KR20050100659A - 랜덤 주기 칩 이송장치 - Google Patents

Abstract

칩 이송장치는 칩을 공급하는 제1운송체와, 상부에 워크를 탑재하여 운송하는 제2운송체를 포함하여 구성된다. 상기 이송장치는 동축으로 회전하는 둘 이상의 동축 회전체가 구비된 이송엔진을 더 포함한다. 상기 각각의 동축 회전체는 상기 제1운송체로부터 칩을 수령하고 수령한 칩을 제2운송체의 워크 상에 이송하는 엔드-이펙터를 더 포함한다. 상기 동축 회전체의 엔드-이펙터는 상기 회전체와 동일 원주 상에 동축으로 정열된다. 상기 엔드-이펙터는 제1운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 제1운송체로부터 칩을 순차적으로 수령하고 제2운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 제2운송체의 워크 상에 수령한 칩을 이송한다. 상기 엔드-이펙터가 회전하는 동안 칩 수령과 이송의 타이밍조절 및 속도조절을 위한 주기 변속의 제어가 수행된다.

Description

랜덤 주기 칩 이송장치{Random-period chip transfer apparatus}

본 발명은 엔드-이펙터를 회전시키면서 워크 상에 부품을 이송하는 이송장치에 관한 것이다.

통상적으로, 칩을 수령하고 수령된 칩을 워크 상에 이송하며, 상기 워크 상에 이송된 칩을 정렬 혹은 부착하거나 전기적으로 연결하는 반도체 생산분야에 적용되는 전자부품 장착장치가 (예컨대, 일본공개특허공보 제H10-145091호에) 공지되어 있다. 상기 장치는 회전하여 연속적으로 워크 상에 칩을 장착하는 복수의 이송헤드를 구비한 로터리 타입의 장착장치에 관한 것이다. 상기 이송헤드는 메인축 주위에 동심원상에 배치되고 상기 축 주위로 원형 궤도를 그리면서 회전한다. 동작스테이지는, 이송헤드가 칩공급기로부터 칩을 흡입하는 흡착스테이지와 이송헤드가 워크 상에 흡입된 칩을 장착하는 장착스테이지와 같이 원형궤도상의 고정지점에 배치된다. 상기 이송헤드는 칩을 이송하기 위하여 각 동작스테이지에 멈춰선다. 이송헤드가 정지하는 동안 메인축이 회전되도록 하기 위하여, 상기 장착장치는 상기 메인축에서 상기 헤드로 전달되는 회전속도를 상쇄시킴으로써 이송헤드를 실질적으로 정지시키는 곡선을 갖는 고정캠을 구비한다. 따라서 메인축이 계속하여 회전하는 동안 칩을 장착할 수 있게 된다.

하지만, 상술한 전자부품을 장착하는 장치는 이송헤드에 의하여 칩을 이송하며 주기적 운동이 기계적 캠에 의하여 발생되기 때문에, 주기적 운동이 너무 경직되어 있다. 그러므로 상기 이송헤드는 메인축의 회전과 연동하여 운동하는 제한을 받게 된다.

최근, 일회용 타입의 RFID(raido frequency identification)태그에 의한 물품관리가 정보기술의 발전과 정보관리의 노동절약화의 결과로서 여러 산업분야에서 실시되고 있다. 이는 값싼 RFID태그(RF태그 혹은 무선태그)의 대량생산을 요구하고 있다. RF태그의 대량생산은 다음과 같은 생산물 혹은 생산기술을 요구한다. 즉, RF수발신용 전자부품을 정지시키지 않고 일정한 간격(피치)으로 연속적으로 상기 전자부품을 공급하는 것; 워크가 연속해서 움직이고 일정한 간격으로 나란하게 공급되는 동안 그 위에 형성된 안테나부품을 구비한 시트타입의 워크 상에 전자부품을 정지시키지 않고 수령한 부품을 이송하는 것; 정렬, 부착 혹은 부품을 워크 상에 전기적으로 연결하는 것 등을 요구한다. 만약 이송헤드의 주기적 운동이 경직되게 고정된다면, 대량생산에 있어서 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 크기와 피치가 다른 제품마다 캠을 교체하여야 하는 번거로운 문제가 있다. 그 밖에도, 이송헤드의 운동이 제한되어 있기 때문에, 상기 헤드는 부품공급의 피치 변화나 움직이는 워크의 불규칙한 피치 변화에 대응할 수 없는 문제가 있다. 이와 같은 이송헤드는 일정하지 않은 피치 변화 혹은 리얼 타임의 조정에 대응할 수 없고, 결과적으로 정밀한 부품 위치가 불가능하게 된다.

또 다른 공지의 이송장치는 1개의 이송헤드를 포함하고 주기 변속을 실현하는 1개의 모터에 의하여 구동되는 전기적인 캠을 구비한다. 하지만, 1개의 이송헤드는 위치 정밀도가 보장되더라도 고속의 대량생산에 적합하지 않은 문제가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 칩 이송장치의 개념도이다.

