KR20140130305A - 기판 이/적재용 로봇 핸드 - Google Patents

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KR20140130305A
KR20140130305A KR1020130048430A KR20130048430A KR20140130305A KR 20140130305 A KR20140130305 A KR 20140130305A KR 1020130048430 A KR1020130048430 A KR 1020130048430A KR 20130048430 A KR20130048430 A KR 20130048430A KR 20140130305 A KR20140130305 A KR 20140130305A
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Abstract

기판 이/적재용 로봇 핸드가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이/적재용 로봇 핸드는 프레임; 프레임에 마련되어 프레임을 로봇암과 결합시키는 결합부; 프레임에 결합되어 기판을 흡착하는 적어도 하나의 진공흡착유닛을 포함하며, 진공흡착유닛은 프레임에 결합되는 실린더 하우징; 실린더 하우징의 내부에서 실린더 하우징에 대해 상대 이동가능하게 결합되는 피스톤; 실린더 하우징의 내부에서 실린더 하우징의 일측벽과 피스톤의 일측벽에 접촉되어 배치되는 탄성부재; 피스톤에 관통결합되되 피스톤과 일체로 이동되며, 내부로 흡착에어가 제공되는 흡착관로가 형성되는 흡착암; 및 흡착암의 일단부에 결합되어 기판을 흡착하는 흡착부를 포함한다.

Description

기판 이/적재용 로봇 핸드{Robot Hand For Loading/Unloading A Substrate}
본 발명은, 로봇 핸드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판의 이/적재시 파티클의 발생을 방지하여 보다 청결하고 안전하며 효과적으로 기판을 이/적재할 수 있는 기판 이/적재용 로봇 핸드에 관한 것이다.
기판이라 함은, 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel) 및 유기EL(OLED, Organic Light Emitting Diodes)과 같은 평판표시소자(FPD, Flat Panel Display), 반도체용 웨이퍼(wafer), 포토 마스크용 글라스(glass) 등을 가리킨다.
평판표시소자(FPD)로서의 기판과, 반도체용 웨이퍼로서의 기판은 상호간 재질적인 면이나, 용도 등에서 차이가 있지만, 기판들에 대한 일련의 처리 공정, 예를 들어 노광, 현상, 에칭, 스트립, 린스, 세정 등의 공정은 실질적으로 매우 흡사하며, 이 공정들이 순차적으로 진행됨으로써 기판이 제조된다.
따라서 아래에서 설명되는 기판은 전술한 모든 것을 포함하는 용어라 간주될 수 있다.
기판은 기판 제조사에서 제조된 후 기판 가공업체로 공급된다. 이처럼 기판 제조사에서 기판 가공업체로 기판이 공급될 때는 적재함에 적재되어 이송된다.
일반적으로 기판을 적재함에 이/적재할 때에는 기판의 손상을 최소화하기 위하여 진공흡착유닛이 설치된 로봇 핸드를 이용하는데 기판을 수직 적재함나 경사 적재함에 적재할 때에는 기판들을 최대한 밀착시킴으로써 공간의 낭비가 없이 효율적으로 적재할 수 있을 뿐만 아니라 이송시에 충격에 의한 기판의 파손을 방지할 수 있다.
따라서 기판을 수직 적재함나 경사 적재함에 적재할 때에는 기판을 적재함 방향으로 밀어주면서 적재된 기판들을 다져줄 필요가 있으며 적재된 기판들을 다져줄 때에 기판이 파손되는 것을 방지하기 위하여 진공흡착유닛에 스프링 등을 설치하여 충격을 완화시키는 방법이 사용된다.
그런데, 이러한 종래의 진공흡착유닛을 사용한 로봇 핸드에 있어서는, 진공흡착유닛에 설치된 부쉬(bush) 및 스프링이 외부로 노출되어있어 스프링이 압축과 신장을 반복하면서 발생하는 페인트 찌꺼기 등의 여러 가지 파티클이 발생할 수 있고, 이러한 파티클이 기판과 기판 사이에 누적됨으로써 기판에 흡집이 생기거나 파손될 우려가 있으며 기판을 사용하는 각종 공정에서 불량률을 높이는 원인이 될 수 있다.
