KR101484801B1 - 리프터 지지 기구를 갖춘 반송 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리프터 지지 기구를 갖춘 반송 로봇 시스템에 관한 것으로, 직립형 승강 축부의 랙 설치 구간을 왕복 승하강하는 리프터에 있어서의, 상기 랙과 이에 치합하는 피니언 간의 백래쉬 조절이나, 피니언 교체 작업을, 별도의 추가적인 도구나 장치 없이, 자체적으로 용이하게 행할 수 있도록 반송로봇 이송체에 구비된 기구에 관한 것이며, 본 발명은, 수평궤도를 왕복 이동하는 대차와, 상기 대차의 상부에서 연직축 둘레로 선회가능하게 구비된 선회 아암과, 상기 선회 아암의 선회 단부에 연직방향으로 높게 장착되고, 긴 형상을 갖는 승강 축부와, 상기 승강 축부의 높이방향을 따라 설치되는 랙 기어(rack gear)와 치합하는 피니언 기어(pinion gear) 및 피니언 기어의 구동 수단 및 반송 로봇을 구비하는 리프터로 이루어지는 반송 로봇 시스템에 있어서, 상기 승강 축부의, 상기 리프터가 승강하는 측면과 나란한 상기 선회 아암의 측면으로부터 돌출되게 형성된 탭(tap)부와, 상기 탭부에서 상기 리프터 쪽으로 천공 형성된 구멍을 통해 나사 이동하며, 그 상단부가 상기 리프터의 저부면(底部面)에 맞닿아 상기 리프터를 지지하는 수나사부재로 이루어진다.

Description

리프터 지지 기구를 갖춘 반송 로봇 시스템{TRANSFER ROBOT SYSTEM HAVING SUPPORT MECHANISM FOR LIFTER}

본 발명은 리프터 지지 기구를 갖춘 반송 로봇 시스템에 관한 것으로, 직립형 승강 축부의 랙 설치 구간을 왕복 승하강하는 리프터에 있어서의, 상기 랙과 이와 치합하는 피니언 간의 백래쉬 조절이나, 피니언 교체 작업을, 별도의 추가적인 도구나 장치 없이, 자체적으로 용이하게 행할 수 있도록 반송로봇 이송체에 구비된 지지 기구에 관한 것이다.

통상 반송 로봇 시스템은, 액정 패널이나 반도체 기판을 증착 공정 중에 챔버 간을 이동시키거나 스톡커로부터 반입 반출하는 것으로, 이러한 반송 시스템은 무인 자동화 설비에서 활용된다.

도 6은 종래의 리프터 지지 수단을 나타내는 정면도이다.

상기 반송 로봇 시스템(10')은 수평형 로봇 아암(11')과, 이 수평형 로봇 아암(11')을 상하로 수직 이동시키는 승강기구와, 이 승강기구를 수평이동시키는 대차(13')로 구성된다.

그리고, 상기 승강기구는 기둥 형상의 승강 축부와, 승강 축부의 안내를 받아 승강하는 리프터(12')로 구성되며, 이 리프터(12')에 상기 수평형 로봇 아암(11')이 일체로 장착되어 소정의 높이 구간을 왕복이동하게 된다.

최근에는 액정 패널 등 피반송부재의 대형화 추세에 따라, 반송 로봇 시스템(10')을 구성하는 요소들도, 피반송부재의 큰 하중과 사이즈 등 고부하에 대응하기 위해, 결과적으로 고하중의 요소들로 구성되고 있다.

그런데, 이러한 반송 로봇 시스템(10')은 클린 룸 내에서 사용되는 경우가 많으며, 클린 룸은 공기 중 허용 파티클 개체수가 엄격히 규제되어 인원과 장비의 반입 반출이 극력 제한됨에도 불구하고, 종래에는 반송 로봇 시스템(10')의 고하중 요소에 대한 멘테넌스시, 자체에 보조적인 기구가 갖추어져 있지 않아, 리프트 잭(16) 등 공구의 반입이 불가피하였다.

반송 로봇 시스템(10')의 고하중 요소 중, 특히 상기 리프터(12')의 경우는 피반송부재를 고속으로 반송하는 과정에서 리프터(12')의 리프팅 메카니즘으로 사용되는 기어나 체인이나 벨트 등의 마모가 빈번히 발생하므로 정기적인 멘테넌스가 필요하다.