도 2A는 본 발명의 이송장치가 칩을 워크 상에 어떻게 이송하는지를 보여주는 칩과 워크의 사시도이다.

도 2B는 하나의 칩과 워크의 사시도이다.

도 3은 이송장치에 있어서 엔드-이펙터의 회전운동을 보여주기 위하여 시간과의 관계에서 회전각도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4A는 각 엔드-이펙터의 회전운동을 보여주기 위한 도식다이어그램이다.

도 4B는 도 4A에 도시된 회전운동을 보여주기 위하여 시간과의 관계에서 회전각도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 5는 엔드-이펙터의 부분사시도이다.

도 6A는 이송장치의 이송엔진의 정면도이다.

도 6B는 도 6A의 A-B-C-D-E선을 따라 절개한 단면도이다.

도 7은 이송엔진의 동축 회전체의 분해사시도이다.

도 8A, 8B 및 도 8C는 이송엔진의 동축 회전체의 단면도이다.

도 9는 도 6B에 대응되는 구조다이어그램이다.

도 10은 이송장치의 2개 이송엔진을 나타내는 측면도이다.

도 11은 이송장치의 서보구동시스템을 나타내는 블록다이어그램이다.

본 발명의 목적은 고정밀 위치 및 고속이송을 실현하고, 칩과 워크가 공급되는 속도 및 피치의 변화에 대응하는 랜덤 주기 칩 이송장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 상기 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 칩 이송장치는 상부에 칩(chip)을 탑재하여 운송하는 제1운송체(first carrier); 상부에 워크(work)를 탑재하여 운송하는 제2운송체(second carrier); 상기 제1운송체로부터 칩을 수령하고 상기 제2운송체에 탑재되어 운송되는 워크 상에 상기 칩을 이송하는 다수의 엔드-이펙터(end-effector); 상기 엔드-이펙터를 구비하고, 하나의 공통축 주위를 독립적으로 회전할 수 있는 다수의 동축 회전체(coaxial revolver); 각각의 동축 회전체의 회전속도 주기를 독립적이고 랜덤하게 변경하도록 각 동축 회전체를 구동하는 서보구동부(servo drive); 를 포함하여 구성되며, 상기 엔드-이펙터는 각각 상기 동축 회전체에 일체로 장착되고, 상기 축 주위로 공통 싸이클을 형성하면서 분배되며, 상기 엔드-이펙터는 서보구동부의 작동에 따라 질서를 유지하면서 순차적으로 이동하고, 상기 제1운송체로부터 칩을 수령하며, 상기 수령한 칩을 상기 제2운송체의 워크 상에 이송하며, 상기 수령 및 이송운동을 포함하여 주기운동 동안 회전속도를 독립적으로 변경시킨다.

상기 구성에 의하면, 상기 동축 회전체의 엔드-이펙터는 동축 회전체의 동일 원주 상에 배열되고, 순차적으로 독립해서 회전하며, 제1운송체로부터 칩을 수령하고, 독립적으로 주기 변속 제어되면서 제2운송체의 워크 상에 수령한 칩을 이송한다. 이는 고속 이송을 실현할 수 있다. 예컨대, 상기 엔드-이펙터가 6개로 구성되면, 거의 6배의 회전속도로 칩을 수령할 수 있다. 칩은 멈춤 없이 연속하여 일정한 피치로 공급될 수 있다. 상기 엔드-이펙터는 멈춤 없이 칩을 수령할 수 있고, 멈춤 없이 일정한 속도로 연속하여 움직이면서 워크 상에 수령한 칩을 이송한다.

상기 제2운송체 상의 워크 피치 변화에 대응하여 엔드-이펙터를 증속 혹은 감속함으로써 워크 상의 소정의 위치에 정확하게 칩을 이송할 수 있다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 엔드-이펙터는 상기 제1운송체의 운동과 동기되어 상기 제1운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 상기 제1운송체로부터 칩을 수령하고, 상기 제2운송체의 운동과 동기되어 상기 제2운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 상기 제2운송체의 워크 상에 상기 수령한 칩을 이송한다.

이러한 경우에, 칩이 운송체와의 관계에서 상대속도가 실질적으로 제로가 되도록 수령 및 이송되기 때문에, 칩과 워크가 공급되는 속도 및 피치의 변화에 대응하여 고 위치 정밀성 및 고속 이송을 실현할 수 있다. 따라서, 각 엔드-이펙터의 회전을 독립적으로 제어함으로써, 칩 및 워크의 자유 피치 변속 및 리얼 타임 조절이 가능하고, 고속 및 정밀 이송할 수 있게 된다. 각 엔드-이펙터의 위치를 독립적으로 제어하면서, 수십 혹은 수 마이크론의 정밀성을 실현할 수 있으며, 생산성 및 생산량을 개선할 수 있다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 동축 회전체는 동축으로 이웃한 베어링의 외측 레이스에 내측 레이스가 고정되도록 하고, 동축으로 이웃한 다른 베어링의 내측 레이스에 외측 레이스가 고정되도록 하며, 축방향에서 순서대로 정렬된 동축 베어링을 더 포함하며; 상기 베어링의 내측 레이스의 일단부는 내측 레이스가 일측 고정면에 고정된 그 밖의 베어링의 외측 레이스에 고정되고, 상기 베어링의 외측 레이스의 타단부는 타측 고정면에 고정되며; 상기 각각의 엔드-이펙터는 관련 베어링의 내측 레이스에 일체로 고정되고, 관련 베어링의 외측 레이스는 상기 서보구동부의 각 회전 구동력에 의하여 구동된다.

