KR100325528B1 - 트레이공급장치 - Google Patents

Abstract

트레이 공급장치(200)가 개시되어 있다. 개시된 트레이 공급장치는 트레이(101)가 적재되어 지지되는 트레이 받침대(210)와; 상기 트레이 받침대(210)를 승강시키는 트레이 받침대 승강수단(220)과; 상기 트레이 받침대에 적재된 트레이중 최상부의 트레이(101a)를 그 하측에 적재된 트레이(101b)로부터 분리함과 동시에 이를 소정의 위치에 유지시키는 트레이 분리 및 위치결정수단(230)을 포함하며, 상기 트레이 받침대는 로봇(102)의 작업영역의 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

트레이 공급장치

본 발명은 반도체 디바이스(device) 등과 같은 부품이 적재된 트레이(tray)를 로봇(robot) 등과 같은 매니퓰레이터(manipulator; 이하 단순히 "로봇"이라 한다)의 작업영역내로 공급시켜 주는 트레이 공급장치에 관한 것으로써, 보다 상세히는 로봇을 이용하여 인-라인(in-line)의 형태로 자동조립, 자동검사 등을 하는 자동화 라인의 로봇의 작업영역내로 반도체 디바이스 등과 같은 부품이 적재된 트레이를 공급해주는 트레이 공급장치에 관한 것이다.

통상 트레이란 외부적인 요인에 의하여 손상되기 쉬운 부품이나 제품(이하 "부품 등"이라 한다) 의 보관이나 운반을 위하여 그 상부에 이에 재치될 부품 등의 형상에 맞게 요홈을 형성하고 이 요홈에 상기 부품 등을 재치하여 보관하거나 운반할 수 있도록 한 일종의 상자 형태의 용구를 말하는 것으로써, 로봇을 이용한 인-라인 형태의 자동화 라인에서의 호퍼 피더(hopper feeder)를 이용하기 곤란한 반도체 디바이스 등과 같은 부품의 공급은 이와 같은 트레이에 적재된 형태로 이루어지는 것이 일반적이다.

도 1 및 도 2 에는 이와 같은 로봇 라인에 적용되는 종래의 트레이 공급장치가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 1 및 도 2에 의하면, 이와 같은 종래의 트레이공급장치(100)는 트레이(101)가 적재되는 메거진 박스(magazine box)(110)와, 이 메거진 박스(110)를 승강시키는 메거진 박스 승강 유니트(120), 및 상기 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101)를 로봇(102)의 작업영역내로 공급하고 또한 작업이 끝난 트레이(101)를 메거진 박스(110)의 내부로 복귀시키는 트레이 이송 유니트(130)로 구성된다.

상기 메거진 박스(110)에는 이에 적재될 트레이(101)가 지지될 수 있도록 그 대향하는 벽면에 복수의 걸림턱(111)이 형성되어 있으며, 또한 프레임(103)에 고정된 한 쌍의 가이드 포스트(112)를 따라 상하로 승강될 수 있도록 상기 프레임(103)에 대하여 지지되어 있다.

상기 메거진 박스 승강 유니트(120)는 프레임(103)에 고정된 서보 모터(servo motor)(121), 및 프레임(103)에 대하여 회전가능하게 지지되어 있으며 또한 그 일단이 상기 서보 모터(121)의 모터축에 커플링(coupling)(122)에 의하여 연결되어 있는 볼 스크류(ball screw)(123)로 구성되며, 상기 볼 스크류(123)의 볼 너트(ball nut)(124)는 상기 메거진 박스(110)에 고정되어, 상기 볼 스크류(123)가 회전됨에 따라 상기 메거진 박스(110)가 상하로 승강되도록 되어 있다.

상기 트레이 이송 유니트(130)는 이에 탑재된 트레이(101)를 메거진 박스(110)의 내부와 로봇(102)의 작업 영역과의 사이에서 이송시키기 위한 트레이 이송 플레이트(132), 및 벨트(133) 및 복수의 벨트 풀리(134)에 의하여 상기 트레이 이송 플레이트(132)에 연결되어 있는 트레이 이송 모터(135)로 구성되며, 상기 트레이 이송 플레이트(132)는 한 쌍의 가이드 바아(131)에 의하여 프레임(103)에대하여 전후방향으로 미끄럼 이동 가능하도록 지지되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 트레이 공급장치(100)의 메거진 박스(110)에는 작업자의 수작업에 의하여 반도체 디바이스 등과 같은 부품이 적재된 트레이(101)가 다단으로 적재되며, 이와 같이 트레이(101)의 적재가 끝나며, 서보 모터(121)의 작동에 의하여 소정의 위치까지 메거진 박스(110)가 상승된다.

