KR101851493B1

KR101851493B1 - 스택커 로봇

Info

Publication number: KR101851493B1
Application number: KR1020170017740A
Authority: KR
Inventors: 신대호
Original assignee: 신대호
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2018-04-25

Abstract

본 발명은 스택커 로봇에 관한 것으로서, 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되는 제1암; 상기 제1암의 일단에 상기 제1암의 회전에 따라 회전하도록 설치되는 제1링크; 상기 베이스에 상기 제1암에 인접하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1암과 동일한 형상과 크기를 갖는 제2암; 상기 제2암의 일단에 상기 제2암의 회전에 따라 회전하도록 설치되며, 상기 제1링크와 동일한 형상과 크기를 갖는 제2링크; 상기 제1링크의 일단에 설치되는 제1싱크 기어; 상기 제2링크의 일단에 설치되고, 상기 제1싱크 기어와 맞물리며, 상기 제1싱크 기어와 동일하게 형성되는 제2싱크 기어; 상기 제1싱크 기어와 상기 제2싱크 기어의 축간거리를 유지하도록 상기 제1링크의 일단과 상기 제2링크의 일단에 설치되는 기어 박스; 및 상기 베이스에 설치되며, 상기 제1암과 상기 제2암을 각각 구동하는 제1 및 제2구동원;을 포함하며, 상기 제1싱크 기어의 회전 중심과 상기 제2싱크 기어의 회전 중심은 상기 기어 박스의 이동방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 제1암의 회전 중심과 상기 제2암의 회전 중심은 상기 기어 박스의 이동방향으로 상기 일정 거리와 동일하게 이격된다.

Description

스택커 로봇{Stacker robot}

본 발명은 스택커에 설치되며 카세트와 같은 피운반물을 핸들링할 수 있는 스택커 로봇에 관한 것이다.

평판 표시장치(Flat Panel Display) 중에서 액정표시장치는 텔레비전, 모니터, 노트북 컴퓨터 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

이러한 액정표시장치 산업의 발전과 액정표시장치의 보급은 액정표시장치의 크기와 해상도의 증가에 의해 가속되었으며, 현재는 가격 경쟁력을 높이기 위해 생산성 증대가 요구되고 있다.

이와 같은 액정표시장치는 여러 공정을 거치면서 제조된다. 예를 들면, 액정표시장치의 제조공정은 유리 기판상에 픽셀(Pixel) 단위의 신호를 인가하는 스위칭 소자들을 형성하는 TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터) 공정, 색상을 구현하기 위한 컬러 RGB(Red, Green, Blue) 어레이를 형성하는 컬러 필터(Color Filter) 공정, 상기 각 공정을 거쳐 형성된 TFT 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정 셀(Cell)을 형성하는 액정 공정을 포함할 수 있다.

상기와 같은 액정표시장치의 생산 공정은 순차적으로 행하여 지며, 각 생산 공정을 거치기 위해 상기 기판들이 각각의 생산 공정에 사용되는 생산 장비로 반송 또는 이송된다.

구체적으로, 상기 기판은 하나의 액정표시장치의 제조 설비에서 해당 공정이 완료된 후 바로 다음 액정표시장치 제조 설비로 이송되는 것이 아니라, 각 액정표시장치 제조 설비들의 처리 능력 및 처리 시간의 차이에 의해 발생하는 버퍼링(buffering) 문제를 해소하기 위하여, 카세트에 적재된 후 카세트 보관 시스템에 임시로 보관되며, 필요에 따라 해당 공정을 수행하는 액정표시장치 제조 설비로 이송된다.

이때, 카세트를 카세트 보관 선반에 인입 및 인출시키기 위하여 카세트 보관 선반의 전방에는 카세트를 핸들링하는 스택커가 마련된다. 스택커는 레일을 따라 이동되면서 스택커의 승강 캐리지에 설치된 스택커 로봇으로 하여금 카세트를 선반에 적재하거나 선반으로부터 반출하는 작업을 수행하도록 한다.

스택커 로봇이 카세트를 선반에 적재하거나 선반으로부터 반출하는 작업을 진행하기 위해서는 스택커 로봇이 스택커의 바깥쪽으로 동작할 수 있어야 한다. 따라서, 스택커 로봇은 스택커의 이동방향에 대해 직각인 방향으로 직선 이동을 할 수 있도록 구성된다.