이와 같은 경우에, 상기 동축 회전체는 서로 지지한다. 만약 동축 회전체가 3개라면, 이들은 상기 축 주위로 다른 위상을 갖는 3개의 일반적인 서보제어시스템 모터에 의하여 구동될 수 있다. 베어링 축으로 미치는 외부 압력을 평준화하거나 분산시킬 수 있다. 상기 동축회전체가 서로 독립적으로 회전할 수 있기 때문에 관련 베어링의 외측 레이스에 구비된 구동휠은 일반적인 서보제어시스템 모터와 연결되고, 이들의 회전 속도 변경/위상 변경 제어 및 위치 조절 제어가 실현된다. 상기 베어링의 외측 레이스의 주변 환경은 충분히 넓으며, 일반적인 서보제어시스템을 대신하여 고정밀의 구동제어가 가능하게 된다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 동축 회전체는 관련 서보구동부의 작동에 의하여 주기 속도 변경 및 위상 제어가 개별적이고 독립적으로 이루어지도록 구성된다.

이와 같은 경우에, 각 엔드-이펙터의 회전이 독립적으로 제어됨으로써 자유 피치 변화 및 칩과 워크의 리얼 타임 위치 조절이 가능해진다. 이로써 고속 및 정밀 이송이 가능할 수 있다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 제1운송체 상에 탑재된 칩의 속도 및/또는 상기 제2운송체 상에 탑재된 워크의 속도를 계측하는 측정장치를 더 포함하며; 상기 서보구동부가 상기 측정장치의 계측결과에 의거하여 작동된다.

이와 같은 경우에, 제1운송체 및/또는 제2운송체 운동 제어 정보에 기초하여 간접적인 정보를 이용하지 않으면서, 직접 획득한 칩 및/또는 워크의 속도 및/또는 위치 데이터를 이용할 수 있다. 따라서, 동축 회전체의 고정밀 및 리얼 타임 제어가 실현될 수 있다. 고속 및 정밀 이송이 가능해진다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 제1운송체와 제2운송체의 속도가 다르더라도, 상기 엔드-이펙터가 제1운송체의 운동과 동기되어 제1운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 제1운송체로부터 칩을 수령하고, 상기 제2운송체의 운동과 동기되어 상기 제2운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 제2운송체의 워크의 소정 위치상에 수령한 칩을 이송한다.

상기 제1운송체의 이송속도에 의존하는 칩의 공급 속도가 상기 제2운송체의 이송속도에 의존하는 워크의 이송속도보다 더 느리더라도 고속 및 정밀 이송이 가능해진다. 이러한 경우에, 엔드-이펙터가 칩보다 더 크기가 큰 워크 상에 칩을 이송하게 된다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 제1운송체 및 제2운송체는 각각 회전실린더 혹은 컨베이어 벨트이다.

이와 같은 경우에, 엔드-이펙터는 회전 실린더 혹은 주행 컨베이어 상에 탑재되는 칩에 접근함으로써 칩을 수령할 수 있고, 회전 실린더 혹은 주행 컨베이어 벨트 상에 탑재되는 워크에 접근함으로써 워크 상에 수령한 칩을 이송할 수 있게 된다.

상기 이송장치에 있어서, 상기 칩은 전자부품이고, 상기 워크는 시트 형태의 IC카드 부품이거나 RF태그 부품이다.

이와 같은 경우에, 전술한 이송장치의 기능에 의하여 IC카드 혹은 RF태그의 생산성 및 생산량을 개선할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명 실시예의 칩 이송장치의 구성을 나타내고 있다. 상기 칩 이송장치(1)는 칩(2)을 그 위에 탑재해서 운송하는 제1운송체(3)와, 칩(2)이 그 위에 장착되어 이송되는 워크(4)를 운송하는 제2운송체(5) 그리고 뒤에서 설명할 두 개의 이송엔진(6)을 포함한다. 상기 엔진은, 하나의 축의 동일 원주 상에 6개의 동축 회전체(10)를 포함하며, 상기 동축 회전체는 각각 엔드-이펙터(end-effector: 71 내지 76)를 구비한다. 상기 각각의 엔드-이펙터(71 내지 76)는 상기 제1운송체(3)로부터 칩(2)을 공급받고, 공급된 칩을 제2운송체(5) 상의 워크(4)로 이송한다.

