KR102264851B1 - 포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법 - Google Patents

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Abstract

포크 로봇은 카세트를 선반에 로딩하거나 상기 선반으로부터 상기 카세트를 언로딩하기 위해 상기 카세트를 지지하는 포크와, 상기 포크를 상기 선반을 향해 삽입시키거나, 상기 선반으로부터 배출시키기 위한 엔코더 모터 및 상기 포크의 단부에 구비되며, 상기 선반의 정렬핀을 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 선반의 정렬핀을 기준으로 상기 엔코더 모터와 상기 센서를 이용하여 상기 포크의 삽입 거리를 자동으로 측정할 수 있다.

Description

포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법{Fork robot and methode of calculating inserting distance of a fork}
본 발명은 포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법에 관한 것으로, 스토커 시스템에서 카세트를 이송하기 위한 포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판 또는 유리 기판 등의 기판에 증착, 식각 등의 단위 공정을 반복적으로 수행하여 반도체 장치 또는 액정 표시 장치 등을 제조한다. 상기 각 공정은 순차적으로 수행되며, 각 공정을 수행하기 위해 상기 기판이 각 공정이 이루어지는 공정 장치로 이송된다.
이때, 상기 기판들은 미세 먼지나 입자에 의해서도 쉽게 불량이 발생하기 때문에 상기 각 공정간을 이동하는 상기 기판들은 매우 청정한 상태로 유지되어야 한다. 또한, 상기 기판들을 하나씩 이송하는 것을 효율이 떨어진다. 그러므로, 상기 기판들은 카세트에 수납된 상태로 이동하게 된다.
상기 공정 장치들은 각각 기판 처리 능력 및 처리 시간이 다르다. 이로 인해, 발생하는 문제를 해결하기 위해 상기 카세트를 임시로 보관하는 스토커 시스템이 사용된다. 한국공개특허 제2008-0002289호 (2008.01.04. 공개)에는 스토커 시스템이 개시되어 있다.
스토커 시스템은 상기 기판들이 수납된 카세트들을 수용하기 위한 다수의 선반들, 상기 선반과 일정 거리 이격되어 형성된 레일을 따라 이동하면서 상기 카세트를 상기 선반에 로딩하거나, 상기 선반으로부터 상기 카세트를 언로딩하기 위한 포크 로봇을 포함한다.
상기 포크 로봇이 상기 카세트를 선반에 정확하게 로딩 및 언로딩하기 위해서는 상기 각 선반의 정확한 좌표가 필요하다. 각 선반에 대한 수평 및 수직 좌표는 각 선반에 구비된 반사판을 기준으로 하여 측정한다.
그러나, 상기 카세트를 선반에 정확하게 로딩 및 언로딩하기 위해 상기 포크 로봇이 상기 선반에 삽입되는 거리에 대한 좌표는 기준 대상물이 없어 작업자가 수작업으로 측정한다. 따라서, 상기 선반들의 개수가 많은 경우, 상기 포크 로봇의 삽입 거리에 대한 좌표를 측정하는데 많은 시간이 소요된다.
한국공개특허 제2008-0002289호 (2008.01.04. 공개)
본 발명은 카세트의 로딩 및 언로딩을 위해 선반에 삽입되는 거리를 자동으로 측정하기 위한 포크 로봇을 제공한다.
본 발명은 카세트의 로딩 및 언로딩을 위해 상기 포크 로봇이 선반에 삽입되는 거리를 자동으로 측정하기 위한 포크의 삽입 거리 산출 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 포크 로봇은 카세트를 선반에 로딩하거나 상기 선반으로부터 상기 카세트를 언로딩하기 위해 상기 카세트를 지지하는 포크와, 상기 포크를 상기 선반을 향해 삽입시키거나, 상기 선반으로부터 배출시키기 위한 엔코더 모터 및 상기 포크의 단부에 구비되며, 상기 선반의 정렬핀을 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 센서는 상기 포크의 단부에서 상기 정렬핀을 향해 신장 및 수축하며, 상기 정렬핀과 접촉하여 상기 정렬핀을 감지하고 상기 정렬핀과 접촉할 때까지의 삽입 거리를 측정하는 스케일 실린더 지그일 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 센서는 상기 포크의 단부에서 상기 정렬핀을 향해 광을 조사하고 상기 정렬핀으로부터 반사되는 광을 수신함으로써 상기 정렬핀을 감지하고 상기 정렬핀까지의 거리를 측정하는 레이저 센서일 수 있다.
