KR101308988B1 - 반송 로봇 - Google Patents

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KR101308988B1
KR101308988B1 KR1020120080313A KR20120080313A KR101308988B1 KR 101308988 B1 KR101308988 B1 KR 101308988B1 KR 1020120080313 A KR1020120080313 A KR 1020120080313A KR 20120080313 A KR20120080313 A KR 20120080313A KR 101308988 B1 KR101308988 B1 KR 101308988B1
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강명준
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주식회사 서진엔지니어링
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Abstract

본 발명은 반송 로봇에 관한 것으로서, 베이스와, 구동원과, 암 플레이트와, 헨드 플레이트와, 스토퍼와, 동력전달부를 포함한다. 구동원은 회전구동력을 발생시킨다. 암 플레이트는 베이스를 따라 왕복이동 가능하게 설치된다. 핸드 플레이트는 암 플레이트를 따라 왕복이동 가능하게 설치되며, 기판을 반송하는 핸드가 부착된다. 스토퍼는 암 플레이트의 제1단부에서 핸드 플레이트의 이동을 정지시킨다. 동력전달부는 핸드 플레이트가 스토퍼에 의해 정지되기 전에는 구동원의 회전구동력을 핸드 플레이트에 전달하여 핸드 플레이트를 이동시키고, 핸드 플레이트가 스토퍼에 의해 정지된 후에는 구동원의 회전구동력을 암 플레이트에 전달하여 암 플레이트를 핸드 플레이트와 동일한 방향으로 이동시킨다.

Description

반송 로봇{Transfer Robot}
본 발명은 반송 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 구동원을 이용하여 로봇의 핸드와 암을 독립적으로 이동시킬 수 있는 반송 로봇에 관한 것이다.
로봇은 여러 산업 분야에서 다양한 목적으로 이용되고 있는데, 반도체 또는 평판 디스플레이 제조 분야에서 기판을 반송하기 위해 로봇을 이용하는 것을 예로 들 수 있다. 기판은 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이 패널 등을 지칭한다. 이와 같은 기판은 일반적으로 카세트라고 불리는 반송 용기에 적재된 상태로 생산 라인의 각 작업영역에 배송된다. 생산 라인의 일부 단위 공정에서, 카세트에 적재된 기판을 꺼내어 해당 공정의 처리 과정을 거친 후 다시 카세트에 적재하기 위해 반송 로봇이 사용된다.
반송 로봇은 임의의 높이에 있는 기판을 반출하는 작업과 임의의 높이로 기판을 반입하는 작업을 반복하는데, 이러한 과정에서 로봇의 핸드와 암은 상하 방향으로 이동하거나 또는 수평 방향으로 신축하는 동작을 수행하게 된다.
도 1은 종래의 반송 로봇의 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 반송 로봇은, 베이스(10)와, 베이스(10)를 따라 왕복이동 가능하게 설치된 암(20)과, 암(20)을 따라 왕복이동 가능하게 설치된 핸드(30)를 포함한다.
종래의 반송 로봇의 동작 상태를 살펴보면, 우선 핸드(30)가 일 방향을 향해 이동하고, 핸드(30)의 이동 중에 암(20)도 핸드(30)와 동일한 방향으로 함께 이동하게 된다. 그러나, 핸드(30)를 이동시키는 동력전달부와 암(20)을 이동시키는 동력전달부가 연동하여 작동하므로, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 핸드(30)가 암의 단부에 도달하지 못한 상태, 즉 핸드가 충분히 신장하지 못한 상태에서 암의 단부가 베이스의 단부로부터 돌출되게 된다.