상기 엔드-이펙터(71 내지 76)는 상기 동축 회전체(10)로 동축의 동일 원주 상에 규칙적으로 배열된다. 상기 엔드-이펙터(71 내지 76)는 상기 동축 중심으로 회전하며, 상기 엔드-이펙터(71 내지 76)는 제1운송체(3)의 회전과 동일한 위상으로 회전함으로써 상기 운송체에 대한 상대속도가 거의 제로인 상태로 제1운송체(3)로부터 칩(2)을 공급받고, 또한 상기 엔드-이펙터(71 내지 76)는 제2운송체(5)의 이동과 동일한 위상으로 회전함으로써 상기 운송체에 대한 상대속도가 거의 제로인 상태로 공급받은 칩(2)을 제2운송체(5)의 워크(4) 상의 소정 위치로 이송한다. 상기 엔드-이펙터(71 내지 76)가 회전하는 동안, 회전궤도상에서 수령과 이송을 위한 타이밍 조절 그리고 그 시점에서의 속도 조절을 위한 주기 변속 제어가 각각의 엔드-이펙트에 의하여 독립적으로 실행된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 엔드-이펙트(71)는 상기 제1운송체(3)로부터 칩(2)을 수령하는 위치, 즉 각위치(Q1)에 있고, 상기 엔드-이펙트(72)는 상기 제2운송체(5) 측으로 이동하는 위치, 즉 각위치(Q2)에 있으며, 상기 엔드-이펙트(73)는 칩(2)을 워크(4)로 이송하는 위치, 즉 각위치(Q3)에 있으며, 나머지 엔드-이펙트(74, 75 및 76)는 제1운송체(3) 측으로 이동되는 위치, 즉 각위치(Q4, Q5 및 Q6)에 있다.

상기 제1운송체(3)는 원통모양 혹은 기둥모양의 회전체이며, 일 지점(P0)에서 인접한 칩공급기(30)로부터 칩(2)을 공급받고, 타 지점(P1)에서 상기 동축 회전체(10) 중 어느 하나로 수령한 칩(2)을 이송한다. 통상, 제1운송체(3)는 일정한 속도로 회전하고, 원통표면 상에서 일정한 간격으로 칩(2)을 탑재하여 이송한다. 상기 원통표면에는 칩(2)이 상기 표면에 부착되도록 하기 위하여 공기가 흡입될 수 있는 다수의 홀이 형성된다. 부착된 칩(2)은 흡입을 멈춤으로써 혹은 정압을 공급함으로써 분리된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 칩공급기(30)는 롤러의 형태를 취하며, 칩이 공급될 때까지 그 위에 칩을 임시로 고정하는 테이프가 롤러의 주변에 감겨 있다. 또는 그 대신에 연속체 상태로 공급되고 칩으로 절단된 후 칩공급기(30)로 공급될 수 있다.

상기 제2운송체(5)는 4개의 롤러(51 내지 54)에 의하여 이송되는 벨트를 포함할 수 있다. 상기 벨트가 시작이 되는 일단부는 화살표(55)와 같이 일방 롤러(도시되지 않음)로부터 보내지고, 타단부는 화살표(56)와 같이 타방 롤러(도시되지 않음)에 감긴다.

상기 두 개의 운송체(3, 5)는 각각 구동원(도시되지 않음)과 구동제어시스템(도시되지 않음)에 의하여 조정되고, 일정한 속도로 조작된다. 칩(2)이 워크(4)로 이송되기 전에 칩(2)과 워크(4)의 상태는 카메라와 같은 3개의 측정장치(103, 106, 105)에 의하여 촬영된다. 상기 영상을 화상 처리함으로써 불규칙한 피치, 비정상적인 상태, 이물질 기타 이상상태를 검출할 수 있게 된다. 칩(2)이 워크(4)로 이송되기 전에 칩(2) 및 워크(4)의 이송속도를 측정장치(103, 106, 105)로 측정함으로써 동축 회전체(10)의 회전속도를 제어할 수 있게 된다.

도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 칩 이송장치(1)는 안테나(41)가 구비된 RF태그 부품을 워크(4)로 해서 RF수신 및 발신용 전자부품을 칩(2)으로 하여 이송한다. 상기 워크(4)는 벨트의 형태로 제2운송체(5) 상에 탑재되어 이송된다. 또는, 상기 워크(4)는 프린트되거나 아니면 사진술로 형성되거나 그렇지 않으면 제2운송체(5) 상에 테이프의 형태로 플렉서블한 기판상에 일체로 형성될 수 있다. 각각의 워크(4) 상에 있는 안테나(41)의 2개 단자(42)는 전기적 접속을 위하여 도전성 수지로 미리 도포될 수 있다. 각각의 칩(2)은 복수의 워크(4) 중 어느 하나에 있는 안테나 단자(42) 사이에 장착된다. 상기 RF태그는 참깨칩이라고 불릴 정도로 너무 작다. 상기 RF태그는 칩의 배치정밀도에 있어서 수십 혹은 수 마이크론의 정밀도가 요구된다. 이것은 칩 이송장치(1)에 의하여 실현될 수 있다. 칩RF태그의 대량생산을 위하여, 워크(4)가 멈춤 없이 연속해서 전달되는 동안 칩(2)은 전술한 상태로 장착될 수 있다. 상기 칩 이송장치(1)는 RF태그를 생산하는데 이용될 뿐만 아니라 IC카드 부품에 전자 부품을 이송 장착하는데 이용된다.