또한 진공흡착유닛을 전진 또는 후진시킬 수 있는 실린더가 외부로 돌출되어 진공흡착유닛의 크기가 커지므로 로봇 핸드의 프레임에 설치 공간이 부족하고, 실린더가 복잡한 구조와 많은 수의 부품을 사용하여 제작되기 때문에 로봇 핸드의 무게가 증가함에 따라 로봇의 수명이 감소하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1036907호, 2011.05.18.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 부피와 중량을 감소시키고 파티클 발생을 방지할 수 있어 보다 청결하고 안전하며 효과적으로 기판을 이/적재할 수 있는 기판 이/적재용 로봇 핸드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임; 상기 프레임에 마련되어 상기 프레임을 로봇암과 결합시키는 결합부; 및 상기 프레임에 결합되어 기판을 흡착하는 적어도 하나의 진공흡착유닛을 포함하며, 상기 진공흡착유닛은 상기 프레임에 결합되는 실린더 하우징; 상기 실린더 하우징의 내부에서 상기 실린더 하우징에 대해 상대 이동가능하게 결합되는 피스톤; 상기 실린더 하우징의 내부에서 상기 실린더 하우징의 일측벽과 상기 피스톤의 일측벽에 접촉되어 배치되는 탄성부재; 상기 피스톤에 관통결합되되 상기 피스톤과 일체로 이동되며, 내부로 흡착에어가 제공되는 흡착관로가 형성되는 흡착암; 및 상기 흡착암의 일단부에 결합되어 상기 기판을 흡착하는 흡착부를 포함하는 기판 이/적재용 로봇 핸드가 제공될 수 있다.
상기 실린더 하우징의 상기 흡착부 측 단부에는 상기 흡착암을 상기 프레임에 대하여 상대 이동시키기 위해 에어가 공급되는 에어 공급홀이 마련될 수 있다.
상기 에어 공급홀에 연결되어 에어를 공급하는 에어펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 에어 공급홀은 상기 피스톤보다 상기 흡착부 측에 더 근접해 있으며, 상기 에어펌프에 의해 상기 에어 공급홀에 상기 에어가 공급되면, 상기 피스톤이 후진하여 상기 흡착암이 후진될 수 있다.
상기 흡착암의 상기 흡착관로에 연결되어 상기 흡착부가 상기 기판을 흡착하도록 에어를 흡입하는 흡착펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 실린더 하우징에는 상기 실린더 하우징의 내부에서 발생된 파티클을 제거하기 위하여 상기 실린더 하우징의 내부와 외부를 연통시키는 적어도 하나의 파티클 홀이 마련될 수 있다.
상기 탄성부재는 스프링일 수 있다.
상기 프레임에 결합되며 상기 기판을 적재함에 이/적재할 때 상기 기판을 상기 적재함 방향으로 가압시키는 적재함용 가압부를 더 포함할 수 있다.
상기 적재함용 가압부는, 상기 프레임의 일측에 배치되는 눌림 바(bar); 및 상기 프레임과 상기 눌림 바에 각각 결합되어 상기 눌림 바를 상기 프레임에 대하여 상대운동시키는 가압부 이동 실린더를 포함할 수 있다.
상기 적재함용 가압부에 결합되며 상기 기판을 이/적재할 때 상기 적재함용 가압부와 상기 적재함 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 부피와 중량을 감소시키고 파티클 발생을 방지할 수 있는 간단한 구조를 가짐으로써 보다 청결하고 안전하며 효과적으로 기판을 이/적재할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이/적재용 로봇 핸드의 개략적인 정면도이다.