이와 같이 핸드가 충분히 신장하지 못하여 충분한 스트로크도 확보하지 못한 상황에서 암의 단부가 돌출되면, 돌출된 암의 단부는 반송 로봇 주변의 구조물과 충돌할 위험성이 커지고, 이러한 충돌 위험성을 해소하고자 한다면 반송 로봇의 설계 및 운용상에 있어서 제약이 커지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇 핸드가 최대 스트로크를 이동한 후 로봇 암이 이동하도록 하여 로봇 핸드의 이동 중 로봇 암의 일부가 돌출되는 현상을 방지함으로써, 반송 로봇 주변의 구조물과의 충돌 위험성을 줄이고, 반송 로봇의 설계 및 운용상의 제약을 해소할 수 있는 반송 로봇을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반송 로봇은, 베이스; 회전구동력을 발생시키는 구동원; 상기 베이스를 따라 왕복이동 가능하게 설치된 암 플레이트; 상기 암 플레이트를 따라 왕복이동 가능하게 설치되며, 기판을 반송하는 핸드가 부착되는 핸드 플레이트; 상기 암 플레이트의 제1단부에서 상기 핸드 플레이트의 이동을 정지시키는 스토퍼; 및 상기 핸드 플레이트가 상기 스토퍼에 의해 정지되기 전에는 상기 구동원의 회전구동력을 상기 핸드 플레이트에 전달하여 상기 핸드 플레이트를 이동시키고, 상기 핸드 플레이트가 상기 스토퍼에 의해 정지된 후에는 상기 구동원의 회전구동력을 상기 암 플레이트에 전달하여 상기 암 플레이트를 상기 핸드 플레이트와 동일한 방향으로 이동시키는 동력전달부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 동력전달부는, 상기 암 플레이트의 제1단부에 설치되는 한 쌍의 제1풀리; 상기 암 플레이트의 제2단부에 설치되는 한 쌍의 제2풀리; 상기 제1풀리들과 상기 제2풀리들 사이에서, 상기 핸드 플레이트의 이동 방향을 따라 상기 베이스에 이격되게 설치되는 제3풀리 및 제4풀리; 및 상기 제1풀리들 중 하나, 상기 제3풀리, 상기 제1풀리들 중 다른 하나, 상기 제2풀리들 중 어느 하나, 상기 제4풀리, 상기 제2풀리들 중 다른 하나 순으로 감아 걸리는 제1벨트;를 포함하며, 상기 핸드 플레이트는 상기 제1벨트에 연결되어 상기 제1벨트의 회전에 의해 이동하고, 상기 암 플레이트는 상기 제1풀리들과 상기 제3풀리 사이의 거리 또는 상기 제2풀리들과 상기 제4풀리 사이의 거리가 변경되면서 이동한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 암 플레이트는, 상기 제1풀리들과 상기 제3풀리 사이의 거리가 멀어지고 상기 제2풀리들과 상기 제4풀리 사이의 거리가 가까워지면서 제1방향으로 이동하거나, 상기 제1풀리들과 상기 제3풀리 사이의 거리가 가까워지고 상기 제2풀리들과 상기 제4풀리 사이의 거리가 멀어지면서 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 이동한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 구동원은 상기 베이스에 설치되고, 상기 동력전달부는, 상기 구동원의 회전축에 결합되는 제5풀리; 상기 베이스에 설치되고, 상기 제4풀리의 회전축을 공유하며 상기 제4풀리와 함께 회전하는 제6풀리; 및 상기 제5풀리와 상기 제6풀리 사이에 감아걸리는 제2벨트;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 스토퍼는, 상기 핸드 플레이트에 설치되며 쐐기 형상으로 돌출된 돌출부; 및 상기 암 플레이트의 제1단부에 설치되며 상기 돌출부가 삽입 가능하도록 쐐기 형상으로 함몰된 오목부;를 포함한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 암 플레이트의 제2단부에 설치되며, 상기 핸드 플레이트가 원점에 도달했음을 감지하는 제1원점 센서; 상기 베이스의 단부에 설치되며, 상기 암 플레이트가 원점에 도달했음을 감지하는 제2원점 센서; 상기 제1원점 센서에 의해 상기 핸드 플레이트의 원점이 감지되는 작업과 상기 제2원점 센서에 의해 상기 암 플레이트의 원점이 감지되는 작업이 함께 수행되는 경우에 반송 로봇의 원점임을 인식하는 제어부;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 암 플레이트를 따라 왕복이동 가능하게 설치되는 매개 플레이트;를 더 포함하고, 상기 동력전달부는, 상기 암 플레이트의 제1단부에 설치되는 한 쌍의 제11풀리; 상기 암 플레이트의 제2단부에 설치되는 한 쌍의 제12풀리; 상기 제11풀리들과 상기 제12풀리들 사이에서, 상기 핸드 플레이트의 이동 방향을 따라 상기 매개 플레이트에 이격되게 설치되는 제13풀리 및 제14풀리; 및 상기 제11풀리들 중 하나, 상기 제13풀리, 상기 제11풀리들 중 다른 하나, 상기 제12풀리들 중 어느 하나, 상기 제14풀리, 상기 제12풀리들 중 다른 하나 순으로 감아 걸리는 제11벨트;를 포함하며, 상기 핸드 플레이트는 상기 제11벨트에 연결되어 상기 제11벨트의 회전에 의해 이동하고, 상기 암 플레이트는 상기 제11풀리들과 상기 제13풀리 사이의 거리 또는 상기 제12풀리들과 상기 제14풀리 사이의 거리가 변경되면서 이동한다.