전술한 고속 그리고 고정밀한 이송은 엔드-이펙터의 회전에 의하여 실현된다. 시간과의 관계에서 엔드-이펙터의 회전각( θ)의 변화를 나타내는 도 3을 참고하여 이하에서 상기 엔드-이텍터의 회전에 관하여 설명한다. 곡선 C1 내지 C6은 도 1에 있어서의 엔드-이펙터(71 내지 76)의 운동을 각각 나타낸다. 시간 t1에 있어서 상기 곡선상의 각 점(q1 내지 q6)은 도 1의 각위치(Q1 내지 Q6)와 각각 대응된다. 회전각( θ)의 원점(0)은 하나의 엔드-이펙터가 제1운송체(3)와 동축회전체(10)의 회전중심을 서로 연결하는 라인 상의 일 지점으로 하며, 회전방향은 도 1에 도시된 바와 같이 반 시계방향으로 한다. 도 3과 관련하여, 주기(T1)는 상기 엔드-이펙터(71 내지 76)가 제1운송체(3)로부터 칩(2)을 수령하는 기간(즉, 칩 공급간격)이며, T1은 제1운송체(3)의 회전속도와 칩(2)이 상기 운송체 상에 탑재되는 간격에 의하여 결정된다. 주기(T2)는 6개의 모든 엔드-이펙터(71 내지 76)가 칩(2)을 수령하고, 수령한 칩을 각각 동시에 이송하는 간격이다. 소규모 싸이클로 측정된 상기 주기(T2)는 대략 주기(T1)의 여섯배이고(T2는 대략 6 곱하기 T1과 비슷하다), 대규모 싸이클로 측정된 상기 주기(T2)는 주기(T1)의 여섯 배이다(T2는 6 곱하기 T1과 같다). 6개의 엔드-이펙터의 각각의 회전은 독립하여 제어되기 때문에, 칩은 각 엔드-이펙터의 회전속도의 6배의 속도로 공급 및 이송될 수 있다.

궤도운동을 하는 동안 시간과의 관계에 있어서 엔드-이펙터의 회전각 변화를 나타내는 도 4A 와 도 4B를 참고하여 이하에서 하나의 엔드-이펙터 운동을 설명한다. 상기 엔드-이펙터(71)는 회전각 0, 시간 t1 그리고 회전속도 V1으로 칩(2)을 (도 4B의 곡선상의 일 지점(e)에서) 수령하며, 회전각 θ1, 시간 t2 그리고 회전속도 V2로 워크 상에 수령한 칩(2)을 이송하며, 회전각 2π, 시간 t3(=t1 +t2)로 원점(일 지점 g)에 마침내 복귀한다. 시간구간(a1, a3 및 a5)은, 제1운송체(3) 상의 칩의 상대속도 혹은 제2운송체 상의 워크의 상대속도가 대략 제로가 되도록 칩(2)을 수령 혹은 이송하기 위하여 일정한 회전속도를 유지하는 구간이다. 시간구간(a2 및 a4)는 엔드-이펙터(71)가 궤도운동하는 동안 가속 혹은 감속하는 구간이다.

상기 시간구간(a2 및 a4) 동안에는 속도조절뿐만 아니라 시간조절도 이루어진다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 카메라(105)에 의하여 계측되는 제2운송체(5) 상의 워크(4)의 피치변동은 엔드-이펙터(71)가 상기 워크 중 어느 하나로 칩(2)을 시간(t)만큼 빨리 이송하도록 요구한다. 이러한 경우에, 상기 엔드-이펙터(71)는 가속되어 도 4B의 곡선이 점 f를 대신하여 점 f1을 통과하도록 하며(즉, 실선에서 점선으로 변경된다.), 칩(2)이 워크(4) 상의 소정의 위치로 정확하게 이동할 수 있게 된다. 따라서, 엔드-이펙터(71 내지 76) 각각의 회전을 독립적으로 제어함으로써 칩(2)은 워크(4) 상에 고속으로 정확하게 이동가능하게 된다.

도 5 내지 도 10을 참고하여 상기 동축회전체(10)와 이송엔진(6)에 대하여 설명한다. 도 5는 엔드-이펙트의 첨단부의 구성을 나타내고, 도 6A 및 도 6B는 이송엔진의 구성을 나타내며, 도 7 및 도 8은 동축회전체의 구성을 나타내며, 도 9는 엔진의 구조를 나타내며, 도 10은 이송엔진의 측면도를 나타낸다. 엔드-이펙터(71 내지 76) 각각은 공기압 제어를 위해 관통되게 형성된 홀을 구비한 일측단부 측에 흡입패드(70)를 구비하며, 엔드-이펙터가 단부의 패드홀을 통해 흡입함으로써 칩을 수령하고 부압을 정압 혹은 상압으로 하여 수령한 칩을 이송한다. 상기 흡입패드(70)는 엔드-이펙터와 함께 회전한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 엔드-이펙터(71, 73, 75)가 한 조를 형성하고, 나머지 3개의 엔드-이펙터(72, 74, 76)이 다른 한 조를 형성한다. 상기 각 조는 각각 이송엔진에 구비된다. 상기 한 조는 동일한 궤도상에 다른 조와 교대한다. 도 10에 도시된 바와 같이 2개의 이송엔진(6)은 서로 동축으로 마주보고 있다.

