KR19990086041A

KR19990086041A - 로봇 핸드

Info

Publication number: KR19990086041A
Application number: KR1019980018824A
Authority: KR
Inventors: 안태환
Original assignee: 유무성; 삼성항공산업 주식회사
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR100261504B1

Abstract

본 발명은 로봇 핸드에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 구동암과 회전 가능하게 연결되는 핑거플레이트와; 상기 핑거플레이트에 설치되는 것으로 진공발생장치와 연결되어 진공압에 의해 작업대상물을 흡착하는 적어도 한 개 이상의 흡착수단과; 상기 흡착수단에 설치되는 것으로 흡착시 충격을 방지하는 패드와; 상기 패드의 하부에 설치되는 것으로 상기 패드를 유연하게 지지하는 완충수단과; 상기 패드와 결합된 상기 완충수단을 상기 핑거플레이트에 안착시키는 연결판; 을 구비하는 것을 특징으로 하며 평판 글래스류의 작업대상물을 안전하게 픽업, 이송 할 수 있는 이점이 있다.

Description

로봇 핸드

본 발명은 로봇 핸드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평판 글래스류의 작업대상물을 안전하게 흡착, 운반할 수 있는 로봇 핸드에 관한 것이다.

일반적으로 수직 다관절 산업용 로봇은 각종 제품을 생산하는 생산현장에 설치되어 무인환경에서 실시되는 제품의 로딩(Loading) 및 언로딩(Unloading)에 주로 사용되고 있으며, 특히 크린룸에서 생산되는 반도체 소자나 칩부품, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 부품을 픽업하는 경우 등에는 이에 맞게 전용의 로봇 핸드(Robot Hand)를 구비한다.

또한 작업대상물인 LCD, PDP 등의 대형화 추세에 따라 대형인 박판의 평판글래스를 핸들링할 때, LCD노광장비에서 노광공정이 완료된 글래스를 교환할 때 등과 같이 LCD, PDP 등과 같은 대형 박판 평판 글래스를 픽업하는 시스템에서 사용되는 수직 다관절 로봇에는 수직이동동작, 회전동작, 기울이기 동작 등과 같이 삼차원적인 동작이 요구되므로 복합적인 동작영역에 대응 가능하도록 진공흡착장치가 마련된 로봇 핸드가 일반적으로 사용된다.

도 1은 일반적인 로봇 핸드를 구비하는 이동형 로봇 시스템의 개략적인 사시도이다.

상기 도면을 참조하면, 일반적인 이동형 로봇 시스템은 하우징(19)과 상기 하우징(19)에 고정되는 스텐드(13)와 상기 스텐드(13)에 회동가능하게 결합되는 로봇 암(12)과 상기 로봇 암(12)에 회동가능하게 결합되는 로봇 핸드(11)를 포함한다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ의 선을 따라 절단하여 본 개략적인 단면도이다.

상기 도면을 참조하면, 종래의 로봇 핸드(11)는 상기 로봇 암(12)에 연결되는 것으로 프레임의 역할을 하는 핑거플레이트(17)를 포함한다. 상기 핑거플레이트(17)에는 평판글래스와 같은 다양한 크기와 형태의 작업대상물(A)을 흡착하여 픽업하는 통공(11a)이 형성되고 상기 통공(11a)에는 작업대상물(A)에 접촉되는 패드(10a)와, 상기 패드(10a)를 좌,우 방향으로 움직이는 박판으로 된 스프링 플레이트(10b)가 설치된다. 또한 상기 통공(11a)은 상기 통공(11a)의 중앙에 설치되는 진공튜브(11c)와 연통되고, 상기 진공튜브(11c)는 상기 핑거플레이트(17)의 표면으로 노출된 진공호스(24)와 연결되고, 상기 진공호스(24)는 진공발생장치(미도시)와 연결된다. 또한 상기 진공튜브(11c)는 그 경로 중간에 피팅(미도시) 등으로 연결된다.

상기와 같은 구조를 가진 종래의 로봇 핸드(11)를 구비하는 일반적인 이동형 로봇 시스템은 다음과 같이 동작된다.

