KR101578513B1 - 픽업 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼와 같은 소자를 진공 흡착하여 이송하는 픽업 실린더와 관련된다. 본 발명은 실시예로, 작동블록, 상기 작동블록을 관통하여 선단부가 돌출되어 있고, 상기 선단부의 외주면이 비원형인 작동관, 상기 작동관의 외주면에 끼워지는 장착부를 통해 상기 작동관의 선단부에 연결되며, 선단부에는 흡착구결합부가 구비된 체결관 및 상기 작동블록에 단부가 회전 가능하게 결합되고, 상기 체결관의 외주면에 나사체결되어 상기 작동관과 상기 체결관을 결속시키는 조립관체를 포함하는 픽업 실린더를 제시한다.

Description

픽업 실린더{Pickup Cylinder}

본 발명은 웨이퍼와 같은 소자를 진공 흡착하여 이송하는 픽업 실린더와 관련된다.

자동화설비를 갖춘 반도체 제조공정에서 웨이퍼 등을 이동시키는 데에는 픽업 실린더가 널리 사용된다. 픽업 실린더는 하단부에 진공 흡착판을 구비하고 있어, 이송 대상 소자의 상부로부터 접근하여 흡착판을 접촉시킨 후 진공 흡착을 통해 이송 대상 소자를 파지한다. 이후 의도한 위치로 이동한 다음 흡착판에 가해진 음압을 풀어 이송 대상 소자를 내려놓게 된다.

흡착판은 주로 공압에 의해 비교적 짧은 행정 구간에서 승강 이동이 가능하도록 구성하고, 흡착판은 마모나 피로에 의해 정기적으로 교체하여 사용하도록 구성된다.

이러한 픽업 실린더는 조립되는 전자 소자의 정밀도에 따라 제 위치에 정밀하게 가져다 놓을 수 있도록 엄격한 작동이 요구된다. 예를 들어 원형이 아닌 각진 형태의 흡착판을 사용할 때에 잦은 소자와의 접촉 등을 원인으로 하여 흡착판이 회전되는 경우 흡착구에 흡착되는 소자들의 위치가 틀어지게 되어 다음 조립라인에서 조립 불량의 원인이 될 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 대한민국 공개실용신안 제20-1998-0057708호와 같은 종래의 기술에서는 비원형 단면을 가지는 피스톤을 채택하여 피스톤 및 그 하단에 결합된 흡착구가 임의로 각도가 틀어지지 아니하도록 하고 있다. 그러나 종래의 기술은 피스톤과 흡착구를 나사 체결을 통해 결합하고 있으므로, 회전 정도에 따라 흡착구가 정방향으로 피스톤에 결합되지 못하는 문제가 있으며, 흡착구의 교체 시에 흡착구의 정위치를 다시 맞추기가 매우 까다로운 단점이 있다.

대한민국 공개실용신안 제20-1998-0057708호 (1998.10.15)

본 발명은 비원형인 흡착구가 원래 설계 의도에 따른 정조립 위치에서 변경되지 아니하도록 하여 정밀한 소자 이동을 가능케 하는 픽업 실린더를 제시한다. 또한 흡착구 등의 분리 조립 시에 새로 교체한 흡착구의 위치가 임의로 변경되지 아니하도록 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 작동블록, 상기 작동블록을 관통하여 선단부가 돌출되어 있고, 상기 선단부의 외주면이 비원형인 작동관, 상기 작동관의 외주면에 끼워지는 장착부를 통해 상기 작동관의 선단부에 연결되며, 선단부에는 흡착구결합부가 구비된 체결관 및 상기 작동블록에 단부가 회전 가능하게 결합되고, 상기 체결관의 외주면에 나사체결되어 상기 작동관과 상기 체결관을 결속시키는 조립관체를 포함하는 픽업 실린더를 제시한다.

여기서 상기 작동블록에는 상기 조립관체가 회전 가능하게 연결되는 장착홀과, 상기 장착홀의 일측에서 상기 작동블록의 일단부까지 터진 슬릿홈이 형성되어 있고, 상기 작동블록에 체결되어 상기 슬릿홈과 상기 장착홀을 조여 상기 조립관체를 고정시키는 조임나사를 포함할 수 있다.

더 나아가 상기 작동관이 관통하는 상기 작동블록의 일단부는, 상기 작동블록의 중간부까지 형성된 분할홈에 의하여, 상기 조립관체가 회전가능하게 연결되는 장착홀이 형성된 1섹션과, 상기 작동관이 통과하는 2섹션으로 분할되어 있고, 상기 1섹션과 상기 2섹션 각각에는 상기 작동블록의 일단부로 터진 슬릿홈이 형성되어 있고, 각기 상기 슬릿홈을 관통하여 체결되는 조임나사가 구비될 수 있다.

