KR20100041063A - 기판 반송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 구조를 단순화하여 중량을 경량화하고, 유지보수가 손쉬운 기판 반송장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 과제는 기판 사이즈에 따라 상부롤러가 인가하는 하중을 최적으로 설정하여 기판의 갈라짐이나 깨짐 등의 손상을 방지할 수 있는 기판 반송장치를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 스탠드(200); 상기 스탠드(200)에 고정되는 제1 축(310)에 회전 가능하게 결합되는 암(300); 상기 암(300)의 일단에 설치되어 반송롤러(100)의 상측에 위치하는 상부롤러(400); 그리고, 상기 스탠드(200)에 설치되어 암(300)의 타단 상면과 접촉하며, 수직방향 이동을 통해 암(300)을 회전시킴으로써 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이의 갭(gap)을 조절하는 갭 조정기를 포함하여 이루어지는 기판 반송장치를 제공한다.

Description

기판 반송장치{APPARATUS FOR TRANSFERRING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 반송장치에 관한 것으로서, 특히 구조를 단순화하여 중량을 경량화하고, 상부롤러를 통해 기판에 인가되는 하중을 기판 사이즈에 따라 최적으로 조절할 수 있는 기판 반송장치에 관한 것이다.

액정표시장치용 유리 기판, 포토 마스크용 유리 기판, 광디스크용 유리 기판, 반도체 웨이퍼 등의 기판은 식각공정, 세정공정, 건조공정 등의 다양한 처리공정을 거쳐 제작되며, 이러한 처리공정이 진행되는 과정에서 기판은 반송장치에 의해 각 공정간을 연속적으로 이동한다.

도 1은 종래기술에 따른 기판 반송장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 기판 반송장치는 크게 반송축(40)에 일정 간격을 두고 결합되는 다수개의 반송롤러(30)와, 상부축(20)의 양단에 각각 결합되어 반송롤러(30)의 상측에 배치되는 한쌍의 상부롤러(10)로 구성된다.

상기 반송롤러(30)는 반송축(40)의 회전에 의해 회전하며, 기판(S)의 하면 접촉점을 통해 반송구동력을 기판(S)에 전달함으로써 기판(S)을 이송방향으로 이동시킨다. 상기 반송축(40)의 회전은 반송축(40)에 결합된 모터 등과 같은 구동장치(미도시)에 의해 이루어진다.

상기 상부롤러(10)는 상부축(20)의 회전에 의해 회전하며, 기판(S)의 상면에 접촉하여 기판(S)을 이송방향으로 밀어준다. 이러한 상부롤러(10)의 회전은 반송축(40)의 회전동력을 공급받아 이루어진다. 이를 위해 반송축(40) 일단에는 구동기어(41)가 설치되고, 상부축(20)의 일단에는 상기 구동기어(41)와 맞물리는 종동기어(21)가 설치된다. 따라서, 모터 등의 구동장치가 동작을 시작하여 반송축(40)이 회전하면, 구동기어(41)와 맞물린 종동기어(21)도 회전하게 되어 상부롤러(10)의 회전이 이루어진다. 미설명 부호 50은 베어링 하우징이며, 미설명 부호 60은 상부축 및 반송축을 지지하는 베어링이다.

한편, 상기 상부롤러(10)는 기판(S)에 하중을 인가하여 기판(S)과 반송롤러(30)의 접촉점에서 발생할 수 있는 기판(S)의 미끄러짐 현상을 방지하는 역할을 한다.

좀더 상세히 설명하면, 기판(S)의 반송과정에서 반송롤러(30)가 가하는 반송구동력(P)이 기판(S)과 반송롤러(30)의 마찰력(점착제동력)(F)보다 크면 접촉점에서 기판의 미끄러짐(slip) 현상이 발생한다. 일반적으로 F(마찰력)=W(물질중량)*μ(마찰계수)로 구해지며, 마찰계수(μ)는 접촉하는 두 물질과 그 접촉표면의 상태로 정해지는 일정 계수이다.

상기 미끄러짐 현상은 습식처리 과정 중 기판(S)의 고속반송구간 또는 고압 샤워구간과 같은 특정구간에서 주로 발생하며, 이러한 기판(S)의 미끄러짐 현상이 발생하면 기판(S)끼리의 충돌에 의한 기판(S) 파손 뿐만 아니라 전체적인 장치제어 에 이상이 발생하여 생산성을 저하시킬 위험이 있다.

따라서, 특정구간에 상부롤러(10)를 설치하여 상부롤러(10)가 반송되는 기판(S)의 상면에 접촉하도록 하면 기판(S)의 반송시 상기 상부롤러(10)에 의해 기판(S)에 하중이 부가되고, 이에 따라 특정구간에서도 F > P의 관계가 유지되어 기판(S)의 미끄러짐 현상이 방지될 수 있다.

