KR101667303B1 - 로봇 - Google Patents

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KR101667303B1
KR101667303B1 KR1020160097300A KR20160097300A KR101667303B1 KR 101667303 B1 KR101667303 B1 KR 101667303B1 KR 1020160097300 A KR1020160097300 A KR 1020160097300A KR 20160097300 A KR20160097300 A KR 20160097300A KR 101667303 B1 KR101667303 B1 KR 101667303B1
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KR1020160097300A
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엄재원
오승용
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주식회사 로보스타
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 로봇은, 하나 이상의 반송물을 x축, y축 및 z축 중 어느 하나 이상의 축 방향으로 이송하는 로봇으로서, 상기 z축 방향으로의 길이 방향을 갖는 포스트; 상기 y축 방향으로의 길이 방향을 갖고, 상기 포스트에 일 측이 연결되어 상기 포스트의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능한 이동부재; 상기 이동부재에 배치되어 상기 이동부재의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능하고, 상기 이동부재 위에서 상기 z축과 평행한 평행축을 기준으로 회전가능한 회전 이동부재; 및 상기 회전 이동부재에 배치되어 상기 회전 이동부재와 연동하고, 상기 반송물을 일 방향으로 직선 이송하는 암 장치;를 포함하고, 상기 회전 이동부재는, 상기 암 장치만을 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전시킨다.

Description

로봇 {ROBOT}
본 발명은 로봇에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 소정의 스테이지에 놓여진 하나 이상의 반송물을 직선 이동 및 회전 이동시켜 다른 스테이지로 이송하는 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 패널의 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 회전축 이동 및 동시적 상하이동이 가능한 다수의 암을 구비하여 효율적인 기판 이송을 달성할 수 있는 기판 이재 로봇이 개시되어 있다. 하지만, 독립적인 회전축 이송 방식은 다수의 패널을 이송 시 다수의 패널의 배열 순서가 변경된다는 단점을 갖는다.
대한민국 공개특허공보 10-2008-0047205호는 동서남북의 4방향으로 설치되어 위치된 패널을 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 인덱서로봇 및 메인반송로봇의 대기시간을 단축하기 위한 반송로봇을 제공한다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0007449호는 공정 시간을 단축하는 잇점을 가지나, 하나의 암에 다수의 핸드가 부착된 구조이므로 동시 구동을 해야 하는 단점을 가지며 다수의 핸드 구조에 의해 일정 간격으로 위치된 경우에만 다수 패널의 반송이 가능하다는 단점을 갖는다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0047205호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0007449호
본 발명이 해결하려는 과제는, 최소한 일 축 방향으로의 직선 이동과 함께 소정 각도로의 회전 이동으로 하나 이상의 반송물을 이송할 수 있는 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 하나 이상의 반송물의 이송 시, 반송물들의 배열 순서를 변경하지 않는 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 하나 이상의 반송물들을 동시에 이송할 수 있는 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 협소한 공간에 설치 가능한 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 택타임(Tacttime)을 단축하여 공정 효율을 높일 수 있는 로봇을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇은, 하나 이상의 반송물을 x축, y축 및 z축 중 어느 하나 이상의 축 방향으로 이송하고, 상기 z축을 기준으로 소정 각도로 회전시켜 이송한다.
여기서, 상기 하나 이상의 반송물을 일 방향으로 직선 이송하는 암 장치; 및 상기 암 장치를 상기 z축을 기준으로 소정 각도로 회전시키는 회전 이동부재;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전 이동부재는 상기 y축 또는 상기 y축의 역 방향으로 이동가능할 수 있다.
여기서, 상기 암 장치는, 상기 일 방향으로 2단 이상 단계적으로 신장되고, 상기 일 방향의 역 방향으로 단계적으로 축소될 수 있다.
여기서, 상기 암 장치는, 상기 반송물을 진공흡착 방식으로 흡착하고, 상기 일 방향 또는 상기 일 방향의 역 방향으로 이동가능한 흡착 이동부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 암 장치는, 상기 반송물을 상기 일 방향으로 이동시키기 위한 다수의 연장 암을 포함하고, 상기 다수의 연장 암은 상기 일 방향으로 다단으로 신장되고, 상기 일 방향의 역 방향으로 다단으로 축소될 수 있다.
여기서, 상기 암 장치는, 스크류 봉과 레일이 내부에 장착된 암 커버; 상기 스크류 봉과 레일과 결합하고 상기 스크류 봉의 회전에 의해 상기 레일을 따라 상기 일 방향 또는 상기 일 방향의 역 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동가능한 슬라이더를 포함하는 제1 연장 암; 상기 제1 연장 암과 결합하고 상기 제1 연장 암이 이동되는 방향과 같은 방향으로 연장가능한 제2 연장 암; 및 상기 제2 연장 암과 결합하고, 상기 반송물을 흡착하고, 상기 제2 연장 암이 이동되는 방향과 같은 방향으로 이동가능한 흡착 이동부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반송물을 상기 z축을 기준으로 소정 각도로 회전시키고, 상기 y축 또는 상기 y축의 역 방향으로 이동가능한 회전 이동부재; 상기 회전 이동부재의 위 또는 아래에 배치되고, 상기 z축 또는 상기 z축의 역 방향으로 이동가능한 이동부재;를 더 포함하는, 로봇.