한편 상기 작동관이 슬라이딩 가능하게 장착되는 베이스블록과, 상기 베이스블록에 장착되며, 상기 작동블록에 연결되어 상기 베이스블록에 대하여 상기 작동블록을 승강시키는 구동부를 포함하고, 상기 베이스블록을 통과하여 돌출된 상기 작동관의 외주면에 나사 체결되는 조절너트에 의해 상기 작동블록의 승강 거리가 조절되도록 구성할 수 있다.

또한 상기 작동관은 상기 작동블록에 결합되는 키에 고정되고, 상기 작동관의 외주면에 형성한 길이홈에는 위치센서 검지용 자석이 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 픽업 실린더의 조립, 유지보수 중에 흡착구와 체결되는 흡착구결합부가 임의로 돌아가지 아니하므로 흡착구가 설계 의도에 따라 정확히 장착될 수 있게 한다. 그에 따라 픽업 실린더의 정밀한 작동이 보장되어 작동 신뢰성이 향상된다. 또한 흡착구와 연결되는 체결관 등의 일부 부재를 유지 보수함에 있어 작동관은 여전히 고정된 상태를 유지하므로, 재조립후 위치 세팅을 위한 보정 작업의 번거로움을 해소한다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 픽업 실린더의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 주요부를 분리하여 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 정면도.
도 4는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도.
도 5는 도 1의 B-B 선에 따른 주요부의 단면도.
도 6은 도 1에 도시한 실시예의 부분 단면을 나타낸 사시도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 픽업 실린더의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1 내지 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 픽업 실린더(100)는 작동블록(10), 작동관(20), 체결관(30) 및 조립관체(40)를 포함한다. 나아가 베이스블록(50), 구동부(60)를 더 포함할 수 있다.

베이스블록(50)은 작동블록(10) 이하 흡착구를 승강 이동시키는 구동부(60)가 장착되며, 도시를 생략한 이동기구에 연결되는 부재이다. 여기서 이동기구는 로봇팔과 같이 자동화된 장치에 의해 입체적 이동이 가능한 다양한 기계 장치가 될 수 있다.

작동관(20)은 베이스블록(50)을 관통하도록 설치되는 것으로, 이송 대상인 소자를 들어올릴 진공 흡입력을 전달하는 중공된 로드이다. 본 발명의 실시예에서 작동관(20)이 통과하는 베이스블록(50)의 통과홀(51)과 작동관(20) 사이에는 미끄럼부재(R)가 개재되어 있어, 작동관(20)은 베이스블록(50)을 관통하는 방향으로 승강 이동이 가능하다(도 4 또는 도 6 참고).

베이스블록(50)을 통과하여 돌출된 작동관(20)은 또 다른 블록인 작동블록(10)을 관통한다. 작동블록(10)은 베이스블록(50)의 전단에 위치하며, 작동관(20)이 작동블록(10)에 고정되어 있어 작동관(20)과 함께 베이스블록(50)에 대하여 승강 이동이 가능하다.

작동블록(10)에는 작동관(20) 외에 구동부(60)와 가이드로드(70)가 더 연결되어 있다.

도 4를 참고하면 구동부(60)는 베이스블록(50) 내에 승강 이동 가능하게 장착된 피스톤(61), 베이스블록(50)의 후단에 구비되어 있으며 피스톤(61)이 놓이는 실린더공간(S)에 연통되어 있어 피스톤(61)을 상승 또는 하강시키는 한 쌍의 에어포트부(62,63)를 포함한다. 도 4에서 오른쪽의 에어포트부(63)는 피스톤(61)을 하강시키고, 왼쪽의 에어포트부(62)는 피스톤(61)을 상승시킨다. 이러한 피스톤(61)의 승강 작동에 의하여 작동블록(10)과 작동관(20)이 승강 이동하게 된다.

한편 가이드로드(70)는 일단부가 작동블록(10)에 고정되어 있고, 베이스블록(50) 내에서 작동관과 마찬가지로 미끄럼부재(R)로 지지되어 있다. 이 가이드로드(70)는 작동블록(10)의 직진도를 좋게 한다.

베이스블록(50), 구동부(60), 가이드로드(70)의 구성은 실시예에 따라 다른 부재로 대체되거나 생략될 수 있다. 예를 들어 베이스블록은 이동기구의 끝단에 구비되는 툴의 일부 구성으로 대체될 수 있다. 또한 구동부는 공압에 의하여 작동하는 피스톤 외에 래크, 피니언, 전기모터 등 다양한 직선 운동장치로 대체될 수 있다. 또 가이드로드는 작동블록의 직진 이동이 보장되는 구조에서 생략될 수 있다.