스택커 로봇이 카세트와 같은 피이송물을 이송할 때, 처짐이 발생하거나 떨림이 발생하는 경우에는 피이송물을 떨어뜨리거나 주변의 선반과 충돌을 일으킬 수 있다.

따라서, 피이송물을 이송할 때, 처짐이 발생하거나 헌팅과 같은 떨림이 발생하지 않는 스택커 로봇의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 피이송물을 이송할 때, 처짐이나 떨림이 발생하지 않는 스택커 로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르는 스택커 로봇은, 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되는 제1암; 상기 제1암의 일단에 상기 제1암의 회전에 따라 회전하도록 설치되는 제1링크; 상기 베이스에 상기 제1암에 인접하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1암과 동일한 형상과 크기를 갖는 제2암; 상기 제2암의 일단에 상기 제2암의 회전에 따라 회전하도록 설치되며, 상기 제1링크와 동일한 형상과 크기를 갖는 제2링크; 상기 제1링크의 일단에 설치되는 제1싱크 기어; 상기 제2링크의 일단에 설치되고, 상기 제1싱크 기어와 맞물리며, 상기 제1싱크 기어와 동일하게 형성되는 제2싱크 기어; 상기 제1싱크 기어와 상기 제2싱크 기어의 축간거리를 유지하도록 상기 제1링크의 일단과 상기 제2링크의 일단에 설치되는 기어 박스; 및 상기 베이스에 설치되며, 상기 제1암과 상기 제2암을 각각 구동하는 제1 및 제2구동원;을 포함하며, 상기 제1싱크 기어의 회전 중심과 상기 제2싱크 기어의 회전 중심은 상기 기어 박스의 이동방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 제1암의 회전 중심과 상기 제2암의 회전 중심은 상기 기어 박스의 이동방향으로 상기 일정 거리와 동일하게 이격될 수 있다.

이때, 상기 베이스에 설치되는 상기 제1암의 일단에 상기 제1암과 일체로 회전하도록 마련되는 구동 풀리; 상기 제1링크의 일단에 마련되며, 상기 제1링크와 일체로 회전하는 피동 풀리; 및 상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 연결하는 벨트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동 풀리의 피치원 지름은 상기 피동 풀리의 피치원 지름의 2배로 할 수 있다.

또한, 상기 제1싱크 기어와 제2싱크 기어는 상기 기어 박스의 이동 거리에 대응하는 부분에만 기어 이를 형성할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇에 의하면, 2개의 암과 링크가 기어 박스의 이동방향에 대해 수직하게 정렬되는 사점이 없으므로 스택커 로봇의 작동 중에 발생할 수 있는 떨림이나 헌팅을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇은, 2개의 암과 링크가 기어 박스의 이동방향에 대해 수직하게 정렬되는 사점을 통과하지 않으므로, 작은 토크를 발생할 수 있는 구동원을 사용할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇이 원위치에 있는 경우를 나타내는 평면도;
도 2는 도 1의 스택커 로봇이 중간지점을 통과하는 경우를 나타내는 평면도;
도 3은 도 2의 스택커 로봇을 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단한 단면도;
도 4는 도 1의 스택커 로봇이 최대로 이동하였을 경우를 나타내는 평면도;
도 5는 도 4의 스택커 로봇을 나타내는 측면도;
도 6은 스택커 로봇의 제1암의 회전중심과 제2암의 회전중심이 일직선상에 있는 경우를 나타내는 도면;
도 7은 도 6의 스택커 로봇이 사점을 통과하는 경우를 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇의 기어박스에 설치되는 제1 및 제2싱크 기어의 다른 예를 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇이 설치된 스택커를 나타내는 도면;이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스택커 로봇의 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇이 원위치에 있는 경우를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 스택커 로봇이 중간지점을 통과하는 경우를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2의 스택커 로봇을 선 1-1을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 1의 스택커 로봇이 최대로 이동하였을 경우를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4의 스택커 로봇을 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇(1)은 베이스(10), 한 쌍의 매니퓰레이터(2,3), 기어 박스(80), 및 구동원(90)을 포함할 수 있다.

베이스(10)는 한 쌍의 매니퓰레이터(2,3)를 지지하는 것으로서, 한 쌍의 매니퓰레이터(2,3)는 베이스(10)에 일단이 회전 가능하게 설치된다. 또한, 베이스(10)는 스택커 로봇(1)을 스택커(100, 도 9 참조)의 승강 캐리지(110)에 고정하는 기능을 한다.

