KR20020083124A - 로봇핸드의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드를 반전시킬 때에 풋프린트의 축소화를 도모함과 동시에 기판 패스라인의 상승을 방지하고, 또한 더블 아암식 로봇에 대해서도 용이하게 적용 가능하게 하는 것이다.

로봇핸드(6)의 구동장치는 박형기판[유리기판(8)]을 유지하여 이동 가능한 로봇핸드(6)의 구동장치로서, 핸드 길이방향과 직교하는 수평축(9) 주위로 로봇핸드 (6)를 회전시키는 반전기구(7)를 구비한다.

Description

로봇핸드의 구동장치{DRIVING APPARATUS FOR ROBOT HAND}

본 발명은 로봇핸드의 구동장치, 상세하게는 반도체웨이퍼, 액정디스플레이, 플라즈마 디스플레이용 유리기판 등 박형기판을 유지하여 이동 가능한 로봇핸드의 구동장치에 관한 것이다.

(종래의 기술)

종래부터 스칼라 로봇 등, 박형기판을 유지하여 이동 가능한 핸드를 가지는 로봇에 있어서, 도 17에 나타내는 바와 같은 핸드(6)를 핸드 길이방향과 일치하는 수평축(31) 주위로 회전시키는 반전기구(32)를 구비한 타입의 로봇이 알려져 있다.

그리고 종래의 반전기구(32)를 구비한 로봇은 도 17에 나타내는 바와 같이 아암(4, 5)을 앞쪽으로 신장한 상태에서 핸드(6)를 반전시키거나, 또는 도 18에 나타내는 바와 같이 핸드(6)를 제 1 아암(5)으로부터 충분히 떨어진 높은 위치에 설정함으로써, 핸드(6)를 반전시킬 때에 박형기판(8)이 아암(4, 5)과 간섭하지 않는 대책이 강구되어 있다.

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그러나 전자의 경우, 풋프린트(로봇의 공칭 선회범위)가 확대된다는 문제가 있고, 또 후자의 경우, 기판 패스라인이 상승한다는 문제가 있었다. 또 양자 모두 더블 아암식의 로봇에의 적용이 곤란하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래 로봇의 문제점을 해결하고, 풋프린트의 축소화를 도모함과 동시에 기판 패스라인의 상승을 방지하고, 또한 더블 아암식 로봇에대해서도 용이하게 적용 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 로봇핸드의 구동장치가 조립된 싱글 아암식 스칼라 로봇의 측면도,

도 2는 상기 스칼라 로봇의 평면도,

도 3은 상기 스칼라 로봇의 정면도,

도 4는 반전기구의 정면에서 본 단면도,

도 5는 반전기구의 하우징 내부의 구성을 나타내는 평면도,

도 6은 반전기구의 측면에서 본 단면도,

도 7은 기어 백래시 억제기구의 설명도,

도 8은 핸드반전시의 유리기판의 상태변위도,

도 9는 스칼라 로봇의 일련의 동작예를 나타내는 사시도 및 측면도,

도 10은 마찬가지로 스칼라 로봇의 일련의 동작예를 나타내는 사시도 및 측면도,

도 11은 마찬가지로 스칼라 로봇의 일련의 동작예를 나타내는 사시도 및 측면도,

도 12는 마찬가지로 스칼라 로봇의 일련의 동작예를 나타내는 사시도 및 측면도,

도 13은 마찬가지로 스칼라 로봇의 일련의 동작예를 나타내는 사시도 및 측면도,

도 14는 마찬가지로 스칼라 로봇의 일련의 동작예를 나타내는 사시도,

도 15는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 더블 아암사양의 스칼라 로봇의 사시도 및 정면도,

도 16은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 더블 아암사양의 직동형 로봇의 사시도 및 정면도,

도 17은 종래의 스칼라 로봇의 반전기구의 문제점을 나타내는 사시도,

도 18은 마찬가지로 종래의 스칼라 로봇의 반전기구의 문제점을 나타내는 측면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4, 5 : 아암 6 : 핸드(로봇핸드)

7 : 반전기구 8 : 유리기판(박형기판)

9 : 수평축

19, 20 : 1쌍의 판스프링(기어 백래시 억제기구)

21 : 로우터부(기어 백래시 억제기구)