본 발명에 따른 반송 로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 구동원은 상기 제11풀리들 및 상기 제12풀리들 중 어느 하나에 결합되고, 상기 동력전달부는, 상기 베이스에 설치되며, 상기 암 플레이트의 이동 방향을 따라 이격되게 배치되는 제15풀리 및 제16풀리; 상기 제15풀리와 상기 제16풀리 사이에 감아걸리는 제12벨트;를 더 포함하고, 상기 제12벨트는 상기 매개 플레이트 및 상기 암 플레이트와 각각 연결되고, 상기 매개 플레이트의 이동에 의해 상기 제12벨트가 회전하고, 상기 제12벨트가 회전하면서 상기 암 플레이트는 상기 매개 플레이트와 반대 방향으로 이동한다.
본 발명의 반송 로봇에 따르면, 반송 로봇의 구조를 단순화시켜 크기를 줄일 수 있고, 부품 수를 줄여 생산단가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 반송 로봇에 따르면, 반송 로봇 주변의 구조물과의 충돌 위험성을 줄이고, 반송 로봇의 설계 및 운용상의 제약을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 반송 로봇에 따르면, 핸드 플레이트가 정지될 때 핸드 플레이트에 전달되는 충격을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 반송 로봇에 따르면, 반송 로봇 운용상의 오류를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 반송 로봇의 동작 상태를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반송 로봇의 평면도 및 정면도이고,
도 3은 도 2의 반송 로봇의 동작 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 도 2의 반송 로봇의 스토퍼를 확대하여 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반송 로봇의 암 플레이트의 평면도, 베이스의 평면도 및 전체 정면도이고,
도 6은 도 5의 반송 로봇의 동작 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 반송 로봇의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반송 로봇의 평면도 및 정면도이고, 도 3은 도 2의 반송 로봇의 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 반송 로봇의 스토퍼를 확대하여 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 반송 로봇(100)은, 하나의 구동원을 이용하여 로봇의 핸드와 암을 독립적으로 이동시킬 수 있는 것으로서, 베이스(110)와, 구동원(120)과, 암 플레이트(130)와, 핸드 플레이트(140)와, 스토퍼(150)와, 동력전달부와, 제1원점 센서와, 제2원점 센서와, 제어부를 포함한다.
상기 베이스(110)는, 사각의 플레이트 형상으로 형성되며, 본 실시예의 반송 로봇(100)을 구성하는 구동원(120), 제3풀리(163), 제4풀리(164), 제5풀리(171), 제6풀리(172) 등이 설치된다.
상기 구동원(120)은, 후술할 풀리들 및 벨트들을 회전시키는 회전구동력을 발생시키며, 베이스(110)에 고정되게 설치된다. 본 실시예의 구동원(120)은 전기 모터가 이용되며, 시계 또는 반시계 방향으로 선택적으로 회전하면서 구동원(120)의 회전축에 동축적으로 결합된 제5풀리(171)를 회전시킨다.
상기 암 플레이트(130)는, 베이스(110)를 따라 왕복이동 가능하게 설치되며, 베이스(110)와 마찬가지로 사각의 플레이트 형상으로 형성된다. 암 플레이트(130)가 직선이동할 수 있도록 베이스(110)에는 직선운동가이드(Linear Motion Guide)(미도시)가 설치되어 있으며, 암 플레이트(130)는 베이스(110)에 설치된 직선운동가이드를 따라 직선왕복이동한다.
암 플레이트(130)의 중앙부에는 암 플레이트의 이동 방향(M2)을 따라 관통홀(131)이 길게 형성되어 있고, 제3풀리(163)와 제4풀리(164)는 관통홀(131)을 관통한 상태로 배치된다. 제3풀리(163)와 제4풀리(164)가 관통홀(131)을 관통한 상태로 배치됨으로써, 암 플레이트(130)가 왕복이동하는 과정에서 암 플레이트(130)와 제3,4풀리(163,164)의 간섭이 발생하지 않는다.
상기 핸드 플레이트(140)는, 기판을 반송하는 핸드가 부착되는 것으로서, 암 플레이트(130)를 따라 왕복이동 가능하게 설치된다. 핸드 플레이트(140)가 직선이동할 수 있도록 암 플레이트(130)에는 직선운동가이드(132)가 설치되어 있으며, 핸드 플레이트(140)는 암 플레이트(130)에 설치된 직선운동가이드(132)를 따라 직선왕복이동한다.
핸드 플레이트(140)는 후술할 제1벨트(165)에 연결되어, 제1벨트(165)의 회전에 의해 직선왕복이동할 수 있다.
상기 스토퍼(150)는, 암 플레이트의 제1단부(130a)에서 핸드 플레이트(140)의 이동을 정지시키기 위한 것으로서, 돌출부(151)와, 오목부(152)를 구비한다.
