KR20230100556A - Carriage Guide System and Carriage System using thereof for Magnetic Levitation Tower Lift - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기 부상 타워 리프트의 캐리지 가이드 시스템 및 이를 이용한 캐리지 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 타워 리프트의 캐리지 가이드 시스템에 있어서, 상기 캐리지의 이동시 캐리지의 직선 방향과 회전 방향의 움직임을 제어하기 위하여 상기 캐리지의 상부에 설치되는 한 쌍의 상부 전자석 유닛과 상기 캐리지의 하부에 한 쌍이 설치되는 한 쌍의 하부 전자석 유닛; 상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛 사이의 거리를 조절하기 위한 거리 조절수단; 상기 캐리지의 이동 속도에 따라 상기 거리 조절수단을 이용하여 상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛 사이의 거리를 제어하는 제어부; 를 포함하는 캐리지 가이드 시스템을 제공한다.The present invention relates to a carriage guide system for a magnetic levitation tower lift and a carriage system using the same.
The present invention, in a carriage guide system of a tower lift, a pair of upper electromagnet units installed on the upper part of the carriage and a lower part of the carriage in order to control the movement of the carriage in the linear direction and the rotational direction when the carriage moves. a pair of lower electromagnet units in which the pair is installed; distance adjusting means for adjusting a distance between the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit; a control unit controlling a distance between the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit using the distance adjusting means according to the moving speed of the carriage; It provides a carriage guide system comprising a.
Description
본 발명은 자기 부상 타워 리프트의 캐리지 가이드 시스템 및 이를 이용한 캐리지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a carriage guide system for a magnetic levitation tower lift and a carriage system using the same.
일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하는 기판, 반도체용 웨이퍼(Wafer) 등과 같은 피이송물을 포함하여 기판이나 웨이퍼를 수용하여 지지하는 트레이나 카세트 또는 캐리어 등과 같은 이송체를 이송하는 이송 시스템으로는, 파티클 발생 문제, 마찰, 마모에 따른 부품의 손상 문제, 그리고 소음 유발 문제를 해소할 수 있으면서 피이송물을 고속으로 이송시킬 수 있는 자기부상 이송 시스템(Magnetically levitated transportation system)을 주로 적용하고 있다.In general, substrates or wafers are received and supported, including substrates including liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), organic light emitting diodes (OLEDs), wafers for semiconductors, and the like. A transfer system that transfers a transfer object such as a tray, cassette, or carrier that is used to transfer the object to be transferred at high speed while solving the problem of particle generation, damage to parts due to friction and wear, and noise. A magnetically levitated transportation system is mainly applied.
자기부상 추진은 전기 자기력을 이용하여, 궤도로부터 일정한 높이로 부상하여 추진하는 것을 말한다. 자기부상 시스템은 궤도와 궤도상에서 비접촉으로 부상 및 추진하는 대차를 포함한다.Magnetic levitation propulsion refers to propulsion by levitating from a track to a certain height using electric magnetic force. The magnetic levitation system includes a track and a bogie that lifts and propels non-contactly on the track.
자기부상 시스템은 대차와 궤도 사이에서 전자석에 의한 인력 또는 반발력을 응용하여, 대차를 궤도로부터 이격시킨 상태로 추진한다. 이와 같이 자기 부상 시스템은 궤도와 비접촉 상태로 추진하므로 소음 및 진동이 적고 고속 추진이 가능하다.The magnetic levitation system propels the cart away from the track by applying attraction or repulsive force between the cart and the track by an electromagnet. In this way, since the magnetic levitation system propels in a non-contact state with the track, noise and vibration are reduced and high-speed propulsion is possible.
자기 부상 방법에는 자석의 인력을 이용하는 흡인식과, 자석의 반발력을 이용하는 반발식이 있다. 또한, 자기 부상의 부상 방법에는 전자석의 원리에 따라, 초전도 방식과 상전도 방식이 있다.Magnetic levitation methods include a suction method using the attractive force of a magnet and a repelling method using the repulsive force of a magnet. In addition, the levitation method of magnetic levitation includes a superconducting method and a normal conduction method according to the principle of an electromagnet.
