KR20100096091A - 2 개의 외측 피봇암과 플랫폼 사이의 쓰리링 베어링을 가진 머니퓰레이터 - Google Patents

2 개의 외측 피봇암과 플랫폼 사이의 쓰리링 베어링을 가진 머니퓰레이터 Download PDF

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arms
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외르크-올리버 헤스터만
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섀플러 테크놀로지스 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 핸들링 장치 (1) 에 관한 것으로, 상기 핸들링 장치는 제 1 베어링 장치 (4) 를 포함하며, 상기 제 1 베어링 장치는 2 개의 내측 피봇암 (2, 3) 의 피봇점을 형성하고, 상기 내측 피봇암들에는 각각 하나의 외측 피봇암 (5, 6) 이 관절식으로 연결되어 있으며, 상기 두 외측 피봇암 (5, 6) 은 플랫폼 (9) 을 지지하고 있다. 상기 플랫폼 (9) 은 외측 쓰리링 베어링 (10) 을 통해 상기 외측 피봇암 (5, 6) 들에 선회 가능하게 연결되어 있다.

Description

2 개의 외측 피봇암과 플랫폼 사이의 쓰리링 베어링을 가진 머니퓰레이터 {MANIPULATOR HAVING A THREE-RING BEARING BETWEEN TWO OUTER PIVOT ARMS AND A PLATFORM}
본 발명은 예컨대 전기 또는 전자 부품을 핸들링하기에 적합한 핸들링 장치에 관한 것이다.
청구항 제 1 항의 전제부에 따른 핸들링 장치는 예컨대 US 6,224,319 B1 에 공지되어 있다. 이 핸들링 장치는 하나의 공통의 회전축 둘레로 선회 가능한 2 개의 내측 암 (arm) 을 포함하며, 상기 암들에는 각각 하나의 외측 암이 관절식으로 연결되어 있다. 상기 외측 암들은 예컨대 규소 와이퍼의 이송을 위해 이용 가능한 플랫폼과 결합 (coupling) 되어 있다. 상기 플랫폼은 2 개의 원형 개구부를 구비하며, 상기 개구부들 안에는 각각 상기 외측 암과의 연결을 위한 베어링이 수용되어 있다. US 6,244,319 B1 에 따른 장치를 통해, 상기 플랫폼을 상기 장치의 중앙을 넘어 이동시키는 것이 가능하다.
본 발명의 목적은 하나의 공통의 회전축 둘레로 선회 가능한 2 개의 내측 암과, 이것들과 연결되어 있고 함께 플랫폼을 지지하고 있는 2 개의 외측 암을 구비하며, 상기 내측 암들의 상기 회전축을 넘어 플랫폼의 이동을 가능하게 하고, 또한 동시에 특히 간단한 구조로 그 탁월함을 나타내는 핸들링 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따르면 청구항 제 1 의 특징들을 가진 핸들링 장치를 통해 달성된다. 상기 핸들링 장치는 제 1 베어링 장치 (bearing device) 를 구비하며, 상기 제 1 베어링 장치는 2 개의 내측 피봇암의 피봇점 (pivot point) 을 형성하고, 상기 피봇점으로부터 멀리 향하는 상기 내측 피봇암들의 단부들에는 각각 하나의 외측 피봇암이 관절식으로 연결되어 있다. 상기 두 외측 피봇암은 함께 플랫폼을 지지하고 있으며, 상기 플랫폼은 상기 제 1 베어링 장치의 회전축에 대한 법평면 (normal plane) 에서 이동 가능하다. 상기 플랫폼은 하나의 유일한 베어링 장치, 즉 외측 쓰리링 베어링 (three-ring bearing) 을 통해 상기 두 외측 피봇암에 선회 가능하게 연결되어 있다. 그러므로, 핸들링 장치의 상기 4 개의 피봇암은 함께 4관절 체인을 형성한다. 상기 제 1 베어링 장치는 바람직하게는 상기 외측 쓰리링 베어링과 마찬가지로 쓰리링 구름 베어링 (rolling bearing) 으로서 형성되어 있다. 이 베어링들의 전동체로는 예컨대 볼 (ball) 또는 원통형 롤러 (roller) 가 적합하다. 후자의 경우, 구름 베어링은 바람직하게는 크로스 롤러 베어링 (cross roller bearing) 으로서 설계되어 있다. 어느 경우이든 쓰리링 베어링의 여러 가지 전동체열 (列) 들은 하나의 공통의 평면에 배치되거나 또는 서로 간격을 둔 평면들에 배치될 수 있다.