도 2는 도 1의 기판 이/적재용 로봇 핸드의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 진공흡착유닛의 개략적인 단면도로서 기판을 흡착하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 진공흡착유닛의 개략적인 단면도로서 흡착암을 후진시키는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 기판 이/적재용 로봇 핸드를 장착한 로봇암이 기판을 적재함에 이/적재하는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이/적재용 로봇 핸드의 개략적인 정면도이고, 도 2는 도 1의 기판 이/적재용 로봇 핸드의 개략적인 측면도이며, 도 3은 도 1의 진공흡착유닛의 개략적인 단면도로서 기판을 흡착하는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 진공흡착유닛의 개략적인 단면도로서 흡착암을 후진시키는 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 1의 기판 이/적재용 로봇 핸드를 장착한 로봇암이 기판을 적재함에 이/적재하는 상태를 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)는 프레임(10)과, 프레임(10)에 마련되어 프레임(10)을 로봇암(2, 도 5 참조)과 결합시키는 결합부(20)와, 프레임(10)에 결합되어 기판(3)을 흡착하는 적어도 하나의 진공흡착유닛(30)과, 적재함(4, 도 5 참조)용 가압부(40)를 포함한다.
프레임(10)은 가로 바(11)와 세로 바(12)가 격자형태로 결합되어 제작된다. 다만 본 실시예에 따른 형태에 한정되지 않고, 이/적재하려는 기판(3)의 크기가 커지면 많은 수의 진공흡착유닛(30)을 결합시키기 위하여 가로 바(11)와 세로 바(12)의 수를 증가시킬 수 있으며, 격자형태가 아니라 원형 및 그물형 등 여러 가지 형태로 제작될 수 있다.
결합부(20)는 프레임(10)의 중앙 영역에 마련되어 로봇암(2)과 프레임(10)을 결합시키는 역할을 한다. 결합부(20)는 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)의 중량이 로봇암(2)으로 전달되는 곳이므로 하중을 견디기 위해 프레임(10)의 다른 영역보다 조밀한 구조로 제작될 수 있다. 즉 결합부 바(13)의 수를 늘리거나 보강재를 덧붙여 제작할 수 있다.
진공흡착유닛(30)은, 프레임(10)에 결합되는 실린더 하우징(31)과, 실린더 하우징(31)의 내부에서 실린더 하우징(31)에 대해 상대 이동가능하게 결합되는 피스톤(32)과, 실린더 하우징(31)의 내부에서 실린더 하우징(31)의 일측벽과 피스톤(32)의 일측벽에 접촉되어 배치되는 탄성부재(33)와, 피스톤(32)에 관통결합되되 피스톤(32)과 일체로 이동되며, 내부로 흡착에어가 제공되는 흡착관로(34)가 형성되는 흡착암(35)과, 흡착암(35)의 일단부에 결합되어 기판(3)을 흡착하는 흡착부(36)를 포함한다.
본 실시예에서는 3열 배치로 총 12개의 진공흡착유닛(30)이 프레임(10)에 결합되었으나 이에 한정되지 않고 이/적재하여야할 기판의 크기 및 무게를 고려하여 진공흡착유닛(30)의 숫자와 배치방법을 변화시킬 수 있다.
실린더 하우징(31)은 프레임(10)에 결합되어 고정되며, 피스톤(32)과 탄성부재(33)와 흡착암(35)이 실린더 하우징(31)의 내부를 관통하여 마련되도록 내부가 빈 긴 원통형으로 제작된다. 실린더 하우징(31)은 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)의 중량을 감소시키기 위하여 알루미늄으로 제작되거나, 중량을 감소시키며 강도를 높이기 위해 알루미늄과 기타 다른 금속을 포함하는 합금으로 제작될 수 있다.
실린더 하우징(31)의 흡착부(36) 측 단부에는 흡착암(35)을 프레임(10)에 대하여 상대 이동시키기 위해 에어가 공급되는 에어 공급홀(37)이 마련된다.
에어 공급홀(37)은 실린더 하우징(31)의 내부와 외부를 연통시키며 마련되며, 에어 공급홀(37)에는 에어펌프(미도시)가 연결되어 에어를 공급한다.
에어 공급홀(37)에는 'ㄱ'자 형태의 연결관(39a)이 회전가능하게 마련될 수 있으며, 연결관(39a)과 에어펌프(미도시) 사이에는 에어 공급관(미도시)이 마련될 수 있다.