이러한 멘테넌스의 실시사항 중에는, 기어 간의 백래쉬 조절, 체인 또는 벨트의 이완도 측정이 있는데, 이를 실행하기 위해서는 기어나 체인이나 벨트에 가해진 하중을 제거하여 기어 간의 치합을 해제하거나 체인 또는 벨트를 일단 이완시켜야 하며, 조절이나 측정, 또는 새 부품으로 교체하고 나서 원위치로 복귀시켜 다시 하중이 부가된 상태로 되돌려야 한다.

상기한 동력 전달수단에 하중을 가하는 것 중 하나가, 이들 동력 전달수단 및/또는 동력원이 장치된 리프터(12')인데, 리프터(12')의 견인 또는 하부 지지에 의해 이들 동력 전달수단에 가해진 하중이 일시적으로 완화 또는 제거된다.

상기 리프터(12')에 대한 견인 또는 하부 지지의 예로서 종래에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 바닥과 리프터(12')의 저부 사이에 리프트 잭(16)을 위치시키거나, 리프트 잭(16)의 위치 조정을 위해 부수적으로 복수의 받침부재(17)를 적층하기도 한다.

그런데, 앞서 서술한 바와 같이 클린 룸의 환경 유지를 위해 리프트 잭(16)이나 받침부재(17) 등 상비 기구가 아닌 보조적인 기구들은 클린 룸으로의 반입에 앞서 먼저, 받침부재(17)와 리프트 잭(16)에 부착된 파티클을 면밀히 제거할 필요가 있고, 또한 이러한 보조 기구들의 크기나 하중이 작업자가 직접 운반하기 어려운 정도의 것일 경우, 별도의 운반 기구에 적재하여 반입하고자 한다면, 이 운반 기구도 또한 파티클을 제거해야 한다.

따라서, 멘테넌스에는 많은 주의가 요구되고, 또한 멘테넌스의 준비작업에 요구되는 시간과 함께 실시 시간 동안은 반송 로봇 시스템의 운전이 정지되는데, 실제 현장에서의 타임 로스는 상당하며, 생산성을 저하시킨다.

이처럼, 반송 로봇 시스템의 대형화에 대응해서 이것의 유지 보수 수단의 정비가 수반되지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래 클린 룸으로 반입이 불가피했던 보조 기구를 대체하여 하중이 많이 나가는 리프터에 대한 멘테넌스를 용이하게 실시할 수 있고 기존의 시스템에 간단히 적용할 수 있는 기구의 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 수평궤도를 왕복 이동하는 대차와, 상기 대차의 상부에서 연직축 둘레로 선회가능하게 구비된 선회 아암과, 상기 선회 아암의 선회 단부에 연직방향으로 높게 장착되고, 긴 형상을 갖는 승강 축부와, 상기 승강 축부의 높이방향을 따라 설치되는 랙 기어(rack gear)와 치합하는 피니언 기어(pinion gear) 및 피니언 기어의 구동 수단 및 반송 로봇을 구비하는 리프터로 이루어지는 반송 로봇 시스템에 있어서, 상기 승강 축부의, 상기 리프터가 승강하는 측면과 나란한 상기 선회 아암의 측면으로부터 돌출되게 형성된 탭(tap)부와, 상기 탭부에서 상기 리프터 쪽으로 천공 형성된 구멍을 통해 나사 이동하며, 그 상단부가 상기 리프터의 저부면(底部面)에 맞닿아 상기 리프터를 지지하는 수나사부재로 이루어진다.

또한, 본 발명은 상기 수나사부재의 상기 상단부에 둘레 홈을 형성하고, 상기 둘레 홈에 끼워져 공회전하는 몸체를 갖고, 그 몸체의 상부면이 상기 리프터의 저부면에 지지 대응하는 형상을 갖는 받침부재가 더 구비된다.

또한, 본 발명은 상기 받침부재의 상부면에, 받침부재의 상부면에 대응하는 형상을 갖는 탄성체가 부착된다.

본 발명이 적용된 반송 로봇 시스템은 클린 룸에서의 통상적인 멘테넌스에 따른 타임 로스를 최소로 할 수 있어, 매우 생산적이다.

그리고, 종래 멘테넌스에 따른 보조기구의 반입 반출이 불필요하게 되어 클린 룸 내부의 파티클에 기인한 불량 요소를 줄일 수 있게 되어 수율 향상에 기여한다.