본 발명에 따른 포크의 삽입 거리 산출 방법은 엔코더 모터로 포크를 선반과 인접하도록 삽입시켜 상기 포크의 삽입 거리를 측정하는 단계와, 상기 포크와 상기 선반이 인접한 상태에서 상기 포크의 단부에 구비된 센서로 상기 선반의 정렬핀을 감지하여 상기 정렬핀까지의 거리를 측정하는 단계 및 상기 포크의 삽입 거리 및 상기 정렬핀까지의 거리를 합산하여 상기 포크가 카세트를 상기 선반에 로딩하거나 상기 카세트를 상기 선반으로부터 언로딩하기 위해 이동할 거리를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 정렬핀까지의 거리 측정은 상기 포크 단부에 구비된 스케일 실린더 지그를 상기 정렬핀과 접촉할 때까지 신장시키고 상기 스케일 실린더가 상기 정렬핀과 접촉할 때까지의 신장 거리를 측정하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 정렬핀까지의 거리 측정은 상기 포크의 단부에 구비된 레이저 센서에서 상기 정렬핀을 향해 광을 조사한 후 상기 정렬핀으로부터 반사되는 광을 수신하여 상기 정렬핀까지의 거리를 연산하여 이루어질 수 잇다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 포크의 삽입 거리 산출 방법은 상기 포크의 삽입 거리를 측정하는 단계 이전에 상기 포크가 상기 선반의 정렬핀과 동일 선상에 위치하도록 상기 포크의 수평 및 수직 위치를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법에 따르면, 선반의 정렬핀을 기준으로 엔코더 모터와 센서를 이용하여 포크의 삽입 거리를 측정한다. 상기 포크의 삽입 거리 측정이 자동으로 측정되므로, 다수의 선반들 각각에 대해 상기 포크의 삽입 거리를 측정하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포크 로봇을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포크의 삽입 거리 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 포크 삽입 거리 측정 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포크 로봇을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 포크 로봇(100)은 포크(110), 엔코더 모터(120), 제1 센서(130), 제2 센서(140) 및 제3 센서(150) 및
포크(110)는 다수의 기판들이 수납된 카세트(미도시)를 지지한다. 포크(110)는 상부면에 다스의 제1 정렬핀들(160)을 갖는다. 제1 정렬핀들(160)은 상기 카세트의 저면에 형성된 정렬 홀들과 삽입된다. 그러므로, 상기 카세트가 포크(110)에 정확하게 안착될 수 있다.
포크(110)는 상기 카세트를 선반(10)으로 로딩하거나, 선반(10)으로부터 상기 카세트를 언로딩할 수 있다.
엔코더 모터(120)는 포크(110)를 수평 이동시킨다. 구체적으로, 엔코더 모터(120)는 포크(110)를 선반(10)을 향해 삽입시키거나, 선반(10)으로부터 포크(110)를 배출한다.
또한, 엔코더 모터(120)는 포크(110)를 이동시키면서 포크(110)의 최초 위치 및 이동한 위치를 확인할 수 있다. 따라서, 엔코더 모터(120)는 포크(110)의 이동 거리를 확인할 수 있다.
제1 센서(130)는 포크(110)의 전단 단부에 구비되며, 선반(10)의 제2 정렬핀들(12)을 감지한다. 제2 정렬핀들(12)은 상기 카세트의 저면에 형성된 정렬 홀들에 삽입됨으로써 상기 카세트가 선반(10)에 정확하게 안착되도록 한다. 이때, 제1 센서(130)는 제2 정렬핀들(12) 중 중앙에 위치한 제2 정렬핀을 감지할 수 있다.
예를 들면, 제1 센서(130)는 스케일 실린더 지그일 수 있다. 상기 스케일 실린더 지그는 포크(110)의 전단 단부에서 제2 정렬핀(12)을 향해 실린더가 신장 및 수축한다. 상기 실린더가 제2 정렬핀(12)과 접촉하여 제2 정렬핀(12)을 감지하고 제2 정렬핀(12)과 접촉할 때까지의 신장 거리를 스케일을 이용하여 자동으로 측정한다.
다른 예로, 제1 센서(130)는 레이저 센서일 수 있다. 상기 레이저 센서는 포크(110)의 전단 단부에서 중앙에 위치한 제2 정렬핀(12)을 향해 광을 조사하고 제2 정렬핀(12)으로부터 반사되는 광을 수신하여 제2 정렬핀(12)을 감지한다. 또한, 상기 레이저 센서는 상기 광을 조사하고 반사광을 수신할 때까지 걸린 시간을 이용하여 제2 정렬핀(12)까지의 거리를 측정한다.
엔코더 모터(120)에서 확인된 포크(110)의 삽입 거리 및 제1 센서(130)에서 측정되는 제2 정렬핀(12)까지의 거리를 합산함으로써 포크(110)가 상기 카세트를 선반(10)에 로딩하거나 상기 카세트를 선반(10)으로부터 언로딩하기 위해 이동할 거리를 신속하고 정확하게 산출할 수 있다.
