 수용 공간에 수용되는 위치이고, 제2 위치는 이러한 제1 위치로부터 벗어난 위치에 해당하는 프레임(210)의 외부이다. 호이스트 유닛(200)은 핸드 이동 유닛으로서 수직 구동 유닛(230), 회전 구동 유닛(240) 및 수평 구동 유닛(250)을 포함한다.
핸드 유닛(220)은, 물품이 수납된 용기(C)를 파지할 수 있다. 핸드 유닛(220)은 용기(C)를 제조 설비의 로드 포트로 로딩하거나 로드 포트로부터 언로딩할 수 있다. 핸드 유닛(220)은 프레임(210)에 대해 이동 가능하게 제공되는 상부 핸드(222)와, 상부 핸드(222)의 하부에 연결되어 용기(C)를 파지하는 하부 핸드(224)를 포함할 수 있다. 상부 핸드(222)는 하부 핸드(224)를 지지하고, 하부 핸드(224)는 용기(C)에 대한 그립 및 언그립을 수행할 수 있다. 상부 핸드(222)와 하부 핸드(224)는 그 사이 공간에 제공되는 수평 유지 부재(300)를 매개로 연결될 수 있다.
핸드 이동 유닛은 프레임(210)의 수용 공간에 제공되고, 상부 핸드(224)와 결합되어 핸드 유닛(220)을 이동시킨다. 핸드 이동 유닛은 프레임(210)의 하면에 결합될 수 있다. 수직 구동 유닛(230)은 핸드 유닛(220)을 상하 방향으로 수직 이동시킨다. 즉, 수직 구동 유닛(230)은 핸드 유닛(220)을 승강 시킨다. 일 예로, 수직 구동 유닛(230)은 적어도 하나 이상의 벨트(belt, 232)와 벨트(232)가 권취된 드럼(drum), 그리고 드럼을 회전시키는 구동기를 포함할 수 있다. 벨트(232)는 상부 핸드(224)와 연결될 수 있다. 수직 구동 유닛(230)은 구동기에 의한 구동력으로 벨트(232)를 드럼에 대하여 감거나 푸는 방식으로 핸드 유닛(220)을 수직 방향(Z 방향)으로 이동시킬 수 있다. 회전 구동 유닛(240)은 핸드 유닛(220)을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키고, 수평 구동 유닛(250)은 핸드 유닛(220)을 좌우 방향으로 이동시킨다.
일 예로, 핸드 유닛(220)을 수직 구동 유닛(230)에 의하여 수직 방향으로 이동시키고, 수직 구동 유닛(230)을 회전 구동 유닛(240)에 의하여 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키며, 회전 구동 유닛(240)을 수평 구동 유닛(250)에 의하여 좌우 방향으로 이동시킴으로써, 핸드 유닛(220)에 의하여 그립된 물품을 수직 방향으로 이동시키거나 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키거나 좌우 방향으로 수평 이동시킬 수 있다.
상부 핸드(222)와 하부 핸드(224) 사이에는 수평 유지 부재(300)가 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 유지 부재(300)는 짐벌일 수 있다. 수평 유지 부재(300)는 주행 과정에서 발생하는 흔들림과 진동에도 하부 핸드(224)의 수평 상태를 유지함으로써 용기(C)의 수평 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 용기(C)에 대한 진동 및 충격 발생을 방지할 수 있다. 또한, 용기(C)에 대한 진동 및 충격 발생에 의하여 유발되는 용기(C) 내 물품의 파손 및 용기(C) 내 파티클 발생을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 핸드 유닛(220)이 포함하는 수평 유지 부재(300)를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 수평 유지 부재(300)가 포함하는 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4과 도 5를 참조하면, 수평 유지 부재(300)는 베이스(310), 제1 아암(320), 제1 회전 구동부(330), 제2 아암(340), 제2 회전 구동부(350), 가속도 센서(360), 자이로 센서(370), 그리고 제어기(390)를 포함할 수 있다.