또한, 본 발명은 그 구조가 간단하고, 기존의 장비에, 큰 개조 없이, 적용이 가능하여 낮은 비용으로 높은 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예가 적용되는 반송 로봇 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 선회 아암 상에 부착되는 탭부의 위치를 설명하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 탭부와 수나사 부재의 결합을 설명하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 리프터 지지 기구가 적용된 반송 로봇 시스템의 측면도이다.
도 5는 랙 기어와 피니언 기어 사이에 설정되는 백래쉬를 설명하는 개략 측단면도이다.
도 6은 종래의 리프터 지지 수단을 나타내는 정면도이다.

이하에서는 본 발명이 바람직하게 적용된 일 실시예에 대해 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예가 적용되는 반송 로봇 시스템을 나타내는 사시도이다.

본 발명이 적용되는 반송 로봇 시스템(10)은 격자 상으로 늘어선 형태의 스톡커(stocker, 도시 생략)에서 얇은 평판 형상의 기판이나 액정 패널을 반입 반출하는 시스템으로서, 레시피에 의해 자동으로 반입 반출용 로봇 아암(11)을 소정의 위치로 이동시켜 반송 작업을 행한다.

상기 반입 반출용 로봇 아암(11)은 상하방향으로 이동하는 리프터(12)에 장착되고, 이 리프터(12)는 수평궤도를 왕복 이동하는 대차(13)에 장착된다.

그리고, 반송 로봇 시스템(10)에서의 상기 반입 반출용 로봇 아암(11)은 수평 및 수직성분 좌표에 의거한 이동뿐만 아니라, 그것이 향하는 방향 자세도 변경할 수 있어야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 선회 아암을 나타내는 사시도이다.

구체적으로, 상기 대차(13)의 상부에는, 크랭크 샤프트와 유사한 형태로, 연직축 둘레로 선회하는 선회 아암(14)이 구비되며, 이 선회 아암(14)의 선회 단부(141)에 상기 리프터(12)의 승강 동작을 안내하는 수단이 구비됨으로써, 선회 아암(14)의 선회에 의해 상기 반입 반출용 로봇 아암(11)의 방향 자세가 변경되는 것이며, 따라서, 상기 반입 반출용 로봇 아암(11)에 대한 3차원 좌표에 입각한 제어가 가능하게 된다.

여기서, 상기 리프터(12)의 승강 동작을 안내하는 수단은 랙과 피니언을 이용하는데, 체인이나 벨트 형식의 승강 기구보다 통상적인 멘테넌스가 용이하고 정확한 위치제어가 가능하다.

구체적으로, 랙과 피니언을 이용한 리프터(12)의 승강 동작을 안내하는 수단으로서, 상기 선회 아암(14)의 선회 단부(141)에는 연직방향으로 높게, 긴 형상을 갖는 승강 축부(15)가 일체로 장착되고, 또한, 상기 승강 축부(15)의 높이방향을 따라 랙 기어(rack gear, 152)가 세로로 설치된다.

그리고, 상기 랙 기어(152)가 설치된 승강 축부(15)의 일 측면에서 그 높이방향으로 리프터(12)가 승강 가능하게 설치되는데, 상기 리프터(12)의 외장 케이스(121)에는 슬라이더(도시 생략)가 구비되며, 이 슬라이더에 의해 상기 승강 축부(15)의 일 측면(151)과 상기 리프터(12) 간의 마찰이 최소로 되며, 한편으로, 상기 리프터(12)가 상기 승강 축부(15)의 일 측면(151)으로부터 일정 거리 이상 이격되거나, 상기 승강 축부(15) 상에서 이동시 좌우로 요동하는 것이 방지된다.

상기 리프터(12)에는 상기 랙 기어(152)와 치합하는 피니언 기어(pinion gear, 124) 및 이 피니언 기어(124)의 구동 수단인 모터(122), 그리고 모터(122)의 구동축과 피니언 기어(124) 사이에 감속기(123)가 구비된다.

상기 감속기(123)는 필요한 토크, 회전속도, 회전방향의 변환 등을 행하는데, 모터(122)를 전동 모터 대신에 서보 모터 등 그 자체에 회전속도와 토크에 대한 정밀 제어 기능을 갖춘 모터로 대체함으로써 감속기(123)를 생략하는 방안도 고려될 수 있다.

