KR101593054B1 - 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇 - Google Patents

가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇 Download PDF

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KR101593054B1
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오승용
서민석
정일영
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주식회사 로보스타
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Abstract

본 발명은 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇에 관한 것으로, 특히 6개 혹은 8개의 로봇 암의 개별 구동이 가능하며, 일정한 피치 단위로 상하 적재되는 반송물(기판 또는 웨이퍼 등)의 동시 적재 및 취출이 가능한 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇에 관한 것이다.
본 발명에 따른, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇은, 복수의 로봇암, 복수의 로봇암에 장착되어 전후 직선 운동을 하는 슬라이더, 슬라이더에 연결되고, 위치 가변 블록이 형성되는 브릿지, 및 위치 가변 블록에 장착되고, 소정 범위 내에서 수평 왕복 운동을 하는 로봇핸드를 포함한다. 이에 따라, 반송물의 동시 또는 개별적 반송이 가능하고, 인라인(In-Line) 공정 및 일방향으로 연속되는 공정에서 다수의 반송물을 개별 이송 또는 동시 이송으로 빠른 공정 흐름을 유도하고, 공정시간을 단축하여 공정 효율을 높일 수 있게 된다.

Description

가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇{TRANSFER ROBOT HAVING MOVABLE ROBOT HAND}
본 발명은 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇에 관한 것으로, 특히 6개 혹은 8개의 로봇 암의 개별 구동이 가능하며, 일정한 피치 단위로 상하 적재되는 반송물(기판 또는 웨이퍼 등)의 동시 적재 및 취출이 가능한 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇에 관한 것이다.
반도체 장치나 액정표시장치 등의 제조공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정표시장치용 유리 기판 등의 기판에 대하여 인입 및 취출과정이 행하여진다.
기판처리장치(반송 로봇)는 더블 암 로봇, 다수개의 암으로 구성된 반송 로봇 등이 개발되고 사용되고 있으며, 복수의 캐리어를 유지하는 캐리어 유지부와, 기판을 처리하는 기판처리부와, 캐리어 유지부와 기판처리부 사이에서 상하에 적층된 반전유닛과, 각 반전유닛과 캐리어 유지부 사이에서 기판을 반송하는 인덱서 로봇과, 각 반전유닛과 기판처리부 사이에서 기판을 반송하는 메인반송로봇을 구비하는 것이 일반적이다.
이러한 반송 로봇은 근본적으로 웨이퍼, 기판 또는 반송물의 이송을 더욱 효율적으로 수행하기 위한 것이며, 이로서 공정 택 타임(Tack Time)을 줄여 공정 효율을 높일 수 있는 데 방향으로 개발이 이루어지게 된다.
하나의 기판을 반송하기 위한 하나의 암을 갖는 반송 로봇에서 더블 암을 구비한 반송 로봇이 개발되었고, 더블 암의 구조를 개선하여 더욱 효율적인 공정을 목적으로 대한민국 공개특허공보 10-2008-0047205호(기판 이재 로봇) 및 대한민국 공개특허공보 10-2012-0007449호(기판처리장치 및 기판반송방법)가 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2008-0047205호는 독립적 회전 이동 및 동시적 상하이동이 가능한 다수의 암을 구비하여 효율적인 기판 이재를 달성할 수 있는 기판 이재 로봇이 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2008-0047205호는 동서남북의 4방향으로 설치되어 위치된 반송물을 각각의 방향에서 반송 가능한 구조라는 점에서 이득이 있으나, 동서남북 4방향으로 독립적으로 동작되므로 인라인 공정이나 한 방향으로 진행되는 공정에서는 사용하기에 부적합한 단점을 갖는다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0007449호는 기판처리장치의 스루풋(throughput, 단위시간 당의 기판의 처리 매수)을 증가시켜 인덱서 로봇 및 메인반송로봇의 대기시간을 단축하기 위한 반송로봇을 제공한다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0007449호는 공정 시간을 단축하는 이점을 가지나, 하나의 암에 다수의 핸드가 부착된 구조이므로 동시 구동을 해야 하는 단점을 가지며 다수의 핸드 구조에 의해 일정 간격으로 위치된 경우에만 다수 반송물의 반송이 가능 하다는 단점을 갖는다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0047205호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0007449호
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 반송물의 동시 또는 개별적 반송이 가능한 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 인라인(In-Line) 공정 및 일방향으로 연속되는 공정에서 다수의 반송물을 동시 이송으로 빠른 공정 흐름을 유도하여 공정시간을 단축하고 공정 효율을 높일 수 있는 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 6개 혹은 8개의 로봇 암을 상하 좌우로 배열하는 동시에, 로봇핸드의 이동이 가능한, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 반송 로봇은, 복수의 로봇암, 상기 복수의 로봇암에 장착되어 전후 직선 운동을 하는 슬라이더, 상기 슬라이더에 연결되고, 위치 가변 블록이 형성되는 브릿지, 및 상기 위치 가변 블록에 장착되고, 소정 범위 내에서 수평 왕복 운동을 하는 로봇핸드를 포함한다.