이 때, 상기 메거진 박스(110)는, 트레이 이송 플레이트(132)가 후진할 때 트레이 이송 플레이트(132)와 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101)가 서로 간섭을 일으키지 않도록, 트레이 이송 플레이트(132)가 후진하였을 때 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101)의 하면이 트레이 이송 플레이트(132)의 상면보다 약간 높은 위치에 올 때까지 상승된다.

메거진 박스(110)의 상승이 끝나면 트레이 이송 모터(135)의 작동에 의하여 트레이 이송 플레이트(132)가 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101)의 하측의 소정위치로 진입되며, 트레이 이송 플레이트(132)의 진입이 끝나면 다시 서보 모터(121)가 작동하여 메거진 박스(110)를 약간 하강시켜 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101)를 트레이 이송 플레이트(132)의 상면에 올려 놓는다.

이 때, 상기 메거진 박스(110)는, 트레이 이송 플레이트(132)가 전진할 때 트레이 이송 플레이트(132)의 상면에 올려진 트레이(101)가 메거진 박스(110)의 걸림턱(111)과 마찰을 일으키지 않도록, 트레이 이송 플레이트(132)의 상면에 올려진 트레이(101)의 하면이 메거진 박스(110)의 걸림턱(111)으로부터 완전히 이격될 때까지 하강된다.

메거진 박스(110)의 하강이 끝나면 다시 트레이 이송 모터(135)의 작동에 의하여 트레이(101)가 탑재된 트레이 이송 플레이트(132)가 로봇(102)의 작업영역내의 소정의 위치로 전진되어, 로봇(102)에 의한 트레이(101)에 적재된 반도체 디바이스 등과 같은 부품을 이용한 작업이 진행된다.

로봇(102)에 의한 작업이 끝나면, 다시 트레이 이송 모터(135)의 작동에 의하여 트레이(101)가 적재된 트레이 이송 플레이트(132)가 메거진 박스(110)내의 소정위치로 진입되며, 트레이 이송 플레이트(132)의 진입이 끝나면 다시 서보 모터(121)가 작동하여 메거진 박스(110)를 약간 상승시켜 트레이 이송 플레이트(132)의 상면에 적재된 트레이(101)를 걸림턱(111)에 의하여 트레이 이송 플레이트(132)의 상면으로부터 이격시킨다.

이 때, 상기 메거진 박스(110)는, 트레이 이송 플레이트(132)가 전진할 때 트레이 이송 플레이트(132)의 상면이 메거진 박스(110)의 걸림턱(111)에 의하여 지지되어 있는 트레이(101)의 하면과 간섭을 일으키지 않도록, 메거진 박스(110)의 걸림턱(111)에 의하여 지지되어 있는 트레이(101)의 하면이 트레이 이송 플레이트(132)의 상면으로부터 완전히 이격될 때까지 상승된다.

메거진 박스(110)의 상승이 끝나면 다시 트레이 이송 모터(135)의 작동에 의하여 트레이 이송 플레이트(132)가 메거진 박스(110)의 외부로 전진되며, 트레이 이송 플레이트(132)의 전진이 끝나면 다시 서보 모터(121)가 작동하여 메거진 박스(110)를 한 피치(pitch) 상승시킨다.

메거진 박스(110)의 상승이 끝나면 다시 트레이 이송 모터(135)의 작동에 의하여 트레이 이송 플레이트(132)가 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101) 하측의 소정위치로 진입되며, 이하, 이상에서 설명한 동작이 반복되면서 트레이(101)의 공급 및 복귀가 반복된다.