여기서, 상기 이동부재의 일 측과 결합하여 상기 이동부재를 지지하는 포스트;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 포스트를 지지하는 베이스 프레임;을 더 포함하고, 상기 포스트는 상기 베이스 프레임 상에서 상기 y축 방향 또는 상기 y축 방향의 역 방향으로 이동가능할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇은, 하나 이상의 반송물을 x축, y축 및 z축 중 어느 하나 이상의 축 방향으로 직선 이송하거나, 상기 z축을 기준으로 소정 각도로 회전시켜 회전 이송하거나, 상기 직선 이송후 회전 이송 또는 상기 회전 이송후 직선 이송을 연속 또는 단계적으로 진행한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇은, 하나 이상의 반송물을 x축, y축 및 z축 중 어느 하나 이상의 축 방향으로 이송하는 로봇으로서, 상기 z축 방향으로의 길이 방향을 갖는 포스트; 상기 y축 방향으로의 길이 방향을 갖고, 상기 포스트에 일 측이 연결되어 상기 포스트의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능한 이동부재; 상기 이동부재에 배치되어 상기 이동부재의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능하고, 상기 이동부재 위에서 상기 z축과 평행한 평행축을 기준으로 회전가능한 회전 이동부재; 및 상기 회전 이동부재에 배치되어 상기 회전 이동부재와 연동하고, 상기 반송물을 일 방향으로 직선 이송하는 암 장치;를 포함하고, 상기 회전 이동부재는, 상기 암 장치만을 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전시킨다.
여기서, 상기 회전 이동부재는, 상기 이동부재의 길이 방향을 따라 왕복 이동하는 슬라이더; 및 상기 슬라이더 상에 배치되어 상기 슬라이더와 연동하고, 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전가능한 회전부;를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 슬라이더와 결합하는 레일을 포함하고, 상기 암 장치는 상기 회전부 상에 배치되어 상기 회전부와 연동할 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 최소한 일 축 방향으로의 직선 이동과 함께 소정 각도로의 회전 이동으로 하나 이상의 반송물을 이송할 수 있는 이점이 있다.
또한, 하나 이상의 반송물의 이송 시, 반송물들의 배열 순서를 변경하지 않는 이점이 있다.
또한, 하나 이상의 반송물들을 동시에 이송할 수 있는 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 협소한 공간에 설치 가능한 이점이 있다.
또한, 택타임(Tacttime)을 단축하여 공정 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇의 정지 상태에서의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇를 일 측에서 바라본 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로봇의 정면에서 바라본 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 로봇을 위에서 바라본 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 암 장치(140)가 제1 스테이지(10)에 배열된 다수의 반송물(30)들을 로딩한 상태를 보여주는 일부 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 암 장치(140)가 제2 스테이지(미도시)에 언로딩하기 직전의 상태를 보여주는 일부 확대 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 암 장치(140)의 내부 측면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 암 장치(140)의 내부 저면도이다.
도 9는 내지 도 12는 도 7에 도시된 암(143)의 구동 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 내지 도 15는 도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)의 변형 예를 보여주는 도면이다.
도 16 내지 도 18는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 제1 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 내지 도 21는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 제2 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22 내지 도 24는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 제3 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇의 구조 및 작용효과를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇의 정지 상태에서의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇를 일 측에서 바라본 측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 로봇의 정면에서 바라본 정면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 로봇을 위에서 바라본 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은, 임의의 제1 스테이지에 놓여진 하나 이상의 반송물을 x축, y축 및 z축 중 어느 하나의 축 방향으로의 직선 이송과 z축을 회전축으로 하는 회전 이송을 함께 수행하여 제1 스테이지로부터 떨어져 배치된 제2 스테이지 위로 이송할 수 있다.
여기서, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은, 직선 이송후 회전 이송 또는 회전 이송후 직선 이송을 연속 또는 단계적으로 진행할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)에 의하면, 제2 스테이지 위로 이송된 다수의 반송물들의 배열 순서를, 이송 전 제1 스테이지에서 배열되었던 다수의 반송물들의 배열 순서와 동일하게 유지할 수 있다. 이송 전 제1 스테이지에서 다수의 반송물들의 배열 순서가 Aik 행렬(단, i와 k는 자연수)과 같을 경우, 제2 스테이지 위로 이송된 다수의 반송물들의 배열 순서도 Aik 행렬(단, i와 k는 자연수)과 같다.