그리고, 상기 위치 가변 블록은, 상기 로봇핸드의 일단과 연결된 위치 가변 레일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 로봇암은 제1 내지 제6 로봇암을 포함하고, 상기 제1 내지 제6 로봇암은, 2개의 로봇암이 수평으로 결합된 2개의 더블 로봇암을 포함하고, 상기 2개의 더블 로봇암과 나머지 2개의 로봇암이, 각각 상하좌우로 이격하여 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 내지 제6 로봇암 중, 상기 더블 로봇암을 구성하는 2개의 로봇암 중 내측에 배열된 로봇암은 내측면에 슬라이더가 장착되고, 외측에 배열된 로봇암은 외측면에 슬라이더가 장착되며, 나머지 2개의 로봇암은 내측면 또는 외측면에 슬라이더가 장착될 수 있다.
또한, 상기 브릿지는 상기 슬라이더와 수직으로 연결되고, 상기 로봇핸드는 상기 브릿지와 수직으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 로봇암의 상하 직선 운동을 위한 포스트, 및 상기 포스트의 하단부와 연결되며, 360도 회전이 가능한 회전베이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제6 로봇암은 동시 구동, 개별 구동 또는 2이상의 선택 구동이 가능할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 로봇암은 제1 내지 제8 로봇암을 포함하고, 상기 제1 내지 제8 로봇암은, 2개의 로봇암이 수평으로 결합된 4개의 더블 로봇암으로 구성되어, 각각 상하좌우로 이격하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 더블 로봇암을 구성하는 2개의 로봇암 중 내측에 배열된 로봇암은 내측면에 슬라이더가 장착되고, 외측에 배열된 로봇암은 외측면에 슬라이더가 장착될 수 있다.
그리고, 상기 브릿지는 상기 슬라이더와 수직으로 연결되고, 상기 로봇핸드는 상기 브릿지와 수직으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 복수의 로봇암의 상하 직선 운동을 위한 포스트, 및 상기 포스트의 하단부와 연결되며, 360도 회전이 가능한 회전베이스를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 내지 제8 로봇암은 동시 구동, 개별 구동 또는 2이상의 선택 구동이 가능할 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 동일한 수평방향의 직선운동으로 반송물의 동시 또는 개별적 반송이 가능하고, 인라인(In-Line) 공정 및 일방향으로 연속되는 공정에서 다수의 반송물을 개별 이송 또는 동시 이송으로 빠른 공정 흐름을 유도하고, 공정시간을 단축하여 공정 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 측면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇에 있어서, 가변 로봇핸드의 수평 위치 이동 동작을 나타내는 상태도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 모든 로봇핸드가 후퇴한 상태도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 제1 및 제2 로봇핸드가 전진한 상태도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 제1 내지 제4 로봇핸드가 전진한 상태도, 그리고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 제1 내지 제6 로봇핸드가 전진한 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 구조 및 작용효과를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 측면도이다. 아래 설명에 있어서, 전후 방향은, 로봇암의 길이 방향을 지칭하며, 상하 방향은, 업다운 포스트의 길이 방향을 지칭하며, 좌우 방향 혹은 수평 방향은, 주행 베이스의 길이 방향을 지칭하고, 수평면은 지면에 평행한 면을 의미한다.
암 유니트의 제1 실시예
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇은 주행 베이스(110), 주행 슬라이더(120), 회전 베이스(130), 업다운 포스트(140) 및 암 유니트(200)를 포함한다.
주행 베이스(110)는 4각 프레임 형태로 이루어질 수 있고, 필요에 따라 이동이 용이하도록 캐스터가 장착될 수 있으며, 로봇의 작동시 유동성을 방지하도록 다수의 고정장치가 부착될 수 있다.
또한, 주행 베이스(110)의 내측에 위치한 주행 슬라이더(120)가 수평 이동할 수 있도록 레일이 형성될 수 있다.
주행 슬라이더(120)는 양측의 레일과 연결되어 좌우 수평이동이 가능하도록 구성되고, 중심 상단이 회전 베이스(130)에 연결되며, 회전 베이스(130)의 측면 선단부에는 업다운 포스트(140)가 연결될 수 있다.
회전 베이스(130)는 회전축(130a)을 기준으로 360도 회전할 수 있고, 회전 베이스(130)의 회전에 따라 업다운 포스트(140)도 동일하게 360도 회전할 수 있게 된다.
회전 베이스(130)는 회전축(130a)을 기준으로 제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218)을 360도 회전시키며, 업다운 포스트(140)는 제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218)의 상하 직선 운동을 가능하게 한다.
업다운 포스트(140)의 양측면에는 레일이 형성될 수 있고, 이 레일의 양측에 암 유니트(200)가 장착되어 상하 직선 운동을 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 암 유니트(200)의 구조를 상세히 살펴보면, 제1 실시예에 따른 암 유니트(200)는 제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218), 제1 내지 제8 슬라이더(251 내지 258), 제1 내지 제8 브릿지(261 내지 268) 및 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 276)를 포함한다. 또한, 제1 내지 제8 브릿지(261 내지 268)에는 제1 내지 제8 위치 가변 블록(291 내지 298)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 내지 제8 위치 가변 블록(291 내지 298)은 제1 내지 제8 브릿지(261 내지 268)과 일체로 형성되어도 무방하고, 별개의 구성으로 상호 연결되어도 무방하다.