작동관(20)은 작동블록(10)을 관통하여 선단부가 돌출되어 있다. 작동관(20)의 선단부에는 체결관(30)이 결합되며, 체결관(30)의 끝단에는 비원형 단면을 가지는 흡착구결합부(31)가 구비되어 있다. 흡착구결합부(31)에는 도시를 생략한 흡착구가 결합된다.

여기서 흡착구는 종래의 기술과 마찬가지로 비원형 단면으로 형성되어 조립 방향성이 있으며, 돌출된 흡착구결합부(31)의 형상에 대응하는 암형(female type)으로 결합 방향이 흡착구결합부(31)의 회전 위치에 종속되는 형태이다.

체결관(30)과 작동관(20)의 결합 관계를 살펴보면, 작동관(20)의 선단부의 외주면은 비원형으로 가공되어 있으며, 작동관(20)과 연결되는 체결관(30)의 후단부에는 비원형으로 가공된 작동관에 대응하여 그 외주면에 끼워지는 장착부(32)가 형성되어 있다.

도 3에서 작동관(20)의 선단부 외주면은 상부와 하부가 평탄하게 가공된 평탄면(21)을 형성하고 있으며, 이에 대응하여 체결관(30)의 후단부에는 평탄면(21)에 면접촉하는 한 쌍의 연장편(321)이 후방으로 연장되어 장착부(32)를 구성하고 있다.

도시한 실시예에서는 평행한 평탄면(21)과, 이에 면접하는 연장편(321)을 통해 작동관(20)과 체결관(30)이 특정 각도로 서로 조립되도록 구성하고 있다. 이러한 작동관(20)의 평탄면(21)과 체결관(30)의 장착부(32)에 의하여, 체결관(30)이 작동관(20)에 연결되는 방향이 항상 일정하게 된다.

도시하지 아니한 다른 실시예에서 작동관의 외주면을 다각형으로 가공하고, 장착부는 다각형으로 가공된 작동관의 선단부를 수용하는 홈으로 형성하는 등 다양하게 변경될 수 있다.

한편 작동관(20)과 체결관(30)은 조립관체(40)를 통해 결속된다.

조립관체(40)는 작동관(20)이 관통하여 돌출된 작동블록(10)의 장착홀(11)에 동심상으로 단부가 자유회전 가능하게 결합되어 있다. 따라서 조립관체(40)의 중공된 내부를 작동관(20)의 선단부가 통과하게 된다. 조립관체(40)의 내주면에는 체결관(30)의 외주면에 나사체결을 위한 나사산이 형성되어 있다.

작동관(20)과 체결관(30)을 연결한 후 조립관체(40)를 회전시킴으로써, 체결관(30)은 작동관(20)을 향하여 이동하게 된다. 이때 비원형 단면을 가지는 작동관(20)의 선단부에 체결관(30)이 장착부(32)를 통해 결합된 상태이므로, 체결관(30)은 회전하지 아니하고 직선 이동하여 작동관(20)과 결속된다. 이로써 체결관(30)의 흡착구결합부(31)가 임의의 각도로 틀어지지 아니하게 된다.

종래의 기술에서는 진공흡입력을 제공하는 작동관과 흡착구를 연결하는 중간연결관이 회전에 의한 나사 체결을 하므로, 중간연결관의 타단에 형성된 흡착구결합부를 올바르게 놓이도록 하는데 어려움이 상당하였다.

또한 중간연결관 등을 교체함에 있어, 작동관과의 나사체결을 풀었다가 다시 체결하게 되며, 그에 따라 다시 틀어진 흡착구결합부를 제대로 맞춰야 하는 번거로움이 있었다.

그러나 본 발명이 제시하는 비원형 단면을 가지는 작동관(20)의 선단부와, 그에 대응하는 장착부(32)를 구비하여 길이 방향에 따라 직선으로 접촉하는 체결관(30)의 결합 구조는, 작동관(20)에 대한 체결관(30)의 장착 각도가 항시 일정학 이루어지도록 하므로 전술한 종래의 기술이 가지는 문제점을 해소할 수 있게 된다.

작동블록(10)은 작동관(20)이 통과하는 장착홀(11)을 조여 작동관(20)이나 조립관체(40)를 고정시킬 수 있도록, 장착홀(11)에서 시작되어 작동블록(10)의 단부로 개방된 슬릿홈(12)이 형성되어 있고, 이 슬릿홈(12)과 장착홀(11)을 조이는 조임나사(16)가 작동블록(10)에 결합된다.