한 쌍의 매니퓰레이터(2,3), 즉 제1매니퓰레이터(2)와 제2매니퓰레이터(3)는 동일한 구조로 형성되며, 서로 마주보도록 베이스(10)에 설치된다.

제1매니퓰레이터(2)는 베이스(10)에 대해 회전 가능하게 설치되는 제1암(20)과 제1암(20)의 일단에 설치되는 제1링크(30)를 포함한다.

제1암(20)의 일단은 베이스(10)의 상면에 회전 가능하게 설치된다. 따라서, 제1암(20)은 일단을 중심으로 베이스(10)에 대해 회전할 수 있다. 제1암(20)은 길이가 긴 바(bar) 형상으로 형성되며, 제1암(20)의 일단의 하부에는 구동 풀리(21)가 설치된다. 구동 풀리(21)는 제1암(20)과 일체로 설치되어, 구동 풀리(21)가 회전하면, 제1암(20)도 일체로 회전한다. 즉, 구동 풀리(21)가 회전하면, 제1암(20)은 구동 풀리(21)의 중심축(CA1)을 중심으로 구동 풀리(21)와 일체로 회전한다. 구동 풀리(21)는 제1암(20)에 체결부재(26), 예를 들면, 볼트 등으로 고정될 수 있다. 제1암(20)의 타단에는 관통공(22)이 마련된다. 제1암(20)의 둘레에는 구동 풀리(21)가 측면으로 노출되지 않도록 스커트(25)가 마련될 수 있다.

제1링크(30)는 제1암(20)의 타단에 제1암(20)의 회전에 따라 회전하도록 설치된다. 제1링크(30)의 일단에는 피동 풀리(32)가 설치된다. 피동 풀리(32)는 제1링크(30)의 일단에 마련된 하부 샤프트(31)에 고정되며, 구동 풀리(21)와 동일 높이에 설치된다. 구체적으로, 제1링크(30)의 하부 샤프트(31)는 제1암(20)의 관통공(22)에 삽입되며, 베어링(34)에 의해 회전 가능하도록 지지된다. 피동 풀리(32)는 제1링크(30)의 하부 샤프트(31)에 일체로 설치되며, 제1암(20)의 아래에 위치한다. 따라서, 피동 풀리(32)가 회전하면, 하부 샤프트(31)가 일체로 회전하고, 하부 샤프트(31)와 일체로 설치된 제1링크(30)가 일체로 회전하게 된다. 즉, 피동 풀리(32)가 회전하면, 제1링크(30)가 피동 풀리(32)의 중심축(CA2)을 중심으로 피동 풀리(32)와 일체로 회전하게 된다. 피동 풀리(32)는 제1링크(30)의 하부 샤프트(31)에 체결부재, 예를 들면, 볼트 등으로 고정될 수 있다. 제1링크(30)의 타단에는 상부 샤프트(35)가 설치된다. 상부 샤프트(35)에는 동축상으로 제1싱크 기어(40)가 설치될 수 있다.

또한, 제1링크(30)의 타단, 즉 제1링크(30)의 상부 샤프트(35)의 중심축(CA3)이 제1암(20)의 회전 중심(CA1)을 지나며 X축 방향에 평행한 직선을 따라 이동할 수 있도록 하기 위해, 피동 풀리(32)의 피치원 지름은 구동 풀리(21)의 피치원 지름의 1/2로 형성할 수 있다. 구체적으로, 제1암(20)에 설치된 구동 풀리(21)는 제1링크(30)에 설치된 피동 풀리(32)의 피치원 지름의 2배의 피치원 지름을 갖도록 형성할 수 있다. 이와 같이 구동 풀리(21)와 피동 풀리(32) 각각의 피치원 지름을 결정하면, 제1암(20)이 구동 풀리(21)의 회전 중심(CA1)을 기준으로 일정 각도(θ)를 회전할 때, 제1링크(30)는 피동 풀리(32)의 회전 중심(CA2)을 기준으로 2배의 각도(2θ)를 회전하므로, 제1링크(30)의 타단은 X축 방향에 평행한 화살표 A방향으로 직선 이동을 할 수 있다.