제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218)은 상하 좌우의 4분할 배열을 이룬다. 구체적으로, 제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218)은 2개의 로봇암이 수평으로 결합되어, 총 4개의 더블 로봇암(210,220,230,240)으로 구성된다.
제1 더블 로봇암(210)은 2개의 로봇암(211,213)이 수평으로 결합된 한 쌍의 로봇암이고, 제2 더블 로봇암(220)은 2개의 로봇암(212,214)이 수평으로 결합된 한 쌍의 로봇암이고, 제3 더블 로봇암(230)은 2개의 로봇암(215,217)이 수평으로 결합된 한 쌍의 로봇암이며, 제4 더블 로봇암(240)은 2개의 로봇암(216,218)이 수평으로 결합된 한 쌍의 로봇암이다.
제1 내지 제4 더블 로봇암(210,220,230,240)은 사각형의 꼭지점 상에 위치하는 방식으로, 상하 좌우의 4분할 배열을 이룬다. 구체적으로, 업다운 포스트(140)를 중심으로 우측에 제1 및 제3 더블 로봇암(210,230)이 위치하고, 좌측에 제2 및 제4 더블 로봇암(220,240)이 위치하며, 제1 더블 로봇암(210)과 제3 더블 로봇암(230)은 상하로 이격하여 위치하고, 제2 더블 로봇암(220)과 제4 더블 로봇암(240)도 상하로 이격하여 위치한다.
제1 내지 제4 더블 로봇암(210,220,230,240)이 업다운 포스트(140)를 기준으로 좌우 및 상하로 이격하여 배치되면서, 그 사이에는 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)의 이동 공간이 마련된다.
제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218)은 상부의 내측으로 제1 로봇암(211)과 제2 로봇암(212)이 위치하고, 상부의 외측으로 제3 로봇암(213)과 제4 로봇암(214)이 위치하고, 하부의 외측으로 제5 로봇암(215)과 제6 로봇암(216)이 위치하며, 하부의 내측으로 제7 로봇암(217)과 제8 로봇암(218)이 위치할 수 있다.
물론, 위와 같은 배열은 최적의 실시예일 뿐이고, 각 로봇암이 다양하게 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 더블 로봇암(210,220,230,240) 사이에 마련된 이동 곤간에서, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)는 동일한 궤적으로 출입되며, 소정의 이격거리를 가지며 좌우 상하로 배열될 수 있다.
따라서, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)가 한정된 공간에서 좌우 상하의 배열을 가지며, 전후 직선 운동을 하기 위해서, 본 실시예에서는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 8개의 로봇암(211 내지 218)을 가진 암 유니트(200)가 상하 및 좌우측 4분할 배열과 함께 내외측 순서 위치를 선정하여, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)의 전후 직선 운동시 서로 간섭이 없고, 동일 간격 및 동일 궤적 운동을 하도록 함으로써, 워크 패널의 반송을 동시 혹은 개별적으로 수행할 수 있도록 한다.
제1 내지 제4 더블 로봇암(210,220,230,240)의 양측면에는 슬라이딩 가능하도록 제1 내지 제8 슬라이더(251 내지 268)가 장착된다. 구체적으로, 내측에 위치하는 제1 로봇암(211), 제2 로봇암(212), 제7 로봇암(217) 및 제8 로봇암(218)에는 내측면에 각각 제1 슬라이더(251), 제2 슬라이더(252), 제7 슬라이더(257) 및 제8 슬라이더(258)이 장착되고, 외측에 위치하는 제3 로봇암(213), 제4 로봇암(214), 제5 로봇암(215) 및 제6 로봇암(216)에는 외측면에 각각 제3 슬라이더(253), 제4 슬라이더(254), 제5 슬라이더(255) 및 제6 슬라이더(256)가 장착된다.
제1 내지 제8 슬라이더(251 내지 258)는 로봇암(211 내지 218)의 길이 방향으로 전후 왕복 운동을 한다.
제1 내지 제8 슬라이더(251 내지 258)의 선단부에는 제1 내지 제8 브릿지(261 내지 268)가 수직으로 장착되며, 제1 내지 제8 브릿지(261 내지 268)은 제1 내지 제8 위치 가변 블록(291 내지 298)이 형성된다.
제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)은, 제1 내지 제8 위치 가변 블록(291 내지 298)에 결합되며, 제1 내지 제8 위치 가변 블록(291 내지 298)의 가변 영역에서, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278) 각각은 좌우 방향으로 이동할 수 있다.
제1 내지 제8 위치 가변 블록(291 내지 298)의 가변 영역 내부에는 레일이 형성되고, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)의 선단이 상기 레일에 결합되어, 가변 영역에서 좌우 방향으로 이동할 수 있게 된다.
제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278) 각각은 상하 좌우로 배열되며, 구체적으로, 좌우 2단, 상하 4단으로 배열될 수 있다. 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)는 각각의 워크 패널(150)을 반송/반입시킬 수 있는 엔드 이펙터(end effector) 역할을 한다.