나아가 조임나사(16)에 의해 조여지는 장착홀(11)이, 작동관(20) 또는 조립관체(40)를 선택적으로 고정할 수 있도록 작동블록(10)의 단부에서 중간부까지 형성된 분할홈(13)에 의해 1섹션(14)과 2섹션(15)으로 분할되어 있다.

도 2에서 1섹션(14)은 작동관(20)을 물어 고정하는 부분이고, 2섹션(15)은 조립관체(40)를 물어 고정하는 부분이다.

1섹션(14)과 2섹션(15) 모두에는 장착홀(11)의 길이 방향으로 난 슬릿홈(12)이 형성되어 있고, 각기 조임나사(16)가 구비된다.

도시하지 아니하였으나 분할홈은 생략될 수 있으며, 그에 따라 섹션의 구분 없이 슬릿홈과 조임나사에 의하여 작동관과 조립관체가 동시에 물림 고정되도록 구성할 수 있다.

도 2와 도 5를 참고하면, 장착홀(11)을 통과하는 작동관(20)의 외주면에는 키홈(22)을 형성하고, 작동블록(10)에 결합하면서 상기 키홈(22)에 들어가는 키(80)를 두어, 작동관(20)의 임의 회전을 적극적으로 억제할 수 있다. 이 경우, 키(80)에 의해 비원형 단면을 가지는 작동관 선단부의 조립 방향을 확실히 고정시킬 수 있다.

작동관(20)에 키(80)를 결합하여 작동관(20)을 고정한 다음 1섹션(14)의 조임나사(16)를 조여 작동관(20)을 작동블록(10)에 견고하게 고정시킨다.

이후 앞서 설명한 바와 같이 체결관(30)을 작동관(20)의 선단부에 연결하고 조립관체(40)를 조여 체결관(30)과 작동관(20)을 결속시키고, 2섹션(15)의 조임나사(16)를 조여 조립관체(40)가 임의로 회전하지 아니하도록 고정시킨다.

분할홈(13)을 통해 1섹션(14)과 2섹션(15)으로 분할함에 따라 작동관(20)을 고정시켜 둔 채로 체결관(30), 조립관체(40)를 교체할 수 있다. 교체 과정 중에 작동관(20)의 위치가 변경되지 아니하므로, 다시 장착하는 체결관(30) 이하 구성의 위치 변동이 없게 된다.

한편 도 3과 도 4를 참고하면, 베이스블록(50)에 대한 작동블록(10)의 승강 거리는, 베이스블록(50)을 통과하여 돌출된 작동관(20)에 결합되는 조절너트(23)에 의해 이루어진다.

베이스블록(50)을 기준으로 작동블록(10)과 반대 방향으로 돌출된 작동관(20)에는 나사산이 형성되어 있고, 이 나사산에 조절너트(23)가 결합된다.

작동관(20)에 체결된 조절너트(23)는 베이스블록(50)의 통과홀(51) 주변부에 접촉함으로서 작동블록(10)이 아래로 내려가는 길이를 조절할 수 있다. 조절너트(23)는 한 쌍이 서로 맞물리도록 하여 승강 거리를 조정한 후에 위치 고정할 수 있다.

작동관(20)에 나사 체결되는 조절너트(23)는 회전수에 따라 작동블록(10)의 승강 거리를 미세하게 조절할 수 있다. 따라서 정밀한 승강 거리 조절에 따른 작동 신뢰성이 증대된다.

한편 도 1과 도 6을 참고하여 흡착구의 위치를 검출하기 위하여 변위센서의 일부 구성인 자석에 대하여 설명한다.

이송기구는 픽업 실린더(100)의 정상 작동을 감시하기 위하여 작동블록(10)의 변위를 검출하는 위치센서를 구비하는데, 승강 이동하는 구성(실시예에서는 작동관)에 영구 자석을 결합하여 두고, 승강 정도에 따른 자력의 변화를 감지하여 작동블록의 변위를 감지하게 된다. 이러한 위치센서의 구성과 작용은 이미 공지된 바에 따르므로 자세한 설명은 생략한다.