자기부상 시스템을 구성하는 주요 힘 성분은 부상력, 추진력 그리고 안내력이며, 자기부상 전자석이 부상력을 담당하고, 선형전동기가 추진력을 담당하며, 안내 전자석이 안내력을 제공한다. The main force components constituting the magnetic levitation system are levitation force, propulsion force, and guiding force.
예를 들면, 자기부상력은 전자석의 권선에 흐르는 전류를 제어하면서 부상 전자석과 이송체 간에 그 수직방향(부상력과 동일한 방향)의 흡인력을 조절하여 부상 전자석과 이송체가 서로 일정 간격으로 유지되도록 하는 방식으로 얻을 수 있고, 안내력은 부상 전자석과 이송체 간의 수평방향(부상력과 추진력에 수직인 방향)으로 발생되어 이송체가 궤도를 이탈하지 않게 해준다.For example, the magnetic levitation force controls the current flowing in the winding of the electromagnet and adjusts the attraction force in the vertical direction (same direction as the levitation force) between the levitation electromagnet and the conveying body so that the levitating electromagnet and the conveying body are maintained at a constant distance from each other. This method can be obtained, and the guide force is generated in the horizontal direction (direction perpendicular to the levitation force and propulsive force) between the levitation electromagnet and the carrier, so that the carrier does not depart from the track.
자기 부상 타워 리프트의 캐리지에는 4세트의 안내 전자석이 설치되어 각각 X축 방향의 병진 제어, Y축 방향의 병진제어, Roll, Pitch, Yaw 등 세 개의 축을 중심으로 한 회전 제어를 한다.Four sets of guiding electromagnets are installed on the carriage of the maglev tower lift to control translation in the X-axis direction, translation control in the Y-axis direction, and rotation control around three axes: roll, pitch, and yaw.
전자석 사이의 거리가 넓으면 캐리지 전체의 무게 중심과 각각의 전자석의 무게 중심 간의 거리가 커져서 관성 모멘트가 크므로 시스템의 동적 안정성(Dynamic Stability)이 떨어지는 문제가 있다.If the distance between the electromagnets is wide, the distance between the center of gravity of the entire carriage and the center of gravity of each electromagnet increases, resulting in a large moment of inertia, resulting in poor dynamic stability of the system.
이를 해결하기 위하여 전자석 사이의 간격을 좁히면 시스템의 동적 강성(Dynamic Stiffness)이 커지기는 하지만 캐리지가 고속으로 이동하는 과정에서는 전자석이 캐리지의 자세제어를 할 때 전자석에 과부하가 발생하고 이로 인해 제어가 제대로 이루어지지 않는 문제가 생기기도 한다. 이를 해결하기 위해서는 전자석의 크기를 키울 필요가 있는데 전자석이 커지면 무게도 증가하는데 이로 인한 강성 조절의 문제가 또 발생한다.In order to solve this problem, if the distance between the electromagnets is narrowed, the dynamic stiffness of the system increases. Sometimes there are problems that don't work properly. In order to solve this problem, it is necessary to increase the size of the electromagnet, and as the electromagnet increases, the weight also increases, which causes another problem of adjusting the stiffness.
본 발명은 배경 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자기부상 타워리프트의 캐리지의 속도와 관계없이 효율적으로 캐리지의 자세제어를 할 수 있는 자기 부상 타워 리프트의 캐리지 가이드 시스템 및 이를 이용한 캐리지 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the background art, and the problem to be solved by the present invention is a carriage of a magnetic levitation tower lift that can efficiently control the posture of the carriage regardless of the speed of the carriage of the magnetic levitation tower lift. It is to provide a guide system and a carriage system using the same.
전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,As a means of solving the above problems, the present invention,
자기 부상 타워 리프트의 캐리지 가이드 시스템에 있어서,In the carriage guide system of the magnetic levitation tower lift,
상기 캐리지의 이동시 캐리지의 직선 방향과 회전 방향의 움직임을 제어하기 위하여 상기 캐리지의 상부에 설치되는 한 쌍의 상부 전자석 유닛과 상기 캐리지의 하부에 한 쌍이 설치되는 한 쌍의 하부 전자석 유닛;A pair of upper electromagnet units installed on the upper part of the carriage and a pair of lower electromagnet units installed on the lower part of the carriage to control the linear and rotational movements of the carriage when the carriage moves;
상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛 사이의 거리를 조절하기 위한 거리 조절수단;distance adjusting means for adjusting a distance between the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit;
상기 캐리지의 이동 속도에 따라 상기 거리 조절수단을 이용하여 상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛 사이의 거리를 제어하는 제어부; 를 포함하는 캐리지 가이드 시스템을 제공한다.a control unit controlling a distance between the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit using the distance adjusting means according to the moving speed of the carriage; It provides a carriage guide system comprising a.