상기 감속기(123)의 몸체는, 입력축 몸체와 출력축 몸체 간의 힌지 결합체로 형성하며, 입력축 몸체와 출력축 몸체는 서로에 대해 접고 펴는 동작이 가능하고 접고 펴는 동작 중에도 그 내부에서의 기어 간 치합 상태는 유지된다.

적용가능한 감속기(123) 형태의 다른 방안으로서, 감속기(123)의 최종 출력축을 감속기(123) 몸체 내에서 수평이동가능하게 형성하여, 최종 출력축에 연결된 피니언 기어(124)와 랙 기어(152) 간의 간격을 감속기(123) 자체에서 조절 가능하게 구성할 수 있다.

앞서 서술한 바와 같이, 최근의 반송 적재물의 대형화에 따라 리프터(12) 자체는 큰 하중을 갖는데, 통상 점검사항에 의거하여 랙 기어(152)에 대한 피니언 기어(124)의 백래쉬 조정이나, 피니언 기어(124)의 교환시에, 랙 기어(152)의 치차 상면(上面)에 피니언 기어(124)의 치차 하면(下面)이 얹혀 치합된 상태를 해제하고자 할 때 상기 리프터(12)를 하방에서 지지하여 상방으로 밀어올리게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 선회 아암 상에 부착되는 탭부의 위치를 설명하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 탭부와 수나사 부재의 결합을 설명하는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 리프터 지지 기구가 적용된 반송 로봇 시스템의 측면도이다.

상기 리프터(12)를 상기 승강 측부(15)의 일 측면(151)을 따라 밀어올리는 구성으로서, 본 실시예에서는 상기 승강 축부(15)를 하방에서 지지하는 선회 아암(14)의 선회 단부(141)의 측면에, 측면으로부터 돌출되는 형태로 탭(tap)부(1)를 형성하고, 또한, 이 탭부(1)에는 조절 구멍(2)을 천공하고, 그 내륜에 암나사를 형성하였다.

상기 탭부(1)는 용접 등으로 선회 아암(14)에 간단히 부착할 수 있고, 또한, 선회 단부(141)의 측면 상에 수직방향으로 나란히 복수 개로 형성할 수 있다.

상기 선회 단부(141)의 측면은 상기 리프터(12)가 승강하는 상기 승강 축부(15)의 일 측면(151)과 대략 나란하며, 상기 조절 구멍(2)은 상기 리프터 쪽으로 개구(開口)되어 있다.

그리고, 상기 조절 구멍(2)에는 수나사 부재(3)가 나사 이동 가능하게 체결되는데, 이 수나사 부재(3)의 연장 길이는 그 상단부가 상기 리프터(12)의 저부면(底部面)에 맞닿아, 리프터(12)를 소정 높이로 밀어올릴 수 있는 길이로 되어 있다.

상기 수나사 부재(3)의 하부에는 다각의 나사 머리(4)가 일체로 형성되어 렌치 등의 도구로 상기 수나사 부재(3)의 나사 이동길이를 조절할 수 있다.

또한, 선택적으로 상기 수나사 부재의 상기 상단부에는 별도의 둘레 홈을 형성하고, 상기 둘레 홈에 끼워져, 상기 수나사 부재이 진행 또는 후퇴하면서 그 둘레방향으로 회전함에도 불구하고, 상기 리프터(12)의 저부면과 맞닿아 정지된 자세를 유지하도록 상기 수나사 부재의 상단부에서 공회전 가능하게 부착되는 대략 직육면체의 받침부재(5)를 별도로 추가할 수 있다.

그리고 상기 받침부재(5)의 상부면은 상기 리프터(12)의 저부면과 맞닿았을 때 미끄럼 방지를 위해 상기 상부면과 최대한으로 면접촉하도록 상기 받침부재(5)의 상부면의 형상에 대응하는 표면 형상, 예컨대 상기 리프터(12)의 저부면이 볼록한 곡면이면 받침부재(5)의 상부면은 오목한 곡면으로, 상기 리프터(12)의 저부면이 편평한 면이면 상기 받침부재(5)의 상부면도 편평한 면으로 형성한다.