하지만, 상술한 종래기술에 따른 기판 반송장치는 기판(S) 사이즈 증가에 따라 상부롤러(10)가 기판(S)에 과도한 하중을 인가하여 상부롤러(10)와 기판(S)의 접촉점에서 기판(S)의 갈라짐이나 깨짐(Chipping) 현상이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.

상기 문제점은 기판(S) 사이즈 증가에 따라 상부축(20)의 중량 역시 증가하기 때문이다. 즉, 기판(S) 사이즈가 증가하면 상부축(20)의 길이가 증가하게 되고, 또한 상부축(20)의 직경 역시 자체중량에 의한 휨방지를 위하여 증가하기 때문에 상부축(20)의 중량은 크게 증가한다. 이와 같이 기판(S) 사이즈 증가에 따라 상부축(20)의 중량이 증가하면 당연히 상부축(20)과 결합되어 있는 상부롤러(10)에 의해 기판(S) 상면에 부가되는 하중이 점점 증가하게 되고, 결국 기판(S) 사이즈가 일정 이상이 되면 상부롤러(20)에 의해 기판(S)에 과도한 하중이 인가되어 기판(S)의 깨짐(Chipping) 현상이 발생하게 된다.

예를 들어, 제8세대 G8 액정패널은 유리 기판의 크기가 2m가 넘으며 이에 따 라 금속재료 축은 약 9kg, 수지재료 축은 중량이 약 4kg에 달하여 일반적으로 적정한 하중이라고 불리는 기판에 부가되는 하중 1Kg 이하를 초과하는 상태이다.

본 발명의 과제는 구조를 단순화하여 중량을 경량화하고, 유지보수가 손쉬운 기판 반송장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 과제는 기판 사이즈에 따라 상부롤러가 인가하는 하중을 최적으로 설정하여 기판의 갈라짐이나 깨짐 등의 손상을 방지할 수 있는 기판 반송장치를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 이를 위해 본 발명은 스탠드(200); 상기 스탠드(200)에 고정되는 제1 축(310)에 회전 가능하게 결합되는 암(300); 상기 암(300)의 일단에 설치되어 반송롤러(100)의 상측에 위치하는 상부롤러(400); 그리고, 상기 스탠드(200)에 설치되어 암(300)의 타단 상면과 접촉하며, 수직방향 이동을 통해 암(300)을 회전시킴으로써 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이의 갭(gap)을 조절하는 갭 조정기를 포함하여 이루어지는 기판 반송장치를 제공한다.

본 발명에 따른 기판 반송장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

먼저, 본 발명에 따른 기판 반송장치는 하나의 축에 하나의 상부롤러(400)가 설치되는 구조이므로 종래와 같이 기판 사이즈가 증가함에 따라 축의 길이가 길어지는 등의 문제가 발생하지 않아 구조가 단순하고 경량화가 가능해진다.

그리고, 기판 상측에는 많은 장치들이 존재하는데 종래와 같이 상부축이 기 판 상측에 가로놓여 지는 구조가 아니므로 기판 상측에 설치되는 각종 장비들의 배치나 유지보수를 위한 공간 확보가 이루어진다.

또한, 갭 조정기(500) 및 하중 설정기(600)를 이용해 기판 사이즈에 따라 기판에 가해지는 최적의 하중을 설정할 수 있으므로 기판의 갈라짐이나 깨짐 등의 손상을 사전에 방지할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당 업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 반송장치의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판 반송장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 암의 개략적 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 반송장치는 반송롤러(100), 스탠드(200), 암(arm)(300), 상부롤러(400), 그리고 갭(gap) 조정기(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 반송롤러(100)는 기판(S)의 하면에 접촉하며, 회전에 의해 기판(S)을 반송방향으로 슬라이딩 이동시킨다. 이를 위해 상기 반송롤러(100)는 반송축(A)에 결합되며, 상기 반송축(A)은 베어링 하우징(120) 내부에 설치되는 베어링(110)에 회전 가능하게 지지된다.(도 3참조) 비록 도시하지는 않았지만, 상기 반송축(A)의 일단에는 모터 등과 같은 구동장치가 결합된다.

상기 스탠드(200)는 고정 볼트(210) 등의 체결수단에 의해 베어링 하우징(110)에 고정 설치된다. 물론, 상기 스탠드(200)는 작업장 바닥면상에 고정 설치될 수 있는 등 설치위치는 다양하게 변경될 수 있다.