도 1과 도2를 참조하여 보면, 먼저 패드(10a)가 상술한 평판글래스와 같은 작업대상물(A)에 접촉된다. 이후 통공(11a)에 진공을 인가하면 발생되는 부압에 의해 작업대상물(A)이 로봇 핸드(11)의 핑거플레이트(17)에 흡착된다. 다음으로 작업대상물(A)을 제1매거진(14)에서 흡착한 상기 로봇 핸드(11)는 회전축을 기준으로 회전하므로써 현재의 제1매거진(14)의 위치에서 다른 제2매거진(15)의 위치로 이동한다. 이때 상기 로봇 핸드(11)의 상하 이동 및 좌우 이동은 상기 로봇 핸드(11)에 설치된 스테핑모터(미도시)에 의하여 수행되며, 이때 암(12)은 상기 로봇 핸드(11)를 지지하고 상하좌우로 이동시킨다.

이와 같이 상기 패드(10a)에 의해 제1매거진(14)에서 흡착된 부품은 암(12)의 다음 동작에 따라 제2매거진(15)의 소정 위치로 이동된다.

그러나 이러한 픽업 및 이동과정에서 특히 작업대상물(A)이 대형 평판글래스인 경우 회전동작 및 기울이기동작 등의 삼차원적인 동작시에 많은 흔들림이 발생된다.

따라서 이로 인하여 상기 통공(11a)에서의 진공의 누출로 평판글래스의 파손을 가져오거나 또는 분진의 발생 등으로 인하여 불량을 초래하여 로딩 또는 언로딩시 실패율이 높다. 또한 핑거플레이트(17)의 외부에 노출된 진공호스(24) 또는 피팅 등에서의 진공의 누출 또한 분진을 발생시킨다.

그러나 이러한 종래의 로봇 핸드(11)는 작업대상물(A)의 특성과 로봇 핸드(11)에 설치된 흡착수단(10)으로 인하여 수평적인 운동에는 대응이 가능하나 수직방향의 운동에는 조그마한 떨림과 충격에도 대응이 취약한 문제점이 있다.

또한 진공호스(24), 피팅 등이 외부로 노출되어 있어 진공호스(24)의 꼬임, 피팅의 풀림 등으로 진공압을 인가시 진동을 발생시키는 진동원으로 되는데 이후 시간이 경과할수록 이러한 진동으로 인하여 누출 발생가능성이 많아지고 이로 인한 분진의 증대는 크린 룸의 오염과 제품에 결함을 유발 할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 개선할 수 있도록 작업대상물을 이송시 처짐 및 파손, 분진을 발생시키지 않고 정확하게 로딩, 언로딩 할 수 있는 로봇 핸드를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 이동형 로봇 시스템의 개략적인 사시도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ의 선을 따라 절단하여 본 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 개략적인 사시도.

도 4a는 도 3의 흡착수단을 개략적으로 도시한 분해도.

도 4b는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ의 선을 따라 절단하여 본 개략적인 단면도.

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ의 선을 따라 절단하여 본 개략적인 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10a,40a...패드 10b...판스프링

11, 31...로봇 핸드 12...암

13...스텐드 17, 37...핑거플레이트

40...흡착수단

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 로봇 핸드는 구동암과 회전 가능하게 연결되는 핑거플레이트와; 상기 핑거플레이트에 설치되는 것으로 진공발생장치와 연결되어 진공압에 의해 작업대상물을 흡착하는 적어도 한 개 이상의 흡착수단과; 상기 흡착수단에 설치되는 것으로 흡착시 충격을 방지하는 패드와; 상기 패드의 하부에 설치되는 것으로 상기 패드를 유연하게 지지하는 완충수단과; 상기 패드와 결합된 상기 완충수단을 상기 핑거플레이트에 안착시키는 연결판; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 핑거플레이트의 일단에는 작업대상물이 흡착된 것을 감지하는 감지수단이 설치된 것이 바람직하다. 또한 상기 핑거플레이트에는 상기 흡착수단과 상기 진공발생장치를 연결하는 진공경로가 형성된 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드가 도3 내지 도5에 도시되어 있다.

여기에서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드(31)는 프레임의 역할을 하는 핑거 플레이트(37)가 포함된다. 상기 핑거 플레이트(37)에는 흡착수단(40)이 안착되는 통공(31a)이 형성되어 있고, 상기 통공(31a)은 진공경로(31c)와 연통된다. 상기 진공경로(31c)는 핑거 플레이트(37)의 외표면에 형성되는 그루브 또는 피트형태로서 상기 핑거 플레이트(37) 상에서 커버(31d)로 덮여지므로써 먼지를 발생시킬 수 있는 발생요소 즉, 종래의 로봇 핸드에서 피팅의 풀림등으로 인하여 진공에 의해 발생되던 분진의 흡착을 제거하여 크린 룸의 청결 조건을 충족시킨다.