여기에 추가로, 상기 받침부재(5)의 상부면에, 상부면의 형상과 대응되는 형상을 갖는 탄성체(51), 예컨대 고무나 실리콘이나 폴리카보네이트를 성분으로 하는 탄성체(51)가 부가되는 것이 바람직하다.

이하, 백래쉬 조절 및 피니언 기어(124)의 교환에 대해 설명한다

상기 피니언 기어(124)의 교환시에는, 상기 수나사 부재(3)를 나사이동시켜 상기 리프터(12)를 상방으로 밀어올려, 랙기어의 대략 피치(pitch) 중간 지점에 상기 피니언 기어(124)의 나사산을 위치시킨 상태에서, 상기 감속기(123)를 통해 피니언 기어(124)를 상기 랙 기어(152)로부터 최대한 이격시킨 다음, 감속기(123)의 최종 출력축에서 상기 피니언 기어(124)를 교체한다.

한편, 백래쉬 조절시에는 상기 감속기(123)의 최종 출력축 수평이동 기능을 이용하여 최적의 백래쉬 조절을 행하는데, 백래쉬는 한쌍의 기어가 원활하게 치합함에 있어서 필수적이나, 필요 이상의 간격으로 백래쉬가 발생하면, 소음발생이나 기어의 조기 마모 등의 악영향도 따른다.

도 5는 랙 기어와 피니언 기어 사이에 설정되는 백래쉬를 설명하는 개략 측단면도이다.

일반적으로 백래쉬는 원주방향 백래쉬, 법선 방향 백래쉬, 중심거리 방향 백래쉬, 회전각도 백래쉬 등으로 분류되는데, 랙과 피니언에는 도면에 도시된 바와 같이, 법선 방향 백래쉬 jn가 주어지고, 법선 방향 백래쉬의 식, 즉 jn = jt cosα에 의해 산출된다.

본 발명의 권리범위는 예시적인 실시예에 의해 해석되어서는 안되고, 청구범위에 의해 해석되어야 한다.

1: 탭부
2: 조절 구멍
3: 수나사 부재
4: 나사 머리
5: 받침부재
51: 탄성체
10, 10': 반송 로봇 시스템
11: 반입 반출용 로봇 아암
12, 12': 리프터
121: 외장 케이스
122: 모터
123: 감속기
124: 피니언 기어
13: 대차
14: 선회 아암
141: 선회 단부
15: 승강 축부
151: 측면
152: 랙 기어
16: 리프트 잭
17: 받침부재

Claims (3)

1. 수평궤도를 왕복 이동하는 대차와, 상기 대차의 상부에서 연직축 둘레로 선회가능하게 구비된 선회 아암과, 상기 선회 아암의 선회 단부에 연직방향으로 높게 장착되고, 긴 형상을 갖는 승강 축부와, 상기 승강 축부의 높이방향을 따라 설치되는 랙 기어(rack gear)와 치합하는 피니언 기어(pinion gear) 및 피니언 기어의 구동 수단 및 반송 로봇을 구비하는 리프터로 이루어지는 반송 로봇 시스템에 있어서,
   상기 승강 축부의, 상기 리프터가 승강하는 측면과 나란한 상기 선회 아암의 측면으로부터 돌출되게 형성된 탭(tap)부와,
   상기 탭부에서 상기 리프터 쪽으로 천공 형성된 구멍을 통해 나사 이동하며, 그 상단부가 상기 리프터의 저부면(底部面)에 맞닿아 상기 리프터를 지지하는 수나사부재로 이루어지도록 하되,
   상기 탭부는 후면 전체가 상기 선회 아암의 측면에 결합되고, 중앙부에 상기 구멍이 형성되어 상기 중앙부가 전방으로 돌출되도록 하며,
   상기 수나사부재는,
   상단부에 둘레 홈을 형성하고, 상기 둘레 홈에 끼워져 공회전하는 몸체를 갖고, 그 몸체의 상부면이 상기 리프터의 저부면에 대응하는 형상을 갖는 판상 구조의 받침부재가 더 구비되고,
   상기 받침부재의 상부면에는, 받침부재의 상부면에 대응하는 형상을 갖고 상기 받침부재와 함께 공회전하며 상기 리프터의 저부면을 지지하는 탄성체가 부착되는 것을 특징으로 하는 리프터 지지 기구를 갖춘 반송 로봇 시스템.
2. 삭제
3. 삭제

Images