KR20080107069A

KR20080107069A - 이송 로봇 장치

Info

Publication number: KR20080107069A
Application number: KR1020070054929A
Authority: KR
Inventors: 최승헌; 이기조; 여영진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-12-10

Abstract

본 발명은 이송 로봇 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치는 기판을 로딩 또는 언로딩하기 위한 로봇 핸드, 로봇 핸드를 상하좌우로 회전시키는 이동체, 이동체를 자기 부상시켜 비접촉 상태로 수평 유지하는 자기 부상 모듈, 및 자기 부상 모듈에 의해 부상한 이동체에 추력을 발생시켜 수평 이송시키는 하부 이송 유닛을 포함한다.

이송 로봇, 비접촉, 자기 부상, 리니어모터

Description

이송 로봇 장치{TRANSFER ROBOT EQUIPMENT}

도 1은 종래 기술에 따른 이송 로봇 장치를 나타낸 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 이송 로봇 장치의 로봇 주행부를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치의 로봇 주행부를 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따라 나타낸 도면이다.

도 5는 도 4의 A부분을 확대 도시한 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100: 로봇 유닛 200: 로봇 주행부

300: 기판 110: 로봇 핸드

120: 이동체 122: 복수의 아암

124: 지지부 126: 주축

210: 자기 부상 모듈 211: 하부 레일

212: 상부 레일 213, 214: 제1 및 제2 영구자석

220: 리니어모터 222: 고정자

224: 가동자 230: 가이드부

232: 돌출부 234: 끼움홈

236: 가이드레일 240: 케이블베이어

본 발명은 이송 로봇 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체나 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등의 평판 표시 장치를 제조하기 위해서는 매우 복잡한 공정을 거치게 된다.

각 제조 공정은 서로 상이한 단위 공정들로 연결되어 있고, 각 단위 공정을 행하는 장비가 다르기 때문에 각 장비들로 평판 표시 장치의 기판을 운반하는 이송 로봇이 마련된다.

도 1은 종래 기술에 따른 이송 로봇 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 이송 로봇 장치의 로봇 주행부를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 이송 로봇 장치는 크게 기판(30)을 로딩 또는 언로딩하기 위한 로봇 유닛(10)과, 로봇 유닛(10)을 일방향으로 주행시켜 기판을 이송하는 로봇 주행부(20)로 구성된다.

이때, 로봇 주행부(20)는 로봇 유닛(10)에 직선 동력을 발생시켜 추진력을 제공하는 구동부(22), 로봇 유닛(10)의 주행을 가이드하기 위한 가이드부(24)를 포 함할 수 있다.

구동부(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 서보 모터(도시하지 않음)에 의해 구동하는 랙 피니언(Rack Pinion) 기어로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 이송 로봇 장치는 서보 모터에 의한 구동력이 랙 기어(22a)에 전달되면, 랙 기어(22a)가 피니언 기어(22b)를 따라 회전하게 됨에 따라 로봇 유닛(10)이 주행하게 된다.

그런데, 종래의 이송 로봇 장치는 랙피니언 기어의 사용으로 진동 및 소음이 심하여 기어가 점점 마모하게 되고, 이로 인해 백래시(Backlash)가 발생되어 위치 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

게다가, 상부에 로딩되는 기판(30)과 로봇 유닛(10)으로 인한 하중에 의해 가이드부(24)와 랙피니언 기어에 가해지는 하중이 증가하게 된다. 증가된 하중에 의해 각 마찰면에서 파티클(particle)이 발생하게 되고, 심하게는 가이드부(24)와 랙피니언 기어 등의 파손으로 생산의 손실이 발생할 수 있다.

이러한 문제점은 기판(30)의 크기가 증가하고 이에 따라 로봇 유닛(10)이 대형화됨에 따라 더욱 심화될 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판을 이송하기 위한 이송 로봇을 비접촉식으로 주행시킴으로써 하중에 의한 부하를 줄여 파티클 발생을 방지하고 작업 효율을 높일 수 있는 이송 로봇 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치는, 기판을 로딩 또는 언로딩하기 위한 로봇 핸드, 상기 로봇 핸드를 상하좌우로 회전시키는 이동체, 상기 이동체를 자기 부상시켜 비접촉 상태로 수평 유지하는 자기 부상 모듈, 및 상기 자기 부상 모듈에 의해 부상한 이동체에 추력을 발생시켜 수평 이송시키는 하부 이송 유닛을 포함한다.

