WO2023158241A1 - 수직 반송 시스템 - Google Patents

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WO2023158241A1
WO2023158241A1 PCT/KR2023/002278 KR2023002278W WO2023158241A1 WO 2023158241 A1 WO2023158241 A1 WO 2023158241A1 KR 2023002278 W KR2023002278 W KR 2023002278W WO 2023158241 A1 WO2023158241 A1 WO 2023158241A1
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WO
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weight
moving
unit
elastic
acceleration
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/002278
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English (en)
French (fr)
Inventor
민재경
Original Assignee
네이버랩스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004—Braking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0008—Balancing devices
    • B25J19/002—Balancing devices using counterweights
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway

Definitions

  • the present invention relates to a vertical transport system having a brake function for preventing free fall.
  • the vertical conveying system refers to a system that provides a function of vertically conveying articles.
  • a robot dedicated elevator corresponding to a vertical conveyance device or a lift robot corresponding to a robot that lifts objects may correspond to this.
  • the vertical conveying system may be configured to convey articles in a vertical direction with respect to the ground.
  • the vertical conveying system may include a vertical motion drive system configured to vertically convey the article.
  • the up and down movement drive system Due to the characteristics of the up and down movement drive system provided in the vertical conveyance system, it moves up and down in the direction perpendicular to the ground, when an abnormality such as power supply is cut off, the up and down moving part may freely fall due to the action of gravity. there is.
  • brake devices capable of emergency braking such as non-energized brakes or governors and emergency stop devices are currently being used.
  • An example of a non-energized brake is disclosed in Registered Patent No. 10-1910848 (October 17, 2018), and an example of a speed governor and an emergency stop device is disclosed in Patent Publication No. 10-2017-0029806 (Mar. 16, 2017). .
  • One object of the present invention for solving the above problems of the prior art is that it can operate even when a drive system that moves up and down is damaged, thus having an advantage over non-energized brakes, and providing a brake function without the condition of exceeding a prescribed speed after free fall. It is to provide a vertical conveying system that has advantages over the speed governor and the emergency stop device because it can be performed.
  • the present invention is mechanically separated from the operation of the brake and the vertical movement drive system, and is configured to mechanically operate when the moving part descends with an acceleration greater than the reference, so that the brake function without the condition of exceeding the prescribed speed after free fall. It is to provide a vertical conveying system capable of performing.
  • a vertical conveyance system a fixing portion extending in the vertical direction; a moving unit coupled to the fixing unit to be relatively movable and moving in a vertical direction along the fixing unit; an elastic unit coupled to the moving unit and providing a pushing or pulling force in a vertical direction by an elastic force; a weight placed on the elastic part or hanging from the elastic part; and a brake operation unit that is driven based on a relative positional change between the moving unit and the weight, which occurs as the moving unit descends with an acceleration greater than a reference.
  • the acceleration greater than the reference the value obtained by subtracting the product of the mass of the weight and the acceleration of the moving part from the weight of the weight is smaller than the elastic force of the elastic part. It may be the acceleration of the moving part.
  • the weight is disposed hanging from the elastic part below the elastic part, the elastic part is formed to have a tensile force of a predetermined size so as to pull the weight upward, and the brake operation unit, A pad part formed on one surface of the weight facing the fixing part, and as the moving part descends with an acceleration greater than a reference, the weight moves relative to the fixing part so that the pad part adheres to the fixing part. It can be.
  • the moving unit and the weight are provided with a first inclined surface and a second inclined surface formed to correspond to each other, and the weight is the first when the moving unit descends with an acceleration greater than a reference. 1 It can move closer to the fixing part along an inclined surface.
  • a first groove recessed to a predetermined depth is formed on the first inclined surface so that a part of the first guide part is seated, and a part of the second guide part is seated on the second inclined surface.
  • a second groove recessed to a predetermined depth may be formed.
  • the moving unit is provided with a coupling rod extending in one direction, and the elastic unit approaches the fixing unit along the extension direction of the coupling rod in a state coupled to the coupling rod, or It may be formed to be movable so as to move away from each other.
  • the moving unit may further include a first support unit and a second support unit disposed at both ends of the coupling rod to support the coupling rod and limit the movement of the elastic unit.
  • the weight is disposed to be placed on the elastic part, the elastic part is formed to have a predetermined amount of elastic force for pressing the weight upward, and the brake operating part is based on the moving part.
  • the weight When descending with a greater acceleration, the weight is pressed by the elastic part and moves upward, thereby limiting the downward movement of the moving part.
  • the brake operating unit the ratchet gear formed in the vertical direction of the fixing portion; and a clasp portion provided to be rotatable to the movable portion and engaged with the ratchet gear as the movable portion is pushed and rotated by the weight moving upward when the movable portion descends at an acceleration greater than a reference.
  • the vertical conveyance system proposed in the present invention includes a moving part that moves up and down along a fixed part, an elastic part that is coupled to the moving part and provides a pushing or pulling force in an up and down direction by an elastic force, and is placed on the elastic part or It includes a weight suspended from the elastic part, and a brake operation unit for limiting the downward movement of the moving part when the moving part freely falls.
  • the operation of the brake operating unit is performed by pulling or pushing the weight upward by the elastic force of the elastic unit according to whether the moving unit freely falls.
  • the brake operation for limiting the downward movement of the moving unit can be implemented with a relatively simple configuration.
  • FIG. 2a and 2b are perspective views of an exploded view of a part for vertically moving an article shown in FIG. 1 viewed from different directions.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing states before and after the operation of the brake operation unit shown in FIG. 1;
  • 4 and 5 are conceptual diagrams showing a driving system part that moves up and down in a vertical conveyance system according to another embodiment of the present invention before and after the brake operation unit operates.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually showing an example of the driving system shown in FIGS. 4 and 5 .
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing states before and after the operation of the brake operating unit shown in FIG. 6;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a part for vertically moving an article in a vertical transport system according to an embodiment of the present invention.
  • 2a and 2b are perspective views of an exploded view of a part for vertically moving an article shown in FIG. 1 viewed from different directions.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing states before and after the brake operation unit 150 shown in FIG. 1 operates.
  • the vertical transport system 100 refers to a system that provides a function of vertically moving and transporting products in a direction perpendicular to the ground.
  • Concepts included in the category of systems include devices, robots, and electronic devices.
  • the vertical conveyance system 100 may be configured to additionally perform other tasks in addition to the function of transporting articles.
  • the vertical conveyance system 100 includes a fixing part 110, a moving part 120, an elastic part 130, a weight 140, and a brake operating part 150.
  • the fixing part 110 may extend in the vertical direction.