에어 공급홀(37)은 피스톤(32)보다 흡착부(36) 측에 더 근접해 있으며, 에어펌프(미도시)에 의해 에어 공급홀(37)에 에어가 공급되면, 피스톤(32)이 후진하여 흡착암(35)이 후진한다.
또한 실린더 하우징(31)에는 실린더 하우징(31)의 내부에서 발생된 파티클을 제거하기 위하여 실린더 하우징(31)의 내부와 외부를 연통시키는 적어도 하나의 파티클 홀(38a,38b)이 마련된다.
파티클 홀(38a,38b)은 진공흡착유닛(30)이 작동될 때에는 밀봉되어있으며 실린더 하우징(31)의 내부에서 발생된 파티클을 제거할 때에는 개봉될 수 있는 마개형태로 제작될 수 있다.
본 실시예에서는, 도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 피스톤(32)을 기준으로 흡착부(36) 측에 근접한 실린더 하우징(31) 일단부에 마련된 파티클 홀(38b)과 피스톤(32)을 기준으로 실린더 하우징(31)의 타단부에 마련된 파티클 홀(38a)에 의해 피스톤(32)에 의해 나누어진 실린더 하우징(31)의 모든 공간에서 파티클을 제거할 수 있다.
피스톤(32)은 실린더 하우징(31)의 내부에서 실린더 하우징(31)에 대해 상대 이동가능하게 결합되며, 실린더 하우징(31)과 피스톤(32)의 접촉면에는 에어의 실링을 위한 적어도 하나의 O-링(미도시)이 마련된다.
탄성부재(33)는 실린더 하우징(31)의 일측벽과 피스톤(32)의 일측벽에 접촉되어 배치되는데 피스톤(32)을 기준으로 흡착부(36)와 먼 쪽에 배치됨으로써 피스톤(32)을 흡착부(36)와 가까운 쪽의 실린더 하우징(31)에 탄성 바이어스시키는 역할을 한다.
또한 탄성부재(33)는 기판(3)을 적재함(4) 방향으로 밀어주면서 적재된 기판(3)들을 다져줄 때 기판(3)이 파손되는 것을 방지하기 위하여 충격을 완화시키는 역할을 한다. 이렇게 기판(3)을 다져주는 것은 기판(3)을 적재함(4)에 적재할 때 기판(3)들을 최대한 밀착시킴으로써 공간의 낭비가 없이 효율적으로 적재할 수 있을 뿐만 아니라 이송시에 충격에 의한 기판의 파손을 방지할 수 있기 때문이다.
본 실시예에서는 탄성부재(33)는 압축 스프링으로 제작되었으나 실린더 하우징(31)의 형태에 따라 인장 스프링 등 기타의 탄성부재(33)를 사용할 수 있다.
흡착암(35)은 실린더 하우징(31)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제작되어 실린더 하우징(31)의 내부를 관통하여 배치된다. 흡착암(35)은 피스톤(32)와 결합되어 피스톤(32)과 함께 실린더 하우징(31)에 대해 상대 이동한다. 즉, 에어펌프(미도시)에 의해 에어 공급홀(37)로 에어가 공급되면, 피스톤(32)이 후진하면서 피스톤(32)과 결합된 흡착암(35)이 함께 후진한다.
흡착암(35)과 실린더 하우징(31)이 접촉하는 면에는 에어의 실링을 위한 적어도 하나의 O-링(미도시)이 마련된다.
흡착암(35)을 후진시키는 이유는 다음과 같다.
다수의 기판을 이송할 때에는 기판(3)을 적재함(4, 도 5 참조)에 적재하여 이송된다. 이때 적재함(4) 내의 각 기판(3)들 사이에는 상호간 물리적인 충격에 의해 기판(3)에 스크래치(scratch)가 발생하는 것을 방지하기 위해 얇은 패드(5)가 개재된다.
그런데 기판(3)과 패드(5) 사이에는 정전기가 발생하게 되므로 다수의 기판(3)들이 적재된 상태에서 하나의 기판(3)을 기판(3) 면과 수직으로 들어올리는 데에는 많은 힘이 필요하다.