또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)에 의하면, 제1 스테이지와 제2 스테이지의 위치나 높이가 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 반송물 이송 수행에 걸림돌이 되지 않는다. 이 부분에 대해서는 추후에 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 제1 스테이지와 제2 스테이지가 각각 컨베이어 장치인 경우, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 두 라인 흐름 효율성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 제1 스테이지로는 Aik 행렬로 배열된 다수의 반송물들이 계속해서 공급되고, 제2 스테이지는 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)에 의해 공급되는 Aik 행렬로 배열된 다수의 반송물들을 다른 공정 장치로 이송시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)을 설명함에 있어서, x축과 y축은 서로 수직하고, y축과 z축은 서로 수직하며, z축과 x축은 서로 수직한다. -x축은 x축과 정반대이고, -y축은 y축과 정반대이고, -z축은 z축과 정반대이다. x축은 수평축으로 명명될 수 있고, y축은 수평축과 수직인 수직축으로 명명될 수 있으며, z은 수평축 및 수직축 각각과 직교하는 직교축이라 명명될 수 있다. 그리고, -x축은 역 수평축으로, -y축은 역 수직축으로, -z축은 역 직교축으로 명명될 수 있다.
또한, 다수의 반송물들 각각은 패널(panel), 웨이퍼(wafer), 및 기판을 포함한다. 그러나 본 명세서에서 반송물이 패널, 웨이퍼 및 기판 중 어느 하나로 한정되는 것은 아니고, 제1 스테이지에서 제2 스테이지로 이송가능한 모든 작업물(work)을 모두 포함하는 것으로 이해해야 한다.
본 명세서에서 하나 이상의 반송물은 행렬 배열, 불규칙 배열 및 곡선 배열 중 어느 하나로서 배열될 수 있다. 도면들에서는 다수의 반송물들이 행렬 배열로 배열된 것으로 가정하였지만 이에 한정하는 것은 아니고, 다수의 반송물들은 도면과 달리 행렬 배열이 아닌 불규칙 배열일 수도 있고, 곡선 배열일 수도 있다. 여기서, 곡선 배열은 가상의 하나 또는 다수의 곡선을 따라 다수의 반송물들이 배열된 것을 포함하고, 불규칙 배열은 불규칙적인 배열을 포함하며, 앞서 설명한 행렬 배열 또는 곡선 배열로 정렬된 다수의 반송물들 중 일부의 반송물(들)이 없는 배열도 포함한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 로봇(100)은, 베이스 프레임(110), 포스트(120), 이동부재(130), 암 장치(140) 및 회전 이동부재(150)를 포함한다.
베이스 프레임(110)은 로봇(100)을 지지하고, 4각 프레임 형태로 이루어질 수 있다. 베이스 프레임(110)은 로봇(100)의 작동 시, 유동성을 방지하도록 다수의 고정장치(111)를 포함할 수 있다.
포스트(120)는 베이스 프레임(110)에 장착된다. 포스트(120)는 베이스 프레임(110)의 특정 부분에 고정 장착될 수도 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 포스트(120)는 베이스 프레임(110) 상에서 y축 또는 -y축 방향으로 이동할 수 있다. 포스트(120)가 베이스 프레임(110) 상에서 y축 또는 -y축 방향으로 이동하기 위해서, 베이스 프레임(110)에는 소정의 레일(미도시)이 형성될 수 있고, 포스트(120)는 소정의 슬라이더(미도시)를 포함할 수 있다. 포스트(120)의 슬라이더(미도시)는 베이스 프레임(110)에 형성된 레일(미도시)을 따라 y축 또는 -y축 방향으로 이동할 수 있다. 포스트(120)의 y축 또는 -y축 방향으로 이동은, 외부 제어 명령에 의해서 이뤄질 수 있다.
포스트(120)는 이동부재(130)를 z축 또는 -z축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 포스트(120)는 이동부재(130)를 z축 또는 -z축 방향으로 이동시키기 위한 레일(121)을 포함할 수 있다. 레일(121)은 포스트(120)의 길이 방향을 따라 형성된다. 포스트(120)의 레일(121)에 이동부재(130)의 슬라이더(133)가 결합되어 이동부재(130)는 포스트(120)를 따라 z축 또는 -z축 방향으로 이동할 수 있다.
이동부재(130)의 일 측은 포스트(120)와 연결된다. 이동부재(130)의 일 측은 슬라이더(133)를 포함할 수 있다. 슬라이더(133)가 포스트(120)와 결합되고, 포스트(120)의 레일(121)을 따라 z축 또는 -z축 방향으로 상하 운동한다. 따라서, 이동부재(130)는 외부 제어 명령에 따라 암 장치(140)를 z축 또는 -z축 방향으로 이동시킬 수 있다.