  • the vertical conveyance system 100 may include two or more fixing parts 110, and two or more fixing parts 110 may be arranged in parallel at positions spaced apart from each other.
  • the moving unit 120 may be coupled to the fixing unit 110 to be relatively movable.
  • the moving unit 120 may be configured to be movable in a vertical direction along the fixing unit 110 .
  • the moving unit 120 is coupled to the slide connection unit 121a coupled to the fixing unit 110 to be slidable, and coupled to the slide connection unit 121a to move in the vertical direction together with the slide connection unit 121a.
  • a link 121b may be provided.
  • the moving part 120 surrounds at least a portion of the fixing part 110 by the slide connecting part 121a and the connecting link 121b. Accordingly, the moving unit 120 is guided in the vertical direction by the fixing unit 110 to move up and down.
  • a loading unit (not shown) for loading articles may be coupled to the moving unit 120 .
  • the moving parts 120 are respectively coupled to two or more fixing parts 110 spaced apart from each other, and the loading part is connected to each moving part 120 between the two or more moving parts 120 .
  • the loading unit may move along the fixing unit 110 together with the moving unit 120 in the vertical direction.
  • the elastic unit 130 is coupled to the moving unit 120 and moves up and down by the elastic force. It can provide pushing or pulling power.
  • the elastic part 130 is installed to provide force in a vertical direction.
  • the elastic part 130 may be composed of a static load spring or the like to provide force by elastic force, and the type of static load spring is not particularly limited. 130) can be hung.
  • the weight 140 is suspended from the elastic part 130 .
  • the elastic part 130 is disposed above the weight 140 and is formed to have a predetermined amount of tensile force to pull the weight 140 upward.
  • the force acting on the weight 140 is mg, which is the product of the mass (m) of the weight 140 and the acceleration of gravity (g). do.
  • the moving unit 120 rises or falls, a change occurs in the force acting on the weight 140 .
  • the force acting on the weight 140 becomes m(g+a). Conversely, when the moving unit descends with an acceleration of a, the force acting on the weight 140 becomes m(g ⁇ a).
  • the brake operating unit 150 is driven based on a relative positional change between the moving unit 120 and the weight 140 that occurs as the moving unit 120 descends with an acceleration b greater than a reference.
  • the acceleration (b) greater than the criterion means an acceleration of the moving unit 120 that satisfies Equation 1 below.
  • m is the mass of the weight 140
  • g is the gravitational acceleration
  • b is the acceleration of the moving unit 120 during free fall
  • f is the elastic force of the elastic unit 130.
  • the brake operating unit 150 may include a pad unit 151 .
  • the moving unit 120 and the weight 140 may have a first inclined surface 122 and a second inclined surface 141, respectively.
  • the first inclined surface 122 and the second inclined surface 141 are respectively formed on one side of the moving part 120 and the weight 140 facing each other, as shown in FIGS. 1 to 3 .
  • the first and second inclined surfaces 122 and 141 are formed to correspond to each other while facing each other. That is, the first and second inclined surfaces 122 and 141 may be formed to have the same or similar inclination angles based on when the moving unit 120 and the weight 140 are viewed from the side.
  • the direction of the force acting on the weight 140 is essentially the vertical direction.
  • the weight 140 may be relatively moved along the first inclined surface 122 to be closer to the fixing part 110 when the moving part 120 descends with an acceleration greater than the reference.
  • the brake operation unit 150 may further include a first guide unit 152a and a second guide unit 152b.
  • the first and second guide parts 152a and 152b may be disposed between the moving part 120 and the weight 140 .
  • the first guide portion 152a may be disposed on the first inclined surface 122 to move the weight 140 in an inclined direction.
  • the second guide part 152b is disposed on the second inclined surface 141 and can be slidably coupled to the first guide part 152a.
  • a rail groove 152b1 to which the first guide portion 152a is slidably coupled may be provided in the second guide portion 152b.
  • a first groove 122a recessed to a predetermined depth may be formed in the first inclined surface 122 so that a portion of the first guide portion 152a is seated therein.
  • a fastening part 122a1 for fixing the first guide part 152a may be provided in the first groove 122a.
  • the first guide part 152a may be provided with a first guide part-side fastening part 152a1 formed to correspond to the moving part-side fastening part 122a1 and coupled with the moving part-side fastening part 122a1.
  • a second groove 141a recessed to a predetermined depth may be formed in the second inclined surface 141 so that a part of the second guide part 152b is seated therein.
  • a weight-side fastening part 141a1 for fixing the second guide part 152b may be provided in the second groove 141a.
  • the second guide part 152b may be provided with a second guide part-side fastening part 152b2 formed to correspond to the weight-side fastening part 141a1 and coupled with the weight-side fastening part 141a1. .
  • the first guide part 152a and the second guide part 152b are formed in the areas of the first and second grooves 122a and 141a, respectively. Movement is restricted within the first and second guide parts 152a and 152b to be more firmly maintained in fixed positions.
  • the elastic part 130 may include a drum 131 , a static load spring 132 , and a shaft hole 133 .
  • the static load spring 132 may be formed in the form of a plate bent with a constant curvature along the circumference of the drum 131 .
  • One end of the static load spring 132 may be provided with a fixing part 132a fixed to one side of the weight 140 .
  • a fastening hole 132a1 through which a fastening member 132a2 for fixing the fastening part 132a to one side of the weight 140 is formed can be provided in the fixing part 132a.
  • the shaft hole 133 may be formed through the drum 131 along the rotation axis of the drum 131 .
  • a coupling rod 123 to be described below may be coupled to the shaft hole 133 .
  • a coupling rod 123 may be provided in the moving unit 120 .
  • the coupling rod 123 may extend in one direction on the moving part 120 .
  • the coupling rod 123 may extend from the moving part 120 toward the fixing part 110 .
  • the coupling rod 123 may be coupled to the shaft hole 133 provided in the elastic part 130 .
  • the elastic part 130 may be movably formed to move closer to or away from the fixing part 110 along the extending direction of the coupling rod 123 while being coupled to the coupling rod 123 .
  • the weight 140 is also movable in an inclined direction.
  • the first support portion 124a and the second support portion 124b may be disposed at both ends of the coupling rod 123 to support the coupling rod 123 .
  • the first and second support parts 124a and 123b may each extend in a direction away from the moving part 120, and both ends of the coupling rod 123 extend from the first and second support parts 124a and 123b. It may be connected to each end.
  • the elastic part 130 moves stably along the extension direction of the coupling rod 123 without being separated from the coupling rod 123 within a predetermined range.