이러한 문제를 해결하기 위해 진공흡착유닛(30)이 기판(3)을 흡착한 상태에서 일부의 진공흡착유닛(30)의 흡착암(35)을 순차적으로 후진시킴으로써 기판(3)을 부분적으로 들어올리는 방법을 사용한다.
기판(3)을 부분적으로 들어올리게 되면 기판(3)과 기판(3) 사이가 벌어지게 되고 그 사이로 공기가 들어가게 됨으로써 기판(3)과 패드(5) 사이의 정전기가 소멸하게 되어 작은 힘으로 기판(3)을 들어올릴 수 있게 된다.
이에 대해 자세히 설명하면, 먼저 적재함(4)에 다수의 기판(3)이 적재된 상태에서 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)가 최상부의 기판(3)을 흡착한다. 이 상태에서 프레임(10)의 상단부에 결합된 1열의 진공흡착유닛(30)을 좌우 어느 한 방향으로 차례대로 후진시키면 기판(3)의 모서리 부분부터 들어올리게 되어 기판(3)과 기판(3) 사이가 벌어지게 되고 그 사이로 공기가 들어가게 됨으로써 기판(3)과 패드(5) 사이의 정전기가 소멸한다. 이후 후진시켰던 진공흡착유닛(30)을 좌우 어느 한 방향으로 차례대로 전진시키고 로봇암(2)을 작동시켜 기판(3)을 이재시킨다.
도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 진공흡착유닛(30)의 흡착암(35)이 후진될 때에는, 흡착암(36)이 기판(3)을 흡착하고 있는 상태에서 에어펌프(미도시)가 에어 공급홀(37)로 에어(air2)를 공급하면 피스톤(32)이 후진하게 되고 피스톤(32)과 결합된 흡착암(35)이 함께 후진하게 되어 기판(3)을 들어올리게 된다.
흡착암(35)의 일단부에는 기판(3)을 흡착하는 흡착부(36)이 결합되고, 흡착암(35)의 내부에는 흡착부(36)와 연결되어 흡착부(36)가 기판(3)을 흡착하도록 흡착에어가 제공되는 흡착관로(34)가 마련된다.
흡착암(35)의 타단부 측에는 흡착관로(34)에 연결되어 흡착부(36)가 기판(3)을 흡착하도록 에어를 흡입하는 흡착펌프(미도시)가 마련된다.
흡착관로(34)가 마련된 흡착암(35)의 타단부에는 'ㄱ'자 형태의 연결관(39b)이 회전가능하게 마련될 수 있으며, 연결관(39b)과 흡착펌프(미도시) 사이에는 에어 공급관(미도시)이 마련될 수 있다.
도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 진공흡착유닛(30)이 기판(3)을 흡착할 때에는, 흡착암(35)이 흡착부(36) 쪽으로 전진한 상태에서 로봇암(2)이 작동하여 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)를 기판(3)에 가까이 가져가면 흡착부(36)가 기판(3)이 접촉하게 된다.
이때 흡착부(36)와 기판(3)이 접촉한 상태에서 흡착펌프(미도시)가 에어(air1)를 흡입하면 흡착부(36) 내부의 에어가 흡착암(35)에 마련된 흡착관로(34)를 따라 흡착펌프(미도시) 쪽으로 이동하여 흡착부(36)의 내부는 진공상태가 된다. 따라서 진공 상태의 흡착부(36)가 기판(3)을 흡착할 수 있다.
진공상태를 유지하기 위해 흡착부(36)와 기판(3) 사이의 에어 누출을 방지할 필요가 있으므로, 흡착부(36)에서 기판(3)과 접촉하는 부분은 고무나 합성수지 등의 재질을 이용하여 제작된다.
상기에서 설명한 본 실시예에서의 진공흡착유닛(30)과 달리 종래의 진공흡착유닛은 스프링이 외부로 노출되어 있고, 종래의 진공흡착유닛을 후진시키는 실린더가 외부로 돌출되어있다.
