KR100719025B1 - 이송로봇 - Google Patents

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KR100719025B1
KR100719025B1 KR1020050118513A KR20050118513A KR100719025B1 KR 100719025 B1 KR100719025 B1 KR 100719025B1 KR 1020050118513 A KR1020050118513 A KR 1020050118513A KR 20050118513 A KR20050118513 A KR 20050118513A KR 100719025 B1 KR100719025 B1 KR 100719025B1
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박병수
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 웨이퍼가 적재된 카세트를 이송하는 이송 로봇에 있어서, 구동부와, 상기 구동부에 의해 작동하는 제1링크와, 상기 카세트를 지지하는 포크부와, 상기 포크부와 상기 제1링크를 상대적으로 회전가능하게 연결하는 회전축과, 상기 포크부와 인접하게 위치한 누름부재와, 상기 회전축과 연동하여 상기 회전축이 제1회전위치에 있을 때는 상기 누름부재를 상기 포크부로부터 이격시키며 상기 회전축이 제2회전위치에 있을 때는 상기 누름부재를 상기 포크부에 놓인 카세트에 접촉시키는 연동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 웨이퍼가 적재된 카세트 이송시 낙하방지 및 진동방지를 하여 고속이송이 가능하게 할 수 있다.

Description

이송로봇{TRANSFER ROBOT}
도 1a는 종래의 이송로봇이 이적재 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도,
도 1b는 종래의 이송로봇이 이송 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도,
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 이송로봇이 이적재 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도,
도 2b는 도 2a의 A부분의 상세도,
도 2c는 도 2a의 링크부분의 상세도,
도 3은 도 2a의 이송로봇이 이송 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 이송로봇 10 : 몸체
20 : 구동부 30 : 제1링크
40 : 제2링크 50 : 포크부
60 : 회전축 70 : 누름부재
80 : 연동부 81 : 캠
82 : 캠홈 83 : 캠팔로워
85 : 가이드부재 88 : 지지암
본 발명은, 이송로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 카세트의 낙하를 방지하여 고속이송이 가능하게 한 이송로봇에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 사진, 식각 및 박막형성공정 등 많은 공정을 반복적으로 수행하여 제조되고, 각 공정 수행시 반도체 웨이퍼는 다수매씩 카세트에 적재되어 각 공정에서 공정으로 이동되거나, 카세트에서 다른 카세트로 옮겨지게 된다.
반도체 웨이퍼는 실리콘 결정체를 반도체로 제조하기 위해 원기둥형의 실리콘봉을 얇게 절단하여 원판형으로 제작한 것으로서, 이러한 반도체 웨이퍼는 통상 그 제조 과정에 있어서 웨이퍼를 카세트에 적재하거나 한 공정에서 다음 공정으로 이송하기 위하여 예컨대, 로봇과 같은 자동화된 설비를 사용하고 있다.
도 1a는 종래의 이송로봇이 이적재 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도이고, 도 1b는 종래의 이송로봇이 이송 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도이다.
도시된 바와 같이 몸체(110)와, 몸체(110)에 장착되어 카세트(155)의 낙하를 방지하는 케리지(160)와, 구동모터(미도시)가 장착되어 링크를 구동하는 구동부(120)와, 구동부(120)에 의해 구동되는 제1링크(130)와, 제2링크(140)와, 카세트(155)를 지지하는 포크부(150)를 갖는다.
케리지(160)는 몸체(110)에 붙어 있으며, 포크부(150)에 놓인 카세트(155)가 낙하되지 않도록 카세트(155)를 감싸는 망형상으로 되어 있다. 구동부(120)에 구동 모터가 장착되어 제1링크(130)와 제2링크(140)를 구동한다.
제2링크(140)는 일측은 이송로봇(101)의 몸체(110)에 연결되어 있으며, 타측은 제1링크(130)와 연결되어 있다. 제1링크(130)는 일측은 제2링크(140)와 연결되어 있으며, 타측은 포크부(150)와 연결되어 있다.
포크부(150)는 제1링크(130)와 연결되며 내부에 여러 전자회로들이 장착된 케이싱(151)과, 카세트(155)를 올려 놓는 판형상의 포크(153)로 구성된다.