  • the acceleration (a) smaller than the reference is a value obtained by subtracting the product of the mass of the weight 140 and the acceleration of the moving part 120 from the weight of the weight 140, which is greater than the elastic force of the elastic part 130. It may be the acceleration of the moving unit 120 that satisfies the case.
  • the acceleration smaller than the criterion means the acceleration of the moving unit 120 that satisfies Equation 2 below.
  • m is the mass of the weight 140
  • g is the gravitational acceleration
  • a is the acceleration of the moving unit 120
  • f is the elastic force of the elastic unit 130.
  • the acceleration greater than the reference is a value obtained by subtracting the product of the mass of the weight 140 and the acceleration of the moving part 120 from the weight of the weight 140, which is greater than the elastic force of the elastic part 130. It may be the acceleration of the moving unit 120 that satisfies the small case.
  • the acceleration greater than the criterion means an acceleration of the moving unit 120 that satisfies Equation 1 described above.
  • the weight 140 moves closer to the fixing part 110 along the first inclined surface 122 of the moving part 120, and the pad part 151 formed on one surface of the weight 140 is solid. As it adheres to the top 110, a braking force for limiting the descent of the moving unit 120 is generated.
  • the operation of the brake that prevents the free fall of the moving unit 120 can be stably driven, and the prescribed speed can be maintained after the occurrence of the free fall.
  • the brake function can be performed only by detecting the acceleration of the moving unit 120 without the limitations of the prior art.
  • FIGS. 4 and 5 are conceptual diagrams respectively showing a driving system part that moves up and down in a vertical conveyance system 100 according to another embodiment of the present invention in a state before and after the brake operation unit 150 operates.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually showing an example of the driving system shown in FIGS. 4 and 5 .
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing states before and after the operation of the brake operating unit 150 shown in FIG. 6 .
  • the fixing part 110 may extend in the vertical direction.
  • the moving unit 120 is coupled to the fixing unit 110 so as to be relatively movable, and may move vertically along the fixing unit 110 .
  • a driving system that moves up and down may be disposed between the fixed part 110 and the moving part 120 .
  • the driving system may include an actuator 160 and a power transmission unit 161 .
  • the power transmitting unit 161 receives driving force from the actuator 160 and moves the moving unit 120 up and down.
  • the power transmission unit 161 may be formed along the vertical direction of the fixing unit 110 .
  • the power transmission unit 161 is connected to the actuator 160 and receives driving force from the actuator 160 to be movable in the vertical direction.
  • the moving unit 120 is coupled to one side of the power transmission unit 161 so as to be movable together with the power transmission unit 161 in the vertical direction.
  • the elastic part 130 is coupled to the moving part 120 and is formed to have a predetermined amount of elastic force for pressing the weight 140 upward by the elastic force.
  • the elastic part 130 may be formed of a compression spring.
  • the compression spring refers to a spring that resists a compressive force.
  • the weight 140 may be disposed to be placed on the elastic part 130.
  • the brake operating unit 150 When the moving unit 120 descends with an acceleration greater than the reference, the brake operating unit 150 operates as the weight 140 is pressed by the elastic unit 130 and moves upward, thereby moving the moving unit 120 downward. It is made to limit the movement to
  • the brake operating unit 150 may include a ratchet gear 153 and a latching unit 154.
  • Ratchet gear 153 may be formed to have a plurality of teeth.
  • a plurality of teeth provided in the ratchet gear 153 may be spaced apart at regular intervals along the longitudinal direction of the fixing part 110 .
  • the clasp 154 may be rotatably provided on the moving unit 120 about the rotation shaft 154a.
  • the clasp 154 may be disposed to face the ratchet gear 153.
  • the clasp 154 may be formed to engage the ratchet gear 153 as it is pushed and rotated by the weight 140 moving upward when the moving unit 120 descends at an acceleration greater than a reference.
  • the acceleration smaller than the reference is a value obtained by subtracting the product of the mass of the weight 140 and the acceleration of the moving part 120 from the weight of the weight 140, the elastic part 130 ) may be the first acceleration a1 of the moving unit 120 that satisfies the case of greater than the elastic force of .
  • the acceleration smaller than the criterion means the acceleration of the moving unit 120 that satisfies Equation 2 described above.
  • the moving unit 120 follows the fixing unit 110 without the weight 140 being pushed by the latch unit 154 and not rotating. An operation of moving in a vertical direction may be performed.
  • the acceleration greater than the reference is a value obtained by subtracting the product of the mass of the weight 140 and the acceleration of the moving part 120 from the weight of the weight 140, the elastic part 130 ) may be the second acceleration a2 of the moving unit 120 that satisfies the case of being smaller than the elastic force of .
  • the acceleration greater than the criterion means the acceleration of the moving unit 120 that satisfies Equation 1 described above.
  • the clasp 154 is pushed by the weight 140 pushed upward and rotated clockwise around the rotation shaft 154a. Then, the rotated clasp 154 is caught by the ratchet gear 153, generating a braking force to limit the downward movement of the moving unit 120.

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Abstract

본 발명은, 자유 낙하 방지를 위한 브레이크 기능을 갖는 수직 반송 시스템을 개시한다. 수직 반송 시스템은, 상하 방향으로 연장되는 고정부와, 상기 고정부에 상대 이동 가능하게 결합되고, 상기 고정부를 따라 상하 방향으로 이동하는 이동부와, 상기 이동부에 결합되며, 탄성력에 의해 상하 방향으로 밀어내거나 당기는 힘을 제공하는 탄성부와, 상기 탄성부 위에 올려지거나 상기 탄성부에 매달리는 무게추, 및 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 발생하는 상기 이동부와 상기 무게추 간의 상대적 위치 변화에 근거하여 구동되는 브레이크 동작부를 포함한다.

Description

수직 반송 시스템
본 발명은 자유 낙하 방지를 위한 브레이크 기능을 갖는 수직 반송 시스템에 관한 것이다.
수직 반송 시스템은 물품을 상하로 운반하는 기능을 제공하는 시스템을 의미한다. 예컨대 수직 반송 장치에 해당하는 로봇 전용 엘리베이터나, 물건을 들어올리는 로봇에 해당하는 리프트 로봇이 이에 해당할 수 있다. 특히 수직 반송 시스템은 지면에 대하여 수직 방향으로 물품을 운반시키도록 이루어질 수 있다. 이에 따라 수직 반송 시스템은 물품을 상하 운반시키도록 구성되는 상하 운동 구동계를 구비할 수 있다.