워크 패널(150)은 주행 베이스(110)에 의해, 주행 베이스(110)의 이동 방향으로 수평 왕복 이동이 가능하고, 회전 베이스(130)에 의해 360도 회전 이동이 가능하며, 업다운 포스트(140)에 의해 상하 이동이 가능하고, 제1 내지 제8 로봇암(211 내지 218)에 의해 전후 방향으로 이동이 가능하게 된다.
본 제1 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇은, 8개의 로봇암을 최소의 공간에서 효율적으로 작동시키기 위해 다음과 같은 조건을 제시한다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 4개의 더블 로봇암(210,220,230,240)을 좌우상하 4분열 배열이 되도록 하며, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)를 동일한 간격으로 이격하여 상하 배열될 수 있도록, 상부 내측에는 제1 및 제2 로봇암(211,212), 상부 외측에는 제3 및 제4 로봇암(213,214), 하부 내측에는 제7 및 제8 로봇암(217,218), 하부 외측에는 제5 및 제6 로봇암(215,216)을 배열하는 구조를 선택한다.
이는 8개의 로봇핸드(271 내지 278)가 동일한 궤적으로 작동할 수 있도록 하되, 암 유니트(200)의 부피를 최소화하기 위함이며, 동일한 이격거리를 갖고 상하좌우로 배열된 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)의 전후 수직 이동시 상호간섭을 방지하기 위한 구현방법이라 할 수 있다.
또한, 워크 패널, 로봇핸드, 회전 베이스, 업다운 포스트의 위치상에서 부피의 최소화 및 작업의 효율화를 구현하도록 한다.
한편, 한편, 제1 실시에에 따른 암 유니트(200)에 구비된, 제1 내지 제8 로봇암은 동시 구동, 개별 구동 또는 2이상의 선택 구동이 가능하다.
암 유니트의 제2실시예
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇은 주행 베이스(110), 주행 슬라이더(120), 회전 베이스(130), 업다운 포스트(140) 및 암 유니트(300)를 포함한다.
주행 베이스(110)는 4각 프레임 형태로 이루어질 수 있고, 필요에 따라 이동이 용이하도록 캐스터가 장착될 수 있으며, 로봇의 작동시 유동성을 방지하도록 다수의 고정장치가 부착될 수 있다.
또한, 주행 베이스(110)의 내측에 위치한 주행 슬라이더(120)가 수평 이동할 수 있도록 레일이 형성될 수 있다.
주행 슬라이더(120)는 양측의 레일과 연결되어 좌우 수평이동이 가능하도록 구성되고, 중심 상단이 회전 베이스(130)에 연결되며, 회전 베이스(130)의 측면 선단부에는 업다운 포스트(140)가 연결될 수 있다.
회전 베이스(130)는 회전축을 기준으로 360도 회전할 수 있고, 회전 베이스(130)의 회전에 따라 업다운 포스트(140)도 동일하게 360도 회전할 수 있게 된다.
회전 베이스(130)는 회전축을 기준으로 제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316)을 360도 회전시키며, 업다운 포스트(140)는 제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316)의 상하 직선 운동을 가능하게 한다.
업다운 포스트(140)의 양측면에는 레일이 형성될 수 있고, 이 레일의 양측에, 제2 실시예의 암 유니트(300)가 장착되어 상하 직선 운동을 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 암 유니트(300)는 제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316), 제1 내지 제6 슬라이더(351 내지 356), 제1 내지 제6 브릿지(361 내지 366) 및 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)를 포함한다. 또한, 제1 내지 제6 브릿지(361 내지 366)에는 제1 내지 제6 위치 가변 블록(391 내지 396)이 형성되어 있다.
여기서, 제1 내지 제6 위치 가변 블록(391 내지 396)은 제1 내지 제6 브릿지(361 내지 366)과 일체로 형성되어도 무방하고, 별개의 구성으로 상호 연결되어도 무방하다.
도 5에 도시된 제2 실시예의 암 유니트(300)는, 상술한 로봇암의 제1 실시예의, 제1 더블 로봇암(210) 중 제3 로봇암(213)을 제거하고, 제2 더블 로봇암(220) 중 제4 로봇암(214)을 제거한 구성을 취한다. 다만, 이와 달리, 제1 더블 로봇암(210) 중 제1 로봇암(211)을 제거하고, 제2 더블 로봇암(220) 중 제2 로봇암(212)을 제거한 구성을 취할 수도 있다.
제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316)은 상하 좌우의 4분할 배열을 이룬다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316)은 2개의 더블 로봇암(310,320)과 2개의 싱글 로봇암(311,312)으로 이루어진다.
여기서, 싱글 로봇암이란, 더블 로봇암과 구별하기 위한 용어일 뿐이고, 제1 내지 제6 로봇암 중 쌍을 이루지 않은 로봇암을 지칭하는 것이다.
제1 더블 로봇암(310)은 2개의 로봇암(313,315)이 수평으로 결합된 한 쌍의 로봇암이며, 제2 더블 로봇암(320)은 2개의 로봇암(314,316)이 수평으로 결합된 한 쌍의 로봇암이다. 더욱 구체적으로, 2개의 더블 로봇암(310,320)은 하부에 위치하며, 포스트를 중심으로 각각 우측과 좌측에 배열된다.