제1암(20)에 위치하는 구동 풀리(21)와 피동 풀리(32)는 벨트(23)에 의해 연결되어 있다. 따라서, 구동 풀리(21)가 회전하면, 벨트(23)에 의해 피동 풀리(32)가 회전한다. 벨트(23)로는 타이밍 벨트가 사용될 수 있다.

제2매니퓰레이터(3)는 제1매니퓰레이터(2)에 인접하며, 마주하도록 베이스(10)에 설치된다. 제2매니퓰레이터(3)는 제1매니퓰레이터(2)와 동일하게 형성된다. 따라서, 제2매니퓰레이터(3)는 베이스(10)에 대해 일단이 회전 가능하게 설치되는 제2암(50)과 제2암(50)의 타단에 회전 가능하게 설치되는 제2링크(60)를 포함한다.

제2암(50)은 제1암(20)과 동일한 형상과 크기를 갖도록 형성되며, 베이스(10)에 제1암(20)에 인접하게 제1암(20)과 간섭없이 회전 가능하도록 설치된다. 따라서, 베이스(10)에 대한 제2암(50)의 회전 중심(CA4), 즉 제2암(50)의 구동 풀리(51)의 중심축(CA4)이 제1암(20)의 구동 풀리(21)의 중심축(CA1)과 일정 거리 이격되어 있다. 구체적으로, 제1암(20)의 회전 중심(CA1)과 제2암(50)의 회전 중심(CA4)은 도 1 및 도 2의 X 축 방향으로 일정 거리(e) 이격되어 있고, Y축 방향으로 일정 거리(d) 이격되어 있다. 따라서, 제1암(20)의 회전 중심(CA1)과 제2암(50)의 회전 중심(CA4)은 X축 방향에 수직한 Y축 방향으로 평행한 일직선상에 위치하지 않는다. 여기서, X축 방향은 스택커 로봇(1)의 기어 박스(80)가 이동하는 방향이다.

제2링크(60)는 제2암(50)의 타단에 제2암(50)의 회전에 따라 회전하도록 설치되며, 상술한 제1링크(30)와 동일한 형상과 크기를 갖는다. 제2링크(60)의 일단에는 피동 풀리(62)가 설치된다. 피동 풀리(62)는 제2링크(60)의 일단에 마련된 하부 샤프트(61)에 고정되며, 구동 풀리(51)와 동일 높이에 설치된다. 구체적으로, 제2링크(60)의 하부 샤프트(61)는 제2암(50)의 관통공(52)에 삽입되며, 베어링(64)에 의해 회전 가능하도록 지지된다. 피동 풀리(62)는 제2링크(60)의 하부 샤프트(61)에 일체로 설치되어 있다. 따라서, 피동 풀리(62)가 회전하면, 하부 샤프트(61)가 일체로 회전하고, 하부 샤프트(61)가 일체로 설치된 제2링크(60)가 일체로 회전하게 된다. 즉, 피동 풀리(62)가 회전하면, 제2링크(60)가 피동 풀리(62)의 중심축(CA5)을 중심으로 피동 풀리(62)와 일체로 회전하게 된다. 제2링크(60)의 타단에는 상부 샤프트(65)가 설치된다. 상부 샤프트(65)에는 동축상으로 제2싱크 기어(70)가 설치될 수 있다.

제2링크(60)에 설치된 제2싱크 기어(70)는 제1링크(30)에 설치된 제1싱크 기어(40)와 맞물린다. 제2싱크 기어(70)는 제1싱크 기어(40)와 동일하게 형성된다. 이때, 제2암(50)과 제2링크(60)는 제1암(20)과 제1링크(30)와 동일한 크기와 형상으로 형성되어 있고, 제2암(50)의 회전 중심(CA4)이 제1암(20)의 회전 중심(CA1)과 일정 거리(e) 만큼 이격되어 있으므로, 제2싱크 기어(70)의 회전 중심(CA6)과 제1싱크 기어(40)의 회전 중심(CA3)도 동일하게 일정 거리(e) 이격되어 있다. 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70)는 스퍼 기어로 형성할 수 있다.