이러한 구성에 의해, 종래의 이송로봇(101)의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다. 이송로봇(101)이 카세트(155)를 원하는 위치에 올려 놓거나(loading) 들고 가는(unloading) 이적재 작업시는 포크부(150)와 제1링크(130)와 제2링크(140)가 일직선상에 놓인다.
이송로봇(101)이 카세트(155)를 특정위치에서 원하는 위치로 옮기는 이송 작업시는 포크부(150)와 제1링크(130)와 제2링크(140)가 중첩하며 몸체(110)에 완전히 복귀한다. 이때는 몸체(110)에 부착되어 있는 케리지(160)가 카세트(155)를 사방으로 감싸고 있으므로 카세트(155)의 낙하를 방지한다.
종래의 이송로봇(101)의 문제점은 이송로봇(101)이 이적재 작업시 작업자나 외부환경에 의해서 카세트(155)가 포크(153)로부터 낙하할 수 있는데, 이를 방지할 수 있는 장치가 없었다. 그리고, 이송로봇(101)이 이송 작업시도 케리지(160)가 카세트(155)의 낙하방지는 하나, 카세트(155)를 포크부(150)에 고정시키는 것이 아니므로 카세트(155)의 들림현상이 있어 카세트(155)가 진동에 의해 흔들려 카세트(155)내부에 수납된 웨이퍼가 손상되거나 훼손될 우려가 있었다.
따라서, 이로 인하여 이송로봇(101)의 고속이송이 어려우며, 반도체물류공정의 전체적인 공정시간이 지연되며, 생산성도 저하되었다. 또한, 이송로봇(101)의 유지보수를 위해서는 전체 케리지(160)를 분해해야 하므로 이송로봇(101)의 유지보수성이 취약했다.
따라서, 본 발명의 목적은, 카세트의 낙하 및 진동을 방지하여 고속이송을 가능하게 하는 이송로봇을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 웨이퍼가 적재된 카세트를 이송하는 이송 로봇에 있어서, 구동부와, 상기 구동부에 의해 작동하는 제1링크와, 상기 카세트를 지지하는 포크부와, 상기 포크부와 상기 제1링크를 상대적으로 회전가능하게 연결하는 회전축과, 상기 포크부와 인접하게 위치한 누름부재와, 상기 회전축과 연동하여 상기 회전축이 제1회전위치에 있을 때는 상기 누름부재를 상기 포크부로부터 이격시키며 상기 회전축이 제2회전위치에 있을 때는 상기 누름부재를 상기 포크부에 놓인 카세트에 접촉시키는 연동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송로봇에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1회전위치는 상기 포크부와 상기 제1링크가 일직선상에 놓이는 위치이며, 상기 제2회전위치는 상기 포크부와 상기 제1링크가 중첩하는 위치인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 연동부는 상기 회전축과 일체로 회동하며 외주면에 캠홈을 갖 는 캠과, 상기 캠홈에 수용되어 상기 캠홈을 따라 이동하는 돌기부를 갖는 캠팔로워와, 상기 캠팔로워가 상기 누름부재가 상기 포크부에 접근 또는 이격하는 방향으로 이동되도록 안내하는 가이드부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연동부는 상기 캠팔로워와 연결되어 상기 누름부재를 지지하는 지지암을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 포크부의 반대측에서 상기 제1링크와 결합한 제2링크를 더 포함하며, 상기 포크부와 상기 제1링크와 상기 제2링크가 일직선상에 놓이면 상기 누름부재가 상기 포크부로부터 이격되며, 상기 포크부와 상기 제1링크와 상기 제2링크가 중첩하면 상기 누름부재가 상기 포크부에 접근하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 이송로봇이 이적재 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도이며, 도 2b는 도2a의 A부분의 상세도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이송로봇(1)은 몸체(10)와, 구동모터(미도시)가 장착된 구동부(20)와, 구동부(20)에 의해 작동하며 몸체(10)에 연결된 제2링크(40)와, 제2링크(40)와, 포크부(50) 사이에 있는 제1링크(30)와, 카세트(55)를 지지하는 포크부(50)와, 포크부(50)와 제1링크(30)를 상대적으로 회전가능하게 연결하는 회전축(60)과, 포크부(50)와 인접하게 위치한 누름부재(70)와, 회전축(60)과 연동하여 회전축(60)이 제1회전위치에 있을 때는 누름부재(70)를 포크부(50)로부터 이격시키며 회전축(60)이 제2회전위치에 있을 때는 누름부재(70)를 포크부(50)에 놓인 카세트(55)에 접촉시키는 연동부(80)를 갖는다.