상기 거리 조절수단은 전동 액추에이터를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the distance adjusting means includes an electric actuator.
상기 거리 조절수단은 모터와 상기 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 변환수단을 포함할 수도 있는데, 상기 변환수단은 랙과 피니언으로 구성될 수 있다.The distance adjusting means may include a motor and conversion means for converting the rotational motion of the motor into linear motion, and the conversion means may be composed of a rack and a pinion.
감속기를 더 포함할 수도 있다.A reducer may be further included.
본 발명은 두 번째 형태로서 전술한 캐리지 가이드 시스템을 포함하는 캐리지 시스템을 제공한다.As a second aspect, the present invention provides a carriage system including the carriage guide system described above.
본 발명에 의하면 자기부상 타워리프트의 캐리지의 속도와 관계없이 효율적으로 캐리지의 자세제어를 할 수 있는 자기 부상 타워 리프트의 캐리지 가이드 시스템 및 이를 이용한 캐리지 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a carriage guide system of a magnetic levitation tower lift that can efficiently control the attitude of the carriage regardless of the speed of the carriage of the magnetic levitation tower lift and a carriage system using the same.
도 1 및 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캐리지 가이드 시스템과 캐리지 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 캐리지 가이드 시스템과 캐리지 시스템의 분리 사시도.1 and 2 are views for explaining a carriage guide system and a carriage system according to one embodiment of the present invention.
3 and 4 are separated perspective views of the carriage guide system and the carriage system shown in FIGS. 1 and 2;
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be provided by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캐리지 가이드 시스템과 캐리지 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 캐리지 가이드 시스템과 캐리지 시스템의 분리 사시도이다.1 and 2 are views for explaining a carriage guide system and a carriage system according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are separation of the carriage guide system and carriage system shown in FIGS. 1 and 2 It is a perspective view.
우선 본 발명의 첫 번째 형태인 캐리지 가이드 시스템에 대하여 설명하기로 한다.First, the carriage guide system of the first form of the present invention will be described.
본 실시예에 따른 캐리지 가이드 시스템은 자기부상 리프트의 캐리지의 이동을 가이드하기 위한 것으로서 상부 전자석 유닛(11), 하부 전자석 유닛(12), 거리 조절수단, 가이드(G) 및 제어부를 포함하여 구성된다.The carriage guide system according to the present embodiment is for guiding the movement of the carriage of the magnetic levitation lift and includes an
상기 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12)은 캐리지(C)의 이동시에 캐리지의 직선 방향과 회전 방향의 움직임을 제어하기 위한 것으로서 상부 전자석 유닛(11)은 도 1에 도시된 바와 같이 캐리지(C)의 상부에 한 쌍이 설치되고, 하부 전자석 유닛(12)은 캐리지(C)의 하부에 한 쌍이 마련된다.The
상기 거리 조절수단은 상기 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12) 사이의 거리를 조절하기 위한 구성으로서 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 전동 엑추에이터(20)이다.The distance adjusting means is a configuration for adjusting the distance between the
상기 거리 조절수단으로 전동 액추에이터(20) 이외에도 모터와 감속기, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 변환수단이 이용될 수 있는데, 변환수단으로는 랙과 피니언이나 캠 등이 이용될 수 있다. 전술한 터와 감속기, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 변환수단은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균 정도의 지식을 지닌 자라면 충분히 알거나 알 수 있는 구성이므로 상세한 설명이나 도면은 생략하기로 한다.In addition to the
