KR102198202B1 - 프리텐션 강선을 이용한 cfrp 기판 이송 로봇 핸드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 이송 로봇 핸드에 있어서, 길이방향으로 길게 형성되어 상기 플랫 패널 기판의 밑면과 접촉하여 상기 플랫 패널 기판을 지지하는 몸체, 일측은 상기 몸체의 고정점에 결속되는 지지대와 결합되고 타측은 끝점에 결속되는 지지대와 결합되어 상기 몸체의 양 옆면에 길이방향을 따라 부착되는 강선, 상기 몸체의 끝단에 부착되어 상기 강선에 가하는 인장력을 조절하는 인장력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 로봇 핸드에 관한 발명이다.

Description

프리텐션 강선을 이용한 CFRP 기판 이송 로봇 핸드{CFRP substrate transfer robot hand using pre-tension wire}

본 발명은 액정 디스플레이(LCD) 패널 등 다양한 유형의 기판을 이송하는 로봇 핸드에 관한 발명이다.

LCD 산업의 경쟁이 치열해짐에 따라 LCD 원판 유리의 크기는 점점 대형화 되어가고 있다. 원판이 클수록 취급이 어렵지만, 일단 취급이 가능하면 하나의 원판에서 많은 LCD를 생산할 수 있으므로 생산성 향상의 장점이 있다. LCD 원판 유리는 크기에 비해 두께가 매우 얇은 박판이기 때문에 정밀한 취급을 요구한다.

LTR(LCD Glass Transfer Robot)은 LCD 제작 공정 단계에서 유리를 이송시키는데 사용되는 로봇으로, LTR 로봇은 자중 처짐(deflection)이 적어야 한다. 처짐이 적을수록 한 카세트에 장착할 수 있는 원판 유리의 숫자가 증가하므로 생산성이 증가한다. LCD 원판 유리의 크기와 무게가 증가함에 따라 그 원판 유리의 이송에 사용되는 LTR 로봇 핸드의 크기도 증가하고 있다.

LTR 소재로 사용되는 CFRP(Carbon Fiber Reinforce Plastic : 탄소 섬유 강화 플라스틱)는 비강도와 비강성이 우수하여 LTR 핸드에 가장 적합한 소재로 여겨지고 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 CFRP 소재의 로봇 핸드의 경우에도 LCD 원판 유리의 대형화는 로봇 핸드의 크기를 증가를 야기하였다. LCD 유리 기판 크기와 로봇 핸드의 크기 증가로 인하여 로봇 핸드의 처짐량이 증가하여 기판 카세트에 충돌할 수 있는 위험성이 존재한다. 특히 10세대급 LCD 유리 기판의 경우 크기가 2940 × 3300 mm 이상이므로 로봇 핸드의 길이도 최소 3792mm 이상이며, 이로 인하여 LCD 생산단계에서 처짐에 대한 해결책의 강구가 필요하다.

종래기술인 공개특허 제20-2011-0007631호 에서 로봇 암의 풀리 구조에 있어서 텐션(tension) 인가 장치를 결합되어, 텐션 인가 장치의 작동에 따라 와이어의 텐션을 조절하는 로봇 암에 대한 구조가 개시되어 있다. 그러나 종래기술은 풀리구조의 동력전달을 위하여 와이어가 사용되는 것으로 로봇 핸드에 인장을 가함으로써 강성을 증가시키지는 못하는 단점이 있다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

공개특허(제20-2011-0007631호)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 로봇 핸드의 몸체 양 옆면에 강선을 부착하고 강선의 끝단에 인장력 조절부를 결합시켜 인장력을 가함으써 로봇 핸드의 강성을 증가시켜 처짐량을 감소 시키기 위한 로봇 핸드를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리텐션 강선을 이용한 CFRP 기판 이송 로봇 핸드는 길이방향으로 길게 형성되어 상기 플랫 패널 기판의 밑면과 접촉하여 상기 플랫 패널 기판을 지지하는 몸체와 일측은 몸체의 고정점에 결속되는 지지대와 결합되고 타측은 끝점에 결속되는 지지대와 결합되어 상기 몸체의 양 옆면에 길이방향을 따라 부착되는 강선과 몸체의 끝단에 부착되어 상기 강선에 가하는 인장력을 조절하는 인장력 조절부를 포함한다.

그리고 인장력 조절부는 몸체의 양 말단인 고정점과 끝점에 강선에 의하여 결속되는 지지대를 포함하고, 끝점에 결합되는 지지대에 강선과 연결된 볼트를 체결하고 볼트에 너트를 끼워 돌림으로써 강선의 인장을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 강선은 스틸 와이어(steel wire)로 이루어지고, 직경 범위가 1mm 내지 1.5mm 으로 이루어 질 수 있다.