도 4를 참조하면, 상기 돌출부(151)는 핸드 플레이트(140)의 하부에 설치되어 핸드 플레이트(140)와 함께 이동하며, 일단부가 쐐기 형상으로 돌출되게 형성된다. 상기 오목부(152)는 암 플레이트의 제1단부(130a)에 고정되게 설치되며, 돌출부(151)와의 결합시 돌출부(151)가 삽입될 수 있도록 쐐기 형상으로 함몰되게 형성된다.
만약 스토퍼(150)의 단면이 모두 평면 형상으로 형성된다면 암 플레이트의 제1단부(130a)에서 핸드 플레이트(140)가 스토퍼(150)에 의해 정지할 때 핸드 플레이트(140)에는 상당한 충격이 전달될 수 있다. 위와 같이, 본 실시예의 스토퍼(150)는 쐐기 형상의 돌출부(151)와 쐐기 형상의 오목부(152)로 구성됨으로써, 돌출부(151)가 오목부(152)로 삽입되는 과정에서 경사진 면 사이에서 미끄러짐이 발생하여 핸드 플레이트(140)에 전달되는 충격을 상당 부분 감소시킬 수 있다.
상기 동력전달부는, 하나의 구동원(120)으로부터 발생한 회전구동력을 이용하여 먼저 핸드 플레이트(140)에 회전구동력을 전달하여 핸드 플레이트(140)를 이동시키고, 핸드 플레이트(140)가 정해진 스트로크 범위 내에서 이동을 완료하면 암 플레이트(130)에 회전구동력을 전달하여 암 플레이트(130)를 이동시킨다.
즉, 핸드 플레이트(140)가 스토퍼(150)에 의해 정지되기 전에는 구동원(120)의 회전구동력을 핸드 플레이트(140)에 전달하여 핸드 플레이트(140)만을 이동시키고, 핸드 플레이트(140)가 스토퍼(150)에 의해 정지된 후에는 구동원(120)의 회전구동력을 암 플레이트(130)에 전달하여 암 플레이트(130)만을 핸드 플레이트(140)와 동일한 방향으로 이동시킨다.
본 실시예의 동력전달부는, 한 쌍의 제1풀리(161), 한 쌍의 제2풀리(162), 제3풀리(163), 제4풀리(164), 제1벨트(165), 제5풀리(171), 제6풀리(172), 제2벨트(173)을 포함한다.
한 쌍의 제1풀리(161)는 암 플레이트의 제1단부(130a)에서 암 플레이트의 이동 방향(M2)과 교차하는 방향으로 이격되게 각각 설치되며, 한 쌍의 제2풀리(162)는 암 플레이트의 제2단부(130b)에서 암 플레이트의 이동 방향(M2)과 교차하는 방향으로 이격되게 각각 설치된다.
제3풀리(163)는 제1풀리들(161)과 제2풀리들(162) 사이에서 베이스(110)에 설치되며, 제4풀리(164)는 제1풀리들(161)과 제2풀리들(162) 사이에서 베이스(110)에 설치되며, 암 플레이트의 이동 방향(M2)을 따라 제3풀리(163)로부터 이격되게 설치된다.
제1벨트(165)는 제1풀리들 중 하나(161a), 제3풀리(163), 제1풀리들 중 다른 하나(161b), 제2풀리들 중 어느 하나(162a), 제4풀리(164), 제2풀리들 중 다른 하나(162b) 순으로 감아 걸리며, 풀리가 회전하면 풀리의 회전 방향을 따라 회전한다.
구동원(120)의 회전구동력은 제4풀리(164)로 전달되어 제4풀리(164)의 회전에 의해 한 쌍의 제1풀리(161), 한 쌍의 제2풀리(162), 제3풀리(163), 제1벨트(165)가 회전하게 된다.
제5풀리(171)는 구동원(120)의 회전축에 동축적으로 직접 결합되어, 구동원(120)의 회전구동력을 다른 풀리들에 전달하며, 제6풀리(172)는 베이스(110)에 설치되고, 제4풀리(164)의 회전축을 공유하며 제4풀리(164)와 함께 회전한다. 제2벨트(173)는 제5풀리(171)와 제6풀리(172) 사이에 감아 걸리며, 제5풀리(171) 및 제6풀리(172)와 함께 회전한다.
상기 제1원점 센서(미도시)는, 암 플레이트의 제2단부(130b)에 설치되며, 핸드 플레이트(140)가 원점으로 복귀하는 과정에서 핸드 플레이트(140)가 원점에 도달했음을 감지한다. 핸드 플레이트(140)가 직선이동되는 직선운동가이드(132)의 단부와 인접한 위치에 제1원점 센서가 설치되고, 핸드 플레이트(140)에 설치된 센서 브라켓(미도시)이 제1원점 센서에 의해 감지됨으로써, 핸드 플레이트(140)가 원점에 도달했음을 감지할 수 있다.