이러한 종래의 진공흡착유닛을 사용한 로봇 핸드에 있어서는, 종래의 진공흡착유닛에 설치된 부쉬(bush) 및 스프링이 외부로 노출되어있어 스프링이 압축과 신장을 반복하면서 발생하는 페인트 찌꺼기 등의 여러 가지 파티클이 발생할 수 있고, 이러한 파티클이 기판과 기판 사이에 누적됨으로써 기판에 흡집이 생기거나 파손될 우려가 있으며 기판을 사용하는 각종 공정에서 불량률을 높이는 원인이 될 수 있다.
또한 종래의 진공흡착유닛을 후진시키는 실린더가 외부로 돌출되어 종래의 진공흡착유닛의 크기가 커지므로 프레임에 설치할 공간이 부족하고, 실린더가 복잡한 구조와 많은 수의 부품을 사용하여 제작되기 때문에 기판 이/적재용 로봇 핸드의 무게가 증가함에 따라 로봇의 수명이 감소하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 진공흡착유닛(30)을 사용한 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)는 탄성부재(33)가 내부에 마련됨으로써 탄성부재(33)가 압축과 신장을 반복하면서 발생하는 페인트 찌꺼기 등의 파티클이 기판(3)과 기판(3) 사이에 누적되지 않으므로, 기판(3)에 흡집이 생기거나 파손될 우려가 없으며 기판(3)을 사용하는 각종 공정에서 불량률을 줄일 수 있다.
나아가 종래의 진공흡착유닛과 달리 진공흡착유닛(30) 본체에 실린더 하우징(31)을 마련하여 일체형으로 제작함으로써 적은 수의 부품을 사용하는 간단한 구조로 제작되므로, 진공흡착유닛(30)의 크기가 작아지고 설치공간이 늘어나며 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)의 무게가 감소하여 로봇의 수명을 증가시킬 수 있다.
한편 적재함용 가압부(40)는 프레임(10)의 일측에 배치되는 눌림 바(bar, 41)와, 프레임(10)과 눌림 바(41)에 각각 결합되어 눌림 바(41)를 프레임(10)에 대하여 상대운동시키는 가압부 이동 실린더(42)를 포함한다.
적재함용 가압부(40)는 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)가 기판(3)을 적재함(4)에 적재할 때, 기판(3)을 적재함(4) 방향으로 밀어주면서 적재된 기판(3)들을 다져주는 역할을 하게 된다. 이렇게 기판(3)을 다져주는 것은 기판(3)을 적재함(4)에 적재할 때 기판(3)들을 최대한 밀착시킴으로써 공간의 낭비가 없이 효율적으로 적재할 수 있을 뿐만 아니라 이송시에 충격에 의한 기판의 파손을 방지할 수 있기 때문이다.
적재함용 가압부(40)가 마련되지 않은 경우에는 기판(3)의 하단부가 적재함(4)와의 마찰에 의해 기판(3)과 기판(3) 사이가 확실하게 밀착되지 않는 경우가 발생할 수 있어 적재동작 후에 추가로 다져주는 동작이 더 필요할 수 있다. 따라서 적재함용 가압부(40)를 마련함으로써 한 번의 적재동작으로 기판(3)의 하단부를 확실하게 밀착시킬 수 있다.
눌림 바(41)는 프레임(10)의 하부에 마련되며, 도 1에 자세히 도시된 바와 같이, 프레임(10)의 가로 길이와 비슷하게 제작될 수 있다.
가압부 이동 실린더(42)는 프레임(10)과 눌림 바(41)에 각각 결합되어 눌림 바(41)를 프레임(10)에 대하여 상대운동시킴으로써 눌림 바(41)와 진공흡착유닛(30)의 흡착부(36)의 위치를 동일하게 맞춰 눌림 바(41)가 기판(3)에 접촉할 수 있게 한다.
본 실시예에서는 두 개의 가압부 이동 실린더(42)가 마련되었으나 이에한정되지 않고 눌림 바(41)의 크기에 따라 다양한 수의 가압부 이동 실린더(42)가 마련될 수 있다.