상기 자기 부상 모듈은, 이송 경로를 따라 길게 형성되고, 안쪽 면에 홈이 형성된 하부 레일, 상기 하부 레일의 홈과 맞물리며 상부는 상기 이동체를 지지하는 상부 레일, 상기 하부 레일의 홈에 구비된 제1 영구자석, 및 상기 상부 레일 상에 구비되어 상기 제1 영구자석에 대향되며 상기 제1 영구자석과 실질적으로 동일한 극성을 갖는 제2 영구자석을 포함한다.

추가로, 상기 이동체의 하부를 지지하면서 상기 하부 이송 유닛에 의한 수평 이송을 가이드하는 가이드부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 가이드부는, 상기 하부 레일의 홈에 상기 이송 경로를 따라 길게 형성된 돌출부, 및 상기 돌출부가 끼워지는 끼움홈이 형성되고 상기 상부 레일의 하부에 구비되는 가이드레일을 포함한다.

상기 하부 이송 유닛은 리니어 모터(linear motor)인 것을 특징으로 한다.

상기 하부 이송 유닛은, 특정 극성을 갖는 고정자, 및 상기 고정자에 대향되며 상기 고정자와 동일한 극성 및 반대되는 극성으로 구성되는 가동자를 포함한다.

상기 고정자 및 가동자는 코일을 이용한 전자석 또는 영구자석인 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이송 로봇 장치에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치는 액정 표시 장치뿐만 아니라 평판 표시 장치용 기판을 이송하기 위한 이송 장치로서, 자기 부상 원리를 적용하여 비접촉 상태로 주행함으로써 마찰로 인한 파티클 발생을 방지한 구조를 개시한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치는 크게 기 판(300)을 로딩 또는 언로딩하기 위한 로봇 유닛(100)과, 로봇 유닛(100)을 주행시키는 로봇 주행부(200)를 포함한다.

로봇 유닛(100)은 기판을 안착시키고 각 단위 공정에 로딩 또는 언로딩하는 복수의 로봇 핸드(110)를 포함하며, 이러한 복수의 로봇 핸드(110)를 자유자재로 회전시키기 위한 이동체(120)를 추가로 포함할 수 있다.

이동체(120)는 복수의 로봇 핸드(110)를 지지하면서 복수의 로봇 핸드(110)를 상하좌우로 회전 가능하게 연결된 복수의 아암(122)으로 구성될 수 있다. 이러한 복수의 아암(122)은 지지부(124)와 일체화된 주축(126)에 회전 가능하게 연결되고 수평 방향으로 접히거나 펼쳐질 수 있다.

기판(300)은 액정 표시 장치뿐만 아니라, 평판 표시 장치 등을 제작하기 위한 기판이며, 반도체의 웨이퍼(wafer)도 가능하다. 또한, 크기에 구애받지 않고 대형 기판도 적용이 가능하다.

이러한 기판(300)은 로봇 유닛(100)의 로봇 핸드(110) 상에 안착된 상태로 이송된다.

로봇 주행부(200)는 리니어 모터를 이용하여 로봇 유닛(100)을 비접촉 방식으로 주행시키는 역할을 한다.

즉, 로봇 유닛(100)을 자기 부상시킨 상태에서 이송 경로를 따라 주행하도록 구동함으로써 하부에 걸리는 하중의 부하를 줄이고, 마찰에 의한 파티클 발생을 제거한다.

이러한 로봇 주행부(200)에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설 명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치의 로봇 주행부를 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따라 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 A부분을 확대 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치의 로봇 주행부(200)는 자기 부상 모듈(210)과 하부 이송 유닛(220), 가이드부(230) 및 케이블베이어(cableveyor: 240)로 구성된다.

자기 부상 모듈(210)은 로봇 유닛(100)을 자기 부상시켜 비접촉 상태로 수평 유지하기 위한 것이고, 하부 이송 유닛(220)은 자기 부상 모듈(210)에 의해 부상한 로봇 유닛(100)에 추력을 발생시켜 수평 이송시키기 위한 것이다.

각 구성요소를 세부적으로 살펴보면, 먼저 자기 부상 모듈(210)은 서로 대향되는 하부 레일(211)과 상부 레일(212), 하부 레일(211)과 상부 레일(212)에 각각 구비되는 제1 영구자석(213) 및 제2 영구자석(214)을 포함한다.

하부 레일(211)은 이송 경로를 따라 길게 형성되고, 안쪽 면에 소정의 홈(211a)이 형성된다.