제2 센서(140)는 포크(110)의 상부면에 구비되며, 선반(10)의 기 설정된 위치에 구비된 제1 반사판(14)으로 광을 조사하고 제1 반사판(14)으로부터 반사되는 반사광을 수신한다. 예를 들면, 제1 반사판(14)은 사각형 모양을 갖는다. 포크(110)를 수평 방향으로 이동시키면서 제2 센서(140)가 제1 반사판(14)으로부터 반사광을 수신되는 범위를 확인함으로써 선반(10)의 수평 위치를 확인할 수 있다.
제3 센서(150)는 포크(110)의 상부면에 구비되며, 선반(10)의 기 설정된 위치에 구비된 제2 반사판(16)으로 광을 조사하고 제2 반사판(16)으로부터 반사되는 반사광을 수신한다. 예를 들면, 제1 반사판(14)은 삼각형 모양을 갖는다. 포크(110)를 수직 방향으로 이동시키면서 제3 센서(150)가 제2 반사판(16)으로부터 반사광을 수신되는 범위를 확인하여 그 길이를 산출함으로써 선반(10)의 수직 위치를 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포크의 삽입 거리 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 포크 삽입 거리 측정 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 포크(110)가 선반(10)의 제2 정렬핀(12)과 동일 선상에 위치하도록 포크(10)의 수평 및 수직 위치를 확인한다.(S110)
구체적으로, 포크(110)를 수평 방향으로 이동시키면서 제2 센서(140)에서 제1 반사판(14)으로 광을 조사하고 제1 반사판(14)으로부터 반사되는 반사광을 수신한다. 제2 센서(140)가 제1 반사판(14)으로부터 반사광을 수신하는 범위를 감지하여 선반(10)의 수평 위치를 확인할 수 있다.
또한, 포크(110)를 수직 방향으로 이동시키면서 제3 센서(150)에서 제2 반사판(16)으로 광을 조사하고 제2 반사판(16)으로부터 반사되는 반사광을 수신한다. 제3 센서(150)가 제2 반사판(16)으로부터 반사광을 수신되는 범위를 감지하고 그 길이를 산출함으로써 선반(10)의 수직 위치를 확인할 수 있다.
다음으로, 엔코더 모터(120)로 포크(110)를 선반(10)과 인접하도록 삽입시켜 포크(110)의 삽입 거리를 측정한다.(S120)
구체적으로, 엔코더 모터(120)로 포크(110)가 선반(10)을 향해 이동하기 전 최초 위치와, 포크(110)가 선반(10)과 인접하도록 이동한 위치를 확인할 수 있다. 따라서, 상기 최초 위치와 상기 이동한 위치의 차를 구함으로써 포크(110)의 삽입거리를 측정할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 포크(110)와 선반(10)이 인접한 상태에서 포크(110)의 단부에 구비된 제1 센서(130)로 선반(10)의 제2 정렬핀(12)을 감지하여 포크(110)로부터 제2 정렬핀(12)까지의 거리를 측정한다.(S130)
구체적으로, 제1 센서(130)가 스케일 실린더 지그인 경우, 실린더가 제2 정렬핀(12)과 접촉하도록 신장시킨 후, 제2 정렬핀(12)과 접촉할 때까지의 신장 거리를 스케일을 이용하여 자동으로 측정한다.
제1 센서(130)가 레이저 센서인 경우, 제2 정렬핀(12)을 향해 광을 조사하고 제2 정렬핀(12)으로부터 반사되는 광을 수신하고, 상기 광을 조사하고 반사광을 수신할 때까지 걸린 시간을 이용하여 제2 정렬핀(12)까지의 거리를 측정한다.