상기 제2원점 센서(미도시)는, 베이스의 단부(110b)에 설치되며, 암 플레이트(130)가 원점으로 복귀하는 과정에서 암 플레이트(130)가 원점에 도달했음을 감지한다. 암 플레이트(130)가 직선이동되는 직선운동가이드의 단부와 인접한 위치에 제2원점 센서가 설치되고, 암 플레이트(130)에 설치된 센서 브라켓(미도시)이 제2원점 센서에 의해 감지됨으로써, 암 플레이트(130)가 원점에 도달했음을 감지할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는, 제1원점 센서에 의해 핸드 플레이트(140)의 원점이 감지되는 작업과 제2원점 센서에 의해 암 플레이트(130)의 원점이 감지되는 작업이 함께 수행되는 경우에 반송 로봇의 원점임을 인식한다. 도 3의 (d), (e)에 도시된 바와 같이, 핸드 플레이트(140)와 암 플레이트(130)가 원점으로 복귀하는 과정에서는 핸드 플레이트(140)가 먼저 원점으로 복귀하고, 암 플레이트(130)는 나중에 원점으로 복귀하게 된다.
이와 같이 핸드 플레이트(140)와 암 플레이트(130)가 순차적으로 복귀하는데, 어느 하나의 원점만을 감지한 후에 반송 로봇 전체 시스템이 원점에 있다고 인식하는 것은 반송 로봇 전체 시스템에 오류가 발생할 수 있다. 따라서, 핸드 플레이트(140)의 원점과 암 플레이트(130)의 원점이 함께 인식되는 경우만 반송 로봇 전체 시스템이 원점에 있다고 인식함으로써, 운용상의 오류를 줄일 수 있다.
이하, 도 3을 참조하면서, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반송 로봇(100)의 동작 원리에 대하여 개략적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 3의 (a)를 참조하면, 핸드 플레이트(140)와 암 플레이트(130) 모두 원점에 위치해 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 구동원(120)은 시계 방향으로 회전하고, 제4풀리(164)는 구동원(120)의 회전구동력을 전달받아 시계 방향으로 회전한다. 제4풀리(164)와 접촉되어 있는 제1벨트(165)가 회전하고, 제1벨트(165)에 연결되어 있는 핸드 플레이트(140)는 제1벨트(165)의 회전에 의해 핸드가 신장하는 방향, 즉 제1방향(A1)을 향해 이동한다. 핸드 플레이트(140)가 정해진 스트로크의 한계까지 이동하면 핸드 플레이트(140)는 스토퍼(150)에 의해 정지된다.
도 3의 (c)를 참조하면, 제4풀리(164)는 구동원(120)의 회전구동력을 전달받아 계속하여 시계 방향으로 회전하지만 핸드 플레이트(140)가 스토퍼(150)에 의해 정지되어 있으므로, 제1벨트(165)는 더 이상 회전할 수 없다. 따라서, 제1풀리들(161)과 제3풀리(163) 사이의 거리가 멀어지고 제2풀리들(162)과 제4풀리(164) 사이의 거리가 가까워지면서 암 플레이트(130) 자체가 제1방향(A1)으로 이동한다. 위와 같은 과정을 통해 암 플레이트(130)는 정해진 스트로크의 한계까지 이동할 수 있다.
도 3의 (d)를 참조하면, 핸드가 수축하는 방향, 즉 제2방향(A2)을 향해 이동하기 위하여, 구동원(120)은 반시계 방향으로 회전하고, 제4풀리(164)는 구동원(120)의 회전구동력을 전달받아 반시계 방향으로 회전한다. 제4풀리(164)와 접촉되어 있는 제1벨트(165)가 회전하고, 제1벨트(165)에 연결되어 있는 핸드 플레이트(140)는 제1벨트(165)의 회전에 의해 제2방향(A2)을 향해 이동한다. 제1원점 센서에 의해 핸드 플레이트(140)의 원점이 감지되면, 핸드 플레이트(140)는 정지된다.