상부 레일(212)은 하부 레일(211)의 홈(211a)과 맞물리며, 상부에 위치한 로봇 유닛(100)의 이동체(120)를 지지하게 된다.

제1 영구자석(213213)은 하부 레일(211)의 양측에 구비되며, 레일을 따라 길게 형성되거나 또는 일정한 패턴을 형성하여 복수 개로 배열될 수 있다.

제2 영구자석(214)은 제1 영구자석(213)과 대향되도록 상부 레일(212)에 구비되며, 제1 영구자석(213)의 패턴에 대응되게 형성된다.

또한, 제2 영구자석(214)은 제1 영구자석(213)과 실질적으로 동일한 극성으로 구성되어 서로 대향되는 제1 영구자석(213)과 척력이 작용한다.

이와 같이 구성되는 자기 부상 모듈(210)은 제1 영구자석(213)과 제2 영구자석(214) 사이에 작용하는 척력에 의해 로봇 유닛(100)을 자기 부상시키고, 자기 부상한 로봇 유닛(100)이 주행하는 경우에도 척력에 의해 상부 레일(212)과 하부 레일(211)간 간극을 유지하여 수평을 유지하게 된다.

자기 부상 모듈(210)은 로봇 유닛(100)을 안정적으로 자기 부상시키기 위해 도시된 바와 같이 로봇 유닛(100)의 하부에 한 쌍으로 구비될 수 있다.

하부 이송 유닛(220)은 자기 부상 모듈(210)과 마찬가지로 로봇 유닛(100)을 안정적으로 주행시키기 위해 로봇 유닛(100)의 하부에 한 쌍으로 구비된다.

하부 이송 유닛(220)은 리니어 모터를 적용한 구동 방식으로, 일반적으로 특정 극성을 가지는 고정자(222)와, 고정자(222)에 대향되며 고정자(222)와 동일한 극성 또는 반대되는 극성을 가지는 가동자(224)를 포함한다.

이때, 고정자(222)는 도시된 바와 같이 로봇 유닛(100)의 하부에 구비되고, 가동자(224)는 고정자(222)의 하부에 로봇 유닛(100)을 이송하고자 하는 이송 경로를 따라 복수 개 배열될 수 있다.

또는, 가동자(224)가 로봇 유닛(100)의 하부에 구비되고, 고정자(222)는 가동자(224)의 하부에 구비될 수 있다.

즉, 고정자(222)와 가동자(224)는 이송하려는 방향에 따라 그 위치를 변경하여 장착할 수 있다.

또한, 고정자(222)와 가동자(224)는 코일을 이용한 전자석으로 구비되거나 또는 영구자석으로 구비될 수 있다. 전자석의 경우에는 특정 극성의 자력을 공급하기 위한 전원공급부가 별도로 구비될 수 있다.

이를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하부 이송 유닛(220)의 작용을 설명하면, 고정자(222)와 가동자(224) 사이에 작용하는 척력과에 의해 로봇 유닛(100)이 자기 부상하게 되고, 이와 동시에 좌우 이웃하는 가동자(224)와 작용하는 인력에 의해 고정자(222)가 당겨짐으로써 비접촉방식으로 로봇 유닛(100)이 이동하게 된다.

예를 들면, 고정자(222)가 S극성을 띄고, 가동자(224)는 고정자와 동일한 극성인 S극성과 고정자와 반대되는 극성 N극성이 교번적으로 반복 배열된다고 가정한다. 그러면, S극성을 띄는 고정자(222)와 S극성을 띄는 가동자(224) 사이에는 척력이 작용하게 되고, 이에 따라 고정자(222)가 가동자(224)로부터 멀어지게 된다. 따라서, 로봇 유닛(100)이 자기 부상하게 된다. 이때, S극성을 띄는 가동자(224)와 인접된 가동자(224)는 N극성을 띄므로 이러한 가동자(224)와 고정자(222) 사이에 인력이 작용하게 되고, 인력에 의해 자기 부상한 로봇 유닛(100)이 N극성을 띄는 가동자(224) 측으로 수평 이송하게 된다.

결과적으로, 가동자(224)는 S극성-N극성 순서대로 반복 배열되어 있으므로 상기와 같은 동작을 반복적으로 수행하게 됨에 따라, 로봇 유닛(100)이 하부 이송 유닛(220)을 통해 자기 부상한 상태에서 비접촉으로 주행하게 된다.