상술한 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70)는 피치원 전 둘레에 기어 이를 형성된 구조이나, 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1싱크 기어(40')와 제2싱크 기어(70')는 도 8에 도시된 바와 같이 부분 기어로 형성할 수도 있다. 이때, 부분 기어를 형성할 때, 스택커 로봇(1)의 이동 거리, 구체적으로, 제1링크(30)의 타단과 제2링크(60)의 타단이 이동할 수 있는 거리에 대응하는 제1싱크 기어(40') 및 제2싱크 기어(70')의 피치원 부분에만 기어 이를 형성할 수 있다.

또한, 제2링크(60)의 타단, 즉 제2링크(60)의 상부 샤프트(65)의 중심축(CA6)이 제2암(50)의 회전 중심(CA4)을 지나며 X축 방향에 평행한 직선을 따라 이동할 수 있도록 하기 위해, 피동 풀리(62)의 피치원 지름은 구동 풀리(51)의 피치원 지름의 1/2로 형성할 수 있다. 즉, 제2암(50)에 설치된 구동 풀리(51)는 제2링크(60)에 설치된 피동 풀리(62)의 피치원 지름의 2배의 피치원 지름을 갖도록 형성할 수 있다. 이와 같이 구동 풀리(51)와 피동 풀리(62)의 피치원의 지름을 결정하면, 제2암(50)이 구동 풀리(51)의 회전 중심(CA4)을 기준으로 일정 각도(θ)를 회전할 때, 제2링크(60)는 피동 풀리(62)의 회전 중심(CA5)을 기준으로 2배의 각도(2θ)를 회전하므로, 제2링크(60)의 타단은 X축 방향에 평행하게 직선 이동을 할 수 있다.

기어 박스(80)는 제1링크(30)의 타단과 제2링크(60)의 타단이 일정한 거리를 유지하도록 고정하고, 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70)를 감싸도록 설치된다. 기어 박스(80)에는 제1링크(30)의 상부 샤프트(35)와 제2링크(60)의 상부 샤프트(65)가 삽입되는 2개의 고정 구멍(81,82)이 마련된다. 2개의 고정 구멍(81,82) 각각에는 베어링(36,66)이 설치된다. 따라서, 제1링크(30)와 제2링크(60)의 상부 샤프트(35,65)는 기어 박스(80)의 고정 구멍(81,82)에 대해 회전할 수 있다. 또한, 제1링크(30)의 상부 샤프트(35)에는 제1싱크 기어(40)가 고정되고, 제2링크(60)의 상부 샤프트(65)에는 제2싱크 기어(70)가 고정되므로 기어 박스(80)에 의해 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70) 사이의 축간거리(d1)는 일정하게 유지된다.

기어 박스(80)의 상면에는 피운송물을 파지하기 위한 그리퍼(200)(도 9 참조)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 스택커 로봇(1)으로 카세트를 운반하는 경우에는, 카세트를 파지할 수 있는 그리퍼(200)가 기어 박스(80)에 설치될 수 있다.

구동원(90)은 제1매니퓰레이터(2)를 구동하는 제1구동원(91)과 제2매니퓰레이터(3)를 구동하는 제2구동원(92)을 포함할 수 있다.

제1구동원(91)은 베이스(10)에 설치되며, 제1암(20)을 구동할 수 있도록 마련된다. 제1구동원(91)으로는 모터를 사용할 수 있다. 제1구동원(91)과 제1암(20)의 사이에는 제1감속기(93)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1구동원(91)은 제1감속기(93)의 입력단에 연결되며, 제1감속기(93)의 출력단에는 제1암(20)의 구동 풀리(21)가 연결된다. 따라서, 제1구동원(91)이 동작하면, 제1감속기(93)를 통해 제1암(20)의 구동 풀리(21)가 회전한다.

제2구동원(92)은 제1구동원(91)의 일측으로 베이스(10)에 설치되며, 제2암(50)을 구동할 수 있도록 마련된다. 제2구동원(92)으로는 모터를 사용할 수 있다. 제2구동원(92)과 제2암(50)의 사이에는 제2감속기(94)가 마련될 수 있다. 제2구동원(92)은 제2감속기(94)의 입력단에 연결되며, 제2감속기(94)의 출력단에는 제2암(50)의 구동 풀리(51)가 연결된다. 따라서, 제2구동원(92)이 동작하면, 제2감속기(94)를 통해 제2암(50)의 구동 풀리(51)가 회전한다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇(1)의 동작에 대해 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1은 스택커 로봇(1)이 원위치에 있는 경우를 나타낸다. 이때, 기어 박스(80)는 X축 방향으로 베이스(10)의 뒤쪽에 위치한다.