메거진 박스(110)에 적재된 모든 트레이(101)에 대한 로봇(102)에 의한 작업이 종료되면, 작업자의 수작업에 의하여 다시 새로운 트레이(101)가 메거진 박스(110)내의 작업이 종료된 트레이(101)와 교체되며, 또한 이상에서 설명한 동작이 반복되면서 새로운 트레이(101)가 메거진 박스(110)로부터 로봇(102)의 작업영역내로 공급되고 또한 로봇(102)에 의한 작업이 종료된 트레이(101)가 메거진 박스(110)의 내부로 복귀된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 트레이 공급장치(100)에 의하면, 트레이 공급장치(100)의 메거진 박스(110)와 메거진 박스 승강 유니트(120)가 로봇(102)의 작업영역의 외부에 위치되어 있기 때문에, 로봇라인에는 상기 트레이 공급장치(100)의 메거진 박스(110)와 메거진 박스 승강 유니트(120)를 위한 별도의 설치공간이 필요하게 된다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 구성된 종래의 트레이 공급장치(100)에 의하면, 메거진 박스(110)의 승강을 위한 별도의 공간이 공급장치(100)의 상측에 마련되어야 하기 때문에, 상기 공간으로 인하여 공급장치 자체의 사이즈(size)가 커진다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 구성된 종래의 트레이 공급장치(100)에 의하면, 슬라이딩(sliding) 방식으로 작동되는 트레이 공급장치(100)의 트레이이송유니트(130)에 의하여 메거진 박스(110)에 적재된 트레이(101)가 로봇(102)의 작업영역 내로 공급되고 또한 이로부터 메거진 박스(110)의 내부로 복귀되도록 되어 있기 때문에, 트레이 이송 유니트(130)의 미끄럼운동에 따른 마찰면으로부터의 파티클(particle)의 발생 등으로 인하여, 반도체 공정 등과 같은 매우 높은 클린(clean)도가 요구되는 공정에서는 그 사용이 적합하지 않다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적과제, 즉, 본 발명의 목적은 종래의 트레이 공급장치의 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로써, 로봇의 작업영역의 외부에 트레이 공급장치의 설치를 위한 별도의 공간을 요하지 않을 뿐만 아니라, 미끄럼운동부를 최소화하여 파티클의 발생을 최소화 한 트레이 공급장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 트레이 공급장치가 로봇 라인에 적용된 상태를 도시하는 일부절개 측면도.

도 2는 종래의 트레이 공급장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 트레이 공급장치가 로봇 라인에 적용된 상태를 도시하는 일부절개 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 트레이 공급장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면.

도 5는 복수개의 본 발명에 따른 트레이 공급장치가 하나의 로봇의 작업영역내에 배치된 상태를 도시하는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101; 트레이 102; 로봇

200; 트레이 공급장치 203; 프레임

210; 트레이 적재대 211, 235; 볼 부쉬

212; 가이드 포스트 220; 트레이 받침대 승강수단

221; 서보 모터 222; 커플링

223; 볼 스크류 224; 볼 너트

230; 트레이분리 및 위치결정수단 231; 트레이 위치결정 지그

232; 엑추에이터 233; 브라케트

234; 가이드 바아

본 발명의 상기와 같은 목적은, 트레이가 적재되어 지지되는 트레이 받침대; 상기 트레이 받침대를 승강시키는 트레이 받침대 승강수단과; 및 상기 트레이 받침 대 승강수단에 의해 상승된 상기 트레이 받침대에 적재된 최상부의 트레이를 다른 트레이와 분리하면서 위치결정하는 트레이 분리 및 위치결정수단;을 구비하고 있으며, 상기 트레이 받침대 승강수단이 상기 트레이 받침대와 결합된 볼 너트, 상기 볼 너트와 결합된 볼 스크류, 및 상기 볼 스크류가 일단과 결합된 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 트레이 공급장치를 제공함으로써 달성된다.

이와 같이 트레이를 로봇의 작업영역의 하부에 적재토록 한 후, 이를 단순히 승강시켜 로봇의 작업영역내의 소정의 위치로 공급토록 하면, 로봇의 작업영역의 외부에 장치의 설치를 위한 별도의 공간을 요하지 않기 때문에 트레이 공급장치의 설치공간을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 미끄럼운동부가 트레이의 승강을 위한 부분에 국한되기 때문에 장치의 작동시 미끄럼 마찰에 의한 마모로 인하여 생성되는 파티클의 발생을 최소화 할 수 있게 된다.