또한, 2개의 싱글 로봇암(311,312)은 상부에 위치하며, 업다운 포스트(140)를 중심으로 각각 우측과 좌측에 배열된다.
제1 더블 로봇암(310) 및 제1 싱글 로봇암(311)은 업다운 포스트(140)의 우측면에 상하 슬라이딩 가능하도록 연결되고, 제2 더블 로봇암(320) 및 제2 싱글 로봇암(312)은 업다운 포스트(140)의 좌측면에 상하 슬라이딩 가능하도록 연결된다.
업다운 포스트(140)를 기준으로, 제1 더블 로봇암/제1 싱글 로봇암(310,311)과 제2 더블 로봇암/제2 싱글 로봇암(320,312)이 양 사이드로 배치되면서, 그 사이에는 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)의 이동 공간이 마련된다.
제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316)은 상부에 제1 로봇암(311)과 제2 로봇암(312)이 위치하고, 하부의 내측으로 제5 로봇암(315) 및 제6 로봇암(316)이 위치하며, 하부의 외측으로 제3 로봇암(313)과 제4 로봇암(314)이 위치할 수 있다.
물론, 이와 같은 배열은 최적의 실시예일 뿐이며, 이와 달리 2개의 더블 로봇암(310,320)이 상부에 위치하고, 2개의 싱글 로봇암(311,312)이 하부에 위치하는 방식으로 배열될 수도 있고, 2개의 싱글 로봇암(311,312)이 대각선으로 서로 마주보고, 2개의 더블 로봇암(310,320)이 대각선으로 서로 마주보는 방식으로 배열될 수도 있다.
따라서, 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)가 한정된 공간에서 좌우 상하의 배열을 가지며 전후 직선 운동을 하기 위해서, 제2 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 6개의 로봇암(311 내지 316)을 가진 암 유니트(300)가 상하 및 좌우측 4분할 배열과 함께 내외측 순서 위치를 선정하여, 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)의 전후 직선 운동시 서로 간섭이 없고, 동일 간격 및 동일 궤적 운동을 하도록 함으로써, 워크 패널의 반송을 동시 혹은 개별적으로 수행할 수 있도록 한다.
싱글 로봇암인 제1 로봇암(311) 및 제2 로봇암(312)의 측면에는 슬라이딩 가능하도록 제1 슬라이더(351) 및 제2 슬라이더(352)가 각각 장착되고, 더블 로봇암(310,320)에서 내측에 위치한 제5 로봇암(315)과 제6 로봇암(316)의 내측면에는 제5 슬라이더(355) 및 제6 슬라이더(356)가 각각 장착되며, 더블 로봇암(310,320)에서 외측에 위치한 제3 로봇암(313) 및 제4 로봇암(314)의 외측면에는 제3 슬라이더(353) 및 제4 슬라이더(354)가 각각 장착된다.
도 5에서는, 싱글 로봇암(311,312)의 내측면에 각 슬라이더(351,352)가 장착되는 것으로 도시했지만, 또 다른 실시예에서는, 싱글 로봇암(311,312)의 외측면에 각 슬라이더(351,352)가 장착되는 형태로 구현될 수도 있다.
제1 내지 제6 슬라이더(351 내지 356)는 로봇암(311 내지 316)의 길이 방향으로 전후 왕복 운동을 한다.
제1 내지 제6 슬라이더(351 내지 356)의 선단부에는 제1 내지 제6 브릿지(361 내지 366)가 수직으로 장착되며, 제1 내지 제6 브릿지(361 내지 366)은 제1 내지 제6 위치 가변 블록(391 내지 396)이 형성된다.
제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)은, 제1 내지 제6 위치 가변 블록(391 내지 396)에 결합되며, 제1 내지 제6 위치 가변 블록(391 내지 396)의 가변 영역에서, 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376) 각각은 좌우 방향으로 이동할 수 있다.
제1 내지 제6 위치 가변 블록(391 내지 396)의 가변 영역 내부에는 레일이 형성되고, 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)의 선단이 상기 레일에 결합되어, 가변 영역에서 좌우 방향으로 이동할 수 있게 된다.
제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376) 각각은 상하 좌우로 배열되며, 구체적으로, 좌우 2단, 상하 3단으로 배열될 수 있다. 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)는 각각의 워크 패널(150)을 반송/반입시킬 수 있는 엔드 이펙터(end effector) 역할을 한다.
워크 패널(150)은 주행 베이스(110)에 의해, 주행 베이스(110)의 이동 방향으로 수평 왕복 이동이 가능하고, 회전 베이스(130)에 의해 360도 회전 이동이 가능하며, 업다운 포스트(140)에 의해 상하 이동이 가능하고, 제1 내지 제6 로봇암(311 내지 316)에 의해 전후 방향으로 이동이 가능하게 된다.
본 제2 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇은, 6개의 로봇암을 최소의 공간에서 효율적으로 작동시키기 위해 다음과 같은 조건을 제시한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 싱글 로봇암(311,312)과 2개의 더블 로봇암(310,320)을 좌우상하 4분열 배열이 되도록 하며, 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)를 상하좌우로 배열될 수 있도록, 상부에는 2개의 싱글 로봇암(311,312)을, 하부 내측에는 더블 로봇암(310,320)의 제5 및 제6 로봇암(315,316)을, 하부 외측에는 더블 로봇암(310,320)의 제3 및 제4 로봇암(313,314)을 배열하는 구조를 선택한다.