거리측정센서(50)는 적재함용 가압부(40)에 결합되며 기판(3)을 이/적재할 때 적재함용 가압부(40)와 적재함(4) 사이의 거리를 측정하는 역할을 한다.
본 실시예에서는 눌림 바(41)에 세 개의 거리측정센서가 마련되어 눌림 바(41)와 적재함(4) 사이의 거리를 측정하는 역할을 한다.
거리측정센서(50)가 측정하는 거리가 모두 같을 때에는 기판(3)이 수평을 유지하며 적재될 수 있으나 측정하는 거리가 다를 때에는 기판(3)이 수평을 유지하지 못하며 적재되므로 기판에 흠집이 생기거나 파손될 수 있다.
따라서 거리측정센서(50)가 측정한 거리를 분석하여 로봇암(2)을 움직이거나 진공흡착유닛(30)의 후퇴를 조절하여 기판(3)을 안전하게 적재할 수 있다.
거리측정센서(50) 외에도 기판이 흡착되었는지 여부를 확인할 수 있는 감지센서를 더 마련할 수도 있다.
이하에서는, 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)의 작동과정을 설명한다.
먼저 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)이 기판(3)을 흡착하는 과정을 설명하면, 로봇암(2)이 작동하여 기판 이/적재용 로봇핸드(1)를 기판(3)이 위치한 곳으로 이동시킨 후 진공흡착유닛(30)의 흡착부(36)가 기판(3)과 접촉하도록 미세한 위치조절을 한다.
흡착부(36)와 기판(3)이 접촉한 상태에서 흡착펌프(미도시)가 에어(air1)를 흡입하면 흡착부(36) 내부의 에어가 흡착암(35)에 마련된 흡착관로(34)를 따라 흡착펌프(미도시) 쪽으로 이동하여 흡착부(36)의 내부는 진공상태가 된다. 따라서 진공 상태의 흡착부(36)가 기판(3)을 흡착할 수 있다.
다음으로 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)가 적재함(4)에 기판(3)을 적재하는 과정을 설명하면, 진공 상태의 흡착부(36)가 기판(3)을 흡착한 상태에서 로봇암(2)이 작동하여 기판(3)을 적재함(4)에 적재하면서 기판(3)을 적재함(4) 방향으로 밀착시킨다.
이때 탄성부재(33)에 의해 기판(3)에 미치는 충격이 흡수되기 때문에 기판(3)을 안전하게 적재할 수 있으며, 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)의 하부에 마련된 눌림 바(41)가 기판(3)의 하부를 적재함(4) 방향으로 가압시켜 한번의 적재동작으로 기판(3)이 전체적으로 빈틈없이 밀착될 수 있다.
마지막으로 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)가 적재함(4)에 적재된 기판(3)을 이재하는 과정을 설명하면, 적재함(4)에 다수의 기판(3)이 적재된 상태에서 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)가 최상부의 기판(3)을 흡착한다.
이 상태에서 프레임(10)의 상단부에 결합된 1열의 진공흡착유닛(30)을 좌우 어느 한 방향으로 차례대로 후진시키면 기판(3)의 모서리 부분부터 들어올리게 되어 기판(3)과 기판(3) 사이가 벌어지게 되고 그 사이로 공기가 들어가게 됨으로써 기판(3)과 패드(5) 사이의 정전기가 소멸하므로 작은 힘으로 기판(3)을 이재할 수 있다.
기판(3)을 들어올리는 동작은 흡착암(36)이 기판(3)을 흡착하고 있는 상태에서 진공흡착유닛(30)의 흡착암(35)을 후진시킴으로써 이루어진다. 흡착암(36)이 기판(3)을 흡착하고 있는 상태에서 에어펌프(미도시)가 에어 공급홀(37)로 에어(air2)를 공급하면 피스톤(32)이 후진하게 되고 피스톤(32)과 결합된 흡착암(35)이 함께 후진하게 되어 기판(3)을 들어올리게 된다.