이 상태에서, 제1구동원(91)이 동작하면, 제1감속기(93)를 통해 제1암(20)의 구동 풀리(21)가 회전하게 된다. 이때, 구동 풀리(21)는 제1암(20)에 고정되어 있으므로, 구동 풀리(21)가 회전하면 제1암(20)이 구동 풀리(21)의 회전축(CA1)을 중심으로 구동 풀리(21)와 일체로 회전하게 된다. 제1암(20)이 회전하면, 제1암(20)의 타단에 회전 가능하게 설치된 제1링크(30)의 하부 샤프트(31)에 의해 제1링크(30)도 제1암(20)과 함께 회전하게 된다. 이때, 제1링크(30)의 하부 샤프트(31)의 하단에는 피동 풀리(32)가 고정되고, 피동 풀리(32)는 벨트(23)에 의해 구동 풀리(21)와 연결되어 있으므로 제1링크(30)는 피동 풀리(32)의 회전축(CA2)을 중심으로 제1암(20)에 대해 회전하게 된다. 예를 들어, 제1암(20)이 시계방향으로 회전하는 경우, 제1링크(30)는 반시계방향으로 회전한다. 이때, 피동 풀리(32)는 구동 풀리(21)의 피치원 지름의 1/2의 피치원 지름을 가지므로, 제1링크(30)의 타단은 X축 방향에 대해 평행하게 직선 이동을 한다.

또한, 제2구동원(92)이 동작하면, 제2암(50)과 제2링크(60)도 제1암(20)과 제1링크(30)와 동일하게 동작한다. 구체적으로, 제2구동원(92)이 동작하면, 제2감속기(94)를 통해 제2암(50)의 구동 풀리(51)가 회전하게 된다. 이때, 구동 풀리(51)는 제2암(50)에 고정되어 있으므로, 구동 풀리(51)가 회전하면 제2암(50)이 구동 풀리(51)의 회전축(CA4)을 중심으로 구동 풀리(51)와 일체로 회전하게 된다. 이때, 제2암(50)은 제1암(20)과 반대 방향으로 회전한다. 예를 들어, 제1암(20)이 시계방향으로 회전하는 경우, 제2암(50)은 반시계방향으로 회전한다.

제2암(50)이 회전하면, 제2암(50)의 타단에 회전 가능하게 설치된 제2링크(60)의 하부 샤프트(61)에 의해 제2링크(60)도 제2암(50)과 함께 회전하게 된다. 이때, 제2링크(60)의 하부 샤프트(61)의 하단에는 피동 풀리(62)가 고정되고, 피동 풀리(62)는 벨트(53)에 의해 구동 풀리(51)와 연결되어 있으므로 제2링크(60)는 피동 풀리(62)의 회전축(CA5)을 중심으로 제2암(50)에 대해 회전하게 된다. 예를 들어, 제2암(50)이 반시계방향으로 회전하는 경우, 제2링크(60)는 시계방향으로 회전한다. 이때, 피동 풀리(62)는 구동 풀리(51)의 피치원 지름의 1/2의 피치원 지름을 가지므로, 제2링크(60)의 타단은 X축 방향에 대해 평행하게 직선 이동을 한다.

이때, 제1링크(30)의 타단과 제2링크(60)의 타단에는 기어 박스(80)가 설치되고, 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70)가 서로 맞물려 있으므로, 제1구동원(91)과 제2구동원(92)의 동작에 의해 제1링크(30)의 타단과 제2링크(60)의 타단이 직선 이동을 하면, 기어 박스(80)가 화살표 A 방향으로 직선 이동하게 된다. 이하, 기어 박스(80)가 이동하는 화살표 A의 방향을 스택커 로봇(1)의 이동 방향이라고 한다.

제1구동원(91)과 제2구동원(92)에 의해 제1암(20)과 제2암(50)이 약 45도 회전하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기어 박스(80)가 베이스(10)의 위에 위치하게 된다. 이때, 제1링크(30)가 제1암(20)의 위에 겹치게 위치하여 제1링크(30)의 중심선(CL2)이 제1암(20)의 중심선(CL1)과 일치하고, 제2링크(60)가 제2암(50)의 위에 겹치게 위치하여 제2링크(60)의 중심선(CL5)이 제2암(50)의 중심선(CL4)과 일치한다. 그러나 제1링크(30)의 중심선(CL2)은 제2링크(60)의 중심선(CL5)과 일직선상에 위치하지 않고 일정 거리(e) 이격된다.