이동부재(130)는 회전 이동부재(150)를 y축 또는 -y축 방향으로 이동을 위한 레일(131)을 포함할 수 있다. 레일(131)은 이동부재(130)의 일 측면에 형성될 수도 있고, 양 측면에 형성될 수도 있다. 레일(131)에는 회전 이동부재(150)의 슬라이더(153)가 결합되고, 회전 이동부재(150)의 슬라이더(153)는 외부 제어 명령에 의해 레일(131)을 따라 y축 또는 -y축 방향으로 이동할 수 있다.
설명의 편의상 회전 이동부재(150)를 암 장치(140)보다 먼저 설명한다.
회전 이동부재(150)는 이동부재(130)와 암 장치(140) 사이에 배치된다.
회전 이동부재(150)는 이동부재(130) 상에 배치되고, y축 또는 -y축 방향으로 이동가능하다. 회전 이동부재(150)는 이동부재(130)의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능하다.
회전 이동부재(150)는 z축을 회전축으로 하여 소정 각도로 회전 가능하다.
회전 이동부재(150)는 y축 또는 -y축 방향으로 이동과 회전이 동시에 구동될 수도 있고, 서로 다른 시간에 구동될 수 있다.
회전 이동부재(150)는 회전부(151)와 슬라이더(153)를 포함할 수 있다. 회전부(151)는 슬라이더(153) 상에 배치되어 슬라이더(153) 상에서 z축을 기준으로 회전가능하고, 슬라이더(153)은 이동부재(130)의 레일(131)에 결합하여 y축 또는 -y축 방향으로 이동가능하다. 이러한 회전 이동부재(150)의 z축을 기준으로 회전과 y축 또는 -y축 방향으로 이동은 외부 제어 명령에 의해 이뤄질 수 있다.
회전 이동부재(150)는 상에는 암 장치(140)가 배치된다. 회전 이동부재(150)와 암 장치(140)는 연동한다. 회전 이동부재(150)의 회전부(151)에 의해 암 장치(140)는 z축을 기준으로 회전하고, 회전 이동부재(150)의 슬라이더(153)에 의해 암 장치(140)는 y축 또는 -y축 방향으로 이동가능하다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만, 회전 이동부재(150)는 이동부재(130) 아래에 배치될 수도 있다. 이 경우, 회전 이동부재(150)의 슬라이더(153)가 이동부재(130) 아래에 배치되고, 회전 이동부재(150)의 회전부(151)가 슬라이더(153) 아래에 배치될 수 있다. 그리고, 암 장치는(140)는 회전부(151) 아래에 배치될 수 있다.
암 장치(140)는 이동부재(130) 위에서 y축 또는 -y축 방향으로 이동가능하다. 암 장치(140)의 y축 또는 -y축 방향으로의 이동은 회전 이동부재(150)의 이동에 의해 가능하다.
암 장치(140)는 이동부재(130) 위에서 z축을 기준으로 소정 각도로 회전가능하다. 암 장치(140)의 z축을 기준으로 한 회전 운동은 회전 이동부재(150)의 회전에 의해 가능하다.
한편, 도면에는 암 장치(140)가 이동부재(130) 위에 배치된 것으로 도시되어 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 암 장치(140)는 이동부재(130) 아래에 배치되어 이동부재(130) 아래에서 y축 또는 -y축 방향으로 이동가능할 수 있다.
암 장치(140)는 제1 스테이지에 배열된 다수의 반송물들을 제2 스테이지로 이송할 수 있다.
암 장치(140)는 일 방향으로 신장가능하고, 일 방향의 역 방향으로 축소가능한 구조를 갖는다. 암 장치(140)는 회전 이동부재(150)에 의해 z축을 기준으로 회전할 수 있기 때문에, 일 방향이란 z축과 수직하는 임의의 방향을 의미한다. 예를 들어, 일 방향이란 x축 또는 -x축 방향일 수도 있고, y축 또는 -y축 방향일 수도 있으며, x축과 y축 사이, y축과 -x축 사이, -x축과 -y축 사이 및 -y축과 x축 사이 중 어느 하나의 방향일 수 있다.
암 장치(140)는 일 방향으로 적어도 2단 이상 단계적으로 연장되는 구조를 갖고, 일 방향의 역 방향으로 적어도 2단 이상 단계적으로 축소되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 암 장치(140)는 제1 스테이지에 배열된 다수의 반송물들을 일 방향으로 직선 신장하여 제2 스테이지로 이송할 수 있고, 일 방향의 역 방향으로 직선 축소되어 제1 스테이지에 놓인 다른 반송물들 위로 되돌아올 수 있다.