상기 흡착수단(40)은 평판글래스와 같은 작업대상물(A)을 로딩 또는 언로딩 할때 충격으로 인한 파손방지를 위하여 UHMW(Ultra High Molecular Weight Polythylene), 실리콘 등의 유연한 재질을 사용하는 것으로 그 상부 중앙에 진공홈이 형성된 패드(40a)와; 상기 패드(40a)를 유연하게 지지하는 것으로 상기 패드(40a)의 하단부에 개재되며 상기 패드(40a)를 유연하게 지지하는 완충수단(40b)과; 상기 패드(40a)와 결합된 상기 완충수단(40b)을 상기 핑거플레이트(37)에 안착되도록 상기 핑거플레이트(37)와 스크류 등으로 체결되는 것으로 그 중앙에 상기 패드(40a)에 대응하는 통공(31a)을 형성한 연결판(40c);을 구비한다. 또한 상기 완충수단(40b)은 진동을 완충하도록 그 허리 부위가 벨로즈 형태로 형성되고 고무류 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

또한 도 4a를 참조하여 보면, 상기 완충수단(40b)의 하부에는 핑거플레이트(37)에 가공 등의 목적으로 크게 형성된 피트형태의 진공경로(31c)를 상기 완충수단(40b)에 형성된 통공에 대응되도록 줄이고, 또한 상기 완충수단(40b)을 올려놓기 위하여 에어 공급로 커버(40d)가 설치된다.

또한 상기 로봇 핸드(31)는 작업대상물(A)의 흡착시 상기 작업대상물(A)의 처짐방지를 위한 것으로서 상기 핑거플레이트(37)에 설치되는 링판(36)을 포함한다. 상기 링판(36)은 충격을 완화하기에 적합한 구조로 그 중앙에 관통공이 형성된다. 또한 상기 링판(36)은 핑거플레이트(37)에 다수개가 설치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 링판(36)은 상기 작업대상물(A)이 로딩시 충격을 흡수하도록 하는 유연한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 진공경로(31c)는 상기 완충수단(40b)과 상기 패드(40a)의 중앙부에 관통된 상태로 설치되어 있어서, 진공상태에 의하여 발생되는 부압을 작업대상물(A)에 인가하도록 하는 경로를 제공하므로써 상기 패드(40a)가 대상작업물(A)을 흡착할 수 있게 되어 있다.

여기서 상기 핑거플레이트(37)는 로봇 핸드(31)의 원활한 작동을 위해 가능한 한 가벼운 것이 바람직하다. 또한 상기 핑거플레이트(37)는 관성 모멘트를 감소시킬 수 있도록 그 무게를 경량화하기 위하여 듀랄루민 또는 알루미늄 등의 경량의 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 핑거플레이트(37)는 로봇 암(도 1의 참조부호 12 참고)에 회동 가능하게 결합되는 것으로 그 입구가 넓게 형성되고 중간부위가 절제되어 경량화 및 구조 강도가 증대되도록 형성된다.

또한 상기 핑거플레이트(37)의 일단에는 작업대상물(A)이 상기 핑거플레이트(37)에 안착된 것을 감지하는 감지수단(39)이 설치된다. 또한 이 감지수단(39)을 통해 작업대상물(A)이 핑거플레이트(37) 상에 흡착되었는지의 여부를 콘트롤러(미도시)가 검지하므로써 상기 패드(40a)와 작업대상물(A)의 상대적 위치 즉, 제로셋팅과 같이 기준점을 결정할 수 있도록 프로그래밍되어 있는 것이 바람직하다. 또한 로봇 핸드(31)의 무게 중심을 스텐드 쪽으로 최근접 시키므로서, 로봇 핸드(31)를 이동시킬 때의 바란스를 맞추기 어려울 경우에는 로봇암을 기준으로 핸드 반대편에 무게 바란스를 설치하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 로봇 핸드(31)는 다음과 같이 동작된다.