상기 암(300)은 스탠드(200)에 회전 가능하게 설치된다. 구체적으로, 상기 암(300)은 스탠드(200)에 고정되는 제1 축(310)에 회전가능하게 결합된다. 따라서, 암(300)에 외력이 인가되면 암(300)은 베어링(320)(도 4참조)에 의해 지지되는 상기 제1 축(310)을 중심으로 회전하게 된다.

상기 상부롤러(400)는 제2 축(410)을 통해 상기 암(300)의 일단에 결합되어 반송롤러(100)의 상측에 위치한다. 이러한 상부롤러(400)는 기판(S)의 고속반송구간 또는 고압 샤워구간과 같은 특정구간에 설치되어 반송되는 기판(S)에 하중을 가함으로써 기판(S)의 미끄러짐 현상을 방지한다.

또한, 상기 상부롤러(400)는 반송롤러(100)의 회전시 반송롤러(100)와 함께 회전하며 기판(S)을 슬라이딩 방향(이동방향)으로 밀어준다. 상기 상부롤러(400)의 회전은 반송축(A)의 회전동력을 공급받아 이루어진다. 이를 위해 회전축(A)의 타단에는 구동기어(130)가 설치되고, 제2 축(410)의 타단에는 구동기어(130)와 맞물리는 종동기어(430)가 설치된다.(도 3참조) 따라서, 모터 등의 구동장치가 동작을 시작하여 반송축(A)이 회전하면, 구동기어(130)와 맞물린 종동기어(430)도 회전하게 되어 제2 축(410) 즉, 상부롤러(400)의 회전이 이루어지게 된다.

상기 갭 조정기(500)는 스탠드(200)에 설치되어 암(300)의 타단 상면에 접촉한다. 구체적으로, 상기 갭 조정기(500)는 스탠드(200)의 상단에 설치되는 수평 플레이트(220)를 관통하여 암(200)의 타단 상면에 접촉하며, 수직방향 이동을 통해 암(300)을 회전시킴으로써 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이의 갭(gap)을 조절한다.

이하, 상기 갭 조정기(500)를 통해 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이의 갭(L)이 조절되는 과정을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 갭 조정기를 이용해 갭을 증가시키는 모습을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 갭 조정기를 이용해 갭을 감소시키는 모습을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 갭 조정기(500)가 수직 하방으로 이동하여 고정되면 암(300)의 타단이 갭 조정기(500)에 의해 가압되어 암(300)은 점선으로 도시된 바와 같이 제1 회전축(310)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전하고, 이에 따라 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이의 갭(L)은 증가한다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 갭 조정기(500)가 수직 상방으로 이동하여 고정되면 암(300)의 타단 상측이 갭 조정기(500)와 접촉될때까지 암(300)은 점선으로 도시된 바와 같이 제1 회전축(310)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하고, 이에 따라 상부롤러(400)와 반송롤러(100)사이의 갭(L)은 감소하게 된다.

여기서, 상기 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이의 갭(L)은 기판(S) 두께 의 60~70%가 되도록 조절됨이 바람직하다.

이러한 상기 갭 조정기(500)의 구조는 다양한 변형이 가능하다. 비록 도시하지는 않았지만, 갭 조정기는 스탠드(200)에 수직 방향으로 형성되는 가이드 홈과, 암(300)의 타단 상면에 접촉한 상태로 가이드 홈을 따라 이동하는 레버로 구성될 수 있다. 이 경우, 레버가 가이드 홈을 따라 수직 이동하면 암(300)이 회전하게 되어 갭(L) 조절이 이루어진다.

한편, 갭(L) 조절이 완료된 후 기판(S) 반송이 진행되면 기판(L)과의 접촉에 의해 상부롤러(400)가 상하측으로 요동하기 때문에 갭(L)은 설정된 값을 최소값으로 하여 일정범위에서 연속적으로 변화하게 된다.

좀더 상세히 설명하면, 갭(L) 조절이 완료되면 갭 조정기(500)에 의해 암(300)의 시계방향 회전이 제한되기 때문에 기판 반송과정에서 갭(L)은 설정 값 이하로 작아지지 않는다. 하지만, 갭 조정기(500)에 의해 암(300)의 도면상 반시계방향 회전은 제한되지 않기 때문에 기판(S)이 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이로 들어오면 상부롤러(400)가 상측으로 이동하고, 이에 따라 암(300)은 반시계방향으로 회전하게 되어 갭(L)은 증가하게 된다. 이는 갭(L)이 기판(S) 두께보다 작게 설정되기 때문에 암(300)의 반시계방향 회전이 제한되면 즉, 상부롤러(400)의 상측 이동이 제한되면 기판(L)이 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이에 끼여 파손될 위험이 있기 때문이다.

또한, 기판(S)이 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이를 빠져나가면 상부롤러(400)는 다시 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하고, 이에 따라 갭(L) 역시 처음 설정 값으로 복귀하게 된다.