암 장치(140)를 도 5 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 암 장치(140)가 제1 스테이지(10)에 배열된 다수의 반송물(30)들을 로딩한 상태를 보여주는 일부 확대 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 암 장치(140)가 제2 스테이지(미도시)에 언로딩하기 직전의 상태를 보여주는 일부 확대 사시도이고, 도 7은 도 5에 도시된 암 장치(140)의 내부 측면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 암 장치(140)의 내부 저면도이다. 여기서, 도 7 및 도 8은, 암 장치(140)가 다수의 반송물(30)들을 로딩한 상태이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 암 장치(140)는 암 커버(141)와 암(143)을 포함할 수 있다.
암 커버(141)는 암(143)을 커버한다.
암 커버(141)는 회전 이동부재(150) 상에 배치되고, 회전 이동부재(150)와 연동하여 이동부재(130) 상에서 y축 또는 -y축 방향으로 이동가능하고, z축을 기준으로 소정 각도로 회전가능하다.
암(143)은 암 커버(141) 내부에 배치되고, 암 커버(141)와 함께 연동한다. 따라서, 암(143)은 회전 이동부재(150)와 연동하여 y축 또는 -y축 방향으로 이동가능하고, z축을 기준으로 소정 각도로 회전가능하다.
암(143)은 적어도 2단 이상으로 신축되는 구조를 가질 수 있다. 암(143)은 제1 스테이지(10)에 배열된 다수의 반송물(30)들을 로딩하고, 일 방향으로 적어도 2단 이상으로 신장되어 로딩된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(미도시)에 언로딩할 수 있다. 또한, 암(143)은 일 방향의 역 방향으로 적어도 2단 이상으로 축소되어 제1 스테이지(10)에 새롭게 배열된 다수의 반송물(30)들을 로딩할 수 있다. 이러한 암(143)은 다수의 반송물(30)들의 로딩 및 언로딩 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
암(143)의 구체적인 구조와 이를 포함하는 로봇(100)의 구체적인 동작을 구체적으로 설명한다.
암(143)과 이를 포함하는 로봇(100)은 미리 셋팅된 소정의 조건하에서 외부 제어 명령에 의해 구동한다.
암(143)은 다수의 반송물(30)들을 흡착하고 흡착된 반송물(30)들을 일 방향(도면에서는 x축)으로 이동시키는 흡착 이동부(143a)를 포함한다. 흡착 이동부(143a)는 진공흡착 방식으로 다수의 반송물(30)들을 동시에 흡착할 수 있다.
도 9는 내지 도 12는 도 7에 도시된 암(143)의 구동 과정을 설명하기 위한 도면들이다. 여기서, 도 9는 내지 도 12는 도 7에 도시된 암(143)의 구동 과정은 도 1 내지 도 4에 도시된 회전 이동부재(150)가 회전하지 않은 경우를 예정한 것임에 유의해야 한다.
도 5 내지 도 12를 참조하면, 암(143)은 다수의 반송물(30)들이 흡착된 흡착 이동부(143a)를 x축 방향으로 이동시킨다. 이러한 동작을 수행하기 위해, 암(143)은 제1 연장 암(143e) 및 제2 연장 암(143f)을 더 포함할 수 있다.
제1 연장 암(143e)은 소정의 길이를 가지며, 암 커버(141) 내에서 x축 방향으로 이동가능하다. 또한, 제1 연장 암(143e)의 일 단(143e-5)이 암 커버(141) 밖에 위치한 경우, 제1 연장 암(143e)은 -x축 방향으로 이동가능하다.
암 커버(141) 내에는 레일(143c) 및 스크류 봉(143d)이 배치된다. 레일(143c)과 스크류 봉(143d)은 암 커버(141) 내에서 x축 방향으로 설치되고, 서로 평행하게 배치된다. 그리고, 제1 연장 암(143e)은 슬라이더(143b)를 포함할 수 있다.
슬라이더(143b)는 레일(143c)와 스크류 봉(143d)에 함께 결합되고, 스크류 봉(143d)의 회전(또는 역회전)에 의해서 레일(143c)을 따라 x축 방향 또는 -x축 방향으로 이동할 수 있다.
슬라이더(143b)는 암 커버(141)에 의해 x축 방향 또는 -x축 방향으로의 이동이 제한될 수 있다.
제2 연장 암(143f)은 소정의 길이를 가지며, 제1 연장 암(143e)에 결합되어 제1 연장 암(143e)으로부터 x축 방향으로 연장가능하다. 또한, 제2 연장 암(143f)의 일 단(143f-5)이 제1 연장 암(143e)의 일 단(143e-5)보다 x축 방향으로 더 멀리 위치한 경우, 제2 연장 암(143f)은 -x축 방향으로 이동가능하다.
제2 연장 암(143f)은 슬라이더(143f-3)을 포함하고, 제1 연장 암(143e)은 슬라이더(143f-3)와 결합하는 레일(143e-1)을 가질 수 있다. 제1 연장 암(143e)의 레일(143e-1)은 제1 연장 암(143e)의 일 측면에 형성될 수 있다.