도 6A, 도 6B, 도 7, 도 8A, 도 8B 및 도 8C를 참고하여, 3개의 엔드-이펙터(71, 73, 75)를 구비한 상기 2개의 이송엔진(6) 중 하나에 대하여 설명한다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같이, 이송엔진(6)은 3개의 고정프레임(60a, 60b, 60c)과, 상기 고정프레임(60a, 60c) 사이에 위치한 4개의 큰 직경 동축베어링과, 상기 고정프레임(60a)에 고정된 중공축(60)과, 상기 중공축(60)에 고정된 3개의 작은 직경 동축베어링(61, 63, 65)을 포함하여 구성된다. 상기 엔드-이펙터(71, 73, 75)는 중심축(CL)에서 편심되게 연장되고 중심축(CL)과 평행한 막대 형상을 하고 있다. 엔드-이펙터(71, 73, 75)는 큰 직경과 작은 직경 베어링에 의하여 지지가 되고, 각 엔드-이펙터가 중심축(CL)을 공통의 축으로 하여 그 둘레를 회전하며, 이것들은 일체로서 동축 회전체(10)를 형성한다. 각각의 엔드-이펙터는 하나의 동축 회전체(10)에 포함되고, 이송엔진(6)은 3개의 엔드-이펙터를 구비하며, 따라서, 1개의 이송엔진(6)은 3개의 동축 회전체(10)를 구비한다.

엔드-이펙터(71)을 구비한 동축 회전체(10)의 회전 기구에 대하여 설명한다. 상기 엔드-이펙터(71)는 그 일측 단부가 (흡입패드(70) 측) 중공축(60) 상에 작은 직경 베어링(61)에 의하여 지지가 되고, 타측 단부는 커넥터링(90)를 통해 큰 직경 베어링의 내측 레이스(81)에 고정된다. 상기 내측 레이스(81)는 고정프레임(60c)에 고정된 큰 직경 베어링의 외측 레이스(80)에 의해 지지가 된다. 상기 내측 레이스(81)는 환형 커넥터(91)를 통해 이웃한 큰 직경 베어링의 외측 레이스(82)에 고정된다. 상기 환형 커넥터(91)의 외주면은 구동휠(92)에 둘러싸여 고정된다. 상기 구동휠(92)은 외주면에 형성되고 (정밀기어 등과 같은) 타이밍 벨트에 의하여 구동되는 톱니를 구비한다. 상기 외측 레이스(82)는 (도 6B 및 도 8B) 큰 직경 베어링의 내측 레이스(83)에 의하여 지지가 된다. 원주면에 인접한 또 다른 엔드-이펙터(73)는 (도 8B) 커넥터 링(90)에 의하여 내측 레이스(83)에 고정된다.

(도 6B, 도 7, 도 8A, 도 8B 및 도 8C) 엔드-이펙터(73 및 75)를 포함하는 동축 회전체(10)는 엔드-이펙터(71)를 포함하는 상술한 동축 회전체(10)와 유사하게 구성된다. 특히, 엔드-이펙터(73)는 커넥터 링(90)과 환형 커넥터(93)에 의하여 지지가 되는 한 쌍의 내측 레이스(83)와 외측 레이스(84)를 구비하며, 엔드-이펙터(75)는 커넥터 링(90)과 환형 커넥터(95)에 의하여 지지가 되는 한 쌍의 내측 레이스(85)와 외측 레이스(86)를 구비한다. 구동휠(94, 96)은 엔드-이펙터(73, 75)에 대응되게 구비된다. 상기 내측 레이스(81)와 외측 레이스(86)는 고정프레임(60c, 60c)에 의하여 고정된 외측 레이스(80)와 내측 레이스(88)에 각각 지지가 된다.

3개의 동축 회전체(10)는 엔드-이펙터와, 큰 직경 베어링과, 환형 커넥터 및 구동휠을 각각 포함한다. 환형 커넥터는 외주면에 인접한 2개의 엔드-이펙터 중 어느 하나인 2개의 큰 직경 베어링의 내측 레이스와 외측 레이스를 고정한다. 4개의 큰 직경 베어링을 연결하는 양측 단부에 있는 외측 레이스와 내측 레이스가 고정프레임에 고정된다. 따라서 큰 직경의 4개의 베어링은 소위 캐스케이드라고 불리는 커넥션에 의하여 연결된다. 이송엔진(6)은 3개의 동축 회전체(10)가 서로 지지가 되도록 구성된다.