종래의 기술에서는 대개 원통형 자석을 설치하는데, 원통형 자석에 따른 작동관의 직경이 커지지 아니하도록, 즉 가공의 편의성을 위해 작동홀의 내경 변화가 없도록 작동관의 외경과 같은 원통형 자석을 사용한다. 이러한 원통형 자석을 작동관의 중간에 연결하기 위하여 작동관을 두 파트로 분할하고, 원통형 자석을 사이에 두고 나뉜 작동관을 나사체결에 방식으로 연결하도록 구성하고 있다. 이 경우, 작동관이 반드시 직선으로만 체결되지 아니하여 작동관의 직선도에 문제가 발생되기 쉬우며, 부품수의 증가에 따른 가공 비용이 증대하고, 자석 등의 불량 시에 보수 처리가 쉽지 않다.

본 발명에서는 작동관(20)의 길이 방향으로 외주면에 길이홈(24)을 형성하고, 길이홈(24) 내에 위치센서 검지용 자석(M)을 장착하고 있다. 이때 자석(M)은 접착제를 통해 길이홈의 바닥에 고정될 수 있다.

작동관(20)이 키(80)에 의해 고정되는 방식을 채택함으로써, 길이홈(24)이 항시 위치센서의 검지부를 향하게 된다. 그에 따라 길이홈(24)에 장착한 자석(M) 또한 검지부를 향하게 된다.

길이홈(24)과 길이홈에 장착되는 자석(M)을 구비하므로, 종래의 기술과 같이 작동관(20)을 분리 제작할 필요가 없게 되어 전술한 문제점들이 해소된다.

또한 길이홈(24)의 길이를 자석에 비하여 길게 형성하여 둠으로써 자석(M)의 설치 위치를 미세하게 조절할 수 있다. 구체적으로 접착제를 통해 고정되는 자석을 접착제를 제거함으로써 자석의 설치 위치를 다르게 세팅할 수 있다.

100 : 픽업 실린더
10 : 작동블록
11 : 장착홀 12 : 슬릿홈 13 : 분할홈 14 : 1섹션
15 : 2섹션 16 : 조임나사
20 : 작동관
21 : 평탄면 22 : 키홈 23 : 조절너트 24 : 길이홈 M : 자석
30 : 체결관 31 : 흡착구결합부 32 : 장착부 321 : 연장편
40 : 조립관체
50 : 베이스블록 51 : 통과홀 R : 미끄럼부재 S : 실린더공간
60 : 구동부 61 : 피스톤 62, 63 : 에어포트부
70 : 가이드로드
80 : 키

Claims (5)

1. 작동블록,
   상기 작동블록을 관통하여 선단부가 돌출되게 고정되고, 상기 선단부의 외주면이 비원형인 작동관,
   상기 작동관의 외주면에 끼워지는 장착부를 통해 상기 작동관의 선단부에 연결되며, 선단부에는 흡착구결합부가 구비된 체결관 및
   상기 작동블록에 단부가 회전 가능하게 결합되고, 상기 체결관의 외주면에 나사체결되어 상기 작동관과 상기 체결관을 결속시키는 조립관체를 포함하는 픽업 실린더.
2. 제1항에서,
   상기 작동블록에는 상기 조립관체가 회전 가능하게 연결되는 장착홀과, 상기 장착홀의 일측에서 상기 작동블록의 일단부까지 터진 슬릿홈이 형성되어 있고,
   상기 작동블록에 체결되어 상기 슬릿홈과 상기 장착홀을 조여 상기 조립관체를 고정시키는 조임나사를 포함하는 픽업 실린더.
3. 제1항에서,
   상기 작동관이 관통하는 상기 작동블록의 일단부는,
   상기 작동블록의 중간부까지 형성된 분할홈에 의하여, 상기 조립관체가 회전가능하게 연결되는 장착홀이 형성된 1섹션과, 상기 작동관이 통과하는 2섹션으로 분할되어 있고,
   상기 1섹션과 상기 2섹션 각각에는
   상기 작동블록의 일단부로 터진 슬릿홈이 형성되어 있고, 각기 상기 슬릿홈을 관통하여 체결되는 조임나사가 구비되는 픽업 실린더.
4. 제1항에서,
   상기 작동관이 슬라이딩 가능하게 장착되는 베이스블록,
   상기 베이스블록에 장착되며, 상기 작동블록에 연결되어 상기 베이스블록에 대하여 상기 작동블록을 승강시키는 구동부를 포함하고,
   
   상기 베이스블록을 통과하여 돌출된 상기 작동관의 외주면에 나사 체결되는 조절너트에 의해 상기 작동블록의 승강 거리가 조절되는 픽업 실린더.
5. 제1항에서,
   상기 작동관은 상기 작동블록에 결합되는 키에 고정되고,
   상기 작동관의 외주면에 형성한 길이홈에는 위치센서 검지용 자석이 장착되어 있는 픽업 실린더.

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