수직 반송 시스템에 구비되는 상하 운동 구동계는 지면에 수직한 방향으로 상하 이동하는 특성으로 인하여, 전원 공급이 차단되는 등의 이상 발생 시 상하 이동하는 부분이 중력의 작용에 의해 자유 낙하하는 현상이 발생할 수 있다.
이와 같이 상하 운동 구동계에서 발생할 수 있는 자유 낙하에 의한 사고를 방지하기 위하여, 현재 무여자 작동 브레이크, 또는 조속기와 비상정지장치 등의 긴급 제동이 가능한 브레이크 장치가 사용되고 있다. 무여자 작동 브레이크의 일 예는 등록특허 제10-1910848호(2018.10.17.), 조속기와 비상정지장치의 일 예는 공개특허 제10-2017-0029806호(2017.03.16.)에 개시되어 있다.
하지만, 무여자 작동 브레이크의 경우 상하 운동 구동계가 파손되면, 브레이크가 고정되어도 물품이 운반되는 이동부는 낙하할 수 있으므로, 안전 설비로서는 불완전하다. 또한, 조속기와 비상정지장치는 상하 운동 구동계와 별도로 동작하므로 무여자 작동 브레이크에 비해 장점이 있지만, 자유 낙하 이후 규정 속도를 넘기기 전까지는 브레이크가 동작을 하지 않는다는 단점을 갖는다.
상기한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, 상하 이동하는 구동계의 파손 시에도 동작 가능하여 무여자 작동 브레이크 대비 장점을 가지며, 자유 낙하 이후 규정 속도를 넘겨야 하는 조건 없이도 브레이크 기능을 수행할 수 있어 조속기와 비상정지장치 대비 장점을 갖는 수직 반송 시스템을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명은 브레이크의 동작과 상하 이동 구동계가 기구적으로 분리되어 있으며, 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 기구적으로 동작하도록 구성되어 자유 낙하 이후 규정 속도를 넘겨야 하는 조건 없이도 브레이크 기능을 수행할 수 있는 수직 반송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 반송 시스템은, 상하 방향으로 연장되는 고정부; 상기 고정부에 상대 이동 가능하게 결합되고, 상기 고정부를 따라 상하 방향으로 이동하는 이동부; 상기 이동부에 결합되며, 탄성력에 의해 상하 방향으로 밀어내거나 당기는 힘을 제공하는 탄성부; 상기 탄성부 위에 올려지거나 상기 탄성부에 매달리는 무게추; 및 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 발생하는 상기 이동부와 상기 무게추 간의 상대적 위치 변화에 근거하여 구동되는 브레이크 동작부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 기준보다 큰 가속도란, 상기 무게추의 무게에서 상기 무게추의 질량과 상기 이동부의 가속도의 곱을 뺀 값이, 상기 탄성부의 탄성력보다 작아지는 경우를 만족하는 상기 이동부의 가속도일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 무게추는 상기 탄성부의 하측에서 상기 탄성부에 매달리게 배치되고, 상기 탄성부는 상기 무게추를 상방으로 당기도록 소정 크기의 인장력을 갖도록 형성되며, 상기 브레이크 동작부는, 상기 고정부와 마주하는 상기 무게추의 일면에 형성되는 패드부를 구비하고, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 상기 무게추가 상기 고정부에 가까워지도록 상대 이동하여 상기 패드부가 상기 고정부에 밀착될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 이동부와 상기 무게추는 서로 대응되게 형성되는 제1 경사면과 제2 경사면을 각각 구비하고, 상기 무게추는, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상기 제1 경사면을 따라 상기 고정부에 가까워지게 이동할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 브레이크 동작부는, 상기 제1 경사면에 배치되어 경사진 방향으로 상기 무게추를 이동시키는 제1 가이드부; 및 상기 제2 경사면에 배치되고, 상기 제1 가이드부와 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 제2 가이드부를 더 구비할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 경사면에는 상기 제1 가이드부의 일부가 안착되게 소정 깊이로 리세스되는 제1 홈이 형성되고, 상기 제2 경사면에는 상기 제2 가이드부의 일부가 안착되게 소정 깊이로 리세스되는 제2 홈이 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 이동부에는 일 방향으로 연장 형성되는 결합 로드가 구비되고, 상기 탄성부는 상기 결합 로드에 결합된 상태에서 상기 결합 로드의 연장 방향을 따라 상기 고정부에 가까워지거나 멀어지도록 이동 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 이동부에는 상기 결합 로드의 양단부에 각각 배치되어 상기 결합 로드를 지지하고 상기 탄성부의 이동을 제한하는 제1 지지부와 제2 지지부가 더 구비될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 기 무게추는 상기 탄성부 위에 올려지게 배치되고, 상기 탄성부는 상기 무게추를 상방으로 가압하는 소정 크기의 탄성력을 갖도록 형성되며, 상기 브레이크 동작부는, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상기 탄성부에 의해 상기 무게추가 가압되어 상방으로 이동함에 따라 동작하여 상기 이동부의 하방으로의 이동을 제한하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 브레이크 동작부는, 상기 고정부의 상하 길이 방향으로 형성되는 라쳇 기어; 및 상기 이동부에 회동 가능하게 구비되며, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상방으로 이동하는 상기 무게추에 의해 밀려 회전됨에 따라 상기 라쳇 기어에 걸림되게 형성되는 걸쇠부를 구비할 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
본 발명에서 제안하는 수직 반송 시스템은, 고정부를 따라 상하 방향으로 이동하는 이동부와, 이동부에 결합되어 탄성력에 의해 상하 방향으로 밀어내거나 당기는 힘을 제공하는 탄성부와, 탄성부 위에 올려지거나 탄성부에 매달리게 배치되는 무게추와, 이동부의 자유 낙하 발생 시 이동부의 하방으로의 이동을 제한하는 브레이크 동작부를 포함한다.
여기에서, 브레이크 동작부는, 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 발생하는 이동부와 무게추 간의 상대적인 위치 변화에 근거하여 구동하도록 이루어진다.
이와 같은 수직 반송 시스템의 구성에 의하면, 상하 이동하는 구동계의 파손 시에도 브레이크 동작이 가능하고, 자유 낙하 발생 이후 규정 속도를 넘겨야 하는 조건 없이 이동부의 가속도 검출만으로 브레이크 기능을 수행할 수 있다.