도 11은 이송장치의 서보 구동시스템을 나타내고 있다. 이 구동시스템은 동축 회전체(10)의 구동을 제어하는 서보 컨트롤을 위한 중앙처리장치(CPU: 100)를 포함한다. 상기 중앙처리장치(CPU: 100)는 동축 회전체(10)를 구동하는 6개의 모터(M)의 독립한 서보 컨트롤을 구성한다. 동축 회전체(10)는 각각 독립해서 회전하고 구동휠(92, 94, 96)은 일반적인 서보 컨트롤 시스템 모터와 연결되고, 회전 속도/위상의 변경 제어 및 위치 조절 제어가 가능하다. 구동휠에 대하여 3개의 모터(M)가 중심축 주위로 각도를 달리하도록 함으로써 구동휠(92, 94, 96)를 통해 회전축에 미치는 외부압력을 분산시키거나 상쇄시킬 수 있다. 구동축(92, 94, 96)의 외주면은 열린 공간이고, 다양한 기구들이 마련될 수 있다. 보다 정밀 제어를 위하여 일반적 서보 컨트롤 시스템 모터를 직접 구동 기구로 대체하는 것이 가능하다.

도 6B와 관련하여, 엔드-이펙터(71 내지 76)에 의한 칩의 흡착 및 분리에 대하여 설명한다. 이송엔진(6)의 중공축(60)은 실린더 벽을 통해 형성된 3개의 홀(70a)과, 프레임(60a) 측에 인접한 단부벽을 통해 형성된 중심홀(70b)을 구비한다. 칩 흡입에 있어 하강압력은 흡입패드(70)의 홀에 의하여 마련된 교환통로를 통해 구현된다. 엔드-이펙터 내부의 공간; 작은 직경 베어링(61, 63, 65)의 홀과 슬릿; 축홀(70a, 70b); 이송장치에 적용되는 공기압제어기(도시되지 않음); 상기 작은 직경 베어링(61,63,65)은 압력제어홀(도시되지 않음)을 구비한다. 작은 직경 베어링(61,63,65)이 엔드-이펙터(71,73,75)와 함께 회전하는 동안, 상기 압력제어홀은 칩이 흡입패드(7)에서 분리될 수 있도록 파이프라인(도시되지 않음)과 연결된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 연속체 상태에서 칩으로 절단되고, 제1운송체(3)에 소정 간격으로 공급될 수 있다. 이러한 경우에, 이송장치는 피치 안정화 보정 및 위치 보정을 위한 정렬 수단을 구비할 수 있다. 이송장치는 워크의 공급을 중지시키지 않고 제2운송체(5) 상에 워크 간격을 일정하게 하는 무정지 위상 동조기구를 구비할 수 있다. 이는 이송장치를 더욱 효과적으로 만들 수 있다. 이송장치는 변환기계, 인쇄기, 라벨러, 연속 혹은 불연속 시트 상에 코팅액을 전사하는 것과 같은 반도체 제조장치 및 소규모 칩 혹은 라벨 등의 이송, 재배치, 적층장치에 이용될 수 있다.

상기한 실시예에서, 이송장치(1)는 2개의 대립하는 이송엔진을 구비하며, 각각의 이송엔진은 (도 10의) 3개의 동축 회전체와 3개의 엔드-이펙터를 구비하고 있으나, 본 발명의 구성은 여기에 제한되지 않는다. 엔드-이펙터의 숫자는 이송되는 칩의 크기와 형상 혹은 생산규모에 따라 결정된다. 예컨대, 의류에 라벨링을 하는 경우에는 2개의 엔드 이펙터와 2개의 동축 회전체를 구비한 1개의 이송엔진이 사용될 수 있다. 적어도 2개의 엔드-이펙터와 2개의 동축 회전체를 구비한 이송엔진이 본 발명의 이송장치에 사용되며, 상기 엔드-이펙터는 칩을 수용하고 칩을 이송하는 궤도운동시 회전속도를 조절하기 위하여 독립적으로 구동된다.

본 발명의 이송장치는 각 엔드-이펙터의 각 엔드-이펙터의 운동과 위치 보정을 독립적으로 실시함으로써 이송 위치의 정밀도에 있어서 수십 혹은 수 마이크론을 실현하고 있으나, 본 발명은 이송 위치 혹은 칩 핸들링을 위해 보다 적합한 조건을 요구하는 이송장치에도 사용될 수 있다. 예컨대, 이송 위치에 요구되는 정밀도가 수 밀리미터이거나 워크와 이송 칩 사이의 상대속도가 비록 완전히 제로는 아니더라도 이와 유사한 경우에 적용된다. 이러한 경우에 본 발명의 이송장치를 사용함으로써 생산성은 더욱 향상된다.

2개 이상의 칩이 싸이클에 있어서 하나의 워크로 이송될 수 있다. 이러한 경우에, 다수의 엔드-이펙터를 구비하거나 각각 대응되는 엔드-이펙터를 구비하는 동축 회전체가 사용될 수 있다. 상기 다수의 칩은 제2운송체에 탑재되는 워크의 이동방향에 대하여 같은 방향 혹은 수직방향으로 정렬될 수 있다.