제1 연장 암(143e)의 슬라이더(143f-3)는 제1 연장 암(143e)의 레일(143e-1)을 따라 x축 또는 -x축 방향으로 이동할 수 있다.
제1 연장 암(143e)은 스토퍼(143e-3)를 포함한다. 제1 연장 암(143e)의 스토퍼(143e-3)는 제1 연장 암(143e)의 일 단(143e-5)에 인접한 곳에 결합되어 제2 연장 암(143f)의 슬라이더(143f-3)의 이동을 제한된다.
흡착 이동부(143a)는 제2 연장 암(143f)과 결합되어 제2 연장 암(143f)의 양단 사이를 왕복 운동할 수 있다. 즉, 흡착 이동부(143a)는 제2 연장 암(143f)과 결합된 상태에서 x축 방향 또는 -x축 방향으로 이동가능하다.
흡착 이동부(143a)는 슬라이더(143a-3)을 포함하고, 제2 연장 암(143f)은 슬라이더(143a-3)와 결합하는 레일(143f-1)을 가질 수 있다. 제2 연장 암(143f)의 레일(143f-1)은 제2 연장 암(143f)의 일 측면에 형성될 수 있다. 흡착 이동부(143a)의 슬라이더(143a-3)는 제2 연장 암(143f)의 레일(143f-1)을 따라 x축 또는 -x축 방향으로 이동할 수 있다.
흡착 이동부(143a)는 제2 연장 암(143f)의 레일(143f-1)의 형상에 의해 x축 또는 -x축 방향으로의 이동이 제한된다.
흡착 이동부(143a), 제1 연장 암(143e) 및 제2 연장 암(143f)은 동시(同時)에 구동할 수도 있고, 이시(異時)에 구동할 수도 있다.
먼저, 흡착 이동부(143a), 제1 연장 암(143e) 및 제2 연장 암(143f)이 함께 구동하는 경우를 설명하면, 제1 연장 암(143e)이 x축 방향으로 이동하는 순간 제2 연장 암(143f)도 x축방향으로 이동하고, 흡착 이동부(143a)도 x축 방향으로 이동할 수 있다. 반대로, 제1 연장 암(143e)이 -x축 방향으로 이동하는 순간 제2 연장 암(143f)도 -x축 방향으로 이동하고, 흡착 이동부(143a)도 -x축 방향으로 이동할 수 있다.
한편, 흡착 이동부(143a), 제1 연장 암(143e) 및 제2 연장 암(143f)이 서로 다른 시간에 구동하는 경우를 설명하면, 제1 연장 암(143e)이 x축 방향으로 완전히 이동하여 멈춘 이후에, 제2 연장 암(143f)가 x축 방향으로 이동하고, 제2 연장 암(143f)이 이동을 멈춘 이후에, 흡착 이동부(143a)가 x축 방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 흡착 이동부(143a), 제2 연장 암(143f) 및 제1 연장 암(143e) 순서로 x축 방향으로 이동할 수도 있다. 반대로, 제1 연장 암(143e)이 -x축 방향으로 완전히 이동하여 멈춘 이후에, 제2 연장 암(143f)가 -x축 방향으로 이동하고, 제2 연장 암(143f)이 이동을 멈춘 이후에, 흡착 이동부(143a)가 -x축 방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 흡착 이동부(143a), 제2 연장 암(143f) 및 제1 연장 암(143e) 순서로 -x축 방향으로 이동할 수도 있다.
흡착 이동부(143a), 제1 연장 암(143e) 및 제2 연장 암(143f)이 함께 구동하는 경우가 흡착 이동부(143a), 제1 연장 암(143e) 및 제2 연장 암(143f)이 서로 다른 시간에 구동하는 경우보다 택타임(tact time)을 줄일 수 있는 이점이 있다.
암(143)은 x축 방향으로 3단 이상 단계적으로 연장이 가능하다. 구체적으로, 암(143)은 제1 연장 암(143e)의 x축 방향으로의 이동에 의한 1단의 연장과, 제2 연장 암(143f)의 x축 방향으로의 이동에 의한 2단 연장 및 흡착 이동부(143a)의 x축 방향으로의 이동에 의한 3단 연장이 가능하다. 이러한 암(143)을 포함하는 암 장치(140)는 일 축(x축) 방향으로의 연장만으로도 다수의 반송물(30)들을 제1 스테이지(10)에서 제2 스테이지로 이송시킬 수 있다.
도 13 내지 도 15는 도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)의 변형 예를 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)은 암 커버(141)를 기준으로 x축 방향으로 적어도 2단 이상 단계적으로 연장가능하고, 연장된 상태에서 -x축 방향으로 적어도 2단 이상 단계적으로 축소되는 구조를 갖는다. 따라서, 도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)은 암 커버(141)를 기준으로 일 측 방향에서만 신축된다. 하지만, 도 13 내지 도 15에 도시된 암(143’)은 암 커버(141)를 기준으로 양 측 방향에서 각각 신축이 가능하다.