22, 23 : 롤러(기어 백래시 억제기구)

41 : 코일스프링

본 발명에 의한 로봇핸드의 구동장치는 박형기판을 유지하여 이동 가능한 로봇핸드의 구동장치로서, 핸드 길이방향과 직교하는 수평축 주위에 상기 로봇핸드를 회전시키는 반전기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 박형기판을 유지하고 있는 로봇핸드를 상기 반전기구에 의해 회전시키는 동안, 상기 박형기판의 중심위치를 핸드 길이방향에 있어서 정위치에 유지하도록 상기 로봇핸드의 핸드 길이방향에 있어서의 위치를 제어한다.

또 상기 수평축에 기어 백래시 억제기구가 설치된다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면 에 의거하여 설명한다.

도 1은 일 실시형태에 관한 로봇핸드의 구동장치가 조립된 싱글 아암식 스칼라 로봇의 측면도, 도 2는 상기 스칼라 로봇의 평면도, 도 3은 상기 스칼라 로봇의 정면도를 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 스칼라 로봇(1)은 기대(機臺)(2)와 동체부(3)와 제 2 아암(4)과 제 1 아암(5)과 핸드(6)와 핸드(6)의 반전기구(7)를 구비한다.

핸드(6)는 종래 공지의 스칼라 로봇의 핸드와 마찬가지로 동체부(3)의 승강동작 및 선회동작을 기초로 승강 및 선회하고, 또 제 2 아암(4) 및 제 1 아암(5)의 굴신(屈伸)동작에 의해 수평면상의 직선궤도상을 이동한다. 핸드(6)는 본 실시형태의 경우, 진공흡착식 핸드이고, 도 1에 실선으로 나타낸 핸드(6)의 상면(6a)측에서 유리기판(8)을 흡착유지할 수 있다.

핸드(6)의 반전기구(7)의 구성을 도 4 내지 도 7에 나타낸다. 도 4는 반전기구(7)의 정면에서 본 단면도, 도 5는 반전기구(7)의 하우징 내부의 구성을 나타내는 평면도, 도 6은 반전기구(7)의 측면에서 본 단면도, 도 7은 기어 백래시 억제기구의 설명도를 각각 나타낸다.

도 4 내지 도 7에 있어서, 핸드(6)의 기초부(6b)에는 핸드(6)의 직선궤도(길이방향)와 직교하는 수평축(반전축)(9)이 고정되어 있다. 수평축(9)은 하우징(10)에 배치된 베어링부(11, 12)에 의해 회전 자유롭게 유지되어 있고, 수평축(9)의 한쪽 끝에 웜휠(13)이 고정되어 있다. 웜휠(13)은 핸드(6)의 직선궤도와 평행하게 배치된 웜축(14)과 맞물려 있고, 웜축(14)은 풀리(15)에 고정되어 있다. 하우징(10)의 내부에는 모터(16)가 배치되어 있다. 모터(16)의 출력축에는 풀리(17)가 고정되어 있고, 이 풀리(17)와 상기 풀리(15)와의 사이에 타이밍벨트(18)가 건너 질러져 있다.