상기 가이드(G)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12)이 상하방향으로 이동하는 것을 안내하는 구성으로서 캐리지(C)에 마련된다.As shown in FIGS. 3 and 4 , the guide G guides the movement of the
상기 제어부(미도시)는 상기 캐리지(C)의 이동속도에 따라 상기 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12) 사이의 거리를 제어하는데 상기 전동 액추에이터(20)를 이용하여 상부 전자석(11)과 하부 전자석 유닛(12)을 적절히 위아래로 이동시켜 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12) 사이의 거리를 조절한다. 상기 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12) 모두를 움직여야 하는 것은 아니며 상황에 따라 어느 하나의 전자석 유닛만 이동시킬 수도 있다.The control unit (not shown) controls the distance between the
도 1과 도 3은 전동 액추에이터(20)에 의해 상부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12) 사이의 거리가 좁아진 상태를 도시한 것이고, 도 2 및 도 4는 부 전자석 유닛(11)과 하부 전자석 유닛(12) 사이의 거리가 벌어진 상태를 도시한 것이다.1 and 3 show a state in which the distance between the
상기 제어부는 상기 거리 조절수단을 제어하는 별도의 구성이 될 수도 있고 캐리지(C)의 이동을 제어하는 제어부에 기능을 추가하는 형태로 구성될 수도 있는데, 캐리지(C)의 이동속도에 맞추어 거리 조절수단을 제어해야 하므로 캐리지(C)의 이동을 제어하는 제어부를 이용하는 것이 바람직하다.The control unit may be a separate component for controlling the distance adjusting means or may be configured in a form of adding a function to the control unit for controlling the movement of the carriage (C), adjusting the distance according to the moving speed of the carriage (C). Since it is necessary to control the means, it is preferable to use a control unit for controlling the movement of the carriage (C).
상기 캐리지(C)가 저속이나 고 진동 환경에서 이동할 때에는 전자석 유닛 사이의 거리를 좁혀 강성과 진동에 대한 저항 성능을 확보하고, 캐리지(C)가 고속으로 이동하거나 저진동 환경에서 이동할 때에는 전자석 유닛 사이의 거리를 넓혀 제어성능을 높이도록 한다.When the carriage (C) moves in a low-speed or high-vibration environment, the distance between the electromagnet units is narrowed to secure rigidity and resistance to vibration, and when the carriage (C) moves at a high speed or in a low-vibration environment, the distance between the electromagnet units is reduced. Widen the distance to improve control performance.
한편, 전자석 유닛 사이의 거리를 조절하여 캐리지(C)의 고유 주파수(특성 주파수)를 바꿀 수도 있다. 캐리지(C)의 고유 주파수가 저주파이면 동작특성이 느리고 진동 등에 대한 저항성이 커서 진동 상황에도 캐리지(C)가 매끄럽게 이동하는 특성이 있고, 캐리지(C)의 고유 주파수가 고주파이면 동작특성이 빨라지고 외란에 강인한 특성이 있다. 이러한 특성을 참고하여 캐리지(C)에 요구되는 성능에 따라 전자석 유닛 사이의 거리를 조절하여 캐리지 전체의 고유 주파수를 맞출 수도 있다.Meanwhile, the natural frequency (characteristic frequency) of the carriage C may be changed by adjusting the distance between the electromagnet units. If the natural frequency of the carriage (C) is low, the operating characteristics are slow and the resistance to vibration is high, so the carriage (C) moves smoothly even in a vibration situation. If the natural frequency of the carriage (C) is high, the operating characteristics are fast and disturbance has strong characteristics. Referring to these characteristics, the natural frequency of the entire carriage may be matched by adjusting the distance between the electromagnet units according to the performance required of the carriage (C).
본 발명의 두 번째 형태를 전술한 캐리지 가이드 시스템을 포함하는 캐리지 시스템에 관한 것으로서, 특징적인 구성은 캐리지 가이드 시스템에 있고 나머지 구성은 일반적인 캐리지 시스템과 동일 또는 유사하게 구성하여 사용할 수 있다.The second aspect of the present invention relates to a carriage system including the carriage guide system described above, wherein a characteristic configuration is in the carriage guide system, and the rest of the configuration may be configured the same or similar to a general carriage system.