계속해서 제1구동원(91)과 제2구동원(92)이 회전하면, 제1암(20)과 제2암(50)이 각각 계속 회전하여 기어 박스(80)가 베이스(10)에서 앞쪽으로 X축 방향으로 직선 이동하여 도 4와 같이 최대 동작 범위까지 이동할 수 있다.

다음에, 제1구동원(91)과 제2구동원(92)이 반대 방향으로 회전하면, 기어 박스(80)는 화살표 A와 반대 방향으로 직선 이동하여, 도 2의 위치를 거쳐 도 1의 원위치로 복귀하게 된다.

상술한 본 발명의 스택커 로봇(1)과 같이 제1암(20)의 구동 풀리(21)의 회전 중심(CA1)과 제1링크(30)의 제1싱크 기어(40)의 회전 중심(CA3)이 각각 제2암(50)의 구동 풀리(51)의 회전 중심(CA4)과 제2링크(60)의 제2싱크 기어(70)의 회전 중심(CA6)과 X축 방향으로 일정 거리(e) 이격되도록 설치하면, 제1암(20)의 구동 풀리(21)의 회전 중심(CA1)과 제1링크(30)의 제1싱크 기어(40)의 회전 중심(CA3)이 각각 제2암(50)의 구동 풀리(51)의 회전 중심(CA4)과 제2링크(60)의 제2싱크 기어(70)의 회전 중심(CA6)과 동일 직선상에 위치하는 경우에 비해 떨림이나 헌팅을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

도 6에는 제1암(20)의 구동 풀리의 회전 중심(CA1)과 제2암(50)의 구동 풀리의 회전 중심(CA4)이 스택커 로봇(1')의 이동 방향에 수직한 방향으로 동일 직선(L1)상에 위치하는 스택커 로봇(1')이 도시되어 있다. 이때, 제1링크(30)의 제1싱크 기어(40)의 회전 중심(CA3)과 제2링크(60)의 제2싱크 기어(70)의 회전 중심(CA6)도 스택커 로봇(1')의 이동 방향에 수직한 방향으로 동일 직선(L2)상에 위치한다.

도 6과 같이, 제1암(20)의 구동 풀리의 회전 중심(CA1)과 제2암(50)의 구동 풀리의 회전 중심(CA4)이 기어 박스(80)의 이동 방향(X축 방향)에 수직한 제1직선(L1)상에 위치하고, 제1링크(30)의 제1싱크 기어(40)의 회전 중심(CA3)과 제2링크(60)의 제2싱크 기어(70)의 회전 중심(CA6)이 기어 박스(80)의 이동 방향에 수직한 제2직선(L2)상에 위치하는 경우에는 스택커 로봇(1')이 X축 방향으로 이동하는 동안 반드시 사점(Dead Point)을 통과하게 된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제1링크(30)와 제2링크(60)가 X축에 수직한 일직선(L3)상에 위치하는 경우, 제1싱크 기어(40)와 제2싱크 기어(70)가 접촉하는 점(DP)도 동일 직선(L3)상에 위치하게 된다. 스택커 로봇(1')이 이 사점(DP)을 통과하기 위해서는 큰 토크가 필요하므로 제1구동원(91)과 제2구동원(92)의 게인(gain)을 높일 필요가 있다. 제1구동원(91)과 제2구동원(92)의 게인을 높이는 경우에는 스택커 로봇(1')에 떨림이나 헌팅이 발생하게 된다. 만일, 게인을 높이지 않는 경우에는 스택커 로봇(1')이 사점(DP)을 통과하지 못하게 된다.