이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4 에는 본 발명에 따른 트레이 공급장치가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 3 및 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 트레이 공급장치(200)는 트레이(101)가 적재되어 지지되는 트레이 받침대(210)와, 상기 트레이 받침대(210)를 승강시키는 트레이 받침대 승강수단(220)과, 상기 트레이 받침대(210)에 적재된 트레이(101)중 최상부의 트레이(101a)를 그 하측에 적재된 트레이(101b)로부터 분리함과 동시에 이를 소정의 위치에 유지시키는 트레이 분리 및 위치결정수단(230)으로 구성된다.

상기 트레이 받침대(210)는 프레임(203)에 고정된 한 쌍의 가이드 포스트(212)를 따라 상하로 승강될 수 있도록 한 쌍의 볼 부쉬(211)에 의하여 상기 가이드 포스트(212)에 대하여 미끄럼이동 가능하도록 지지되어 있으며, 또한 로봇(102)의 작업영역의 하부에 배치된다.

상기 볼 부쉬(211)는 트레이 받침대(210)에 고정결합되어 있으며, 또한 그 각각은 한 쌍의 가이드 포스트(212)를 따라 미끄럼이동 가능하도록 되어 있다.

상기 트레이 받침대 승강수단(220)은 서보 모터(221)와, 볼 스크류(223) 및 볼 스크류(223)가 회전됨에 따라 상기 볼 스크류(223)를 따라 이동되는 볼 너트(224)로 구성된다.

상기 서보 모터(221)는 프레임(203)에 고정결합되어 있으며, 상기 볼 스크류(223)는 프레임(203)에 대하여 회전가능하게 지지되어 있고 또한 커플링(222)에 의하여 서보 모터(221)의 모터축에 연결되어 있다.

상기 볼 너트(224)에는 트레이 받침대(210)가 고정결합되어 있다.

상기 트레이 분리 및 위치결정 수단(230)은 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 트레이 위치결정 지그(231) 및, 상기 한 쌍의 트레이 위치결정 지그(231)를 전후진시키는 한 쌍의 엑추에이터(232)로 구성된다.

상기 엑추에이터(232)는 브라케트(233)에 의하여 프레임(203)에 고정되어 있으며, 트레이 위치결정 지그(231)는 상기 엑추에이터(232)의 피스톤 로드의 선단에 고정되어 있다.

도 4에서 미설명부호 (234)는 가이드 바아이며, (235)는 볼 부쉬이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 트레이 공급장치(200)의 트레이 받침대(210)에는 작업자의 수작업에 의하여 반도체 디바이스 등과 같은 부품이 적재된 트레이(101)가 다단으로 적재되며, 이와 같이 트레이(101)의 적재가 끝나면, 서보 모터(221)의 작동에 의하여 도시되지 않은 비임 센서(beam sensor)에 의하여 적재된 트레이(101)중 최 상단의 트레이(101a)가 감지될 때까지 트레이 받침대(210)가 상승된다.

비임 센서의 감지가 이루어지면 도시되지 않은 서보 모터(221)의 콘트롤러(controller)에 인터럽트(interrupt) 신호가 발생되며, 이에 의하여 서보 모터(221)가 정지되고, 이에 따라 트레이 받침대(210)가 정지되게 된다.

이 때, 트레이 적재대(210)는, 트레이 위치결정 지그(231)가 전진할 때, 상기 트레이 위치결정 지그(231)의 선단이 적재된 트레이(101)중 최상단의 트레이(101a)와 그 바로 하단의 트레이(101b)와의 사이로 정확히 진입될 수 있는 위치에서 정지되어야 하며, 이를 위한 별도의 위치보정동작이 도시되지 않은 비임센서 등과 같은 별도의 위치 감지수단을 이용하여 도시되지 않은 제어부에 의하여 이루어지도록 할 수도 있다.

이와 같은 위치보정동작은 이미 공지된 일반적인 방법에 의하여 충분히 가능하므로 여기서는 그 구체적인 설명을 생략한다.