캐리지 가이드 시스템에 대해서는 이미 충분히 설명하였으므로 캐리지 시스템에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.Since the carriage guide system has already been sufficiently described, an additional description of the carriage system will be omitted.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 범위 안에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.In the above, specific details for carrying out the present invention have been provided by describing preferred embodiments of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited to the described embodiments, and various various within the scope included in the technical idea of the present invention can be embodied in the form
11 : 상부 전자석 유닛
12 : 하부 전자석 유닛
20 : 전동 액추에이터
G : 가이드
C : 캐리지11: upper electromagnet unit 12: lower electromagnet unit
20: electric actuator G: guide
C: Carriage
Claims (12)
상기 캐리지의 이동시 캐리지의 직선 방향과 회전 방향의 움직임을 제어하기 위하여 상기 캐리지의 상부에 설치되는 한 쌍의 상부 전자석 유닛과 상기 캐리지의 하부에 한 쌍이 설치되는 한 쌍의 하부 전자석 유닛;
상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛 사이의 거리를 조절하기 위한 거리 조절수단;
상기 캐리지의 이동 속도에 따라 상기 거리 조절수단을 이용하여 상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛 사이의 거리를 제어하는 제어부; 를 포함하는 캐리지 가이드 시스템.
In the carriage guide system of the magnetic levitation tower lift,
A pair of upper electromagnet units installed on the upper part of the carriage and a pair of lower electromagnet units installed on the lower part of the carriage to control the linear and rotational movements of the carriage when the carriage moves;
distance adjusting means for adjusting a distance between the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit;
a control unit controlling a distance between the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit using the distance adjusting means according to the moving speed of the carriage; Carriage guide system comprising a.
상기 거리 조절수단은 전동 액추에이터를 포함하는 캐리지 가이드 시스템.
According to claim 1,
The carriage guide system wherein the distance adjusting means includes an electric actuator.
상기 거리 조절수단은 모터와 상기 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 변환수단을 포함하는 캐리지 가이드 시스템.
According to claim 1,
The distance adjusting means includes a motor and a conversion means for converting rotational motion of the motor into linear motion.
상기 변환수단은 랙과 피니언인 캐리지 가이드 시스템.
According to claim 3,
The carriage guide system wherein the conversion means is a rack and pinion.
감속기를 더 포함하는 캐리지 가이드 시스템.
According to claim 3,
A carriage guide system further comprising a reducer.
상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛의 이동을 안내하기 위한 가이드를 더 포함하는 캐리지 가이드 시스템.
According to any one of claims 1 to 5,
Carriage guide system further comprising a guide for guiding the movement of the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit.
A carriage system comprising the carriage guide system of claim 1 .
상기 거리 조절수단은 전동 액추에이터를 포함하는 캐리지 시스템.
According to claim 7,
The carriage system according to claim 1, wherein the distance adjusting unit includes an electric actuator.
상기 거리 조절수단은 모터와 상기 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 변환수단을 포함하는 캐리지 시스템.
According to claim 7,
The carriage system according to claim 1 , wherein the distance adjusting means includes a motor and a conversion means for converting rotational motion of the motor into linear motion.
상기 변환수단은 랙과 피니언인 캐리지 시스템.
According to claim 9,
The carriage system wherein the conversion means is a rack and pinion.
감속기를 더 포함하는 캐리지 시스템.
According to claim 9,
A carriage system further comprising a reducer.
상기 상부 전자석 유닛과 하부 전자석 유닛의 이동을 안내하기 위한 가이드를 더 포함하는 캐리지 시스템.According to any one of claims 7 to 11,
Carriage system further comprising a guide for guiding the movement of the upper electromagnet unit and the lower electromagnet unit.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| KR20230100556A true KR20230100556A (en) | 2023-07-05 |
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ID=87158692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220052346A KR102670560B1 (en) | 2021-12-28 | 2022-04-27 | Carriage Guide System and Carriage System using thereof for Magnetic Levitation Tower Lift |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0891570A (en) * | 1994-09-28 | 1996-04-09 | Sony Corp | Non-dusting vertical lifter |
| KR20010084088A (en) * | 2000-02-23 | 2001-09-06 | 정문술 | High Speed Moving System |
| KR20030002513A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | 삼성전자 주식회사 | Apparatus for sensing the lift of wafer and method of using the same |
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-
2022
- 2022-04-27 KR KR1020220052346A patent/KR102670560B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0891570A (en) * | 1994-09-28 | 1996-04-09 | Sony Corp | Non-dusting vertical lifter |
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| KR20030002513A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | 삼성전자 주식회사 | Apparatus for sensing the lift of wafer and method of using the same |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |