KR20150105846A - 로봇 및 그를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇 및 그를 구비하는 기판 처리 장치를 개시한다. 로봇은, 본체와, 상기 본체에 연결된 암과, 상기 본체에 대향되는 암의 타측에 연결된 핸드 베이스와, 상기 핸드 베이스에 연결된 핑거를 구비한 핸드와, 상기 핸드 베이스와 상기 핑거 사이 또는 상기 핸드 베이스와 상기 암 사이에 배치되어 상기 핸드 베이스 또는 상기 핑거의 진동을 감쇠하는 진동 감쇄 부재를 구비한 핸드 브라켓 유닛을 포함한다.

Description

로봇 및 그를 구비한 기판 처리 장치{robot and substrate processing apparatus including the same}
본 발명은 로봇 및 그를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로 진동 감쇠 로봇 및 그를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 웨이퍼 및 액정표시장치(LCD)는 대형화 추세에 있다. 대형 기판은 제조 라인 내에서 안전하게 취급되어야 한다. 예를 들어, 로봇은 대형 기판을 부드럽고 섬세하게 이동시켜야 한다. 대형 기판의 미세한 떨림조차 허용될 수 없다. 대형 기판은 약간의 진동 또는 미세한 충격으로부터 쉽게 파손(cracked)될 수 있기 때문이다. 이는 생산 수율을 감소시키는 주요한 원인이 될 수 있다.
로봇은 핸드를 포함할 수 있다. 핸드는 대형 기판을 지지할 수 있다. 로봇이 움직이기 시작하거나 정지할 경우, 순간 가속에 의한 진동이 핸드의 핑거에서 발생될 수 있다. 이때 발생된 진동은 수 십초 동안 유지되기도 한다. 공정 순서에 맞춰 대형 기판을 하나의 장비에서 다른 장비로 이송할 때, 상기 대형 기판에 잔류 진동이 남아 있게 되면 기구와 상기 대형 기판의 충돌이 발생될 수 있다. 잔류 진동이 일정 이하의 값이 될 때까지 대형 기판은 일정 대기시간 동안 정지 상태에 있다. 로봇의 대기시간 증가는 생산성을 감소시키는 원인이 될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 로봇 및 그를 구비한 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 로봇은, 본체; 상기 본체에 연결된 암; 상기 본체에 대향되는 암의 타측에 연결된 핸드 베이스와, 상기 핸드 베이스에 연결된 핑거를 구비한 핸드; 및 상기 핸드 베이스와 상기 핑거 사이 또는 상기 핸드 베이스와 상기 암 사이에 배치되어 상기 핸드 베이스 또는 상기 핑거의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 부재를 구비한 핸드 브라켓 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 핸드 브라켓 유닛은: 상기 핸드 베이스 또는 상기 암에 고정되는 외부 브라켓; 및 상기 외부 브라켓 내에 삽입되어 상기 핑거 또는 상기 핸드 베이스를 고정하는 내부 브라켓을 더 포함할 수 있다. 상기 진동 감쇠 부재는 상기 내부 브라켓의 외측 측벽과 상기 외부 브라켓의 내측 측벽 사이에 결합되고, 상기 내부 브라켓과 상기 외부 브라켓 사이의 진동의 전달을 방지하는 측면 진동 감쇠 시트를 포함할 수 있다. 상기 측면 진동 감쇠 시트는 상기 외측 브라킷 내에서의 상기 핑거 또는 상기 핸드 베이스의 측단면의 면적보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 상기 측면 진동 감쇠 시트는 점탄성 소재를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 로봇은 핸드 브라켓 유닛을 이용하여 기판의 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 2의 핸드의 사시도이다.
도 4는 도 3의 핸드 브라켓 유닛의 사시도이다.
도 5는 도 4의 핸드 브라켓 유닛에서의 A-A' 선상을 절취하여 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 핸드의 분해 사시도이다.
도 7은 도 4의 핑거와 내부 브라켓의 결합 사시도이다.
도 8은 도 4의 핑거, 내부 브라켓 및 외부 브라켓의 결합 사시도이다.
도 9는 도 4의 핸드 브라켓 유닛을 이용한 진동 감쇠 그래프와 일반적인 진동 감쇠 그래프를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 변형 예에 따른 핸드 브라켓 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 변형 예에 따른 핸드 브라켓 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 변형 에에 따른 핸드 브라켓 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13의 핸드 브라켓에서의 B-B' 선상을 절취하여 보여 주는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여준다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 로봇(1000), 제 1 설비(2000) 및 제 2 설비(3000)를 포함할 수 있다.로봇(1000)은 제 1 설비(2000)와, 제 2 설비(3000) 사이에 배치될 수 있다. 로봇(1000)은 기판(500)을 제 1 설비(2000)와, 제 2 설비(3000) 사이에 이송시킬 수 있다. 기판(500)은 낱장으로 이송될 수 있다. 기판(500)은 평판 글래스(flat glass) 또는 웨이퍼(wafer)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판(500)은 육면체, 구면체, 또는 다면체의 블록 형상 일 수도 있다.제 1 설비(2000)는 기판(500)의 제 1 처리 공정을 수행할 수 있다. 제 1 처리 공정은 연마 공정, 박막 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 또는 세정 공정의 단위 공정을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 처리 공정은 이송 공정, 또는 저장 공정을 포함할 수 있다.
제 2 설비(3000)는 기판(500)의 제 2 처리 공정을 수행할 수 있다. 제 2 처리 공정은 단위 공정, 이송 공정 또는 저장 공정을 포함할 수 있다. 하나의 단위 공정은 제 1 처리 공정과 제 2 처리 공정을 포함할 수 있다. 제 1 설비(2000)와 제 2 설비(3000)는 제 1 처리 공정과 제 2 처리 공정을 순차적으로 수행하기 위해 서로 인접하여 배치될 수 있다.
제 1 설비(2000)와 제 2 설비(3000)는 공정 설비, 이송 설비, 저장 설비, 및 패키징 설비를 각각 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 설비(2000)와 제 2 설비(3000) 각각은 스핀코터, 베이커, 에지 리무버, 노광기, 현상기, 세정기, 증착 설비, 식각 설비, 이온주입설비, 에싱 설비, 연마 설비, 클러스터 설비, 로더, 언로더, 자동 반송 장치, 수동 반송 장치, 카세트, 또는 스토커를 포함할 수 있다. 제 1 설비(2000)와 제 2 설비(3000)는 기판(500)의 공정 흐름에 따라 생산 라인 내에서 연속적으로 배치될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 제 1 설비(2000)와 로봇(1000)은 일체형으로 구성될 수 있다. 이와는 달리, 제 2 설비(3000)와 로봇(1000)은 일체형으로 구성될 수도 있다.
도 2는 도 1의 로봇(1000)을 보여준다. 도 2를 참조하면, 로봇(1000)은 본체(main body, 100), 암(200), 핸드(300), 및 핸드 브라켓 유닛(400)을 포함할 수 있다.
본체(100)는 암(200) 및 핸드(300)를 지지(supporting)한다. 본체(100)는 암(200) 및 핸드(300)를 수평 및/또는 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 본체(100)는 수평 구동부(110) 및 수직 구동부(120)를 포함할 수 있다. 수평 구동부(110)는 암(200) 및 핸드(300)를 지면(surface of the earth)에 대해 수평으로 회전 이동 또는 병진 이동시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 수평 구동부(110)는 가이드 레일(130)을 따라 이동될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 가이드 레일(130)은 생산 라인의 바닥, 지면, 천장, 또는 벽(wall)을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 수평 구동부(110)는 구동 암(driving arm)을 포함할 수 있다.
수직 구동부(120)는 암(200) 및 핸드(300)를 수평 구동부(110)에 대해 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 수직 구동부(120)는 구동 승강부(driving elevator)를 포함할 수 있다. 수직 구동부(120)는 수평 구동부(110) 상에 배치될 수 있다. 수평 구동부(110)와 수직 구동부(120)의 결합 위치는 서로 바뀔 수 있다. 도시되지는 않았지마, 수평 구동부(110)는 수직 구동부(120) 상에 배치될 수도 있다.
암(200)의 일측은 본체(100)에 연결될 수 있다. 암(200)의 타측은 핸드(300)에 연결될 수 있다. 암(200)은 복수개의 유닛 암들(210)과, 복수개의 관절들(220)을 가질 수 있다. 암(200)은 핸드(300)를 본체(100)로부터 이격시킬 수 있다. 또한, 암(200)은 핸드(300)를 본체(100)에 근접하도록 이동시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 핸드(300)와 핸드 브라켓 유닛(400)을 보여준다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 핸드(300)는 핸드 베이스(310) 및 핑거들(320)을 포함할 수 있다.
핸드 베이스(310)는 암(200)에 연결될 수 있다. 핸드 베이스(310)는 제 1 방향으로 연장될 수 있다. 제 1 방향은 x 방향일 수 있다. 일 예에 따르면, 핸드 베이스(310)는 강철 앵글(steel angle) 또는 합금 앵글(alloy angle)을 포함할 수 있다. 암(200)은 핸드 베이스(310)의 중심에 연결될 수 있다. 이와 달리, 암(200)은 핸드 베이스(310)의 일측에 편심되어 연결될 수 있다. 핸드 베이스(310)는 암(200)으로부터 회전될 수 있다.
핑거들(320)은 핸드 베이스(310)에 제 2 방향으로 연결될 수 있다. 제 2 방향은 제 1 방향에 교차되는 방향일 수 있다. 제 2 방향은 y 방향일 수 있다. 핑거들(320)은 서로 평행할 수 있다. 핑거들(320)은 핸드 베이스(310)에서부터 제 2 방향으로 연장(extanding)할 수 있다. 핸드 베이스(310)는 복수개의 핑거들(320)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 핑거들(320) 각각은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics), 합금 소재, 세라믹 소재, 또는 그들의 복합 소재로 제공될 수 있다.
핑거들(320)의 길이가 증가됨에 따라 핑거들의 굽힘 강성이 낮아지므로 진동(vibration)에 취약해 질 수 있다. 예를 들어, 본체(100) 또는 암(200)이 가속되면 강제 진동이 발생될 수 있다. 강제 진동은 기판(500)에 제공되는 외력에 비례하여 증가될 수 있다. 즉, 강제 진동은 기판(500)의 질량과 가속도에 비례하여 증가될 수 있다. 기판(500)의 질량은 기판(500)의 면적에 따라 증가될 수 있다. 기판(500)의 가속도는 기판(500)의 이송 속도(transferring velocity)에 비례하여 증가할 수 있다. 핑거들(320)은 기판(500)과 함께 진동될 수 있다. 기판(500) 및 핑거들(320)의 진동은 강제 진동과 비선형 진동을 포함할 수 있다.핸드 브라켓 유닛들(400)은 핑거들(320)의 진동을 감쇠시킬 수 있다. 핸드 브라켓 유닛들(400)은 핑거들(320)과 핸드 베이스(310)를 연결할 수 있다. 핸드 베이스(310)와 핑거들(320)이 볼트에 의해 결합될 경우, 상기 핑거들(320)의 진동은 핸드 베이스(310)을 통해 암(200) 및 본체(100)에 전달될 수 있다. 암(200) 및 본체(100)가 진동될 경우, 핸드(300) 및 기판(500)은 더욱 심하게 흔들릴 수 있다. 핸드 브라켓 유닛들(400)은 핸드 베이스(310)와 핑거들(320) 사이의 진동 전달을 방지할 수 있다. 핸드 브라켓 유닛(400)은 진동을 감쇠시킬 수 있다.
도 4는 핸드 브라켓 유닛(400)을 확대하여 보여준다. 도 5는 도 4의 핸드 브라켓 유닛(400)에서의 A-A' 선상을 절취하여 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 4의 핸드 브라켓 유닛(400)의 분해 사시도이다. 도 7은 도 4의 핑거(320)와 내부 브라켓(420)의 결합 사시도이다. 도 8은 도 4의 핑거(320), 내부 브라켓(420), 외부 브라켓(410) 및 측면 진동 감쇠 시트들(440)의 결합 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 핸드 브라켓 유닛(400)은 외부 브라켓(410), 내부 브라켓(420), 샤프트 부재(430), 측면 진동 감쇠 시트들(440), 토션 스프링(450)을 포함할 수 있다.외부 브라켓(410)은 핸드 베이스(310) 상에 결합될 수 있다. 외부 브라켓(410)은 내부 브라켓(420)을 둘러쌀 수 있다. 내부 브라켓(420) 내의 핑거(320)는 외부 브라켓(410) 내에 탑재될 수 있다.
일 예에 따르면, 외부 브라켓(410)은 바닥 플레이트(bottom plate, 412), 복수개의 측벽 플레이트들(side plate, 414), 중력 보상 부(gravity compensation part, 416) 및 클램프(clamp, 418)를 포함할 수 있다.
바닥 플레이트(412)는 핸드 베이스(310) 상에 배치될 수 있다. 바닥 플레이트(412)는 제 1 고정 볼트들(411)에 의해 핸드 베이스(310)에 고정될 수 있다. 내부 브라켓(420)은 바닥 플레이트(412) 상에 배치될 수 있다. 바닥 플레이트(412)는 직육면체 모양을 가질 수 있다.
복수개의 측벽 플레이트들(414)은 바닥 플레이트(412)와 내부 브라켓(420)의 양측에서 마주보며 배치될 수 있다. 제 2 고정 볼트들(419)은 측벽 플레이트들(414)과 바닥 플레이트(412)를 연결할 수 있다. 측벽 플레이트들(414)은 바닥 플레이트(412)의 측벽에 고정될 수 있다. 측벽 플레이트들(414)은 내부 브라켓(420)을 보호할 수 있다. 또한, 측벽 플레이트들(414)은 샤프트 부재(430)의 지지대 역할을 한다. 측벽 플레이트들(414)은 제 1 홀들(holes, 413)를 가질 수 있다. 제 1 홀들(413)은 제 1 방향으로 정렬될 수 있다.
중력 보상 부(416)는 측벽 플레이트들(414) 사이에 배치될 수 있다. 중력 보상 부(416)는 핑거들(320)이 연장되는 제 2 방향으로 바닥 플레이트(412)의 일측 가장자리에 인접하여 배치될 수 있다. 중력 보상 부(416) 는 내부 브라켓(420)을 지지할 수 있다. 내부 브라켓(420)은 중력 보상 부(416) 상에서의 핑거(320)의 하중을 분산시킬 수 있다.
일 예에 따르면, 중력 보상 부(416)는 에지 바(415)와 스프링(417)을 포함할 수 있다. 에지 바(415)는 핑거(320)를 가로지는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 에지 바(415)는 핸드 베이스(310)와 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 에지 바(415)는 핑거(320)의 처짐을 방지할 수 있다. 예를 들어, 에지 바(415)는 핑거(320)의 받침대 역할을 할 수 있다.
스프링(417)은 핑거(320)의 하중을 보상하는 탄성 부재이다. 스프링(417)은 에지 바(415)에 인접하여 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 스프링(417)은 에지 바(415)의 홈 내에 배치될 수 있다. 스프링(417)은 스파이럴 스프링, 압축 스프링, 또는 판 스프링을 포함할 수 있다.
토션 스프링(450)은 외부 브라켓(410)과 내부 브라켓(420) 사이에 배치될 수 있다. 토션 스프링(450)은 제 1 홀들(413)에 인접하여 배치될 수 있다. 토션 스프링(450)의 일단은 측벽 플레이트들(414)의 내부 돌기(452)에 고정될 수 있다. 내부 돌기(452)는 측벽 플레이트들(414)에서 내부 브라켓(420) 방향으로 형성될 수 있다. 토션 스프링(450)의 타단은 내부 브라켓(420)의 외측 돌기(454)에 고정될 수 있다. 토션 스프링(450)은 샤프트 부재(430)에 결합될 수 있다. 토션 스프링(450)은 외부 브라켓(420)에 대한 내부 브라켓(420)의 진동을 감쇠할 수 있다. 클램프(418)는 중력 보상 부(416) 반대측 내부 브라켓(420) 및 핑거(320)를 바닥 플레이트(412)에 고정할 수 있다. 클램프(418)는 내부 브라켓(420)으로부터 돌출된 핑거(320)를 클램핑할 수 있다. 클램프(418)는 제 2 고정 볼트들(419)에 의해 측벽 플레이트들(414)에 고정될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 핑거(320)는 내부 브라켓(420) 내에 삽입될 수 있다. 핑거(320)는 내부 브라켓(420)을 관통할 수 있다. 내부 브라켓(420)은 핑거들(320)의 둘레를 감쌀 수 있다. 내부 브라켓(420)은 단일 부재로 구성될 수 있다. 이와 달리, 내부 브라켓(420)은 핑거들(320)의 외곽을 따라 조립되는 복수개의 부재들로 구성될 수 있다. 내부 브라켓(420)은 핑거들(320)에 고정될 수 있다. 내부 브라켓(420)과 핑거(320)는 볼트, 또는 에폭시에 의해 고정될 수 있다. 핑거(320)의 말단은 내부 브라켓(420)의 외부로 돌출될 수 있다. 내부 브라켓(420)은 제 2 홀들(422)를 가질 수 있다. 제 2 홀들(422)은 제 1 방향으로 정렬될 수 있다. 제 2 홀들(422) 및 제 1 홀들(413)은 정렬될 수 있다. 샤프트 부재(430)는 제 1 홀들(413) 및 제 2 홀들(422)을 통과한다. 내부 브라켓(420)은 샤프트 부재(430)에 의해 외부 브라켓(410) 내에 결합(coupled)될 수 있다. 내부 브라켓(420)은 바닥 플레이트(412)와 중력 보상 부(416) 상에 배치될 수 있다. 내부 브라켓(420)은 복수개의 측벽 플레이트들(414) 사이에 배치될 수 있다. 외측 돌기(454)는 제 2 홀들(422)에 인접하여 내부 브라켓(420)의 외측 측벽에 형성될 수 있다.내부 브라켓(420)으로부터 노출된 핑거(320)의 말단은 클램프(418)에 클램핑될 수 있다.
샤프트 부재(430)는 외부 브라켓(410)과 내부 브라켓(420)을 연결할 수 있다. 일 예에 따르면, 샤프트 부재(430)는 측벽 플레이트들(414)과 내부 브라켓(420)의 측벽을 연결할 수 있다. 샤프트 부재(430)는 샤프트 볼트(432), 회전 조인트(434), 와셔(436), 및 샤프트 진동 감쇠 링(438)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 샤프트 부재(430)는 내부 브라켓(420)과 일체형으로 설계될 수 있다.
샤프트 볼트(432)는 토션 스프링(450), 회전 조인트(434), 와셔(436), 및 샤프트 진동 감쇠 링(438)을 통과할 수 있다. 샤프트 볼트(432)는 내부 브라켓(420) 측벽의 제 2 홀들(422) 내에 결합될 수 있다.
회전 조인트(434)은 제 1 홀들(413) 내에 고정될 수 있다. 샤프트 볼트들(432)은 회전 조인트(434)를 관통할 수 있다. 샤프트 볼트(432)은 회전 조인트(434) 내에서 회전될 수 있다.
와셔(436)는 샤프트 볼트(432)의 머리와 측벽 플레이트들(414) 사이에 배치될 수 있다. 와셔(436)은 샤프트 볼트(432) 머리의 압력을 측벽 플레이트들(414)에 분산시킬 수 있다. 또한, 와셔(436)는 샤프트 볼트(432)의 풀림(release)을 방지할 수 있다.
샤프트 진동 감쇠 링(438)은 와셔(436)와 측벽 플레이트들(414) 사이에 배치될 수 있다. 샤프트 진동 감쇠 링(436)은 측벽 플레이트들(414)에 내부 브라켓(420) 및 샤프트 볼트(432)의 진동의 전달을 방지 및/또는 최소화할 수 있다. 샤프트 진동 감쇠 링(438)은 와셔(436)와 동일한 모양과 크기를 가질 수 있다. 샤프트 진동 감쇠 링(438)은 점탄성 소재일 수 있다. 점탄성 소재는 실리콘 폴리머를 포함할 수 있다.
한편, 내부 브라켓(420) 및 핑거(320)는 샤프트 볼트들(432)을 중심으로 회전 가능할 수 있다. 일 예에 따르면, 내부 브라켓(420) 및 핑거(320)는 중력 보상 부(416) 및 클램프(418)에 의해 반 고정될(semi-fixed) 수 있다. 핑거(320)는 윗 방향으로 회전될 수 있으나, 아래 방향으로 고정될 수 있다. 중력 보상 부(416) 및 클램프(418)는 핸드 베이스(310) 외부의 핑거들(320)의 아래 방향으로의 회전을 제한할 수 있다. 이는 핑거들(320)이 기판(500)을 지지해야 하기 때문이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 샤프트 볼트(432)를 중심으로 핑거들(320)의 일측에 클램프(418)와, 타측에 중력 보상 부(416)가 배치될 수 있다. 내부 브라켓(420) 및 핑거(320)는 클램프(418)와 바닥 플레이트(412)에 고정될 수 있다. 일 예에 따르면, 내부 브라켓(420)은 샤프트 볼트(432)에 의해 중력 보상 부(416) 및 바닥 플레이트(412)에 고정될 수 있다. 클램프(418) 및 내부 브라켓(420)은 핑거(320)를 고정할 수 있다.