바람직한 구현형태에 따르면, 상기 제 1 베어링 장치에 대해 동심적으로 동기 풀리 (synchronization pulley) 가 배치되어 있으며, 상기 동기 풀리는, 한 내측 피봇암이 특정한 각도 만큼 상기 동기 풀리에 대해 선회될 때 다른 내측 피봇암이 상기 동기 풀리에 대해 동일한 각도 만큼, 하지만 반대 방향으로 선회되도록 상기 내측 피봇암들과 기계적으로 결합되어 있다. 이 동기 기능을 실현하기 위해서는 예컨대 기어 트레인 (gear train), 특히 베벨기어 트레인 (bevel gear train) 이 적합하다. 이 경우, 동기 풀리는 베벨기어 지지체와 단단히 연결되어 있거나 또는 이것과 동일하다. 상기 동기 풀리의 회전축은 상기 제 1 베어링 장치의 회전축, 즉 내측 베어링암들의 내측 선회축과 일치한다.
특히 바람직한 개선예에 따르면, 상기 동기 풀리는 톱니벨트 풀리로서 형성되어 있거나, 또는 이러한 것에 회전 불가능하게 연결되어 있다. 상기 톱니벨트 풀리는 톱니벨트 및 제 2 벨트 풀리와 함께 (상기 제 2 벨트 풀리는 내측 피봇암과 외측 피봇암 사이의 회전축에 대해 동심적으로 배치되어 있다) 상기 외측 피봇암의 운동을 상기 내측 피봇암의 운동과 동기화 (synchronize) 시키는데 사용된다. 상기 내측 피봇암과 상기 외측 피봇암 사이의 회전점에 배치된 외측 벨트 풀리는 동기 풀리라고 불리우는 내측 톱니벨트 풀리의 지름의 절반을 가지며, 그러므로 절반의 잇수를 갖는다. 톱니벨트 대신 체인 또는 다른 견인수단이 이용될 수도 있다.
상기 내측 피봇암들을 구동시키기 위해서는, 바람직하게는 서로 독립적으로 트리거링 가능한 구동장치들이 장착되어 있다. 상기 구동장치들을 통해 상기 두 내측 피봇암이 동일한 양 만큼, 하지만 반대 방향들로 선회되면, 플랫폼은 직선을 따라 이동되는 반면, 동기 풀리는 변함없는 각위치에 머문다. 기어 트레인을 이용한 제 1 내측 피봇암과 제 2 내측 피봇암과의 동기화, 및 벨트 전동장치를 이용한 내측 피봇암과 이에 관절식으로 연결된 외측 피봇암과의 동시적인 동기화를 통해, 2 개의 자유도를 가진 4관절 체인은 정의되어 (defined) 배치될 수 있다. 상기 피봇암들의 포지셔닝 (positioning) 을 분명히 확정하는 2 개의 파라미터로는 예컨대 동기 풀리의 각위치와, 내측 피봇암들 사이에 이루어진 각도가 적합하다.
상기 제 1 베어링 장치와, 상기 내측 피봇암들과 상기 외측 피봇암들 사이의 두 베어링과, 상기 외측 쓰리링 베어링은 간략히 핸들링 장치의 관절들이라고 불리운다. 이 경우, 각각 내측 피봇암과 외측 피봇암의 사이에 배치된 관절들은 핸들링 장치의 중간 관절들이다. 각각의 내측 피봇암의 절대 각위치가 각각의 구동장치를 통해 별도로 설정 가능하다는 전제조건하에, 핸들링 장치의 작동에는 예컨대 상기 설명된 벨트 드라이브를 이용한 내측 피봇암과 외측 피봇암 사이의 별도의 동기화가 필요하지 않다. 하지만 핸들링 장치 내부에서의 유극이 불가피하기 때문에, 이러한 동기화는 플랫폼의 이동시 정밀성, 특히 반복 정확성의 향상에 기여한다. 특히 바람직한 구현형태에서는, 제 1 내측 피봇암과 이에 관절식으로 연결된 제 1 외측 피봇암의 사이뿐만 아니라 제 2 내측 피봇암과 제 2 외측 피봇암의 사이에는 기계적 동기화가 특히 벨트 드라이브를 통해 제공되어 있다. 이는 이론적으로 기계적 시스템의 일치를 의미하긴 하지만 기계적 조임은 선택된 구성요소, 특히 벨트의 탄성을 통해 저지된다.