가이드부(230)는 이와 같이 작용하는 하부 이송 유닛(220)의 수평 이송을 가 이드한다.

도 4를 보면, 가이드부(230)는 자기 부상 모듈(210)의 하부 레일(211)의 홈(211a)에 이송 경로를 따라 길게 형성된 돌출부(232)와, 돌출부(232)가 끼워지는 끼움홈(234)이 형성되고 상부 레일(212)의 하부에 구비되는 가이드레일(236)로 구성된다.

따라서, 로봇 유닛(100)이 하부 이송 유닛(220)에 의해 수평 이송하게 됨에 따라 가이드레일(234)이 돌출부(232)를 따라 가이드되어, 주행의 안정성을 확보할 수 있다.

이러한 가이드부(230)는 로봇 유닛(100)의 하부를 지지함으로써 하중에 의한 부하를 받게 되는데, 로봇 유닛(100)이 자기 부상 모듈(210)에 의해 자기 부상한 상태로 이송되기 때문에 하중에 의한 부하를 덜 받게 된다. 따라서, 가이드부(230)의 마찰로 인한 파티클의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치는 로봇 주행부(200)의 하부 이송 유닛(220) 및 자기 부상 모듈(210)에 의해 로봇 유닛(100)을 비접촉식으로 주행시키고, 특히 자기 부상 모듈(210)을 이용하여 로봇 유닛(100)을 자기 부상한 상태로 수평 유지함으로써 하부 이송 유닛(220)과 가이드부(230)에 가해지는 하중의 부하를 감소시킬 수 있다. 이로써, 마찰로 인한 파티클의 주 발생 요인을 해소함으로써 파티클로 인한 기판 불량을 방지할 수 있고 장비 가동율을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 로봇 장치는 비접촉식으로 소음 및 진동으로 인한 문제점을 완전히 해소하고, 파티클 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 자기 부상으로 하중에 의한 부하를 감소시킬 수 있어 마찰에 의한 파티클 또한 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 가이드부의 장비에 대한 라이프 타임(life time)을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 리니어 모터를 이용함에 따라 안정적인 주행 시스템을 제공할 수 있다.

Claims

기판을 로딩 또는 언로딩하기 위한 로봇 핸드;

상기 로봇 핸드를 상하좌우로 회전시키는 이동체;

상기 이동체를 자기 부상시켜 비접촉 상태로 수평 유지하는 자기 부상 모듈; 및

상기 자기 부상 모듈에 의해 부상한 이동체에 추력을 발생시켜 수평 이송시키는 하부 이송 유닛

을 포함하는 이송 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 자기 부상 모듈은,

이송 경로를 따라 길게 형성되고, 안쪽 면에 홈이 형성된 하부 레일;

상기 하부 레일의 홈과 맞물리며 상부는 상기 이동체를 지지하는 상부 레일;

상기 하부 레일의 홈에 구비된 제1 영구자석; 및

상기 상부 레일 상에 구비되어 상기 제1 영구자석에 대향되며, 상기 제1 영구자석과 실질적으로 동일한 극성을 갖는 제2 영구자석

을 포함하는 이송 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 이동체의 하부를 지지하면서 상기 하부 이송 유닛에 의한 수평 이송을 가이드하는 가이드부

를 추가로 포함하는 이송 로봇 장치.
제3항에 있어서,

상기 가이드부는,

상기 하부 레일의 홈에 상기 이송 경로를 따라 길게 형성된 돌출부; 및

상기 돌출부가 끼워지는 끼움홈이 형성되고 상기 상부 레일의 하부에 구비되는 가이드레일

을 포함하는 이송 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 하부 이송 유닛은 리니어 모터(linear motor)인 것을 특징으로 하는 이송 로봇 장치.
제5항에 있어서,

상기 하부 이송 유닛은,

특정 극성을 갖는 고정자; 및

상기 고정자에 대향되며 상기 고정자와 동일한 극성 및 반대되는 극성으로 구성되는 가동자

를 포함하는 이송 로봇 장치.
제6항에 있어서,

상기 고정자는 코일을 이용한 전자석 또는 영구자석인 것을 특징으로 하는 이송 로봇 장치.
제6항에 있어서,

상기 가동자는 코일을 이용한 전자석 또는 영구자석인 것을 특징으로 하는 이송 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 이동체는 주축에 회전 가능하게 연결되어 수평 방향으로 접히거나 펼쳐지는 복수의 아암을 포함하는 이송 로봇 장치.