구체적으로, 도 13 내지 도 15에 도시된 암(143’)은 도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)의 구성들을 포함한다.
도 13 내지 도 15에 도시된 암(143’)이 도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)과 다른 점은, 슬라이더(143b)의 초기 위치이다. 도 7 내지 도 12에 도시된 암(143)에서는 슬라이더(143b)의 초기 위치가 스크류 봉(143d)의 일 측이지만, 도 13 내지 도 15에 도시된 암(143’)의 슬라이더(143b)의 초기 위치는 스크류 봉(143d)의 중심이다.
따라서, 스크류 봉(143d)의 회전 방향에 따라 슬라이더(143b)는 x축 방향 또는 -x축 방향으로 이동 가능하고, 스크류 봉(143d)에 연결된 제1 연장 암(143e)은 슬라이더(143d)와 연동하여 암 커버(141)를 기준으로 x축 방향 또는 -x축 방향으로 이동가능하다. 제2 연장 암(143f)은 제1 연장 암(143e)에 슬라이딩 결합되어 제1 연장 암(143e)이 이동한 방향과 같은 방향으로 연장가능하다. 구체적으로, 제2 연장 암(143f)은 제1 연장 암(143e)이 x축 방향으로 연장되면 x축 방향으로 연장가능하고, 제1 연장 암(143e)이 - x축 방향으로 연장되면 -x축 방향으로 연장가능하다. 그리고, 흡착 이동부(143a)는 제2 연장 암(143f)과 슬라이딩 결합되어 제2 연장 암(143f)의 양단 사이를 왕복 운동할 수 있다.
도 13 내지 도 15에 도시된 암(143’)은 도면에 도시된 것 이외에도 LM 가이드 또는 일반적인 레일 구조를 가질 수 있다.
도 16 내지 도 18는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 제1 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제1 스테이지(10)에 배열된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다.
제1 구동 예에서, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)는 서로 직교하도록 배치된다. 구체적으로, 제1 스테이지(10)는 y축 상에 배치되고, 제2 스테이지(20)는 x축 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제1 스테이지(10)에 -y축에서 y축 방향으로 배열된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제2 스테이지(20)로 이송된 다수의 반송물(30)들을 x축에서 -x축 방향으로 배열되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 암 장치(140)의 일 방향으로의 직선 신축 운동과 z축을 기준으로 한 90도의 회전 운동에 의해, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)가 소정의 동심원 상에 배치될 필요가 없는 이점이 있다.
여기서, 도면에는 암 장치(140)가 z축을 기준으로 90도의 회전 운동한 경우만 예정하였지만, 암 장치(140)는 z축을 기준으로 0도 이상 90도 이하의 각도로 회전할 수도 있다.
도 19 내지 도 21는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 제2 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제1 스테이지(10)에 배열된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다.
제2 구동 예에서, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)는 서로 평행하게 배치되고, 방향이 반대로 배치된다. 구체적으로, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)는 평행한 두 개의 y축 상에 각각 배치되되, 제1 스테이지(10)는 -y축에서 y축 방향으로 배치되고, 제2 스테이지(20)는 y축에서 -y축 방향으로 배치된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제1 스테이지(10)에 -y축에서 y축 방향으로 배열된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제2 스테이지(20)로 이송된 다수의 반송물(30)들을 y축에서 -y축 방향으로 배열되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 암 장치(140)의 일 방향으로의 직선 신축 운동과 z축을 기준으로 한 180도의 회전 운동에 의해, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)가 소정의 동심원 상에 배치될 필요가 없는 이점이 있다.
여기서, 도면에는 암 장치(140)가 z축을 기준으로 180도의 회전 운동한 경우만 예정하였지만, 암 장치(140)는 z축을 기준으로 90도 이상 180도 이하의 각도로 회전할 수도 있다.
도 22 내지 도 24는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)의 제3 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제1 스테이지(10)에 배열된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다.
제3 구동 예에서, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)는 서로 평행하게 배치되고, 방향이 반대로 배치되며, 높이가 서로 다르다. 구체적으로, 제1 스테이지(10)와 제2 스테이지(20)는 평행한 두 개의 y축 상에 각각 배치되되, 제1 스테이지(10)는 -y축에서 y축 방향으로 배치되고, 제2 스테이지(20)는 y축에서 -y축 방향으로 배치된다. 그리고, z축을 기준으로 제2 스테이지(20)가 제1 스테이지(10)보다 더 높이 배치된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제1 스테이지(10)에 -y축에서 y축 방향으로 배열된 다수의 반송물(30)들을 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은 제2 스테이지(20)로 이송된 다수의 반송물(30)들을 y축에서 -y축 방향으로 배열되도록 할 뿐만 아니라, 제1 스테이지(10)보다 더 높이 위치한 제2 스테이지(20) 위에 다수의 반송물(30)들을 이송할 수 있다.