도 3의 (e)를 참조하면, 제4풀리(164)는 구동원(120)의 회전구동력을 전달받아 계속하여 반시계 방향으로 회전하지만 핸드 플레이트(140)가 정지되어 있으므로, 제1벨트(165)는 더 이상 회전할 수 없다. 따라서, 제1풀리들(161)과 제3풀리(163) 사이의 거리가 가까워지고 제2풀리들(162)과 제4풀리(164) 사이의 거리가 멀어지면서 암 플레이트(130) 자체가 제2방향(A2)으로 이동한다. 위와 같은 과정을 통해 암 플레이트(130)는 이동하여 원점으로 복귀할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반송 로봇은, 하나의 구동원을 이용하여 로봇 핸드와 로봇 암 모두를 이동함으로써, 반송 로봇의 구조를 단순화시켜 크기를 줄일 수 있고, 부품 수를 줄여 생산단가를 낮출 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반송 로봇은, 로봇 핸드가 최대 스트로크를 이동한 후 로봇 암이 이동하도록, 즉 로봇 핸드와 로봇 암을 독립적으로 이동시킴으로써, 반송 로봇 주변의 구조물과의 충돌 위험성을 줄이고, 반송 로봇의 설계 및 운용상의 제약을 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반송 로봇은, 스토퍼가 쐐기 형상의 돌출부와 쐐기 형상의 오목부로 구성됨으로써, 핸드 플레이트가 정지될 때 핸드 플레이트에 전달되는 충격을 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반송 로봇은, 핸드 플레이트의 원점과 암 플레이트의 원점이 함께 인식되는 경우만 반송 로봇 전체 시스템이 원점에 있다고 인식함으로써, 반송 로봇 운용상의 오류를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반송 로봇의 암 플레이트의 평면도, 베이스의 평면도 및 전체 정면도이고, 도 6은 도 5의 반송 로봇의 동작 상태를 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 반송 로봇(200)은, 하나의 구동원을 이용하여 로봇의 핸드와 암을 독립적으로 이동시킬 수 있는 것으로서, 베이스(110)와, 구동원(220)과, 암 플레이트(130)와, 핸드 플레이트(140)와, 스토퍼(150)와, 매개 플레이트(210)와, 동력전달부와, 제1원점 센서와, 제2원점 센서와, 제어부를 포함한다.
상기 매개 플레이트(210)는, 암 플레이트(130)를 따라 왕복이동 가능하게 설치된다. 매개 플레이트(210)가 직선이동할 수 있도록 암 플레이트(130)에는 직선운동가이드(133)가 설치되어 있으며, 매개 플레이트(210)는 암 플레이트(130)에 설치된 직선운동가이드(133)를 따라 직선왕복이동한다.
상기 동력전달부는, 하나의 구동원(220)으로부터 발생한 회전구동력을 이용하여 먼저 핸드 플레이트(140)에 회전구동력을 전달하여 핸드 플레이트(140)를 이동시키고, 핸드 플레이트(140)가 정해진 스트로크 범위 내에서 이동을 완료하면 암 플레이트(130)에 회전구동력을 전달하여 암 플레이트(130)를 이동시킨다.
본 실시예의 동력전달부는, 한 쌍의 제11풀리(261), 한 쌍의 제12풀리(262), 제13풀리(263), 제14풀리(264), 제11벨트(265), 제15풀리(271), 제16풀리(272), 제12벨트(273)을 포함한다.
한 쌍의 제11풀리(261)는 암 플레이트의 제1단부(130a)에서 암 플레이트의 이동 방향(M2)과 교차하는 방향으로 이격되게 각각 설치되며, 한 쌍의 제12풀리(262)는 암 플레이트의 제2단부(130b)에서 암 플레이트의 이동 방향(M2)과 교차하는 방향으로 이격되게 각각 설치된다.
제13풀리(263)는 제11풀리들(261)과 제12풀리들(162) 사이에서 매개 플레이트(210)에 설치되며, 제14풀리(264)는 제11풀리들(261)과 제12풀리들(262) 사이에서 매개 플레이트(210)에 설치되며, 핸드 플레이트의 이동 방향(M1)을 따라 제13풀리(263)로부터 이격되게 설치된다.
제11벨트(265)는 제11풀리들 중 하나(261a), 제13풀리(263), 제11풀리들 중 다른 하나(261b), 제12풀리들 중 어느 하나(262a), 제14풀리(264), 제12풀리들 중 다른 하나(262b) 순으로 감아 걸리며, 풀리가 회전하면 풀리의 회전 방향을 따라 회전한다.
핸드 플레이트(140)는 제11벨트(265)에 연결되어 제11벨트(265)의 회전에 의해 이동하며, 구동원(220)은 제11풀리들(261) 및 제12풀리들(262) 중 어느 하나에 결합되는데, 본 실시예에서는 제12풀리들 중 하나(262a)에 결합된다.
제15풀리(271) 및 제16풀리(272)는 베이스(110)에 각각 설치되며, 암 플레이트의 이동 방향(M2)을 따라 이격되게 배치되고, 제12벨트(273)는 제15풀리(271)와 제16풀리(272) 사이에 감아 걸리며, 제15풀리(271) 및 제16풀리(272)와 함께 회전한다.