구동부(20)에 구동모터가 장착된다. 제1링크(30)나 제2링크(40)에도 별도의 구동모터가 설치될 수도 있다.
도 2c는 도2a의 링크부분의 상세도이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 제2링크(40)는 몸체(10)와 제1링크(30) 사이에 연결되어 있으며, 구동부(20)의 구동모터의 구동력은 풀리(31,32,33)와 벨트(35,37)에 의해 회전축(60)까지 전달된다. 구동부(20)의 구동모터의 구동력을 회전축(60)까지 전달하는 방법은 나사와 체인 등의 여러 가지 형태가 있을 수도 있다.
제2링크(40)의 양 마디에는 제2풀리(32)와 제3풀리(33)가 각각 형성되어 있고, 제2풀리(32)와 제3풀리(33) 사이를 제2벨트(37)가 감아 걸고 있다. 제3풀리(33)는 구동모터와 연결되어 있어 구동모터가 구동하면 함께 회전되며, 이는 제2벨트(37)를 통해 제1링크(30)와 제2링크(40)를 연결하는 제2풀리(32)도 같이 회전하게 된다.
제1링크(30)는 제2링크(40)와 포크부(50) 사이에 연결되어 있으며, 제1링크(30)의 양 마디에는 제1풀리(31)와 제2풀리(32)가 각각 형성되어 있고, 제1풀리(31)와 제2풀리(32) 사이를 제1벨트(35)가 감아 걸고 있다.
제2풀리(32)는 제1링크(30)와 연결되어 있어, 구동모터가 구동하면 제2링크(40)의 제3풀리(33)가 회전되며, 제2벨트(37)를 통해 제1링크(30)와 제2링크(40)를 연결하는 제2풀리(32)가 회전하고, 제2풀리(32)가 회전하면 이는 제1벨트(35)를 통해 제1풀리(31)도 같이 회전하게 된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 포크부(50)는 웨이퍼가 수납된 카세트(55)를 지 지하는 포크(53)와, 회전축(60)과 캠(81), 캠팔로워(83) 등이 내장된 케이싱(51)으로 구성되었으며, 제1링크(30)와 연결되어 있다.
포크(53)는 판의 형상을 하고 있으며, 판위에 웨이퍼가 수납된 카세트(55)를 올려 놓는다. 케이싱(51)은 제1링크(30)와 제1풀리(31)로 연결되어 있으며, 내부에 전자회로들이나 캠(81)과 캠팔로워(83) 등이 내장되어 있다.
회전축(60)은 제1링크(30)와 포크부(50)를 상대적으로 회전가능하게 연결하고 있다. 회전축(60)은 제1링크(30)와 포크부(50)를 연결하는 제1풀리(31)에 장착되어 있어 구동모터(미도시)가 구동하면 제2링크(40)의 제3풀리(33)가 회전하고, 제2벨트(37)에 의해 제1링크(30)와 제2링크(40)를 연결하는 제2풀리(32)가 회전하면 제1벨트(35)에 의해 제1풀리(31)가 회전하고, 제1풀리(31)의 회전에 의해 회전축(60)도 함께 회전한다.
누름부재(70)는 포크부(50)와 인접하여 위치하며 포크(53)위에 놓여진 카세트(55)를 눌러주는 역할을 한다. 누름부재(70)는 카세트(55)의 형상에 따라 개수가 달라질 수 있으며, 우레탄이나 고무패킹 등의 여러 재질을 사용할 수 있다.
도 3은 도 2a의 이송로봇이 이송 작업을 하는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 2a와 도 3에 도시된 바와 같이, 연동부(80)는 회전축(60)과 연동하여 회전축(60)이 제1회전위치에 있을 때는 누름부재(70)를 포크부(50)로부터 이격시키며, 회전축(60)이 제2회전위치에 있을 때는 누름부재(70)를 포크부(50)에 놓인 카세트(55)에 접촉시키는 역할을 한다.