핸드(6)가 도 1에 실선으로 나타내는 정상상태로 유지되어 있을 때에 모터 (16)가 소정기간 정회전하면 동력전달기구[풀리(17), 타이밍벨트(18), 풀리 (15), 웜축(14) 및 웜휠(13)]를 거쳐 수평축(9)이 정회전하여 핸드(6)는 도 1에 2점 쇄선으로 나타내는 반전상태로 변한다. 또 핸드(6)가 반전상태에 있을 때에 모터(16)를 소정기간 역회전시키면, 동력전달기구(17, 18, 15, 14, 13)를 거쳐 수평축(9)이 역회전하여 핸드(6)는 정상상태로 복귀한다. 그런데 핸드(6)는 회전시(반전시 및 복귀시)에 도 7(a)에 나타내는 바와 같은 연직상태 부근을 통과하게 되나, 이 연직상태 부근의 통과시에 기어장치(14, 13)의 백래시에 의해 핸드(6)에 덜거덕거림이발생할 염려가 있다. 이 때문에 기어 백래시 억제기구를 설치하는 것이 바람직하다. 도 4에 나타내는 코일스프링(41)은 제 1 기어 백래시 억제기구를 구성한다. 코일스프링(41)은 수평축(9)에 바깥쪽으로부터 삽입되어 있고, 수평축(9)이 반전방향으로 회전할 때 이 회전방향과 반대방향의 힘을 수평축(9)에 대하여 가하도록 구성되어 백래시를 방지한다. 도 7(b), (c)는 제 2 기어 백래시 억제기구의 구성을 개념적으로 나타낸다. 이 기어 백래시 억제기구는 서로 대향 배치된 1쌍의 판스프링(19, 20) 사이에, 수평축(9)과 일체가 되어 회전하는 로우터부(21)를 배치하여 구성된다. 로우터부(21)는 양쪽 끝에 판스프링(19, 20)과 맞닿음 가능한 롤러(22, 23)를 구비한다. 로우터부(21)는 핸드(6)가 정상상태에 있을 때는 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 2개의 롤러(22, 23)가 1쌍의 판스프링(19, 20)으로부터 떨어진 상태로 있고, 핸드(6)의 회전시, 핸드(6)가 정상상태로부터 90°회전하기 전에 있어서 1쌍의 판스프링(19, 20)과 맞닿음을 개시하여 판스프링(19, 20)을 탄성변형시켜 핸드(6)가 90°회전하였을 때 도 7(c)에 나타내는 바와 같이 1쌍의 판스프링(19, 20)으로부터 충분히 큰 탄성복귀력(가압력)을 받도록 동작한다. 이에 의하여 백래시를 방지할 수 있어 핸드(6)에 덜거덕거림이 발생하지 않게 된다. 상기한 제 1, 제 2의 기어 백래시 억제기구는 어느 한쪽만을 장비하도록 하여도 좋고, 양쪽 장비하도록 하여도 좋다.

핸드(6)의 회전시, 수평축(9)이 직선궤도상의 정위치를 유지하면서 핸드(6)를 회전시키는 것, 환언하면 제 1 아암(5) 및 제 2 아암(4)을 일체 움직이지 않고 핸드 (6)만을 회전시키는 것을 적극적으로 제외하는 것은 아니나, 핸드(6)의 회전시에 유리기판(8)이 받는 풍압을 고려하면, 수평축(9)의 직선궤도상의 위치를 바꾸면서 핸드(6)를 회전시키는 것, 환언하면 제 1 아암(5) 및 제 2 아암(4)을 움직이면서 핸드 (6)를 회전시키는 것의 쪽이 바람직하다. 이 경우 도 8에 나타내는 바와 같이 유리기판(8)의 중심위치를 직선궤도방향에 있어서 정위치에 유지하도록 제 1 아암(5) 및 제 2 아암(4)의 동작을 제어하는, 환언하면 핸드(6)의 직선궤도방향에 있어서의 위치를 제어하도록 한다. 또한 이와 같은 제어는 도시 생략한 제어회로에 의한 연산처리에 의거하여 행하여진다.

다음에 상기한 바와 같이 구성된 스칼라 로봇(1)의 일련의 동작예를 도 9 내지 도 14에 의거하여 설명한다.