이후 후진시켰던 진공흡착유닛(30)을 좌우 어느 한 방향으로 차례대로 전진시키고 로봇암(2)을 작동시켜 기판(3)을 이재시킨다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 진공흡착유닛(30)의 내부에 탄성부재(33)를 마련함으로써 탄성부재(33)가 압축과 신장을 반복하면서 발생하는 페인트 찌꺼기 등의 파티클이 기판(3)과 기판(3) 사이에 누적되지 않으므로, 기판(3)에 흡집이 생기거나 파손될 우려가 없으며 기판(3)을 사용하는 각종 공정에서 불량률을 줄일 수 있으며, 발생된 파티클을 파티클 홀(38a,38b)을 통하여 쉽게 제거할 수 있으므로 보다 청결하고 안전하며 효과적으로 기판을 이/적재할 수 있다.
나아가 종래의 진공흡착유닛(60)과 달리 진공흡착유닛(30) 본체에 실린더 하우징(31)을 마련하여 일체형으로 제작함으로써 적은 수의 부품을 사용하는 간단한 구조로 제작되므로, 진공흡착유닛(30)의 크기가 작아지고 설치공간이 늘어나며 기판 이/적재용 로봇 핸드(1)의 무게가 감소하여 로봇의 수명을 증가시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 기판 이/적재용 로봇 핸드 2 : 로봇암
3 : 기판 4 : 적재함
10 : 프레임 20 : 결합부
30 : 진공흡착유닛 31 : 실린더 하우징
32 : 피스톤 33 : 탄성부재
34 : 흡착관로 35 : 흡착암
36 : 흡착부 37 : 에어 공급홀
38a, 38b : 파티클 홀 40 : 적재함용 가압부
41 : 눌림 바 42 : 가압부 이동 실린더
50 : 거리측정센서

Claims (10)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 마련되어 상기 프레임을 로봇암과 결합시키는 결합부; 및
    상기 프레임에 결합되어 기판을 흡착하는 적어도 하나의 진공흡착유닛을 포함하며,
    상기 진공흡착유닛은,
    상기 프레임에 결합되는 실린더 하우징;
    상기 실린더 하우징의 내부에서 상기 실린더 하우징에 대해 상대 이동가능하게 결합되는 피스톤;
    상기 실린더 하우징의 내부에서 상기 실린더 하우징의 일측벽과 상기 피스톤의 일측벽에 접촉되어 배치되는 탄성부재;
    상기 피스톤에 관통결합되되 상기 피스톤과 일체로 이동되며, 내부로 흡착에어가 제공되는 흡착관로가 형성되는 흡착암; 및
    상기 흡착암의 일단부에 결합되어 상기 기판을 흡착하는 흡착부를 포함하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 하우징의 상기 흡착부 측 단부에는 상기 흡착암을 상기 프레임에 대하여 상대 이동시키기 위해 에어가 공급되는 에어 공급홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에어 공급홀에 연결되어 에어를 공급하는 에어펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어 공급홀은 상기 피스톤보다 상기 흡착부 측에 더 근접해 있으며, 상기 에어펌프에 의해 상기 에어 공급홀에 상기 에어가 공급되면, 상기 피스톤이 후진하여 상기 흡착암이 후진되는 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡착암의 상기 흡착관로에 연결되어 상기 흡착부가 상기 기판을 흡착하도록 에어를 흡입하는 흡착펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 하우징에는 상기 실린더 하우징의 내부에서 발생된 파티클을 제거하기 위하여 상기 실린더 하우징의 내부와 외부를 연통시키는 적어도 하나의 파티클 홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레임에 결합되며 상기 기판을 적재함에 이/적재할 때 상기 기판을 상기 적재함 방향으로 가압시키는 적재함용 가압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적재함용 가압부는,
    상기 프레임의 일측에 배치되는 눌림 바(bar); 및
    상기 프레임과 상기 눌림 바에 각각 결합되어 상기 눌림 바를 상기 프레임에 대하여 상대운동시키는 가압부 이동 실린더를 포함하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적재함용 가압부에 결합되며 상기 기판을 이/적재할 때 상기 적재함용 가압부와 상기 적재함 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서를 더 포함하는 기판 이/적재용 로봇 핸드.
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