상술한 실시예에서, 칩이 (도 5의) 동축 회전체의 방사방향에 대하여 수직면 내에 부착되도록 흡입패드(70)가 마련될 수 있으나, 본 발명에서 칩을 부착하는 방향은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 칩은 엔드-이펙터의 회전면(공통축의 수직면)에 평행한 면에 부착될 수 있다. 이러한 경우에, 이송엔진의 공통 회전축은 수직인 방향에 마련되고, 칩은 본질적으로 동일한 수평면 내에서 수령 및 이송될 수 있다. 그러므로 각 엔드-이펙터는 수평면에서 회전하고 상기 수평면의 회전궤도상에서 제1운송체로부터 칩을 수형하며, 회전속도와 타이밍을 조절한 후에는 상기 수평면 상에서 운동하면서 제2운송체 상의 워크에 상기 칩을 이송한다.

본 발명은 칩을 수령하고 수령된 칩을 워크 상에 이송하며 상기 칩을 정렬하고, 부착하며 혹은 상기 워크 상에 이송된 칩을 전기적으로 연결하는 반도체 생산분야는 물론이고, 변환기계, 인쇄기, 라벨러, 연속 혹은 불연속 시트 상에 코팅액을 전사하는 장치 등에 다양하게 이용될 수 있다.

Claims (8)

1. 상부에 칩을 탑재하여 운송하는 제1운송체;

   상부에 워크를 탑재하여 운송하는 제2운송체;

   상기 제1운송체로부터 칩을 수령하고 상기 제2운송체에 탑재되어 운송되는 워크 상에 상기 칩을 이송하는 다수의 엔드-이펙터;

   상기 엔드-이펙터를 구비하고, 하나의 공통축 주위를 독립적으로 회전할 수 있는 다수의 동축 회전체;

   각각의 동축 회전체의 회전속도 주기를 독립적이고 랜덤하게 변경하도록 각 동축 회전체를 구동하는 서보구동부; 를 포함하여 구성되며,

   상기 엔드-이펙터는 각각 상기 동축 회전체에 일체로 장착되고, 상기 축 주위로 공통 싸이클을 형성하면서 분배되며,

   상기 엔드-이펙터는 서보구동부의 작동에 따라 질서를 유지하면서 순차적으로 이동하고, 상기 제1운송체로부터 칩을 수령하며, 상기 수령한 칩을 상기 제2운송체의 워크 상에 이송하며, 상기 수령 및 이송운동을 포함하여 주기운동 동안 회전속도를 독립적으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 칩 이송장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 엔드-이펙터는 상기 제1운송체의 운동과 동기되어 상기 제1운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 상기 제1운송체로부터 칩을 수령하고, 상기 제2운송체의 운동과 동기되어 상기 제2운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 상기 제2운송체의 워크 상에 상기 수령한 칩을 이송함을 특징으로 하는 칩 이송장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 동축 회전체는 동축으로 이웃한 베어링의 외측 레이스에 내측 레이스가 고정되도록 하고, 동축으로 이웃한 다른 베어링의 내측 레이스에 외측 레이스가 고정되도록 하며, 축방향에서 순서대로 정렬된 동축 베어링을 더 포함하며;

   상기 베어링의 내측 레이스의 일단부는 내측 레이스가 일측 고정면에 고정된 그 밖의 베어링의 외측 레이스에 고정되고, 상기 베어링의 외측 레이스의 타단부는 타측 고정면에 고정되며;

   상기 각각의 엔드-이펙터는 관련 베어링의 내측 레이스에 일체로 고정되고, 관련 베어링의 외측 레이스는 상기 서보구동부의 각 회전 구동력에 의하여 구동됨을 특징으로 하는 칩 이송장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 동축 회전체는 관련 서보구동부의 작동에 의하여 주기 속도 변경 및 위상 제어가 개별적이고 독립적으로 이루어지도록 구성됨을 특징으로 하는 칩 이송장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1운송체 상에 탑재된 칩의 속도 및/또는 상기 제2운송체 상에 탑재된 워크의 속도를 계측하는 측정장치를 더 포함하며;

   상기 서보구동부가 상기 측정장치의 계측결과에 의거하여 작동됨을 특징으로 하는 칩 이송장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1운송체와 제2운송체의 속도가 다르더라도, 상기 엔드-이펙터가 제1운송체의 운동과 동기되어 제1운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 제1운송체로부터 칩을 수령하고, 상기 제2운송체의 운동과 동기되어 상기 제2운송체와의 상대속도가 실질적으로 제로인 상태로 제2운송체의 워크의 소정 위치 상에 수령한 칩을 이송하는 것을 특징으로 하는 칩 이송장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1운송체 및 제2운송체는 각각 회전실린더 혹은 컨베이어 벨트임을 특징으로 하는 칩 이송장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 칩은 전자부품이고, 상기 워크는 시트 형태의 IC카드 부품이거나 RF태그 부품인 것을 특징으로 하는 칩 이송장치.