상기 제 1 베어링 장치의 회전축과 상기 외측 쓰리링 베어링의 회전축은 하나의 공통의 평면에 놓여 있고, 상기 평면에 대해 플랫폼은 바람직한 구현형태에서는 회전 가능하지 않다. 이는 상기 외측 피봇암들이 상기 내측 피봇암들과 마찬가지로 상기 언급된 평면에 대해 항상 대칭으로 움직여지는 반면, 플랫폼은 항상 가운데에서 상기 평면에 의해 교차되는 것을 의미한다. 이를 실현하기 위해서는 이론적으로는 외측 피봇암들 중 하나와 플랫폼 사이의 기계적 동기화면 충분하다. 하지만 바람직하게는 두 외측 피봇암이 동시에 플랫폼과 기계적으로 동기화된다. 이 기능을 충족시키기 위해서는 상기 제 1 베어링 장치에서의 동기 장치와 유사하게 기어 트레인, 특히 베벨기어 트레인이 적합하다. 이때, 외측 쓰리링 베어링의 경우에는 동기 풀리가 플랫폼에 회전 불가능하게 연결되어 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 근거로 상세히 설명한다.
도 1 은 제 1 포지셔닝에서의 핸들링 장치의 간단한 평면도,
도 2 는 제 2 포지셔닝에서의 핸들링 장치,
도 3 은 핸들링 장치의 분해 조립도,
도 4 는 중간 위치에서의 핸들링 장치의 평면도,
도 5 는 도 4 에 따른 배열의 단면,
도 6 내지 도 8 은 핸들링 장치의 쓰리링 베어링의 여러 가지 변형들이다.
도 1 내지 도 5 는 핸들링 장치 (1) 를 나타내며, 그의 기본적인 기능과 관련하여서는 DE 특허출원 10 2006 018 590.0 을 참조하도록 한다. 핸들링 장치 (1) 는 2 개의 내측 피봇암 (2, 3) 을 구비하며, 상기 내측 피봇암들은 제 1 베어링 장치 (4) 를 통해 하나의 공통의 회전축 (D1) 둘레로 선회 가능하고, 상기 회전축은 일반적으로 위치가 고정되어 있다. 각각의 내측 피봇암 (2, 3) 에는 외측 피봇암 (5, 6) 이 각각 하나의 중간 베어링 (7, 8), 특히 구름 베어링을 통해 관절식으로 연결되어 있다. 두 외측 피봇암 (5, 6) 은 함께 플랫폼 (9) 을 지지하고 있으며, 상기 외측 피봇암들은 외측 쓰리링 베어링 (10) (상기 외측 쓰리링 베어링의 회전축은 D2 으로 표시되어 있다) 을 통해 상기 플랫폼과 선회 가능하게 연결되어 있다. 외측 쓰리링 베어링 (10) 과, 마찬가지로 쓰리링 베어링으로서 형성된 제 1 베어링 장치 (4) 와, 중간 베어링 (7, 8) 들은 간략히 핸들링 장치 (1) 의 관절들이라고 불리우며, 피봇암 (2, 3, 5, 6) 들과 함께 4관절 체인을 형성한다. 특히 도 1, 도 2 및 도 5 의 비교가 나타내는 바와 같이, 플랫폼 (9) 을 제 1 베어링 장치 (4) 를 넘어 이동시키는 것이 가능하고, 이때 도 4 에 따른 배열에서 회전축 (D1, D2) 들은 서로 합동이다.