이는 6개의 로봇핸드(371 내지 376)가 동일한 궤적으로 작동할 수 있도록 하되, 암 유닛(300)의 부피를 최소화하기 위함이며, 제1 내지 제6 로봇핸드(371 내지 376)의 전후 수직 이동시 상호간섭을 방지하기 위한 구현방법이라 할 수 있다.
또한, 워크 패널, 로봇핸드, 회전 베이스, 업다운 포스트의 위치상에서 부피의 최소화 및 작업의 효율화를 구현하도록 한다.
한편, 제2 실시에에 따른 암 유니트(300)에 구비된, 제1 내지 제6 로봇암은 동시 구동, 개별 구동 또는 2이상의 선택 구동이 가능하다.
가변 로봇핸드의 수평 이동
도 6은 본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇에 있어서, 가변 로봇핸드의 수평 이동 동작을 나타내는 상태도이다. 도 1 내지 도 6의 도면과 달리, 도 6은 가변 로봇핸드가 외측을 향해 최대 폭으로 수평 이동한 상태를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 로봇핸드(271) 및 제2 로봇핸드(272)가 전진한 뒤, 각 로봇핸드(271,272)는 수평 방향으로 이동할 수 있다.
제1 로봇핸드(271) 및 제2 로봇핸드(272)의 선단은, 제1 위치 가변 블록(291) 및 제2 위치 가변 블록(292)과 결합되어 있다. 더욱 구체적으로, 제1 위치 가변 블록(291) 및 제2 위치 가변 블록(292)은 내부에 레일이 구비되며, 제1 로봇핸드(271) 및 제2 로봇핸드(272)의 선단은 각 위치 가변 블록(291,292) 내부의 레일과 연결되어, 수평 방향으로 슬라이딩 왕복 이동이 가능하게 된다.
제1 로봇핸드(271) 및 제2 로봇핸드(272)의 수평 이동폭은, 각 위치 가변 블록(291,292) 내부에 구비된 레일의 길이, 혹은, 각 위치 가변 블록(291,292)에 구비된 개구의 길이에 의해 결정될 수 있다. 상기 개구는 제1 로봇 핸드(271) 및 제2 로봇핸드(272)의 선단이, 레일과의 결합을 위해 삽입되는 부분이다.
제3 내지 제8 로봇핸드(273 내지 278) 역시 상술한 바와 같이 동작할 수 있다. 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편, 가변 로봇핸드의 수평 이동과 관련하여, 위의 설명에서는 레일을 이용한 슬라이딩 이동을 언급했지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 위치이동을 가능케 하는 다른 다양한 방식으로 구현될 수 있음은, 당업자에 자명할 것이다.
본 발명에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇은 복수의 로봇핸드가 수평 방향으로 왕복운동을 하여, 다수의 반송물을 동시에 이송할 수 있고, 일정한 상하 피치로 구성되어 있는 공정 장비 또는 카세트 내부의 다수의 반송물을 동시 이송할 수 있고, 일정한 좌우 피치로 구성되어 있는 공정 장비 또는 카세트 내부의 다수의 반송물을 동시에 이송할 수 있게 된다. 이에 따라 공정 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
가변 로봇핸드의 전후 이동
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 모든 로봇핸드가 후퇴한 상태도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 제1 및 제2 로봇핸드가 전진한 상태도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 제1 내지 제4 로봇핸드가 전진한 상태도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇의 제1 내지 제6 로봇핸드가 전진한 상태도이다.
도 7 내지 도 10에는 암 유니트의 제1 실시예에 따른 구조(8 로봇암 구조)만 도시되었지만, 암 유니트의 제2 실시예에 따른 구조(6 로봇암 구조)에서도 동일한 원리로 작동할 수 있다. 중복을 피하기 위해, 여기서는 도 7 내지 도 10에 도시된 구조만을 설명하기로 한다.
도 7은, 제1 내지 제8 로봇핸드(271 내지 278)가, 양측 및 상하부의 제1 내지 제8 로봇암(4개의 더블 로봇암(210,220,230,240))이 형성하는 공간 내에 인입된 형상을 나타낸다.
도 8은 제1 로봇암(211) 및 제2 로봇암(212)의 작동상태를 나타낸다.
먼저, 제1 로봇암(211)을 베이스로 하여, 제1 슬라이더(251)가 전방으로 슬라이딩하고, 제1 슬라이더(251)와 직각으로 결합된 제1 브릿지(261) 및 제1 브릿지(261)에 결합/형성된 제1 위치 가변 블록(291)이 전방으로 전진하며, 제1 위치 가변 블록(291)과 연결된 제1 로봇핸드(271)가 전방으로 전진한다.
한편, 제2 로봇암(212)을 베이스로 하여, 제2 슬라이더(252)가 전방으로 슬라이딩하고, 제2 슬라이더(252)와 직각으로 결합된 제2 브릿지(262) 및 제2 브릿지(262)에 결합/형성된 제2 위치 가변 블록(292)이 전방으로 전진하며, 제2 위치 가변 블록(292)과 연결된 제2 로봇핸드(272)가 전방으로 전진한다.