베이스(310)는 상부 핸드(222)에 설치될 수 있다. 베이스(310)는 상부 핸드(222)의 하부에 결합될 수 있다. 도 4에서는 베이스(310)의 형상이 상부 핸드(222)와의 결합 면적이 측면에 비해 좁은 판 형상인 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 베이스(310)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
제1 회전 구동부(330)는 베이스(310) 및 제1 아암(320)과 결합될 수 있다. 제1 회전 구동부(330)는 제1 아암(320)을 회전시킬 수 있다. 제1 회전 구동부(330)는 상부에서 바라보았을 때 주행 유닛(100)의 주행 방향에 평행한 제1축(L1)을 중심으로 제1 아암(320)을 회전시킬 수 있다. 일 예로, 제1 아암(320)은 상부에서 바라보았을 때 전체적으로 'ㄱ'형상을 가질 수 있다. 제1 아암(320)의 일 단은 제1 회전 구동부(330)와 연결되고 제1 아암(320)의 타 단은 제2 회전 구동부(350)와 연결될 수 있다. 제1 회전 구동부(330)가 제1 아암(320)을 회전시키면 제2 회전 구동부(350)를 제1축(L1)을 중심으로 회전시킬 수 있다.
제2 회전 구동부(350)는 제1 아암(320)의 타 단과 결합될 수 있다. 제2 회전 구동부(350)는 제2 아암(340)을 회전시킬 수 있다. 제2 회전 구동부(350)는 상부에서 바라보았을 때 1축(L1)에 수직한 제2축(L2)을 중심으로 제2 아암(340)을 회전시킬 수 있다. 제2 아암(340)은 전체적으로 'ㄴ' 형상을 가질 수 있다. 제2 아암(340)의 일 단은 제2 회전 구동부(350)와 연결되고, 'ㄴ' 형상을 가지는 제2 아암(340)의 아래 바닥면은 하부 핸드(224)와 결합될 수 있다. 제2 회전 구동부(350)가 제2 아암(340)을 회전시키면 하부 핸드(224)를 제2축(L2)을 중심으로 회전시킬 수 있다.
가속도 센서(360)는 하부 핸드(224)의 흔들림에 대한 가속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 하부 핸드(224)의 기울기 및/또는 진동을 계측할 수 있다. 예컨대, 가속도 센서(360)는 하부 핸드(224)의 흔들림에 대한 가속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 하부 핸드(224)의 이동 관성을 계측할 수 있다. 자이로 센서(370)는 하부 핸드(224)의 흔들림에 대한 회전 속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 하부 핸드(224)의 회전 운동을 계측할 수 있다. 예컨대, 자이로 센서(370)는 하부 핸드(224)의 흔들림에 대한 회전 속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 하부 핸드(224)의 회전 관성을 계측할 수 있다.
제어기(390)는 수평 유지 부재(300)를 제어할 수 있다. 제어기(390)는 가속도 센서(360), 그리고 자이로 센서(370)에서 계측하는 측정 값을 근거로 하부 핸드(224)가 주위 요소의 흔들림이나 기울어짐에 관계없이 수평을 유지할 수 있도록 제1 아암(320), 그리고 제2 아암(340)을 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다. 해당 신호를 전달 받은 제1 회전 구동부(330), 그리고 제2 회전 구동부(350)는 하부 핸드(224)가 주위 요소의 흔들림이나 기울어짐에도 수평을 유지할 수 있도록 제1 아암(320), 그리고 제2 아암(340)을 회전시킬 수 있다.
도 6과 도 7은 반송 유닛에 흔들림이 발생하였을 때 수평 유지 부재가 구동하는 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위하여 흔들림을 실제보다 과장하여 도시하였다. 우선 도 6을 참조하면, 주행 유닛(100)의 주행 방향을 회전 축으로 반송 유닛(100)이 반 시계 방향으로 흔들리는 경우, 수평 유지 부재(300)는 시계 방향으로 제2 아암(340)을 회전 시킬 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 주행 유닛(100)의 주행 방향에 수직한 방향을 회전 축으로 주행 유닛(100)이 시계 방향으로 흔들리는 경우, 수평 유지 부재(300)는 반 시계 방향으로 제1 아암(320)을 회전시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 유지 부재(300)는 주행 유닛(100)이 흔들리는 방향에 대하여 반대되는 방향으로 제1 아암(320) 및/또는 제2 아암(340)을 회전시켜 하부 핸드(224)가 파지하는 용기(C)의 수평을 유지할 수 있다.