먼저, 평판글래스 등의 작업대상물(A)을 로봇 핸드(31)가 흡착한다. 이후 상기 작업대상물(A)의 흡착여부가 핑거플레이트(37)에 설치된 상기 감지수단(39)인 센서에 의해 감지된다. 다음으로 필요에 따라 콘트롤러의 신호에 의해 스테핑모터의 작동이 시작된다. 상기 스테핑모터의 작동에 의하여, 작업대상물(A)을 흡착한 상기 로봇 핸드(31)는 상향 또는 회전 등의 필요한 동작을 수행한다. 이때 암과 로봇 핸드(31)는 상호간에 일정 각도를 유지하면서 스텐드를 중심으로 회전한다. 한편, 상기 패드(40a)와 완충수단(40b)은 상술한 동작 중에 발생되는 진동을 흡수하여 상기 패드(40a)에 흡착된 작업대상물(A)이 안착상태를 유지하도록 해준다. 이후 이러한 과정에서 스테핑모터의 작동으로 로봇 핸드(31)가 작업대상물(A)을 이적할 제2매거진(도 1의 참조부호 15)에 근접하면 흡착된 작업대상물(A)은 로봇 핸드(31)와 수직으로 평행한 상태로 된다. 이때 상기 연결판(40c)에 결합된 상기 패드(40a)와 완충수단(40b)은 평판글래스와 같은 작업대상물(A)을 해당 공정설비에 공급하는 제2매거진의 위치에 안착하도록 안전하게 픽업상태를 계속 유지한다. 이후 진공발생장치에서 진공압의 인가를 중단하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇핸드(31)는 작업대상물(A)을 제2매거진에 언로딩한다.

본 발명에 따른 로봇 핸드는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째; 로딩, 언로딩, 회전동작, 기울이기동작 등의 공정에서 작업대상물의 파손 및 처짐을 방지한다.

둘째; 로봇 핸드가 차지하는 스페이스가 적고, 또한 그 구조가 간단하게 되어 협소한 장소에서도 정밀도를 유지하여 작업할 수 있도록 하여 준다.

셋째; 작업대상물을 수직상태로도 흡착이 가능하여, 로봇 핸드의 무게 중심을 스텐드측으로 최대한 가까이 하고 따라서, 관성모멘트를 줄이므로써 진동을 최소화시켜 이로 인한 진공에러를 방지하여 위치정도를 높인다.

넷째; 진공경로를, 핑거플레이트에서 홈 상태로 가공하여 이를 커버링하여 형성하므로써 진공호스, 피팅에 의해 발생하는 진공의 누설현상을 방지하여 이로 인한 분진의 발생을 억제하는 구조로 구성되어 분진에 대한 청정도 유지를 할 수 있다.

다섯째; 무게를 최소화하기 위하여 핑거플레이트를 알루미늄과 듀랄류민 재질로, 패드부는 UHMW, 실리콘 재질을 사용하여 이송능력을 증대시킨다.

여섯째; 로봇 핸드에 평판글래스가 취부될 때 평판글래스의 파손을 막는다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 당업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

구동암과 회전 가능하게 연결되는 핑거플레이트와;

상기 핑거플레이트에 설치되는 것으로 진공발생장치와 연결되어 진공압에 의해 작업대상물을 흡착하는 적어도 한 개 이상의 흡착수단과;

상기 흡착수단에 설치되는 것으로 흡착시 충격을 방지하는 패드와;

상기 패드의 하부에 설치되는 것으로 상기 패드를 유연하게 지지하는 완충수단과;

상기 패드와 결합된 상기 완충수단을 상기 핑거플레이트에 안착시키는 연결판; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서,

상기 핑거플레이트의 일단에는 작업대상물이 흡착된 것을 감지하는 감지수단이 설치된 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서,

상기 핑거플레이트에는 상기 흡착수단과 상기 진공발생장치를 연결하는 진공경로가 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제3항에 있어서,

상기 핑거플레이트에는 상기 진공경로를 덮어주는 카바가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서,

상기 핑거플레이트에는 상기 흡착수단이 작업대상물을 흡착시 처짐을 방지하며, 그 중앙에 관통공이 형성된 링판으로 된 지지수단; 이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서,

상기 핑거플레이트는 그 무게를 경량화하기 위하여 듀랄루민 또는 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.