제12벨트의 일측(273a)은 매개 플레이트(210)에 연결되고, 제12벨트의 타측(273b)은 암 플레이트(130)에 연결된다. 따라서, 매개 플레이트(210)의 이동에 의해 제12벨트(273)가 회전하고, 제12벨트(273)가 회전하면서 암 플레이트(130)는 매개 플레이트(210)와 반대 방향으로 이동한다.
이하, 도 6을 참조하면서, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반송 로봇(200)의 동작 원리에 대하여 개략적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 6의 (a)를 참조하면, 핸드 플레이트(140)와 암 플레이트(130) 모두 원점에 위치해 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 제12풀리 중 하나(262a)에 설치된 구동원(220)은 반시계 방향으로 회전하고, 제12풀리(262a)는 구동원(220)의 회전구동력을 전달받아 반시계 방향으로 회전한다. 제12풀리(262a)와 접촉되어 있는 제1벨트(265)가 회전하고, 제11벨트(165)에 연결되어 있는 핸드 플레이트(140)는 제11벨트(265)의 회전에 의해 핸드가 신장하는 방향, 즉 제1방향(A1)을 향해 이동한다. 핸드 플레이트(140)가 정해진 스트로크의 한계까지 이동하면 핸드 플레이트(140)는 스토퍼(150)에 의해 정지된다.
도 6의 (c)를 참조하면, 제12풀리(262a)는 구동원(220)의 회전구동력을 전달받아 계속하여 반시계 방향으로 회전하지만 핸드 플레이트(140)가 스토퍼(150)에 의해 정지되어 있으므로, 제11벨트(265)는 더 이상 회전할 수 없다. 따라서, 제11풀리들(261)과 제13풀리(263) 사이의 거리가 멀어지고 제12풀리들(262)과 제14풀리(264) 사이의 거리가 가까워지면서 매개 플레이트(210)는 제2방향(A2)으로 이동하고, 제12벨트(273)의 회전에 의해 암 플레이트(130)는 제1방향(A1)으로 이동한다. 위와 같은 과정을 통해 암 플레이트(A1)는 정해진 스트로크의 한계까지 이동할 수 있다.
도 6의 (d)를 참조하면, 핸드가 수축하는 방향, 즉 제2방향(A2)을 향해 이동하기 위하여, 구동원(220)은 시계 방향으로 회전하고, 제12풀리(262a)는 구동원(220)의 회전구동력을 전달받아 시계 방향으로 회전한다. 제12풀리(262a)와 접촉되어 있는 제11벨트(265)가 회전하고, 제11벨트(265)에 연결되어 있는 핸드 플레이트(140)는 제11벨트(265)의 회전에 의해 제2방향(A2)을 향해 이동한다. 제1원점 센서에 의해 핸드 플레이트(140)의 원점이 감지되면, 핸드 플레이트(140)는 정지된다.
도 6의 (e)를 참조하면, 제12풀리(262a)는 구동원(220)의 회전구동력을 전달받아 계속하여 시계 방향으로 회전하지만 핸드 플레이트(140)가 정지되어 있으므로, 제11벨트(265)는 더 이상 회전할 수 없다. 따라서, 제11풀리들(261)과 제13풀리(263) 사이의 거리가 가까워지고 제12풀리들(262)과 제14풀리(264) 사이의 거리가 멀어지면서 매개 플레이트(210)는 제1방향(A1)으로 이동하고, 제12벨트(273)의 회전에 의해 암 플레이트(130)는 제2방향(A2)으로 이동한다. 위와 같은 과정을 통해 암 플레이트(130)는 이동하여 원점으로 복귀할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 구동원의 회전구동력이 제5풀리(171), 제2벨트(173), 제6풀리(172)를 경유하여 제4풀리(164)로 전달되도록 구성되어 있으나, 구동원의 회전축이 제4풀리(164)에 동축적으로 직접 결합되어 구동원의 회전구동력이 제4풀리에 직접 전달되도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 반송 로봇
110 : 베이스
120 : 구동원
130 : 암 플레이트
140 : 핸드 플레이트
150 : 스토퍼

Claims (8)

  1. 베이스;
    회전구동력을 발생시키는 구동원;
    상기 베이스를 따라 왕복이동 가능하게 설치된 암 플레이트;
    상기 암 플레이트를 따라 왕복이동 가능하게 설치되며, 기판을 반송하는 핸드가 부착되는 핸드 플레이트;
    상기 암 플레이트의 제1단부에서 상기 핸드 플레이트의 이동을 정지시키는 스토퍼; 및