그러나 본 발명에 의한 스택커 로봇(1)은 제1암(20)의 구동 풀리(21)의 회전 중심(CA1)과 제2암(50)의 구동 풀리(51)의 회전 중심(CA4)이 X축 방향으로 이격되어 있고, 제1링크(30)의 제1싱크 기어(40)의 회전 중심(CA3)과 제2링크(60)의 제2싱크 기어(70)의 회전 중심(CA6)도 X축 방향으로 이격되어 있으므로, 스택커 로봇(1)이 동작하는 동안 제1링크(30)와 제2링크(60)가 X축에 수직한 한 개의 직선상에 동시에 위치하는 경우는 없다. 따라서, 스택커 로봇(1)이 동작하는 동안 사점을 통과하는 경우는 발생하지 않는다. 따라서, 도 6 및 도 7에 도시한 스택커 로봇(1')에 비해 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇(1)은 제1 및 제2구동원(91,92)의 게인을 낮출 수 있으므로 스택커 로봇(1)의 헌팅이나 떨림을 방지하거나 줄일 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇이 설치된 스택커를 나타내는 도면이다.

스택커(100)는 베이스부(120), 한 쌍의 마스터(101,102), 및 승강 캐리지(110)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 마스터(101,102)는 베이스부(120)의 상면에 수직하게 설치되며, 서로 일정 거리 이격된다.

승강 캐리지(110)는 한 쌍의 마스터(101,102) 사이에 설치되며, 한 쌍의 마스터(101,102)를 따라 상하로 이동할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 의한 스택커 로봇(1)은 도 9에 도시된 바와 같이 스택커(100)의 승강 캐리지(110)에 설치될 수 있다.

승강 캐리지(110)가 스택커(100)의 한 쌍의 마스터(101,102)를 따라 상하로 이동하면, 스택커 로봇(1)도 승강 캐리지(110)와 함께 상하로 이동할 수 있다.

스택커 로봇(1)의 기어 박스(80)에는 피운반물을 핸들링하기 위한 그리퍼(200)가 장착되므로, 그리퍼(200)를 이용하여 피운반물, 예를 들면, 카세트를 선반에 적재하거나 선반으로부터 반출하는 작업을 수행할 수 있다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 스택커 로봇 10; 베이스
20; 제1암 21; 구동 풀리
23; 벨트 30; 제1링크
31; 하부 샤프트 32; 피동 풀리
35; 상부 샤프트 40; 제1싱크 기어
50; 제2암 51; 구동 풀리
53; 벨트 60; 제2링크
61; 하부 샤프트 62; 피동 풀리
65; 상부 샤프트 70; 제2싱크 기어
80; 기어 박스 90; 구동원
100; 스택커 110; 승강 캐리지
200; 그리퍼

Claims

베이스에 대해 회전 가능하게 설치되는 제1암;
상기 제1암의 일단에 상기 제1암의 회전에 따라 회전하도록 설치되는 제1링크;
상기 베이스에 상기 제1암에 인접하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1암과 동일한 형상과 크기를 갖는 제2암;
상기 제2암의 일단에 상기 제2암의 회전에 따라 회전하도록 설치되며, 상기 제1링크와 동일한 형상과 크기를 갖는 제2링크;
상기 제1링크의 일단에 설치되는 제1싱크 기어;
상기 제2링크의 일단에 설치되고, 상기 제1싱크 기어와 맞물리며, 상기 제1싱크 기어와 동일하게 형성되는 제2싱크 기어;
상기 제1싱크 기어와 상기 제2싱크 기어의 축간거리를 유지하도록 상기 제1링크의 일단과 상기 제2링크의 일단에 설치되는 기어 박스; 및
상기 베이스에 설치되며, 상기 제1암과 상기 제2암을 각각 구동하는 제1 및 제2구동원;을 포함하며,
상기 제1싱크 기어의 회전 중심과 상기 제2싱크 기어의 회전 중심은 상기 기어 박스의 이동방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 제1암의 회전 중심과 상기 제2암의 회전 중심은 상기 기어 박스의 이동방향으로 상기 일정 거리와 동일하게 이격되는 것을 특징으로 하는 스택커 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스에 설치되는 상기 제1암의 일단에 상기 제1암과 일체로 회전하도록 마련되는 구동 풀리;
상기 제1링크의 일단에 마련되며, 상기 제1링크와 일체로 회전하는 피동 풀리; 및
상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 연결하는 벨트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스택커 로봇.
제 2 항에 있어서,
상기 구동 풀리의 피치원 지름은 상기 피동 풀리의 피치원 지름의 2배인 것을 특징으로 하는 스택커 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 제1싱크 기어와 제2싱크 기어는 상기 기어 박스의 이동 거리에 대응하는 부분에만 기어 이가 형성된 것을 특징으로 하는 스택커 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 기어 박스에는 그리퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 스택커 로봇.