또한, 몸체의 옆면에 강선이 걸쳐져 강선을 꺾어지게 하는 핀을 포함하고, 고정점에서부터 상기 핀까지의 간격인 제 1 간격과 핀에서부터 상기 끝점까지 간격인 제 2 간격에 의하여 인장을 조절할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 로봇 핸드의 경우 옆면에 강선을 부착하여 로봇 핸드의 강성을 증가시켜 기판이 올려졌을 경우 자중에 의한 처짐량을 감소 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 로봇 핸드의 경우 강선 고정점과 핀의 조절에 의해 강선에 인가되는 인장력을 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 강선을 부착한 기판 이송 로봇 핸드의 측면도를 나타내는 도면,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 강선을 부착한 기판 이송 로봇 핸드의 고정점과 끝점을 확대한 모습을 나타내는 도면,
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 강선과 인장력 조절부를 나타내는 도면,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 핸드의 길이와 강선의 인장력에 따라 핸드의 처짐량 변화를 나타내는 데이터와 그래프이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

기판 이송 로봇 핸드가 기판을 이송하기 위하여 기판이 핸드 상부 위에 올려진 경우 기판의 자중에 의한 처짐량의 공식은 다음과 같다.

상기 수식을 참고하면, 처짐량은 핸드에 가해지는 자중, 핸드의 길이에 비례하고 핸드의 강성, 단면관성모멘트에 반비례한다. 따라서 유리 기판의 크기와 무게가 커짐에 따라 기판 이송 로봇 핸드의 길이도 길어지게 됨으로써 로봇 핸드의 처짐량도 증가하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 로봇 핸드에 강선(10)을 부착하여 CFRP 강성을 증가시킴으로써 처짐을 감소시키는 효과를 제공한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 강선(10)을 부착한 기판 이송 로봇 핸드의 측면도를 나타내는 도면이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 용어는 다음과 같이 정의한다. 로봇 핸드의 양 끝단 중 로봇 몸체에 결합되는 지점을 고정점(11), 몸체 반대 방향의 말단을 끝점(12)으로 정의한다. 또한, 핀(30)(30)을 구성요소로 포함하는 경우 상기 고정점(11)에서부터 핀(30)(30)까지의 간격은 제 1 간격, 핀(30)에서부터 끝점(12)까지의 간격은 제 2 간격으로 정의한다.

도 1 을 참조하면, 테이퍼 형상을 가지는 로봇 핸드에 있어서 강선(10)(10)이 고정점(11)과 끝점(12)의 하단에 직선으로 연결될 경우 수평인 로봇 핸드의 상부와 경사각도가 생기게 된다. 따라서 강선(10)(10)에 의한 인장력을 효과적으로 가하기 위하여 로봇 핸드의 몸체 옆면에 핀(30)을 결합하여 강선(10)을 핀(30)에 걸쳐 연결하게 되면 경사각을 줄일 수 있다.

강선(10)을 고정점(11)에서부터 핀(30)까지의 제 1 간격, 핀(30)에서부터 끝점(12)까지의 제 2 간격으로 구분할 수 있다.

핀(30)의 위치는 로봇 핸드의 테이퍼 형상이 시작되는 지점보다 고정점(11)에 가깝게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로 제 1 간격은 고정점(11)에서부터 로봇 핸드의 테이퍼 형상이 시작되는 지점의 길이보다 짧게 형성된다. 다만 로봇 핸드의 길이가 충분히 긴 경우이거나 또는 테이퍼 형상의 말단의 두께가 충분히 두꺼운 경우에는 테이퍼 형상임에도 불구하고 강선(10)(10)이 수평에 가깝게 연결되기 때문에 핀(30)이 더라도 동일한 효과를 가진다.

또한, 로봇 핸드 몸체의 끝단에 형성되는 고정점(11)은 테이퍼 형상의 로봇 핸드 단면 길이의 차이에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 구체적으로 끝점(12)은 로봇 핸드의 테이퍼 형상이 끝나는 지점의 단면 하단에 형성되고 고정점(11)은은 그 반대쪽 단면의 적절한 위치에 형성될 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 강선(10)을 부착한 기판 이송 로봇 핸드의 모습을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 실시예는 기판 이송 로봇 핸드의 강성을 증가시키기 위하여 로봇 핸드의 측면에 강선(10)을 부착하여 인장력을 가하는 것으로서, 길이방향으로 길게 형성되어 상기 플랫 패널 기판의 밑면과 접촉하여 상기 플랫 패널 기판을 지지하는 몸체, 일측은 상기 몸체의 고정점(11)에 결속되는 지지대(40)와 결합되고 타측은 끝점(12)에 결속되는 지지대(40)와 결합되어 상기 몸체의 양 옆면에 길이방향을 따라 부착되는 강선(10), 상기 몸체의 끝단에 부착되어 상기 강선(10)에 가하는 인장을 조절하는 인장력 조절부(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따르면 기판 이송 로봇 핸드의 몸체 양 말단에는 지지대(40)가 강선(10)에 의해 몸체와 결속된다. 강선(10)은 일측은 고정점(11)의 지지대(40)와 결합하고 타측은 끝점(12)의 지지대(40)와 결합하여 몸체의 한쪽 또는 양쪽에 각각 적어도 하나 이상 부착되게 된다. 강선(10)과 지지대(40)는 체결부재(미도시)에 의해 결합된다.