전방으로 전진된 제1 및 제2 로봇핸드(271,272)는, 수평 방향으로 왕복 운동이 가능하다. 이는 위에서 설명한 바와 같다.
도 9는 제1 로봇암(211) 내지 제4 로봇암(214)의 작동상태를 나타낸다.
먼저, 제1 로봇암(211)을 베이스로 하여, 제1 슬라이더(251)가 전방으로 슬라이딩하고, 제1 슬라이더(251)와 직각으로 결합된 제1 브릿지(261) 및 제1 브릿지(261)에 결합/형성된 제1 위치 가변 블록(291)이 전방으로 전진하며, 제1 위치 가변 블록(291)과 연결된 제1 로봇핸드(271)가 전방으로 전진한다.
한편, 제2 로봇암(212)을 베이스로 하여, 제2 슬라이더(252)가 전방으로 슬라이딩하고, 제2 슬라이더(252)와 직각으로 결합된 제2 브릿지(262) 및 제2 브릿지(262)에 결합/형성된 제2 위치 가변 블록(292)이 전방으로 전진하며, 제2 위치 가변 블록(292)과 연결된 제2 로봇핸드(272)가 전방으로 전진한다.
또한, 제3 로봇암(213)을 베이스로 하여, 제3 슬라이더(253)가 전방으로 슬라이딩하고, 제3 슬라이더(253)와 직각으로 결합된 제3 브릿지(263) 및 제3 브릿지(263)에 결합/형성된 제3 위치 가변 블록(293)이 전방으로 전진하며, 제3 위치 가변 블록(293)과 연결된 제3 로봇핸드(273)가 전방으로 전진한다.
한편, 제4 로봇암(214)을 베이스로 하여, 제4 슬라이더(254)가 전방으로 슬라이딩하고, 제4 슬라이더(254)와 직각으로 결합된 제4 브릿지(264) 및 제4 브릿지(264)에 결합/형성된 제4 위치 가변 블록(294)이 전방으로 전진하며, 제4 위치 가변 블록(294)과 연결된 제4 로봇핸드(274)가 전방으로 전진한다.
전방으로 전진된 제1 내지 제4 로봇핸드(271 내지 274)는, 수평 방향으로 왕복 운동이 가능하다. 이는 위에서 설명한 바와 같다.
도 10은 제1 로봇암(211) 내지 제6 로봇암(216)의 작동상태를 나타낸다.
먼저, 제1 로봇암(211)을 베이스로 하여, 제1 슬라이더(251)가 전방으로 슬라이딩하고, 제1 슬라이더(251)와 직각으로 결합된 제1 브릿지(261) 및 제1 브릿지(261)에 결합/형성된 제1 위치 가변 블록(291)이 전방으로 전진하며, 제1 위치 가변 블록(291)과 연결된 제1 로봇핸드(271)가 전방으로 전진한다.
한편, 제2 로봇암(212)을 베이스로 하여, 제2 슬라이더(252)가 전방으로 슬라이딩하고, 제2 슬라이더(252)와 직각으로 결합된 제2 브릿지(262) 및 제2 브릿지(262)에 결합/형성된 제2 위치 가변 블록(292)이 전방으로 전진하며, 제2 위치 가변 블록(292)과 연결된 제2 로봇핸드(272)가 전방으로 전진한다.
또한, 제3 로봇암(213)을 베이스로 하여, 제3 슬라이더(253)가 전방으로 슬라이딩하고, 제3 슬라이더(253)와 직각으로 결합된 제3 브릿지(263) 및 제3 브릿지(263)에 결합/형성된 제3 위치 가변 블록(293)이 전방으로 전진하며, 제3 위치 가변 블록(293)과 연결된 제3 로봇핸드(273)가 전방으로 전진한다.
한편, 제4 로봇암(214)을 베이스로 하여, 제4 슬라이더(254)가 전방으로 슬라이딩하고, 제4 슬라이더(254)와 직각으로 결합된 제4 브릿지(264) 및 제4 브릿지(264)에 결합/형성된 제4 위치 가변 블록(294)이 전방으로 전진하며, 제4 위치 가변 블록(294)과 연결된 제4 로봇핸드(274)가 전방으로 전진한다.
또한, 제5 로봇암(215)을 베이스로 하여, 제5 슬라이더(255)가 전방으로 슬라이딩하고, 제5 슬라이더(255)와 직각으로 결합된 제5 브릿지(265) 및 제5 브릿지(265)에 결합/형성된 제5 위치 가변 블록(295)이 전방으로 전진하며, 제5 위치 가변 블록(295)과 연결된 제5 로봇핸드(275)가 전방으로 전진한다.
한편, 제6 로봇암(216)을 베이스로 하여, 제6 슬라이더(256)가 전방으로 슬라이딩하고, 제6 슬라이더(256)와 직각으로 결합된 제6 브릿지(266) 및 제6 브릿지(266)에 결합/형성된 제6 위치 가변 블록(296)이 전방으로 전진하며, 제6 위치 가변 블록(296)과 연결된 제6 로봇핸드(276)가 전방으로 전진한다.