    상기 핸드 플레이트가 상기 스토퍼에 의해 정지되기 전에는 상기 구동원의 회전구동력을 상기 핸드 플레이트에 전달하여 상기 핸드 플레이트를 이동시키고, 상기 핸드 플레이트가 상기 스토퍼에 의해 정지된 후에는 상기 구동원의 회전구동력을 상기 암 플레이트에 전달하여 상기 암 플레이트를 상기 핸드 플레이트와 동일한 방향으로 이동시키는 동력전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    상기 암 플레이트의 제1단부에 설치되는 한 쌍의 제1풀리; 상기 암 플레이트의 제2단부에 설치되는 한 쌍의 제2풀리; 상기 제1풀리들과 상기 제2풀리들 사이에서, 상기 핸드 플레이트의 이동 방향을 따라 상기 베이스에 이격되게 설치되는 제3풀리 및 제4풀리; 및 상기 제1풀리들 중 하나, 상기 제3풀리, 상기 제1풀리들 중 다른 하나, 상기 제2풀리들 중 어느 하나, 상기 제4풀리, 상기 제2풀리들 중 다른 하나 순으로 감아 걸리는 제1벨트;를 포함하며,
    상기 핸드 플레이트는 상기 제1벨트에 연결되어 상기 제1벨트의 회전에 의해 이동하고,
    상기 암 플레이트는 상기 제1풀리들과 상기 제3풀리 사이의 거리 또는 상기 제2풀리들과 상기 제4풀리 사이의 거리가 변경되면서 이동하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 암 플레이트는,
    상기 제1풀리들과 상기 제3풀리 사이의 거리가 멀어지고 상기 제2풀리들과 상기 제4풀리 사이의 거리가 가까워지면서 제1방향으로 이동하거나,
    상기 제1풀리들과 상기 제3풀리 사이의 거리가 가까워지고 상기 제2풀리들과 상기 제4풀리 사이의 거리가 멀어지면서 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구동원은 상기 베이스에 설치되고,
    상기 동력전달부는,
    상기 구동원의 회전축에 결합되는 제5풀리; 상기 베이스에 설치되고, 상기 제4풀리의 회전축을 공유하며 상기 제4풀리와 함께 회전하는 제6풀리; 및 상기 제5풀리와 상기 제6풀리 사이에 감아걸리는 제2벨트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는,
    상기 핸드 플레이트에 설치되며 쐐기 형상으로 돌출된 돌출부; 및
    상기 암 플레이트의 제1단부에 설치되며 상기 돌출부가 삽입 가능하도록 쐐기 형상으로 함몰된 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 암 플레이트의 제2단부에 설치되며, 상기 핸드 플레이트가 원점에 도달했음을 감지하는 제1원점 센서;
    상기 베이스의 단부에 설치되며, 상기 암 플레이트가 원점에 도달했음을 감지하는 제2원점 센서;
    상기 제1원점 센서에 의해 상기 핸드 플레이트의 원점이 감지되는 작업과 상기 제2원점 센서에 의해 상기 암 플레이트의 원점이 감지되는 작업이 함께 수행되는 경우에 반송 로봇의 원점임을 인식하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 암 플레이트를 따라 왕복이동 가능하게 설치되는 매개 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 동력전달부는,
    상기 암 플레이트의 제1단부에 설치되는 한 쌍의 제11풀리; 상기 암 플레이트의 제2단부에 설치되는 한 쌍의 제12풀리; 상기 제11풀리들과 상기 제12풀리들 사이에서, 상기 핸드 플레이트의 이동 방향을 따라 상기 매개 플레이트에 이격되게 설치되는 제13풀리 및 제14풀리; 및 상기 제11풀리들 중 하나, 상기 제13풀리, 상기 제11풀리들 중 다른 하나, 상기 제12풀리들 중 어느 하나, 상기 제14풀리, 상기 제12풀리들 중 다른 하나 순으로 감아 걸리는 제11벨트;를 포함하며,
    상기 핸드 플레이트는 상기 제11벨트에 연결되어 상기 제11벨트의 회전에 의해 이동하고,
    상기 암 플레이트는 상기 제11풀리들과 상기 제13풀리 사이의 거리 또는 상기 제12풀리들과 상기 제14풀리 사이의 거리가 변경되면서 이동하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동원은 상기 제11풀리들 및 상기 제12풀리들 중 어느 하나에 결합되고,
    상기 동력전달부는,
    상기 베이스에 설치되며, 상기 암 플레이트의 이동 방향을 따라 이격되게 배치되는 제15풀리 및 제16풀리; 상기 제15풀리와 상기 제16풀리 사이에 감아걸리는 제12벨트;를 더 포함하고,
    상기 제12벨트는 상기 매개 플레이트 및 상기 암 플레이트와 각각 연결되고,
    상기 매개 플레이트의 이동에 의해 상기 제12벨트가 회전하고, 상기 제12벨트가 회전하면서 상기 암 플레이트는 상기 매개 플레이트와 반대 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 반송 로봇.
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