측면 진동 감쇠 시트들(440)은 외부 브라켓(410)과 내부 브라켓(420) 사이에 제공될 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(440)은 측벽 플레이트들(414)과 내부 브라켓(420)의 외측벽들(outer sides) 사이에 배치될 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(440)은 외부 브라켓(410)과 내부 브라켓(420) 사이의 진동의 전달을 방지할 수 있다. 예를 들어, 측면 진동 감쇠 시트들(440)는 폴리머의 점탄성 소재일 수 있다.
측면 진동 감쇠 시트들(440)의 면적이 넓을수록 진동의 전달 방지효과가 향상될 수 있다. 내부 브라켓(420)과 외부 브라켓(410)은 측면 진동 감쇠 시트들(440)의 접촉 표면적을 증가시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 측면 진동 감쇠 시트들(440)은 내부 브라켓(420)의 측면과 동일한 면적을 가질 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(440)은 외부 브라켓(410) 내에서의 핑거(320)의 측 단면의 면적보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(440)은 핑거(320)의 측 단면의 면적보다 내부 브라켓(420)의 두께만큼 증가된 면적을 가질 수 있다. 때문에, 넓은 면적의 측면 진동 감쇠 시트들(440)은 핸드(300)의 진동의 전달을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 9는 도 4의 측면 진동 감쇠 시트들(440)을 이용하는 진동 감쇠 그래프(600)와 일반적인 진동 감쇠 그래프(700)를 비교하여 나타낸다.
도 9를 참조하면, 측면 진동 감쇠 시트들(440)을 이용하는 진동 감쇠 그래프(600)는 일반적인 진동 감쇠 그래프(700)에 비해 작은 변위를 가질 수 있다. 여기서, 가로축은 시간(sec) 축이고, 세로축은 변위(displacement) 축이다. 측면 진동 감쇠 시트들(440)을 이용하는 진동 감쇠 그래프(600)와 일반적인 진동 감쇠 그래프(700)는 동일하게 주어진 외력 또는 진동으로부터 계측될 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(440) 및 샤프트 진동 감쇠 링(438)은 외부 브라켓(410)과 내부 브라켓(420) 사이의 진동의 전달을 방지 및/또는 최소화할 수 있다. 따라서, 핸드 브라켓 유닛(400)은 핸드(300)의 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 1 변형 예에 따른 핸드 브라켓 유닛(1400)을 보여준다. 도 10의 핸드 브라켓 유닛(1400)의 외부 브라켓(1410), 내부 브라켓(1420), 샤프트 부재(1430), 및 측면 진동 감쇠 시트들(1440)은 도 5의 핸드 브라켓 유닛(400)의 외부 브라켓(410), 내부 브라켓(420), 샤프트 부재(430), 및 측면 진동 감쇠 시트들(440)과 각각 동일한 기능을 갖는다. 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 10의 핸드 브라켓 유닛(1400)은 바닥 진동 감쇠 시트(1450)를 더 포함할 수 있다.
바닥 진동 감쇠 시트(1450)는 외부 브라켓(1410)과 핸드 베이스(1310) 사이에 배치될 수 있다. 바닥 진동 감쇠 시트(1450)는 외부 브라켓(1410)과 핸드 베이스(1310) 사이의 진동 전달을 방지할 수 있다. 일 예에 따르면, 바닥 진동 감쇠 시트(380)는 외부 브라켓(1410)의 바닥 플레이트(1412)와 핸드 베이스(1310) 사이에 배치될 수 있다. 바닥 진동 감쇠 시트(1450)는 폴리머의 점탄성 소재(viscoelasticity material)일 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 2 변형 예에 따른 핸드 브라켓 유닛(2400)을 보여준다. 도 11의 핸드 브라켓 유닛(2400)의 외부 브라켓(2410), 내부 브라켓(2420), 샤프트 부재(2430), 및 측면 진동 감쇠 시트들(2440)은 도 5의 핸드 브라켓 유닛(400)의 외부 브라켓(410), 내부 브라켓(420), 샤프트 부재(430), 및 측면 진동 감쇠 시트들(440)과 각각 동일한 기능을 갖는다. 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 11의 핸드 브라켓 유닛(2400)은 능동 진동 감쇠 장치(2450)를 더 포함할 수 있다.
능동 진동 감쇠 장치(2450)는 핑거(2320)의 진동을 능동적(actively)으로 제거 및/또는 최소화할 수 있다. 일 예에 따르면, 능동 진동 감쇠 장치(2450)는 압전 플레이트(2452), 센서(2454), 및 제 3 고정 볼트들(2456)을 포함할 수 있다.