트레이 적재대(210)의 상승이 끝나면 엑추에이터(232)의 작동에 의하여 트레이 위치결정 지그(231)가 전진하여 적재된 트레이(101)중 최상단의 트레이(101a)를 그 하단의 트레이(101b)로부터 분리함과 동시에 그 위치에서 트레이(101a)를 센터링(centering)한다.

트레이(101a)의 센터링은 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 트레이 위치결정 지그(231)가 서로를 향하여 각각 전진함에 따라 상기 각각의 트레이 위치결정 지그(231)에 형성된 가이드홈에 의하여 자동으로 이루어 진다.

트레이 분리 및 위치결정 수단(230)에 의한 트레이 적재대(210)에 적재된 트레이(101)중 최상단의 트레이(101a)의 분리 및 위치결정이 끝나면, 서보 모터(221)의 작동에 의하여 트레이 적재대(210)가 하강하며, 이 후, 로봇(102)에 의한 트레이(101a)에 적재된 반도체 디바이스 등과 같은 부품을 이용한 작업이 진행, 로봇(102)에 의한 작업이 끝난 트레이(101a)는 로봇(102)이 트레이(101a)를 집어서 소정의 트레이 배출위치로 배출하게 된다.

로봇(102)에 의한 트레이(101a)의 배출이 끝나면, 이상에서 설명한 동작이 반복되면서 트레이(101)의 공급 및 배출이 반복된다.

트레이 적재대(210)에 적재된 모든 트레이(101)에 대한 로봇(102)에 의한 작업이 종료되면, 작업자의 수작업에 의하여 다시 새로운 트레이(101)가 트레이 적재대(210)로 공급되며, 또한 이상에서 설명한 동작이 반복되면서 새로운 트레이(101)가 트레이 적재대(210)로부터 로봇(102)의 작업영역내로 공급되고 또한 로봇(102)에 의한 작업이 종료된 트레이(101)가 로봇(102)에 의하여 소정의 트레이 배출위치로 배출된다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 트레이 공급장치(200)에 의하면, 트레이 공급장치(200)의 트레이 적재대(210)가 로봇(102)의 작업영역의 하부에 위치되어 있기 때문에, 로봇 라인에는 상기 트레이 공급장치(200)를 위한 별도의 설치공간이 필요치 않게 된다고 하는 효과가 있다.

또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 트레이 공급장치(200)에 의하면, 트레이가 트레이 적재대(210)에 직접 적층되기 때문에, 종래의 트레이 공급장치(100)에 있어서의 메거진 박스(110)의 승강을 위한 공간과 같은 상부공간의 확보를 요하지 않고, 따라서, 한 대의 로봇(102)의 작업영역내에 복수개의 트레이 공급장치(200)를 설치할 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 5에는 이와 같이 한 대의 로봇(102)의 작업영역내에 복수개의 트레이 공급장치(200)가 배치된 상태가 도시되어 있으며, 도 5에 의하면, 한 대의 로봇(102)의 작업영역(가상선으로 표시된 부분 참조)내에 6 개의 트레이 공급장치(200)가 배치되어 있다.

또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 트레이 공급장치(200)에 의하면, 트레이 공급장치(200)의 미끄럼 운동부가 트레이 적재대(210)의 승강을 위한 부분에 불과하기 때문에, 트레이 공급창치(200)의 작동시 미끄럼 마찰에 의한 마모로 인하여 생성되는 파티클의 발생을 최소화 할 수 있다고 하는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 트레이가 적재되어 지지되는 트레이 받침대;

   상기 트레이 받침대와 결합된 볼 너트와, 상기 볼 너트와 결합된 볼 스크류와, 상기 볼 스크류의 일단과 결합된 모터를 구비하여, 상기 트레이 받침대를 승강시키는 트레이 받침대 승강수단; 및

   상기 트레이 받침대에 적재된 트레이중 최상부의 트레이를 그 하측에 적재된 최상부의 트레이를 다른 트레이와 분리하면서 위치결정하는 트레이 분리 및 위치결정수단;을 구비하며,

   상기 트레이 분리 및 위치결정수단은 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 트레이 위치결정 지그 및 상기 한 쌍의 트레이 위치결정 지그를 전후진시키는 한 쌍의 엑추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 공급장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 트레이 받침대는 프레임에 지지된 한 쌍의 가이드 포스트에 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 트레이 공급장치.

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