또한, 브레이크 동작부의 동작이 이동부의 자유 낙하 발생 여부에 따라, 탄성부의 탄성력에 의해 무게추가 상방으로 당겨지거나 밀려 올라가는 것을 통해 이루어진다. 이와 같이, 본 발명은 이동부의 자유 낙하 발생 시 이동부의 하방으로의 이동을 제한하는 브레이크 동작을 비교적 간단한 구성으로 구현 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 반송 시스템에서 물품을 상하 이동시키는 부분을 보인 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 물품을 상하 이동시키는 부분의 분해된 모습을 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 3은 도 1에 도시된 브레이크 동작부가 동작하기 전과 후의 상태를 보인 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수직 반송 시스템에서 상하 운동하는 구동계 부분을 브레이크 동작부가 동작하기 전과 후의 상태로 각각 보인 개념도들이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 구동계의 일 예를 개념적으로 보인 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 브레이크 동작부가 동작하기 전과 후의 상태를 보인 개념도이다.
이하, 본 발명에 관련된 수직 반송 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 반송 시스템에서 물품을 상하 이동시키는 부분을 보인 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 물품을 상하 이동시키는 부분의 분해된 모습을 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다. 도 3은 도 1에 도시된 브레이크 동작부(150)가 동작하기 전과 후의 상태를 보인 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 수직 반송 시스템(100)은 지면에 대하여 수직한 방향으로 물품을 상하 이동시켜 운반하는 기능을 제공하는 시스템을 의미한다. 시스템의 범주에 포함되는 개념에는 장치, 로봇, 전자기기 등을 포함한다. 수직 반송 시스템(100)은 물품을 운반하는 기능 외에도 추가적으로 다른 작업을 수행 가능하도록 구성될 수도 있다.
물품을 상하로 이동시키기 위하여 수직 반송 시스템(100)은 고정부(110), 이동부(120), 탄성부(130), 무게추(140) 및 브레이크 동작부(150)를 포함한다.
고정부(110)는 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다. 수직 반송 시스템(100)에 고정부(110)는 2 이상의 복수로 구비될 수 있으며, 2 이상의 고정부(110)는 서로 이격된 위치에 평행하게 배치될 수 있다.
이동부(120)는 고정부(110)에 상대 이동 가능하게 결합될 수 있다. 이동부(120)는 고정부(110)를 따라 상하 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 이동부(120)는 고정부(110)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 슬라이드 연결부(121a)와, 슬라이드 연결부(121a)에 결합되어 슬라이드 연결부(121a)와 함께 상하 방향으로 이동하는 연결 링크(121b)를 구비할 수 있다.
이동부(120)는 슬라이드 연결부(121a)와 연결 링크(121b)에 의해 고정부(110)의 적어도 일부를 감싸게 된다. 이에 따라 이동부(120)는 고정부(110)에 의해 상하 방향으로 안내되어 승강하게 된다.
또한, 이동부(120)에는 물품을 적재하는 적재부(미도시)가 결합될 수 있다. 서로 이격된 2 이상의 고정부(110)에 각각 이동부(120)가 결합되고, 상기 적재부는 2 이상의 이동부(120)의 사이에서 각 이동부(120)에 연결된다.
이에 따라, 상기 적재부는 이동부(120)와 함께 고정부(110)를 따라 상하 방향으로 이동하도록 이루어질 수 있다.탄성부(130)는 이동부(120)에 결합되며, 탄성력에 의해 상하 방향으로 밀어내거나 당기는 힘을 제공할 수 있다. 탄성부(130)는 수직 방향으로 힘을 제공하도록 설치된다. 탄성부(130)는 탄성력에 의한 힘을 제공하기 위해 정하중 스프링 등으로 구성될 수 있으며, 정하중 스프링의 종류는 특별히 제한되지 않는다.무게추(140)는 탄성부(130) 위에 올려지거나 탄성부(130)에 매달릴 수 있다. 도 1에서 무게추(140)는 탄성부(130)에 매달려 있다. 이 때 탄성부(130)는 무게추(140)의 상측에 배치되어 무게추(140)를 상방으로 당기도록 소정 크기의 인장력을 갖도록 형성된다.
이동부(120)가 정지한 상태에서는 무게추(140)도 정지해 있으므로, 무게추(140)에 작용하는 힘은 무게추(140)의 질량(m)과 중력가속도(g)의 곱인 mg가 된다. 그러나, 이동부(120)가 상승하거나 하강하게 되면 무게추(140)에 작용하는 힘에 변화가 발생하게 된다.
예컨대, 이동부(120)가 a라는 가속도로 상승 동작하게 되면 무게추(140)에 작용하는 힘은 m(g+a)가 된다. 반대로 이동부가 a라는 가속도로 하강 동작하게 되면, 무게추(140)에 작용하는 힘은 m(g-a)가 된다.
브레이크 동작부(150)는 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도(b)로 하강함에 따라 발생하는 이동부(120)와 무게추(140) 간의 상대적 위치 변화에 근거하여 구동된다.
여기에서, 상기 기준보다 큰 가속도(b)는, 무게추(140)의 무게(무게추(140)의 질량과 중력가속도의 곱인 mg)에서 무게추(140)의 질량과 이동부(120)의 자유 낙하 시의 가속도의 곱인 mb을 뺀 값이, 탄성부(130)의 탄성력보다 작아지는 경우를 만족하는 이동부(120)의 가속도일 수 있다.
즉, 상기 기준보다 큰 가속도(b)는, 다음 수학식 1을 만족하는 이동부(120)의 가속도를 의미한다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2023002278-appb-img-000001
여기서 m은 무게추(140)의 질량, g는 중력가속도, b는 이동부(120)의 자유 낙하 시의 가속도, f는 탄성부(130)의 탄성력이다.
또한, 브레이크 동작부(150)는 패드부(151)를 구비할 수 있다.
패드부(151)는 고정부(110)와 마주하는 무게추(140)의 일면에 형성될 수 있다. 패드부(151)는 고정부(110)의 일면에 맞닿은 상태에서 이동부(120)의 이동에 대한 제동력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 패드부(151)는 마찰 성능이 우수한 고무 소재로 형성될 수 있다.
여기에서, 브레이크 동작부(150)는 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 무게추(140)가 고정부(110)에 가까워지도록 상대 이동하여 패드부(151)가 고정부(110)의 마주하는 일면에 밀착될 수 있다. 이와 같이, 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 패드부(151)가 고정부(110)에 밀착되어 상기 이동부의 하방으로의 이동을 제한하도록 이루어질 수 있다.
한편, 이동부(120)와 무게추(140)는 각각 제1 경사면(122)과 제2 경사면(141)을 구비할 수 있다.
제1 경사면(122)과 제2 경사면(141)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 이동부(120)와 무게추(140)의 서로 마주하는 일측에 각각 형성된다. 또한, 제1 및 제2 경사면(122,141)은 서로 마주보게 배치된 상태에서 서로 대응되게 형성된다. 즉, 제1 및 제2 경사면(122,141)은 이동부(120)와 무게추(140)를 측면에서 바라보았을 때를 기준으로 서로 동일하거나 유사한 경사각을 갖도록 형성될 수 있다.
이동부(120)는 수직 방향으로 이동하고, 무게추(140)도 탄성부(130)에 수직 방향으로 매달려 있으므로, 본질적으로 무게추(140)에 작용하는 힘의 방향은 수직 방향이 된다. 그러나 위와 같은 경사 구조에 의해 무게추(140)는 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 제1 경사면(122)을 따라 고정부(110)에 가까워지게 상대 이동하도록 이루어질 수 있다.
한편, 브레이크 동작부(150)는 제1 가이드부(152a)와 제2 가이드부(152b)를 더 구비할 수 있다. 제1 및 제2 가이드부(152a,152b)는 이동부(120)와 무게추(140) 사이에 배치될 수 있다.
제1 가이드부(152a)는 제1 경사면(122)에 배치되어 경사진 방향으로 무게추(140)를 이동시키도록 형성될 수 있다.
제2 가이드부(152b)는 제2 경사면(141)에 배치되며, 제1 가이드부(152a)와 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 제2 가이드부(152b)에는 제1 가이드부(152a)가 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 레일 홈(152b1)이 마련될 수 있다.
또한, 제1 경사면(122)에는 제1 가이드부(152a)의 일부가 안착되게 소정 깊이로 리세스되는 제1 홈(122a)이 형성될 수 있다. 제1 홈(122a)에는 제1 가이드부(152a)의 고정을 위한 이동부 측 체결부(122a1)가 구비될 수 있다. 제1 가이드부(152a)에는 상기 이동부 측 체결부(122a1)와 대응되게 형성되어 이동부 측 체결부(122a1)와 결합되는 제1 가이드부 측 체결부(152a1)가 마련될 수 있다.
그리고, 제2 경사면(141)에는 제2 가이드부(152b)의 일부가 안착되게 소정 깊이로 리세스되는 제2 홈(141a)이 형성될 수 있다. 제2 홈(141a)에는 제2 가이드부(152b)의 고정을 위한 무게추 측 체결부(141a1)가 마련될 수 있다. 또한, 제2 가이드부(152b)에는 상기 무게추 측 체결부(141a1)와 대응되게 형성되어 무게추 측 체결부(141a1)와 결합되는 제2 가이드부 측 체결부(152b2)가 구비될 수 있다.
이와 같은 제1 홈(122a)과 제2 홈(141a)의 구조에 의하면, 제1 가이드부(152a)와 제2 가이드부(152b)가 각각 제1 및 제2 홈(122a,141a)의 영역 내에서 이동이 제한되어 제1 및 제2 가이드부(152a,152b)의 고정된 위치를 보다 견고하게 유지시킬 수 있다.
한편, 탄성부(130)는 드럼(131), 정하중 스프링(132), 샤프트 홀(133)을 구비할 수 있다.
드럼(131)은 탄성부(130)의 바디를 형성하며, 후술하는 정하중 스프링(132)이 감긴 상태에서 회전축을 중심으로 회전 가능하게 형성된다.
정하중 스프링(132)은 드럼(131)의 둘레를 따라 일정한 곡률로 구부러진 판 형태로 이루어질 수 있다.
정하중 스프링(132)의 일단부에는 무게추(140)의 일측에 고정되는 고정부(132a)가 구비될 수 있다. 고정부(132a)에는 고정부(132a)를 무게추(140)의 일측에 고정시키기 위한 체결 부재(132a2)가 관통 가능하게 형성되는 체결홀(132a1)이 마련될 수 있다.
샤프트 홀(133)은 드럼(131)의 회전축을 따라 드럼(131)에 관통 형성될 수 있다. 샤프트 홀(133)에는 후술하는 결합 로드(123)가 결합될 수 있다.
한편, 이동부(120)에는 결합 로드(123)가 구비될 수 있다.
결합 로드(123)는 이동부(120) 상에서 일 방향으로 연장 형성될 수 있다. 예를 들어 결합 로드(123)는 이동부(120)에서 고정부(110)를 향하여 연장 형성될 수 있다. 결합 로드(123)는 탄성부(130)에 구비되는 상기 샤프트 홀(133)에 결합될 수 있다.
여기에서, 탄성부(130)는 결합 로드(123)에 결합된 상태에서 결합 로드(123)의 연장 방향을 따라 고정부(110)에 가까워지거나 멀어지도록 이동 가능하게 형성될 수 있다. 탄성부(130)가 선형 이동 가능함에 따라 무게추(140) 또한 경사진 방향으로 이동 가능하다.
또한, 이동부(120)에는 제1 지지부(124a)와 제2 지지부(124b)가 더 구비될 수 있다.
제1 지지부(124a)와 제2 지지부(124b)는 결합 로드(123)의 양단부에 각각 배치되어 결합 로드(123)를 지지하도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 지지부(124a,123b)는 이동부(120)로부터 멀어지는 방향으로 각각 연장 형성될 수 있으며, 결합 로드(123)의 양단부는 제1 및 제2 지지부(124a,123b)의 연장된 단부에 각각 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 지지부(124a,123b)의 구조에 의하면, 탄성부(130)가 기설정된 범위 내에서 결합 로드(123)로부터 이탈되지 않고 결합 로드(123)의 연장 방향을 따라 안정적으로 이동할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 수직 반송 시스템(100)의 브레이크 동작부(150)가 동작하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 이동부(120)가 기준보다 작은 가속도로 하강 동작하는 경우, 이동부(120)와 무게추(140) 간의 상대적인 위치 변화는 발생하지 않는다. 이와 함께, 브레이크 동작부(150)의 동작도 발생하지 않는다. 즉, 이동부(120)가 자유 낙하가 아닌 상하 방향으로 정상적인 동작을 수행하는 경우에는 브레이크 동작부(150)의 동작이 이루어지지 않는다.
여기에서, 상기 기준보다 작은 가속도(a)는 무게추(140)의 무게에서 무게추(140)의 질량과 이동부(120)의 가속도의 곱을 뺀 값이, 탄성부(130)의 탄성력보다 큰 경우를 만족하는 이동부(120)의 가속도일 수 있다.
즉, 상기 기준보다 작은 가속도는, 다음 수학식 2를 만족하는 이동부(120)의 가속도를 의미한다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2023002278-appb-img-000002
여기서 m은 무게추(140)의 질량, g는 중력가속도, a는 이동부(120)의 가속도, f는 탄성부(130)의 탄성력이다.
이와 같이, 이동부(120)가 기준보다 작은 가속도로 하강 동작하는 경우에는, 탄성부(130)의 인장력보다 중력과 이동부(120)의 가속도에 의한 무게추(140)의 하중이 큰 상태이다. 이에 따라, 무게추(140)는 탄성부(130)의 인장력에 의해 당겨 올라가지 않고 이동부(120)와 기설정된 상대적 위치를 유지하게 된다.
이후, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동부(120)를 상하 이동시키는 부분에 이상이 발생하여 이동부(120)가 중력의 작용에 의해 자유 낙하하는 경우, 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강하게 되고 이동부(120)와 무게추(140) 간의 상대적인 위치 변화가 발생하게 된다. 이때, 브레이크 동작부(150)가 구동되어 이동부(120)의 하방으로의 이동을 제한하게 된다.
여기에서, 상기 기준보다 큰 가속도는 앞서 설명한 바와 같이 무게추(140)의 무게에서 무게추(140)의 질량과 이동부(120)의 가속도의 곱을 뺀 값이, 탄성부(130)의 탄성력보다 작은 경우를 만족하는 이동부(120)의 가속도일 수 있다. 상기 기준보다 큰 가속도는 위에서 설명한 상기 수학식 1을 만족하는 이동부(120)의 가속도를 의미한다.
이와 같이, 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강 동작하는 경우에는, 중력가속도와 이동부(120)의 가속도에 의한 무게추(140)의 하중이 탄성부(130)의 인장력보다 작은 상태로 전환된다. 이에 따라, 무게추(140)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 탄성부(130)의 인장력에 의해 상방으로 당겨지게 된다. 이때, 탄성부(130)는 결합 로드(123)를 따라 고정부(110)에 가까워지게 이동할 수 있다.
그리고, 무게추(140)는 이동부(120)의 제1 경사면(122)을 따라 고정부(110)에 가까워지게 이동하고, 무게추(140)의 일면에 형성되는 패드부(151)가 고정부(110)에 밀착됨에 따라 이동부(120)의 하강을 제한하는 제동력을 발생시키게 된다.
이상에서 설명한 수직 반송 시스템(100)의 구성에 의하면, 상하 이동하는 부분의 파손 시에도 이동부(120)의 자유 낙하를 방지하는 브레이크의 동작이 안정적으로 구동 가능하고, 자유 낙하 발생 이후 규정 속도를 넘겨야 하는 종래 기술이 갖는 제약 조건 없이도 이동부(120)의 가속도 검출만으로 브레이크 기능을 수행할 수 있다.
또한, 수직 반송 시스템(100)은 브레이크 동작부(150)의 동작이 이동부(120)의 자유 낙하 발생 여부에 따라, 탄성부(130)의 탄성력에 의해 무게추(140)가 상방으로 당겨지거나 밀려 올라가는 것을 통해 이루어진다. 이와 같이, 수직 반송 시스템(100)은 이동부(120)의 자유 낙하 발생 시 이동부(120)의 하방으로의 이동을 제한하는 브레이크 동작을 비교적 간단한 구성으로 구현 가능하다. 이에 따라, 수직 반송 시스템(100)을 보다 간결하게 디자인할 수 있다. 또한, 수직 반송 시스템(100)을 구성하는 부품수가 줄어들어, 제작 시 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
이하, 수직 반송 시스템(100)의 다른 일 실시예에 대하여 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수직 반송 시스템(100)에서 상하 운동하는 구동계 부분을 브레이크 동작부(150)가 동작하기 전과 후의 상태로 각각 보인 개념도들이다. 도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 구동계의 일 예를 개념적으로 보인 도면이다. 도 7은 도 6에 도시된 브레이크 동작부(150)가 동작하기 전과 후의 상태를 보인 개념도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 수직 반송 시스템(100)은 고정부(110), 이동부(120), 탄성부(130), 무게추(140) 및 브레이크 동작부(150)를 포함한다.
고정부(110)는 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다.
이동부(120)는 고정부(110)에 상대 이동 가능하게 결합되며, 고정부(110)를 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 고정부(110)와 이동부(120) 사이에는 상하 운동하는 구동계가 배치될 수 있다. 상기 구동계는 엑추에이터(160)와 동력 전달부(161)를 포함할 수 있다.
엑추에이터(160)는 이동부(120)를 상하 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공한다.
동력 전달부(161)는 엑추에이터(160)로부터 구동력을 전달받아 이동부(120)를 상하 이동시키도록 이루어진다. 동력 전달부(161)는 고정부(110)의 상하 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 동력 전달부(161)는 엑추에이터(160)와 연결되며, 엑추에이터(160)로부터 구동력을 전달받아 상하 방향으로 이동 가능하도록 이루어진다. 동력 전달부(161)의 일측에는 이동부(120)가 결합되어, 동력 전달부(161)와 함께 상하 방향으로 이동 가능하도록 이루어진다.
탄성부(130)는 이동부(120)에 결합되고, 탄성력에 의해 무게추(140)를 상방으로 가압하는 소정 크기의 탄성력을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 탄성부(130)는 압축 스프링(compression spring)으로 이루어질 수 있다. 상기 압축 스프링은 압축하는 힘에 저항하는 스프링을 의미한다.
도면을 참조하면, 무게추(140)는 탄성부(130) 위에 올려지게 배치될 수 있다.
브레이크 동작부(150)는 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 탄성부(130)에 의해 무게추(140)가 가압되어 상방으로 이동함에 따라 동작하여 이동부(120)의 하방으로의 이동을 제한하도록 이루어진다.
또한, 브레이크 동작부(150)는 라쳇 기어(153) 및 걸쇠부(154)를 구비할 수 있다.
라쳇 기어(153)는 복수의 톱니를 갖도록 형성될 수 있다. 라쳇 기어(153)에 구비되는 복수이 톱니는 고정부(110)의 상하 길이 방향을 따라 일정한 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.
걸쇠부(154)는 이동부(120)에 회전축(154a)을 중심으로 회동 가능하게 구비될 수 있다. 또한, 걸쇠부(154)는 라쳇 기어(153)와 마주보게 배치될 수 있다. 걸쇠부(154)는 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상방으로 이동하는 무게추(140)에 의해 밀려 회전됨에 따라 라쳇 기어(153)에 걸림되게 형성될 수 있다.
이하, 도 7과 함께 도 4 내지 도 6을 더 참조하여 수직 반송 시스템(100)의 브레이크 동작부(150)가 동작하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 이동부(120)가 기준보다 작은 가속도로 하강하는 경우, 중력과 이동부(120)의 가속도에 의한 무게추(140)의 하중이 탄성부(130)의 탄성력보다 크게 작용하여 이동부(120)와 무게추(140) 사이의 상대적인 위치는 변화 없이 그래도 유지된다.