이후, 포크(110)의 삽입 거리 및 포크(110)로부터 제2 정렬핀(12)까지의 거리를 합산하여 포크(10)가 상기 카세트를 선반(10)에 로딩하거나 상기 카세트를 선반(10)으로부터 언로딩하기 위해 이동할 거리를 산출한다.(S140)
포크(110)의 삽입 거리 및 포크(110)로부터 제2 정렬핀(12)까지의 거리는 엔코더 모터(120) 및 제1 센서(130)에 의해 자동으로 이루어지므로, 상기 카세트의 로딩 및 언로딩을 위한 포크(110)의 이동 거리를 신속하고 정확하게 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 포크 로봇 및 포크의 삽입 거리 산출 방법에 따르면, 선반의 정렬핀을 기준으로 엔코더 모터와 센서를 이용하여 포크의 삽입 거리를 자동으로 측정한다. 따라서, 다수의 선반들 각각에 대해 상기 포크의 삽입 거리를 측정하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 포크 로봇 112 : 제1 정렬핀
110 : 포크 120 : 엔코더 모터
130 : 제1 센서 140 : 제2 센서
150 : 제3 센서 10 : 선반
12 : 제2 정렬핀 14 : 제1 반사판
16 : 제2 반사판

Claims (7)

  1. 카세트를 선반에 로딩하거나 상기 선반으로부터 상기 카세트를 언로딩하기 위해 상기 카세트를 지지하는 포크;
    상기 포크를 상기 선반을 향해 삽입시키거나, 상기 선반으로부터 배출시키기 위한 엔코더 모터; 및
    상기 포크의 단부에 구비되며, 상기 선반의 정렬핀을 감지하기 위한 센서를 포함하고,
    상기 엔코더 모터는 상기 포크의 최초 위치 및 이동한 위치를 확인하여 상기 포크가 상기 선반과 인접하도록 삽입한 상기 포크의 삽입 거리를 측정하고,
    상기 포크의 상부면에 구비되고, 상기 선반의 기 설정된 위치에 구비된 제1 반사판으로 광을 조사하고 상기 제1 반사판으로부터 반사되는 제1 반사광을 수신하는 제2 센서; 및
    상기 포크의 상부면에 구비되고, 상기 선반의 기 설정된 위치에 구비된 제2 반사판으로 광을 조사하고 상기 제2 반사판으로부터 반사되는 제2 반사광을 수신하는 제3 센서를 더 포함하고,
    상기 포크를 수평 방향으로 이동시키면서 상기 제2 센서가 상기 제1 반사광을 수신하는 범위를 확인하여 상기 선반의 수평 위치를 확인하고,
    상기 포크를 수직 방향으로 이동시키면서 상기 제3 센서가 상기 제2 반사광을 수신하는 범위를 확인하고 상기 범위의 길이를 산출하여 상기 선반의 수직 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 포크 로봇.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 포크의 단부에서 상기 정렬핀을 향해 신장 및 수축하며, 상기 정렬핀과 접촉하여 상기 정렬핀을 감지하고 상기 정렬핀과 접촉할 때까지의 삽입 거리를 측정하는 스케일 실린더 지그인 것을 특징으로 하는 포크 로봇.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 포크의 단부에서 상기 정렬핀을 향해 광을 조사하고 상기 정렬핀으로부터 반사되는 광을 수신함으로써 상기 정렬핀을 감지하고 상기 정렬핀까지의 거리를 측정하는 레이저 센서인 것을 특징으로 하는 포크 로봇.
  4. 엔코더 모터로 포크를 선반과 인접하도록 삽입시켜 상기 포크의 삽입 거리를 측정하는 단계;
    상기 포크와 상기 선반이 인접한 상태에서 상기 포크의 단부에 구비된 센서로 상기 선반의 정렬핀을 감지하여 상기 정렬핀까지의 거리를 측정하는 단계;
    상기 포크의 삽입 거리 및 상기 정렬핀까지의 거리를 합산하여 상기 포크가 카세트를 상기 선반에 로딩하거나 상기 카세트를 상기 선반으로부터 언로딩하기 위해 이동할 거리를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 엔코더 모터로 상기 포크의 최초 위치 및 이동한 위치를 확인하여 상기 포크의 삽입 거리를 측정하고,
    상기 포크의 삽입 거리를 측정하는 단계 이전에 상기 포크가 상기 선반의 정렬핀과 동일 선상에 위치하도록 상기 선반의 수평 및 수직 위치를 확인하는 단계를 더 포함하고,
    상기 포크의 상부면에 구비되고, 상기 선반의 기 설정된 위치에 구비된 제1 반사판으로 광을 조사하고 상기 제1 반사판으로부터 반사되는 제1 반사광을 수신하는 제2 센서; 및
    상기 포크의 상부면에 구비되고, 상기 선반의 기 설정된 위치에 구비된 제2 반사판으로 광을 조사하고 상기 제2 반사판으로부터 반사되는 제2 반사광을 수신하는 제3 센서를 더 포함하고,
    상기 포크를 수평 방향으로 이동시키면서 상기 제2 센서가 상기 제1 반사광을 수신하는 범위를 확인하여 상기 선반의 수평 위치를 확인하고,
    상기 포크를 수직 방향으로 이동시키면서 상기 제3 센서가 상기 제2 반사광을 수신하는 범위를 확인하고 상기 범위의 길이를 산출하여 상기 선반의 수직 위치를 확인하는 것을 포크의 삽입 거리 산출 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정렬핀까지의 거리 측정은,
    상기 포크 단부에 구비된 스케일 실린더 지그를 상기 정렬핀과 접촉할 때까지 신장시키고 상기 스케일 실린더가 상기 정렬핀과 접촉할 때까지의 신장 거리를 측정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포크의 삽입 거리 산출 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 정렬핀까지의 거리 측정은,
    상기 포크의 단부에 구비된 레이저 센서에서 상기 정렬핀을 향해 광을 조사한 후 상기 정렬핀으로부터 반사되는 광을 수신하여 상기 정렬핀까지의 거리를 연산하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포크의 삽입 거리 산출 방법.
  7. 삭제
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