각각의 내측 피봇암 (2, 3) 은 톱니링 (11, 12) 을 통해 별도로 구동 가능하다. 이로써, 플랫폼 (9) 의 방사상 운동, 선회운동 또는 임의로 조합된 운동이 실현 가능하다. 회전축 (D1) 에 대해 동심적인 두 톱니링 (11, 12) 은 베벨기어 트레인 (13) 을 통해 동기 풀리 (14) 와 기계적으로 결합되어 있다. 상기 동기 풀리는 톱니벨트 풀리이며, 상기 톱니벨트 풀리는 제 1 선회각도 만큼의 제 1 내측 피봇암 (2) 의 선회시, 또한 제 2 선회각도 만큼의 제 2 내측 피봇암 (3) 의 동시적인 선회시, 상기 두 선회각도의 합계의 절반 만큼 회전된다. 예컨대 제 1 내측 피봇암 (2) 이 특정한 선회각도 만큼 제 1 방향에서 회전되고 제 2 피봇암 (3) 이 동시에 동일한 크기의 선회각도 만큼 반대 방향으로 회전되면, 상기 톱니벨트 풀리 (14) 는 변함없는 각위치 (angular position) 에 머문다. 이때, 플랫폼 (9) 은 제 1 회전축 (D1) 과 관련하여 방사상 방향에서만 옮겨진다. 동일한 회전방향에서의 일치하는 각속도 (angular speed) 를 가진 두 톱니링 (11, 12) 의 구동은 다른 극단적인 경우를 나타낸다: 이 경우 동기 풀리 (14) 와 톱니링 (11, 12) 들 간의 각도비율은 변함없이 지속된다. 이로써, 제 2 회전축 (D2) 은 제 1 베어링 장치 (4) 에 대해 원형 경로에서 선회된다.
동기 풀리 (14) 의 둘레에는 2 개의 톱니벨트 (15, 16) 가 걸려 있으며, 상기 톱니벨트들은 각각 내측 피봇암 (2, 3) 의 내부에서 진행되고 제 2 벨트 풀리 (17) 둘레에 걸려 있으며, 상기 제 2 벨트 풀리는 외측 피봇암 (5, 6) 들에 회전 불가능하게 연결되어 있다. 제 2 벨트 풀리 (17) 는 외측 피봇암 (5, 6) 과 내측 피봇암 (2, 3) 사이의 소망하는 동기화에 상응하여 내측 톱니벨트 풀리 (14) 의 지름의 절반을 가진다. 그러므로, 베벨기어 트레인 (13), 및 벨트 (15, 16) 를 포함하고 함께 참조부호 18, 19 로 표시된 두 견인 전동장치와 함께, 핸들링 장치 (1) 는 통틀어 3 개의 동기 장치 (synchronization device) 를 포함하며, 상기 동기 장치들은 4관절 체인으로 분류될 수 있다. 그 밖의 동기 장치 (20) 는, 회전축 (D1 및 D2) 을 통해 놓여진 평면에 대해 플랫폼 (9) 이 변함없는 각위치에 항상 머무는 것을 안전하게 한다. 동기 장치 (20) 는 동기 풀리 (14) 를 포함하는 이른바 내측 동기 장치와 유사하게 베벨기어 트레인으로서 구성되어 있으며 외측 동기 장치라고도 불리운다.
도 6 내지 도 8 에는 쓰리링 베어링 (21) 의 여러 가지 가능한 구조가 도시되어 있으며, 상기 쓰리링 베어링은 핸들링 장치 (1) 의 제 1 베어링 장치 (4) 로서뿐만 아니라 외측 쓰리링 베어링 (10) 으로서도 사용 가능하다. 각각의 쓰리링 베어링 (21) 은 제 1 링 (22) 과, 이에 대해 동심적으로 배치된 제 2 링 (23) 과 제 3 링 (24) 을 구비하며, 이때 모든 링 (22, 23, 24) 은 서로 독립적으로 회전 가능하다. 쓰리링 베어링 (21) 의 전동체 (25) 로는 원통형 롤러가 장착되어 있다; 크로스 롤러 베어링에 관한 것이다. 크로스 롤러 베어링으로서 형성된 쓰리링 구름 베어링 (21) 은 방사상 및 축방향 하중을 흡수하기에 적합할뿐만 아니라 틸팅 모멘트를 흡수하기에도 적합하다. 제 1 베어링 장치 (4) 로서 사용되는 경우, 예컨대 제 1 링 (22) 은 고정식으로 배치되어 있는 반면, 다른 두 링 (23, 24) 은 내측 피봇암 (2, 3) 들과 연결되어 있다. 이에 반해, 외측 쓰리링 베어링 (10) 의 경우에는, 예컨대 쓰리링 베어링 (21) 의 제 1 링 (22) 은 플랫폼 (9) 과 강성적으로 연결되어 있는 반면, 링 (23, 24) 들은 외측 피봇암 (5, 6) 들과 나사결합되어 있다. 두 쓰리링 베어링 (4, 10) 때문에, 핸들링 장치 (1) 는 통틀어 4 개의 관절 (4, 7, 8, 10) 만을 갖는다.