여기에서, 상기 기준보다 작은 가속도는, 도 4에 도시된 바와 같이 무게추(140)의 무게에서 무게추(140)의 질량과 이동부(120)의 가속도의 곱을 뺀 값이, 탄성부(130)의 탄성력보다 큰 경우를 만족하는 이동부(120)의 제1 가속도(a1)일 수 있다.
즉, 상기 기준보다 작은 가속도는, 앞서 설명한 상기 수학식 2를 만족하는 이동부(120)의 가속도를 의미한다.
이와 같이, 이동부(120)에 자유 낙하가 발생하지 않는 정상적인 동작 상태에서 이동부(120)는, 무게추(140)가 걸쇠부(154)에 의해 밀려 회전되지 않고 고정부(110)를 따라 상하 방향으로 이동하는 동작을 수행할 수 있다.
다음으로 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동부(120)를 상하 이동시키는 구동계에 이상이 발생하여, 중력에 의해 이동부(120)가 자유 낙하하는 경우 이동부(120)는 기준보다 큰 가속도로 하강하게 된다. 이때, 이동부(120)와 무게추(140) 간의 상대적인 위치 변화가 발생하게 된다. 이와 같이 이동부(120)와 무게추(140) 간의 상대적인 위치 변화가 발생하게 되면, 브레이크 동작부(150)가 구동되어 이동부(120)의 하방으로의 이동을 제한하게 된다.
여기에서, 상기 기준보다 큰 가속도는, 도 5에 도시된 바와 같이 무게추(140)의 무게에서 무게추(140)의 질량과 이동부(120)의 가속도의 곱을 뺀 값이, 탄성부(130)의 탄성력보다 작은 경우를 만족하는 이동부(120)의 제2 가속도(a2)일 수 있다.
즉, 상기 기준보다 큰 가속도는, 앞서 설명한 상기 수학식 1를 만족하는 이동부(120)의 가속도를 의미한다.
이와 같이, 이동부(120)가 기준보다 큰 가속도로 하강 동작하는 경우에는, 중력가속도와 이동부(120)의 가속도에 의한 무게추(140)의 하중이 탄성부(130)의 탄성력보다 작은 상태로 바뀌게 된다. 이에 따라, 무게추(140)는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 탄성부(130)의 탄성력에 의해 상방으로 밀려 올라가게 된다.
이후, 걸쇠부(154)는 상방으로 밀려 올라가는 무게추(140)에 의해 밀려 회전축(154a)을 중심으로 시계 방향으로 회전된다. 그리고, 회전된 걸쇠부(154)가 라쳇 기어(153)에 걸리게 되어, 이동부(120)의 하방으로의 이동을 제한하는 제동력을 발생시킨다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 상하 방향으로 연장되는 고정부;
    상기 고정부에 상대 이동 가능하게 결합되고, 상기 고정부를 따라 상하 방향으로 이동하는 이동부;
    상기 이동부에 결합되며, 탄성력에 의해 상하 방향으로 밀어내거나 당기는 힘을 제공하는 탄성부;
    상기 탄성부 위에 올려지거나 상기 탄성부에 매달리는 무게추; 및
    상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 발생하는 상기 이동부와 상기 무게추 간의 상대적 위치 변화에 근거하여 구동되는 브레이크 동작부를 포함하는,
    수직 반송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준보다 큰 가속도란, 상기 무게추의 무게에서 상기 무게추의 질량과 상기 이동부의 가속도의 곱을 뺀 값이, 상기 탄성부의 탄성력보다 작아지는 경우를 만족하는 상기 이동부의 가속도인,
    수직 반송 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무게추는 상기 탄성부의 하측에서 상기 탄성부에 매달리게 배치되고,
    상기 탄성부는 상기 무게추를 상방으로 당기도록 소정 크기의 인장력을 갖도록 형성되며,
    상기 브레이크 동작부는, 상기 고정부와 마주하는 상기 무게추의 일면에 형성되는 패드부를 구비하고, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강함에 따라 상기 무게추가 상기 고정부에 가까워지도록 상대 이동하여 상기 패드부가 상기 고정부에 밀착되는,
    수직 반송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동부와 상기 무게추는 서로 대응되게 형성되는 제1 경사면과 제2 경사면을 각각 구비하고,
    상기 무게추는, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상기 제1 경사면을 따라 상기 고정부에 가까워지게 이동하는,
    수직 반송 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 브레이크 동작부는,
    상기 제1 경사면에 배치되어 경사진 방향으로 상기 무게추를 이동시키는 제1 가이드부; 및
    상기 제2 경사면에 배치되고, 상기 제1 가이드부와 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 제2 가이드부를 더 구비하는,
    수직 반송 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 경사면에는 상기 제1 가이드부의 일부가 안착되게 소정 깊이로 리세스되는 제1 홈이 형성되고,
    상기 제2 경사면에는 상기 제2 가이드부의 일부가 안착되게 소정 깊이로 리세스되는 제2 홈이 형성되는,
    수직 반송 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 이동부에는 일 방향으로 연장 형성되는 결합 로드가 구비되고,
    상기 탄성부는 상기 결합 로드에 결합된 상태에서 상기 결합 로드의 연장 방향을 따라 상기 고정부에 가까워지거나 멀어지도록 이동 가능하게 형성되는,
    수직 반송 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동부에는 상기 결합 로드의 양단부에 각각 배치되어 상기 결합 로드를 지지하고 상기 탄성부의 이동을 제한하는 제1 지지부와 제2 지지부가 더 구비되는,
    수직 반송 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무게추는 상기 탄성부 위에 올려지게 배치되고,
    상기 탄성부는 상기 무게추를 상방으로 가압하는 소정 크기의 탄성력을 갖도록 형성되며,
    상기 브레이크 동작부는, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상기 탄성부에 의해 상기 무게추가 가압되어 상방으로 이동함에 따라 동작하여 상기 이동부의 하방으로의 이동을 제한하도록 이루어지는,
    수직 반송 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 브레이크 동작부는,
    상기 고정부의 상하 길이 방향으로 형성되는 라쳇 기어; 및
    상기 이동부에 회동 가능하게 구비되며, 상기 이동부가 기준보다 큰 가속도로 하강하는 경우 상방으로 이동하는 상기 무게추에 의해 밀려 회전됨에 따라 상기 라쳇 기어에 걸림되게 형성되는 걸쇠부를 구비하는,
    수직 반송 시스템.
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