이에, 용기(C)가 반송되는 과정에서 주행 유닛(100)에 발생되는 흔들림이 용기(C)에 전달되는 것을 최소화 할 수 있다. 이에, 용기(C) 내에서 파티클이 발생되는 것을 최소화 할 수 있으며, 파티클이 용기(C) 내에 수납된 물품에 부착되는 것 또한 최소화 할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 물품 반송 시스템은 물품이 수납된 용기(C)를 안정적으로 반송할 수 있다.
한편, 주행 과정에서 발생되는 흔들림 및 기울어짐 외에도 물품을 이적재하는 과정에서도 핸드 유닛(220)의 흔들림 및 기울어짐이 발생할 수 있다. 일반적으로 핸드 유닛(220)이 벨트(232)를 포함하는 수직 구동 유닛(230)에 매달린 상태로 물품을 제조 설비로 로딩하거나 언로딩하기 때문이다. 벨트(232)에 매달린 상태의 핸드 유닛(220)은 벨트(232)의 개수 및 설치 위치, 핸드 유닛(220) 및 물품의 무게에 따라 그 무게 중심이 변화될 수 있다. 변화되는 무게 중심은 핸드 유닛(220)에 흔들림 및 기울어짐을 유발한다. 기울어진 핸드 유닛(220)에 의하여 제조 설비로 반입되는 물품은 안착되는 과정에서 충격을 받을 수 있고, 기울어진 핸드 유닛(220)에 의하여 제조 설비로부터 반출되는 물품은 픽업 과정에서 충격을 받을 수 있다.
따라서 본 발명은, 주행 유닛(100)에 의한 주행 과정뿐만 아니라 핸드 유닛(220)에 의한 이적재 과정에서도 물품의 수평 상태를 유지하기 위해, 핸드 유닛(220)을 상부 핸드(222)와 하부 핸드(224)로 나누고 짐벌 구조의 수평 유지 부재(300)로 그 둘을 연결하였다. 짐벌 구조의 수평 유지 부재(300)가 상부 핸드(222)와 하부 핸드(224)사이에 설치되고 상부 핸드(222)와 하부 핸드(224)를 연결함에 따라 상부 핸드(222)와 하부 핸드(224)의 수평 유지가 독립적으로 수행될 수 있다. 즉, 핸드 이동 유닛에 결합된 상부 핸드(222)에 주행 유닛(100) 및 핸드 이동 유닛에 의한 흔들림 및 기울어짐이 발생하더라도 하부 핸드(224)는 수평 유지 부재(300)에 의하여 수평 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 하부 핸드(224)에 파지된 물품 역시 수평 상태를 유지할 수 있다.
한편, 상술한 예에서는 수평 유지 부재(300)가 2축 구조를 갖는 것을 예로 들어 설명하였으나 수평 유지 부재는 3축 구조를 갖는 것으로 제공될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 유지 부재(300')를 도시한다. 도 8을 참조하면, 수평 유지 부재(300')는 3축 구조를 갖고 도 4의 수평 유지 부재(300)에 제3 아암(345) 및 제3 회전 구동부(355)를 더 포함할 수 있다.
수평 유지 부재(300')의 베이스(310')는 상부 핸드(222)에 설치될 수 있다. 베이스(310')는 상부 핸드(222)의 하부에 결합될 수 있다. 베이스(310')는 도 4에 도시된 베이스(310)에 비해 상부 핸드(222)와의 결합 면적이 넓은 판 형상을 가질 수 있다. 도 4의 수평 유지 부재(300)와 달리, 제1 회전 구동부(330)는 제3 아암(345) 및 제1 아암(320)과 결합될 수 있다.