바람직한 실시예로 상기 강선(10)은 스틸 와이어(steel wire)로 1mm 내지 1.5mm 직경을 가지는 것이 적당하다. 다만, 인장력을 효과적으로 전달할 수 있는 것이면 강선(10)의 종류와 상관없이 공지의 어떤 것도 가능하며 직경의 범위는 필요에 따라 변경될 수 있다.

강선(10)에 인장력이 가해지면 강선(10)과 체결되어 있는 지지대(40)에 힘이 전달되고 결국 로봇 핸드에 인장력이 가해지게 된다. 로봇 핸드에 인장력이 가해지면 CFRP 강성이 증가하게 되어 로봇 핸드의 처짐량이 감소하게 된다. 따라서 기판의 자중, 로봇 핸드의 길이를 고려하여 인장력 조절부(20)를 조절하여 가해지는 인장력을 변화시키면 로봇 핸드에 의한 생산성을 증가시킬 수 있게 된다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 강선(10)과 인장력 조절부(20)를 나타내는 도면이다.

도 3 에 도시된 바와 같이 강선(10)의 끝단에는 강선(10)에 가해지는 인장력을 조절할 수 있는 수단인 인장력 조절부(20)가 결합될 수 있다. 도 3 에 도시된 실시예의 경우에는 강선(10)의 끝단에 볼트(21)가 존재하고 볼트(21)의 크기에 맞는 너트(22)를 체결하여 너트(22)의 조임정도에 의하여 강선(10)에 인장력이 가해지게 된다. 너트(22)를 조이면 강선(10)에 가해지는 인장력이 로봇 핸드에 전달되어 로봇 핸드는 인장력에 의하여 로봇 핸드의 처짐량이 감소하게 된다.

인장력 조절부(20)에 의하여 인장력을 가하는 구체적인 구성은 상기한 실시예 이외에도 강선(10)의 긴장을 조절할 수 있는 다양한 공지기술을 이용할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 핸드의 길이와 강선(10)의 인장력에 따라 핸드의 처짐량 변화를 나타내는 데이터와 그래프이다. 도 4 에서는 5kg의 자중에 대하여 로봇 핸드의 처짐을 측정하여 인장력을 가하지 않은 경우(0N)와 600N 의 인장력을 가한 경우 핸드 길이에 따른 처짐량의 비교 데이터와 그래프를 나타내었고, 길이단위는 mm이며 표시는 생략하였다.

도 4 를 참조하면, 핸드의 길이가 길어질수록 로봇 핸드의 처짐량은 증가하는데 강선(10)에 의해서 600N의 인장력을 가한 경우 처짐량이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 10세대 LCD 기판에 사용가능한 로봇 핸드의 길이인 3792mm 로 측정하였을 경우 인장력을 가하지 않은 경우 14.35mm 처짐에 비해 600N의 인장력을 가한 경우 8.817mm 처짐을 확인할 수 있으므로 약 61.4 퍼센트의 처짐 감소 효과가 있는 것으로 확인할 수 있다. 인장력의 범위는 10세대급 LCD 유리 기판을 이송하는 로봇 핸드의 경우 최대 800N까지 가능할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

1 : 기판 이송 로봇 핸드
10 : 강선
11 : 고정점
12 : 끝점
20 : 인장력 조절부
21 : 볼트
22 : 너트
30 : 핀(pin)
40 : 지지대

Claims (4)

1. 기판 이송 로봇 핸드에 있어서,
   길이방향으로 길게 형성되고 내부에 중공이 형성되어 있는 플랫한 형상의 패널;
   일측은 로봇 몸체의 지지대에 결합되는 고정점 및 상기 고정점의 반대 방향인 상기 패널의 말단에 결합되어 상기 패널의 양 옆면에 길이방향을 따라 부착되는 강선;
   상기 패널의 말단에 부착되고, 상기 강선을 결속하는 볼트 및 상기 볼트에 끼워 돌림으로써 상기 강선의 인장력을 조절하는 너트를 포함하는 인장력 조절부; 및
   상기 강선을 꺽어지게 하는 핀을 포함하되, 상기 핀은 상기 로봇 몸체에 가까운 패널의 옆면에 형성되는, 기판 이송 로봇 핸드.
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