여기서 제1회전위치란 포크부(50)와 제1링크(30)와 제2링크(40)가 일직선상 에 놓이는 위치이며, 제2회전위치는 포크부(50)와 제1링크(30)와 제2링크(40)가 중첩하는 위치이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 연동부(80)는 회전축(60)과 일체로 회동하며 외주면에 캠홈(82)을 갖는 캠(81)과, 캠홈(82)에 수용되어 캠홈(82)을 따라 이동하는 돌기부(84)를 갖는 캠팔로워(83)와, 캠팔로워(83)가 누름부재(70)가 포크부(50)에 접근 또는 이격하는 방향으로 이동되도록 안내하는 가이드부재(85)를 포함한다.
또한, 연동부(80)는 캠팔로워(83)와 연결되어 누름부재(70)를 지지하는 지지암(88)을 더 포함할 수 있다.
캠(81)은 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 장치이다. 캠(81)이 아니더라도 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 스크루, 크랭크, 링크기구 등의 장치를 사용할 수도 있다. 캠(81)은 원통모양으로 된 원통캠을 사용한다. 캠(81)도 판캠, 하트캠, 원뿔캠 등의 여러 형상의 캠을 사용할 수도 있다. 캠(81)은 케이싱(51)내부에 있으며, 회전축(60)과 연결되어 있으며, 외주면에 캠홈(82)을 가지고 있다.
캠홈(82)은 여러 가지 형태가 있을 수 있으나 여기서는 사선형태로 45도 경사로 기울어져 있다.
캠팔로워(83)는 캠홈(82)에 수용되어 캠홈(82)을 따라 이동하는 돌기부(84)를 가지고 있으며, 회전축(60)과 연결되어 회전축(60)의 회전운동을 왕복운동으로 바꾼다.
돌기부(84)가 캠홈(82)의 고점에 있을 때는 누름부재(70)가 포크부(50)로부터 이격하며, 돌기부(84)가 캠홈(82)의 저점에 있을 때는 누름부재(70)가 포크부 (50)에 놓인 카세트(55)에 접촉한다.
가이드부재(85)는 길이방향의 레일(86)과 레일(86)을 따라 이동하는 블록(87)을 가지고 있는 리니어 모터 가이드(LM가이드)인 것이 바람직하다. 가이드부재(85)는 캠팔로워(83)의 운동을 누름부재(70)가 포크부(50)에 접근 또는 이격하는 방향으로 이동되도록 안내하는 역할을 하는 구조이면 어떤 형태라도 가능하다.
레일(86)은 케이싱(51)에 고정 부착되어 있으며, 누름부재(70)가 포크부(50)에 접근 또는 이격하는 방향으로 연장되어 있다. 블록(87)은 고정블록을 통해 캠팔로워(83)와 연결되어 있으며, 볼이나 롤러가 부착되어 있어 레일(86)을 따라 이동한다.
지지암(88)은 캠팔로워(83)와 연결되어 있으며, 누름부재(70)를 지지한다. 카세트(55)의 형상에 따라 지지암(88)의 형태는 개수가 여러 개인 암의 형태가 있을 수 있다. 지지암(88)은 카세트(55)가 낙하하거나 진동하는 것을 방지하는 역할을 누름부재(70)와 함께 한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 이송로봇(1)의 작동과정을 설명한다.
몸체(10)에 구비된 구동 모터에 의해 제2링크(40)가 구동하면, 제2링크(40)에 있는 제3풀리(33)가 회전하며, 제3풀리(33)의 회전에 의해 제2벨트(37)로 연결된 제2풀리(32)도 함께 회전한다.
제1링크(30)와 제2링크(40)를 연결하는 제2풀리(32)가 회전하면, 제1벨트(35)에 의해 제1링크(30)의 제1풀리(31)가 회전하며, 제1풀리(31)와 연결된 회전축 (60)이 회전한다.