제3 회전 구동부(355)는 베이스(310') 및 제3 아암(345)과 결합될 수 있다. 제3 회전 구동부(355)는 제3 아암(345)을 회전시킬 수 있다. 제3 회전 구동부(355)는 제1축(L1) 및 제2축(L2)과 수직한 제3축(L3)을 중심으로 제3 아암(345)을 회전 시킬 수 있다. 일 예로, 제3 아암(345)은 일 측에서 바라보았을 때 전체적으로 'ㄱ'형상을 가질 수 있다. 제3 아암(345)의 일 단은 제1 회전 구동부(330)와 연결되고, 타 단은 제3 회전 구동부(355)와 연결될 수 있다. 제3 회전 구동부(355)가 제3 아암(345)을 회전시키면 제1 회전 구동부(330)를 제3축(L3)을 중심으로 회전시킬 수 있다.
제어기(390)는 가속도 센서(360)와 자이로 센서(370)에서 계측하는 측정 값을 근거로 하부 핸드(224)가 주위 요소의 흔들림이나 기울어짐에 관계없이 수평을 유지할 수 있도록 제1 아암(320), 제2 아암(340), 그리고 제3 아암(345)을 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다. 해당 신호를 전달 받은 제1 회전 구동부(330), 제2 회전 구동부(350), 그리고 는 제 3 회전 구동부(355)는 하부 핸드(224)가 주위 요소의 흔들림이나 기울어짐에도 수평을 유지할 수 있도록 제1 아암(320), 제2 아암(340), 그리고 제3 아암(345)을 회전시킬 수 있다.
상술한 구성을 제외한 구성 요소들은 도 4를 참조하여 설명한 구성 요소들과 동일한 구성을 가지므로 그 설명을 생략하기로 한다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 수평 유지 부재(300')는 지자계 센서(380)를 더 포함할 수도 있다. 지자계 센서(380)는 하부 핸드(224)의 흔들림에 대한 입체적인 방향을 계측할 수 있다. 예를 들어, 지자계 센서(380)는 하부 핸드(224)의 흔들림에 대한 방위각을 계측할 수 있다. 수평 유지 부재(300')가 지자계 센서(380)를 더 포함하는 경우, 제어기(390)는 가속도 센서(360)와 자이로 센서(370)에서 계측하는 측정 값뿐만 아니라 지자계 센서(280)에서 계측하는 값을 근거로 하부 핸드(224)가 주위 요소의 흔들림이나 기울어짐에 관계없이 수평을 유지할 수 있도록 제1 아암(320), 제2 아암(340), 그리고 제3 아암(345)을 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다. 해당 신호를 전달 받은 제1 회전 구동부(330), 제2 회전 구동부(350), 그리고 는 제 3 회전 구동부(355)는 하부 핸드(224)가 주위 요소의 흔들림이나 기울어짐에도 수평을 유지할 수 있도록 제1 아암(320), 제2 아암(340), 그리고 제3 아암(345)을 회전시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
핸드 유닛: 220
상부 핸드: 222
하부 핸드: 224
수평 유지 부재(짐벌): 300, 300'
베이스: 310
제1 아암: 320
제1 회전 구동부: 330
제2 아암: 340
제2 회전 구동부: 350
제3 아암: 345
제3 회전 구동부: 355
가속도 센서: 360
자이로 센서: 370
제어기: 390

Claims (10)

  1. 제조 라인에서 물품을 이송하는 반송 차량에 있어서,
    주행 레일을 따라 주행하는 주행 유닛; 및
    상기 주행 유닛의 하부에 구비되고 물품을 이적재하는 호이스트 유닛을 포함하고,
    상기 호이스트 유닛은,
    프레임;
    상기 프레임에 대해 이동 가능하게 제공되는 상부 핸드;
    상기 상부 핸드의 하부에 연결되고 상기 물품을 파지하는 하부 핸드; 및
    상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드 사이에 설치되어 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드를 연결하고, 상기 하부 핸드 및 상기 하부 핸드가 파지하는 상기 물품의 수평 상태를 유지하는 수평 유지 부재를 포함하는 반송 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호이스트 유닛은,
    상기 상부 핸드 및 하부 핸드를 수평 이동 및 수직 이동시키기 위한 핸드 이동 유닛을 더 포함하고,
    상기 핸드 이동 유닛은 상기 상부 핸드와 결합되는 반송 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수평 유지 부재는,
    상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 가속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 기울기 및 진동을 계측하는 가속도 센서; 및