이와 같이, 기판(S)이 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이로 들어오면 상부롤러(400)가 상측으로 이동하고, 기판(S)이 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이를 빠져나가면 상부롤러(400)가 원위치로 복귀하므로 갭(L)은 기판(S)의 반송이 진행되는 동안 설정된 값을 최소값으로 하여 일정범위에서 연속적으로 변화하게 된다.

한편, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 암(300)의 타단 일측에는 수평방향으로 연장되는 가이드 빔(610)과, 상기 가이드 빔(610)을 따라 이동하는 중추(重錘)(620)로 구성되는 하중 조절기(600)가 설치된다.

상기 하중 조절기(600)는 기판(S) 반송시 상부롤러(400)에 의해 기판(S)에 부가되는 하중을 조절하는 장치로서, 하중 조절은 가이드 빔(610)을 따라 중추(620)를 이동시킴으로써 이루어진다.

좀더 상세히 설명하면, 상부롤러(400)가 기판(S)의 상면에 하중을 인가하는 상태에서 상기 중추(620)를 상부롤러(400)에서 멀어지는 방향(도면상 좌측방향)으로 이동시키면 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중은 감소하고, 중추(620)를 상부롤러(400)와 가까워지는 방향(도면상 우측방향)으로 이동시키면 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중은 증가한다. 이는 중추(620)의 이동에 따라 제1 축(310)을 기준으로 암(300)의 타단에 작용하는 토크(Torque)가 변화하기 때문이다. 이와 같이, 하중 조절기(600)를 이용하면 기판(S) 반송과정에서 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중을 미세하게 조절할 수 있다.

물론, 갭 조정기(500)를 이용해 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이의 갭(L)을 재조정함으로써 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중을 조절할 수도 있지만, 이는 기판 반송작업을 중단하고 이루어져야 하기 때문에 미세한 하중 조절이 필요할 경우에는 하중 조절기(300)를 이용해 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중을 조절함이 바람직하다.

상술한 본 발명에 따른 기판 반송장치에 의해 기판이 반송되는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기판(S) 사이즈가 결정되면 갭 조정기(500)를 수직 이동시켜 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이의 갭(L)을 조절한다. 상기 갭(L)은 기판(S) 두께의 60~70%사이로 조절된다.

이후, 모터 등의 구동장치에 의해 반송롤러(100)가 회전을 시작하면 상부롤러(400) 역시 종동기어(430)를 통해 반송롤러(100)의 구동력을 전달받아 회전하게 되어 상기 반송롤러(100)와 상부롤러(400) 사이로 들어오는 기판(S)의 반송이 이루어진다. 이때, 상기 상부롤러(400)는 기판에 밀려 상측으로 회전요동하여 기판(S)의 상면에 접촉함으로써 기판(S)에 하중을 인가하여 기판(S)의 미끄러짐을 방지한다.

한편, 상부롤러(400)에 의한 하중 인가에도 불구하고 기판(S)의 미끄러점이 발생하거나 상부롤러(400)가 인가하는 하중이 커 기판(S)의 갈라짐 현상 등이 발생하면 기판(S) 반송중에도 가이드 빔(610)을 따라 중추(620)를 이동시켜 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중을 미세하게 조절한다.

도 1은 종래기술에 따른 기판 반송장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 반송장치의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 기판 반송장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 암의 개략적 구성을 나타내는 평면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 갭 조정기를 이용해 갭을 증가시키는 모습을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 갭 조정기를 이용해 갭을 감소시키는 모습을 나타내는 도면이다.

Claims (4)

1. 스탠드(200);

   상기 스탠드(200)에 고정되는 제1 축(310)에 회전 가능하게 결합되는 암(300);

   상기 암(300)의 일단에 설치되어 반송롤러(100)의 상측에 위치하는 상부롤러(400); 그리고,

   상기 스탠드(200)에 설치되어 암(300)의 타단 상면과 접촉하며, 수직방향 이동을 통해 암(300)을 회전시킴으로써 상부롤러(400)와 반송롤러(100) 사이의 갭(gap)을 조절하는 갭 조정기를 포함하여 이루어지는 기판 반송장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 암(300)의 타단 일측에는 상부롤러(400)가 기판(S)에 가하는 하중을 미세조절하기 위한 하중 조절기(600)가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 하중 조절기(600)는

   수평방향으로 연장되는 가이드 빔(610)과,

   상기 가이드 빔(610)을 따라 수평이동하는 중추(620)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 스탠드(200)의 상단에는 수평 플레이트(220)가 설치되고,

   상기 갭 조정기(500)는 상기 수평 플레이트(220)를 관통하여 암(300)의 타단 상면에 접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.

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