압전 플레이트(2452)는 핑거(2320) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 압전 플레이트(2452)의 일측은 클램프(2418)에 고정되고, 타측은 핑거(2320)에 고정될 수 있다. 제 3 고정 볼트들(2456)은 압전 플레이트(2452)와 클램프(2418)을 연결하고, 상기 압전 플레이트(2452)와 핑거(2320)를 연결할 수 있다. 압전 플레이트(2452)는 외부의 전기적인 신호에 의해 핑거(2320)의 진동을 제거 및/또는 최소화할 수 있다.
센서(2454)는 핑거(2320) 및 압전 플레이트(2452)의 진동을 감지할 수 있다. 일 예에 따르면, 센서(2454)는 압전 플레이트(2452) 상에 배치될 수 있다. 제어부(미도시)는 센서(2454)의 감지 신호를 이용하여 압전 플레이트(2452)를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 2 변형 예에 따른 핸드 브라켓 유닛(2400)은 핑거(2320)의 진동을 능동적으로 제거 및/또는 최소화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 3 변형 에에 따른 핸드 브라켓 유닛(3400)을 보유준다.
도 12의 진동 감쇠장치(3450)는 압전 플레이트(3452)와 센서(3454)를 포함할 수 있다. 압전 플레이트(3452)는 핑거(3320) 상에 배치될 수 있다. 센서(3454)는 압전 플레이트(3452) 상에 배치될 수 있다. 이와 달리, 센서(3454)는 핑거(3320) 상에 직접 접촉될 수도 있다. 센서(3454)는 핑거(3320) 및 압전 플레이트(3452)의 진동을 감지할 수 있다. 압전 플레이트(3452)는 제어 신호에 의해 핑거(3320)의 진동을 능동적으로 감쇠시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇(4000)을 보여준다. 도 14는 도 13의 핸드 브라켓 유닛(4400)에서의 B-B' 선상을 절취하여 보여주는 사시도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇(4000)은 본체(4100), 암(4200), 핸드(4300), 및 핸드 브라켓 유닛(4400)을 포함할 수 있다.
암(4200)의 일측은 본체(4100)에 연결될 수 있다. 암(4200)의 타측은 핸드 브라켓 유닛(4400) 및 핸드(4300)에 연결될 수 있다.
핸드(4300)는 기판(4500)을 지지할 수 있다. 일 예에 따르면, 핸드(4300)는 포크 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 핸드(4300)는 핸드 베이스(4310) 및 핑거들(4320)을 포함할 수 있다. 핑거들(4320)은 핸드 베이스(4310)에 나란히 연결될 수 있다. 핸드 베이스(4310) 및 핑거들(4320)는 분리된 것으로 설명되었지만 일체형으로 구성될 수 있다. 기판(4500)은 핸드(4300)의 핸드 베이스(4310) 및 핑거들(4320) 상에 배치될 수 있다. 핸드 베이스(4310) 및 핑거들(4320)은 기판(4500)과 함께 진동될 수 있다.
핸드 브라켓 유닛(4400)은 암(4200)과 핸드(4300)를 연결할 수 있다. 핸드 브라켓 유닛(4400)은 기판(4500)과 핸드(4300)의 진동을 감쇠시킬 수 있다. 핸드 브라켓 유닛(4400)은 외부 브라켓(4410), 내부 브라켓(4420), 샤프트 부재(4430), 및 측면 진동 감쇠 시트들(4440)을 포함할 수 있다.
외부 브라켓(4410)은 암(4200) 상에 고정될 수 있다. 일 예에 따르면, 외부 브라켓(4410)은 바닥 플레이트(4412), 측벽 플레이트들(4414), 중력 보상 부(4416), 및 클램프(4418)를 포함할 수 있다. 바닥 플레이트(4412)는 암(4200) 상에 배치될 수 있다. 측벽 플레이트들(4414)은 바닥 플레이트(4412) 가장자리 양측에 고정될 수 있다. 중력 보상 부(4416)는 측벽 플레이트들(4414) 사이의 바닥 플레이트(4412)의 일측 가장자리에 배치될 수 있다. 클램프(4418)는 바닥 플레이트(4412)의 타측 가장자리에 배치될 수 있다. 클램프(4418)는 측벽 플레이트들(4414)에 고정될 수 있다.