1 : 핸들링 장치 2, 3 : 내측 피봇암
4 : 베어링 장치 5, 6 : 외측 피봇암
7 : 중간 베어링 8 : 중간 베어링
9 : 플랫폼 10 : 외측 쓰리링 베어링
11, 12 : 동심적인 톱니링 13 : 베벨기어 트레인
14 : 동기 풀리 15, 16 : 톱니벨트
17 : 벨트 풀리 18, 19 : 견인 전동장치
20 : 동기 장치 21 : 쓰리링 베어링
22 : 제 1 링 23 : 제 2 링
24 : 제 3 링 25 : 전동체
D1, D2 : 회전축

Claims (12)

  1. 핸들링 장치 (1) 로서, 상기 핸들링 장치는 제 1 베어링 장치 (4) 를 구비하며, 상기 제 1 베어링 장치는 2 개의 내측 피봇암 (2, 3) 의 피봇점을 형성하고, 상기 내측 피봇암들에는 각각 하나의 외측 피봇암 (5, 6) 이 관절식으로 연결되어 있으며, 상기 두 외측 피봇암 (5, 6) 은 플랫폼 (9) 을 지지하고 있는 핸들링 장치에 있어서, 상기 플랫폼 (9) 은 외측 쓰리링 베어링 (10) 을 통해 상기 외측 피봇암 (5, 6) 들에 선회 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외측 쓰리링 베어링 (10) 은 구름 베어링으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 외측 쓰리링 베어링 (10) 은 크로스 롤러 베어링으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 베어링 장치 (4) 는 쓰리링 구름 베어링 (10) 으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 베어링 장치 (4) 는 크로스 롤러 베어링으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 내측 피봇암 (3) 에 대한 제 1 내측 피봇암 (2) 의 선회시 각각의 피봇암 (2, 3) 에 대해 절반의 선회각도를 갖고 함께 회전하도록 상기 내측 피봇암 (2, 3) 들과 기계적으로 결합되어 있고, 상기 제 1 베어링 장치 (4) 에 대해 동심적으로 배치되어 있는 동기 풀리 (14) 를 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 동기 풀리 (14) 는 톱니벨트 풀리로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 동기 풀리 (14) 는 기어 트레인 (13) 을 통해 상기 두 내측 피봇암 (2, 3) 과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기어 트레인 (13) 은 베벨기어 트레인으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랫폼 (9) 은, 두 외측 피봇암 (5, 6) 이 상기 플랫폼 (9) 에 대해 항상 대칭으로 배치되어 있도록 상기 두 외측 피봇암과 기계적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 플랫폼 (9) 과 상기 두 외측 피봇암 (5, 6) 과의 기계적 결합을 위해 기어 트레인 (20) 이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 플랫폼 (9) 에 대한 상기 두 외측 피봇암 (5, 6) 의 선회운동을 동기화시키는 상기 기어 트레인 (20) 은 베벨기어 트레인으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핸들링 장치 (1).
KR1020107010654A 2007-10-23 2008-10-14 2 개의 외측 피봇암과 플랫폼 사이의 쓰리링 베어링을 가진 머니퓰레이터 KR20100096091A (ko)

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DE102007050905.9A DE102007050905B4 (de) 2007-10-23 2007-10-23 Handhabungsvorrichtung mit Dreiringlager zwischen zwei äußeren Schwenkarmen und einer Plattform
DE102007050905.9 2007-10-23

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