전방으로 전진된 제1 내지 제6 로봇핸드(271 내지 276)는, 수평 방향으로 왕복 운동이 가능하다. 이는 위에서 설명한 바와 같다.
한편, 모든 로봇핸드(271 내지 278)가 전방으로 전진한 모습은, 도 1과 같고, 그 설명은 위에 기재한 것과 다르지 않으므로, 생략하기로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇 110 : 주행 베이스
120 : 주행 슬라이더 130 : 회전 베이스
140 : 업다운 포스트 150 : 워크 패널
200 : 암 유니트
211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218 : 로봇암
210, 220, 230, 240 : 더블 로봇암
251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258 : 슬라이더
261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268 : 브릿지
271, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278 : 로봇핸드
291, 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298 : 위치 가변 블록
300 : 암 유니트
311, 312, 313, 314, 315, 316 : 로봇암
310, 320 : 더블 로봇암
351, 352, 353, 354, 355, 356 : 슬라이더
361, 362, 363, 364, 365, 366 : 브릿지
371, 372, 373, 374, 375, 376 : 로봇핸드
391, 392, 393, 394, 395, 396 : 위치 가변 블록

Claims (12)

  1. 복수의 반송물을 반송하는 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇으로,
    제1 내지 제6 로봇암;
    상기 제1 내지 제6 로봇암에 장착되어 전후 직선 운동을 하는 제1 내지 제6 슬라이더;
    상기 제1 내지 제6 슬라이더에 연결되고, 제1 내지 제6 위치 가변 블록이 형성되는 제1 내지 제6 브릿지; 및
    상기 제1 내지 제6 위치 가변 블록에 장착되어 소정 범위 내에서 좌우 가변 이동을 하는 동시에, 상기 제1 내지 제6 슬라이더에 의하여 전후 직선 운동을 하는 제1 내지 제6 가변 로봇핸드;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제6 가변 로봇핸드는, 상기 제1 내지 제6 위치 가변 블록에 각각 하나씩 장착되어, 좌우 2단, 상하 3단으로 배열되고,
    상기 제1 내지 제6 로봇암은 각각 하나의 가변 로봇핸드를 구비하며,
    좌우 가변 이동 및 전후 직선 운동이 가능한 상기 제1 내지 제6 가변 로봇핸드는, 각각 연결된 상기 제1 내지 제6 위치 가변 블록에 의해 각각 개별적으로 좌우 가변 이동하여 상기 반송물의 하면을 로딩함으로써 상기 반송물을 반송시키는, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 위치 가변 블록은, 상기 제1 내지 제6 가변 로봇핸드의 일단과 연결된 위치 가변 레일을 포함하는, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 로봇암은, 2개의 로봇암이 수평으로 결합된 2개의 더블 로봇암을 포함하고, 상기 2개의 더블 로봇암과 나머지 2개의 로봇암이, 각각 상하좌우로 이격하여 배치되는, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 로봇암 중, 상기 더블 로봇암을 구성하는 2개의 로봇암 중 내측에 배열된 로봇암은 내측면에 슬라이더가 장착되고, 외측에 배열된 로봇암은 외측면에 슬라이더가 장착되며,
    나머지 2개의 로봇암은 내측면 또는 외측면에 슬라이더가 장착되는, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇.
  5. 복수의 반송물을 반송하는 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇으로,
    제1 내지 제8 로봇암;
    상기 제1 내지 제8 로봇암에 장착되어 전후 직선 운동을 하는 제1 내지 제8 슬라이더;
    상기 제1 내지 제8 슬라이더에 연결되고, 제1 내지 제8 위치 가변 블록이 형성되는 제1 내지 제8 브릿지; 및
    상기 제1 내지 제8 위치 가변 블록에 장착되어 소정 범위 내에서 좌우 가변 이동을 하는 동시에, 상기 제1 내지 제8 슬라이더에 의하여 전후 직선 운동을 하는 제1 내지 제8 가변 로봇핸드;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제8 가변 로봇핸드는, 상기 제1 내지 제8 위치 가변 블록에 각각 하나씩 장착되어, 좌우 2단, 상하 4단으로 배열되고,
    상기 제1 내지 제8 로봇암은 각각 하나의 가변 로봇핸드를 구비하고,
    상기 제1 내지 제8 로봇암은, 2개의 로봇암이 수평으로 결합된 4개의 더블 로봇암으로 구성되어, 각각 상하좌우로 이격하여 배치되며,
    좌우 가변 이동 및 전후 직선 운동이 가능한 상기 제1 내지 제8 가변 로봇핸드는, 각각 연결된 상기 제1 내지 제8 위치 가변 블록에 의해 각각 개별적으로 좌우 가변 이동하여 상기 반송물의 하면을 로딩함으로써 상기 반송물을 반송시키는, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 더블 로봇암을 구성하는 2개의 로봇암 중 내측에 배열된 로봇암은 내측면에 슬라이더가 장착되고, 외측에 배열된 로봇암은 외측면에 슬라이더가 장착되는, 가변 로봇핸드를 구비한 반송 로봇.
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