여기서, 도면에는 제2 스테이지(20)가 제1 스테이지(10)보다 더 높이 위치된 경우를 예정하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 스테이지(20)가 제1 스테이지(10)보다 더 낮은 위치에 배치될 수도 있다.
이와 같이, 도 16 내지 도 24를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은, x축, y축 및 z축 중 어느 하나 이상의 축 방향으로의 직선 운동과 z축을 기준으로 한 회전 운동을 통해 다수의 반송물(30)들을 제1 스테이지(10)에서 제2 스테이지(20)로 이송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은, 최소한 일 축(x축)으로의 직선 이동과 소정 각도로의 회전 이동으로 다수의 반송물(30)들의 이송이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇(100)은, 반송물(30)들을 동시에 이송할 수 있으며, 다수의 반송물(30)들을 이송 시 다수의 반송물(30)의 배열 순서를 변경시키지 않을 수 있다. 또한 협소한 공간에 설치 가능하며, 택타임(Tacttime)을 단축하여 공정 효율을 높일 수 있다.
10: 제1 스테이지
20: 제2 스테이지
30: 반송물
100: 로봇
110: 베이스 프레임
120: 포스트
130: 이동부재
140: 암 장치
150: 회전 이동부재

Claims (8)

  1. 하나 이상의 반송물을 x축, y축 및 z축 중 어느 하나 이상의 축 방향으로 이송하는 로봇에 있어서,
    상기 z축 방향으로의 길이 방향을 갖는 포스트;
    상기 y축 방향으로의 길이 방향을 갖고, 상기 포스트에 일 측이 연결되어 상기 포스트의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능한 이동부재;
    상기 이동부재에 배치되어 상기 이동부재의 길이 방향을 따라 왕복 이동가능하고, 상기 이동부재 위에서 상기 z축과 평행한 평행축을 기준으로 회전가능한 회전 이동부재; 및
    상기 회전 이동부재에 배치되어 상기 회전 이동부재와 연동하고, 상기 반송물을 일 방향으로 직선 이송하는 암 장치;를 포함하고,
    상기 회전 이동부재는, 상기 암 장치만을 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전시키는, 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 이동부재는,
    상기 이동부재의 길이 방향을 따라 왕복 이동하는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더 상에 배치되어 상기 슬라이더와 연동하고, 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전가능한 회전부;를 포함하고,
    상기 이동부재는 상기 슬라이더와 결합하는 레일을 포함하고,
    상기 암 장치는 상기 회전부 상에 배치되어 상기 회전부와 연동하는, 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 암 장치는, 상기 일 방향으로 2단 이상 단계적으로 신장되고, 상기 일 방향의 역 방향으로 단계적으로 축소되는, 로봇.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 암 장치는,
    상기 반송물을 진공흡착 방식으로 흡착하고, 상기 일 방향 또는 상기 일 방향의 역 방향으로 이동가능한 흡착 이동부를 포함하는, 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 암 장치는, 상기 반송물을 상기 일 방향으로 이동시키기 위한 다수의 연장 암을 포함하고,
    상기 다수의 연장 암은 상기 일 방향으로 다단으로 신장되고, 상기 일 방향의 역 방향으로 다단으로 축소되는, 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 암 장치는,
    스크류 봉과 레일이 내부에 장착된 암 커버;
    상기 스크류 봉과 레일과 결합하고 상기 스크류 봉의 회전에 의해 상기 레일을 따라 상기 일 방향 또는 상기 일 방향의 역 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동가능한 슬라이더를 포함하는 제1 연장 암;
    상기 제1 연장 암과 결합하고 상기 제1 연장 암이 이동되는 방향과 같은 방향으로 연장가능한 제2 연장 암; 및
    상기 제2 연장 암과 결합하고, 상기 반송물을 흡착하고, 상기 제2 연장 암이 이동되는 방향과 같은 방향으로 이동가능한 흡착 이동부;
    를 포함하는, 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스트를 지지하는 베이스 프레임;을 더 포함하고,
    상기 포스트는 상기 베이스 프레임 상에서 상기 y축 방향 또는 상기 y축 방향의 역 방향으로 이동가능한, 로봇.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송물은, 상기 암 장치에 의해 상기 일 방향으로 직선 이송된 후 상기 회전 이동부재에 의해 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전되거나, 상기 회전 이동부재에 의해 상기 평행축을 기준으로 소정 각도 회전된 후 상기 암 장치에 의해 상기 일 방향으로 직선 이송되는, 로봇.
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