회전축(60)이 회전하면, 이와 연결된 캠팔로워(83)가 캠홈(82)을 따라 이동하며 회전운동을 왕복운동으로 전환하며, 캠팔로워(83)와 연결된 가이드부재(85)가 캠팔로워(83)의 운동이 누름부재(70)가 포크부(50)에 접근 또는 이격하는 방향으로만 이동되도록 가이드한다.
이때 포크부(50)와 제1링크(30)와 제2링크(40)가 일직선상에 놓일 때는 누름부재(70)가 포크부(50)로부터 이격되며, 포크부(50)와 제1링크(30)와 제2링크(40)가 중첩하며 몸체(10)에 복귀할 때는 누름부재(70)가 포크부(50)에 놓인 카세트(55)에 접촉된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 이송로봇(1)은 카세트(55)를 원하는 위치에 올려 놓거나(loading) 들고 가는(unloading) 이적재 작업시는 포크부(50)와 제1링크(30)와 제2링크(40)가 일직선상에 놓이는 위치가 되며, 누름부재(70)가 카세트(55)로부터 소정의 거리로 이격되어 있다. 따라서 이적재 작업시에도 카세트(55)로부터 소정의 거리는 유지하고 있으므로, 작업자나 외부영향에 의한 낙하의 위험성을 사전에 방지한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이송로봇(1)이 카세트(55)를 특정위치에서 원하는 위치로 옮기는 이송 작업시는 포크부(50)와 제1링크(30)와 제2링크(40)가 중첩하며 몸체(10)에 완전히 복귀한다. 이때는 누름부재(70)가 카세트(55)에 접촉하여 카세트(55)가 낙하하거나 진동하는 것을 방지하여 카세트(55)에 저장된 웨이퍼가 손상되거나 깨지는 것을 방지한다.
이러한 구성에 의하여 기존의 캐리지보다 공간이 절약되며, 이송로봇(1)의 유지보수가 용이하며, 낙하나 진동을 방지하여 고속이송을 가능하게 하며, 반도체물류공정의 전체적인 공정시간을 절약하며 생산성을 크게 증가시킬 수 있다.
이외에 이송로봇(1)의 형태에 따라 링크가 2개 이상인 여러 실시예가 있을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체 물류 공정에서 웨이퍼가 적재된 카세트를 이송과정 중 낙하방지 및 진동방지를 하여 고속이송이 가능한 이송로봇이 제공된다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼가 적재된 카세트를 이송하는 이송 로봇에 있어서,
    구동부와,
    상기 구동부에 의해 작동하는 제1링크와,
    상기 카세트를 지지하는 포크부와,
    상기 포크부와 상기 제1링크를 상대적으로 회전가능하게 연결하는 회전축과,
    상기 포크부와 인접하게 위치한 누름부재와,
    상기 회전축에 연결되며 상기 회전축의 회전에 따라 상하 왕복운동이 안내되어 상기 회전축이 제1회전위치에 있을 때는 상기 누름부재를 상기 포크부로부터 이격시키며 상기 회전축이 제2회전위치에 있을 때는 상기 누름부재를 상기 포크부에 놓인 카세트에 접촉시키는 연동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전위치는 상기 포크부와 상기 제1링크가 일직선상에 놓이는 위치이며,
    상기 제2회전위치는 상기 포크부와 상기 제1링크가 중첩하는 위치인 것을 특징으로 하는 이송로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연동부는 상기 회전축과 일체로 회동하며 외주면에 캠홈을 갖는 캠과;
    상기 캠홈에 수용되어 상기 캠홈을 따라 이동하는 돌기부를 갖는 캠팔로워와;
    상기 캠팔로워가 상기 누름부재가 상기 포크부에 접근 또는 이격하는 방향으로 이동되도록 안내하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연동부는 상기 캠팔로워와 연결되어 상기 누름부재를 지지하는 지지암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송로봇.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포크부의 반대측에서 상기 제1링크와 결합한 제2링크를 더 포함하며;
    상기 포크부와 상기 제1링크와 상기 제2링크가 일직선상에 놓이면 상기 누름부재가 상기 포크부로부터 이격되며,
    상기 포크부와 상기 제1링크와 상기 제2링크가 중첩하면 상기 누름부재가 상기 포크부에 접근하는 것을 특징으로 하는 이송로봇.
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