먼저 도 9(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 카세트(24)내로부터 유리기판(8)을 인출하기 위하여 스칼라 로봇(1)을 카세트(24)에 정면으로 대향시킨다. 다음에 도 10(a), (b)에 나타내는 바와 같이 인출하고 싶은 유리기판(8)의 바로 아래까지 핸드(6)를 전진시키고, 핸드(6)를 상승시켜 핸드(6)의 상면(6a)에 유리기판(8)을 얹음과 동시에 흡착한다. 다음에 도 11(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 핸드(6)를 도 9(a), (b)와 동일한 위치까지 후퇴시킨다. 다음에 반전기구(7)에 의해 핸드(6)를 반전시킨다. 이 반전의 동안, 상기한 바와 같이 유리기판(8)의 중심위치를 직선궤도방향에 있어서 정위치에 유지하도록 제 1 아암(5) 및 제 2 아암(4)의 동작이 제어되는, 환언하면 핸드(6)의 직선궤도방향에 있어서의 위치가 제어된다. 도 12(a), (b)는 이 반전시 유리기판(8)이 연직상태가 되었을 때의 스칼라 로봇(1)의 형태를 나타내고, 도 13(a), (b)는 핸드(6)가 반전종료하였을 때의 스칼라 로봇(1)의 형태를 나타내고 있다. 또한 이 반전종료시의 핸드(6)는 유리기판(8)에의 흡착력만에 의하여 유리기판(8)을 유지하고 있다. 그 다음에 도 14에 나타내는 바와 같이 핸드 (6)를 전진시켜 탑재대(25)의 위에 유리기판(8)을 얹는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 로봇핸드(6)의 구동장치는 박형기판[유리기판(8)]을 유지하여 이동 가능한 로봇핸드(6)의 구동장치로서, 직선궤도 (핸드 길이방향)와 직교하는 수평축(9) 주위에 로봇핸드(6)를 회전시키는 반전기구 (7)를 구비한다. 본 실시형태에 의하면 로봇(1)의 아암(4, 5)을 접은 상태로 한 채 핸드(6)를 반전시켜도 박형기판(8)과 아암(4, 5)과의 간섭이 발생하지 않기 때문에 풋프린트가 축소된다. 또 핸드(6)를 아암(4, 5)으로부터 가까운 높이위치에 설정하여 두어도 박형기판(8)과 아암(4, 5)과의 간섭을 초래하지 않고 핸드(6)를 반전시킬 수 있기 때문에 기판 패스라인의 상승을 방지할 수 있다.

또 본 실시형태는 박형기판(8)을 유지하고 있는 로봇핸드(6)를 반전기구(7)에 의해 회전시키는 동안, 박형기판(8)의 중심위치를 직선궤도방향(핸드 길이방향)에 있어서 정위치에 유지하도록 로봇핸드(6)의 직선궤도방향(핸드 길이방향)에 있어서의 위치를 제어한다. 이 때문에 핸드(6)의 회전시에 박형기판(8)이 받는 풍압을 감소시킬 수 있어 핸드(6)의 회전속도의 증대를 도모할 수 있다.

또 기어 백래시 억제기구[1쌍의 판스프링(19, 20), 로우터부(21), 롤러(22, 23), 코일스프링(41)]를 설치함으로써, 핸드(6)가 연직상태 부근을 통과할 때의 기어장치(14, 13)의 백래시에 의한 핸드(6)의 덜거덕거림을 방지할 수 있다.

또한 상기 실시형태는 유리기판(8)을 반송하는 로봇에 대하여 설명하였으나,유리기판(8) 대신에 반도체웨이퍼 등, 그 밖의 박형기판을 반송하는 로봇에도 용이하게 적용할 수 있음은 물론이다. 또 다관절 로봇에도 적용 가능하다.

도 15(a), (b)는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내고, 본 실시형태는 종래 공지의 더블 아암사양의 스칼라 로봇(26)의 위쪽의 핸드(27)에 반전기구(7)를 설치한 것이다. 반전기구(7)는 상기한 실시형태와 마찬가지로 구성되어 동작한다.

도 16(a), (b)는 또 다른 실시형태를 나타내고, 본 실시형태는 종래 공지의 더블 아암사양의 직동형 로봇(28)의 위쪽의 핸드(29)에 반전기구(7)를 설치한 것이다. 반전기구(7)는 상기한 실시형태와 마찬가지로 구성되어 동작한다.

도 15 및 도 16으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명은 더블 아암식 로봇(26, 28)에 대해서도 용이하게 적용 가능하다.

본 발명에 의하면 핸드를 반전시킬 때, 풋프린트의 축소화를 도모할 수 있음 과 동시에 기판 패스라인의 상승을 방지할 수 있다. 또 더블 아암식 로봇에 대해서도 용이하게 적용 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 박형기판을 유지하여 이동 가능한 로봇핸드의 구동장치로서,

   핸드 길이방향과 직교하는 수평축 주위에 상기 로봇핸드를 회전시키는 반전기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드의 구동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 박형기판을 유지하고 있는 로봇핸드를 상기 반전기구에 의해 회전시키는 동안, 상기 박형기판의 중심위치를 핸드 길이방향에 있어서 정위치에 유지하도록 상기 로봇핸드의 핸드 길이방향에 있어서의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드의 구동장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 수평축에 기어 백래시 억제기구가 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇핸드의 구동장치.