    상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 회전 속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 회전 운동을 계측하는 자이로 센서를 포함하는 반송 차량.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평 유지 부재는,
    상부에서 바라볼 때, 상기 주행 유닛의 주행 방향에 평행한 제1축을 중심으로 회전 가능하게 제공되는 제1 아암; 및
    상부에서 바라볼 때, 상기 제1축과 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 제1 아암과 결합되는 제2 아암을 포함하는 반송 차량.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평 유지 부재는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 가속도 센서 및 자이로 센서에서 계측하는 측정 값을 근거로 상기 하부 핸드가 상시 수평을 유지할 수 있도록 상기 제1 아암, 그리고 상기 제2 아암을 회전시키는 신호를 발생시키는 반송 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수평 유지 부재는,
    상부에서 바라볼 때, 상기 제1축 및 제2축과 수직한 제3축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 제1 아암과 결합되는 제3 아암을 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 가속도 센서 및 자이로 센서에서 계측하는 측정 값을 근거로 상기 하부 핸드가 흔들림에도 수평을 유지할 수 있도록 상기 제1 아암, 제2 아암 그리고 상기 제3 아암을 회전시키는 신호를 발생시키는 반송 차량.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 핸드 이동 유닛은,
    상기 상부 핸드를 수직 이동시키는 수직 구동 유닛;
    상기 수직 구동 유닛을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키는 회전 구동 유닛; 및
    상기 회전 구동 유닛을 좌우 방향으로 수평 이동시키는 수평 구동 유닛을 포함하는 반송 차량.
  8. 제조 라인의 물품 반송 시스템에 있어서,
    물품을 이송하는 반송 차량; 및
    상기 반송 차량의 주행 경로를 제공하는 주행 레일을 포함하고,
    상기 반송 차량은,
    상기 주행 레일을 따라 주행하는 주행 유닛; 및
    상기 주행 유닛의 하부에 구비되고 상기 물품을 이적재하는 호이스트 유닛을 포함하고,
    상기 호이스트 유닛은,
    프레임;
    상기 프레임의 내부에 수평 이동 및 수직 이동 가능하게 결합되는 상부 핸드;
    상기 상부 핸드의 하부에 연결되고 상기 물품을 파지하는 하부 핸드; 및
    상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드 사이에 설치되어 상기 상부 핸드와 상기 하부 핸드를 연결하고, 상기 하부 핸드 및 상기 하부 핸드가 파지하는 물품의 정립(正立) 상태를 항상 유지시키는 수평 유지 부재를 포함하며,
    상기 수평 유지 부재는,
    상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 가속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 기울기 및 진동을 계측하는 가속도 센서; 및
    상기 하부 핸드의 흔들림에 대한 회전 속도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 상기 하부 핸드의 회전 운동을 계측하는 자이로 센서를 포함하는 물품 반송 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수평 유지 부재는,
    상기 주행 유닛의 주행 방향과 수직한 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 제공되는 제1 아암; 및
    상부에서 바라볼 때 상기 제1 축과 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 제1 아암과 결합되는 제2 아암을 포함하는 물품 반송 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수평 유지 부재는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 가속도 센서 및 자이로 센서에서 계측하는 측정 값을 근거로 상기 하부 핸드가 상시 수평을 유지할 수 있도록 상기 제1 아암, 그리고 상기 제2 아암을 회전시키는 신호를 발생시키는 물품 반송 시스템.
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