내부 브라켓(4420)은 핸드 베이스(4310)를 고정할 수 있다. 핸드 베이스(4310)는 내부 브라켓(4420)을 관통할 수 있다. 내부 브라켓(4420)은 핸드 베이스(4310)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 중력 보상 부(4416)는 샤프트 부재(4430)를 중심으로 내부 브라켓(4420)의 일측을 지지할 수 있다. 클램프(4418)는 중력 보상 부(4416)에 대향되는 내부 브라켓(4420)의 타측으로 노출된 핸드 베이스(4310)의 가장자리를 클램핑할 수 있다.
샤프트 부재(4430)는 외부 브라켓(4410)과 내부 브라켓(4420)을 연결할 수 있다. 샤프트 부재(4430)는 내부 브라켓(4420)의 측벽들과 측벽 플레이트들(4414)을 연결할 수 있다. 샤프트 부재(4430)는 샤프트 볼트(4432), 회전 조인트(4434), 와셔(4436), 및 샤프트 진동 감쇠 링(4438)을 포함할 수 있다. 회전 조인트(4434)는 측벽 플레이트들(4414)의 제 1 홀(미도시) 내에 배치될 수 있다. 샤프트 볼트(4432)는 회전 조인트(4434)를 통과하여 내부 브라켓(4420)의 측벽의 제 2 홀(미도시)에 고정될 수 있다. 와셔(4436)는 샤프트 볼트(4432)의 머리와 측벽 플레이트들(4414) 사이에 배치될 수 있다. 샤프트 진동 감쇠 링(4438)은 와셔(4436)와 측벽 플레이트들(4414) 사이에 배치될 수 있다. 샤프트 진동 감쇠 링(4438)은 샤프트 볼트(4432)와 측벽 플레이트들(4414) 사이의 진동을 감쇠시킬 수 있다.
측면 진동 감쇠 시트들(4440)은 외부 브라켓(4410) 및 내부 브라켓(4420) 사이에 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 측면 진동 감쇠 시트들(4440)은 내부 브라켓(4420)의 외측벽들과 측벽 플레이트들(4414) 사이에 배치될 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(4440)의 면적이 넓을수록 진동의 전달 방지효과가 향상될 수 있다. 내부 브라켓(4420)과 외부 브라켓(4410)은 측면 진동 감쇠 시트들(4440)의 접촉 표면적을 증가시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 측면 진동 감쇠 시트들(4440)은 내부 브라켓(4420)의 측면과 동일한 면적을 가질 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(4440)은 외부 브라켓(4410) 내에서의 핸드 베이스(4310)의 측 단면의 면적보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 측면 진동 감쇠 시트들(4440)은 핸드 베이스(4310)의 측 단면의 면적보다 내부 브라켓(4420)의 두께만큼 증가된 면적을 가질 수 있다. 넓은 면적의 측면 진동 감쇠 시트들(4440)은 핸드(4300)의 진동의 전달을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 핸드 브라켓 유닛(4400)은 도 10 및 도 12의 제 1 내지 제 3 변형 예들의 바닥 진동 감쇠 시트(1450)와 능동 진동 감쇠 장치(2450, 3450)를 더 포함할 수 있다. 바닥 진동 감쇠 시트(1450)는 바닥 플레이트(4412)와 암(4200) 사이에 배치될 수 있다. 능동 진동 감쇠 장치(2450)의 압전 플레이트(2452)는 핑거(4320)와 클램프(4418) 사이에 배치될 수 있다. 이와 달리, 능동 진동 감쇠 장치(3450)는 핑거(3320) 상에 배치될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 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. 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 4100: 본체 110: 수평 구동부
120: 수직 구동부 130: 가이드 레일
200, 4200: 암 210: 유닛 암들
220: 관절들
300, 1300, 2300, 4300: 핸드
310, 1310, 2310, 3100, 4310: 핸드 베이스
320, 2320, 3320, 4320: 핑거들
400, 1400, 2400, 3400, 4400: 핸드 브라켓 유닛
410, 1410, 2410, 3410, 4410: 외부 브라켓
411: 제 1 고정 볼트들
412, 1412, 2412, 4412: 바닥 플레이트
413: 제 1 홀들
414, 1414, 2414, 4414: 측벽 플레이트들
415, 1415: 에지 바
416, 1416, 2416, 4416: 중력 보상 부
417, 1417: 스프링
418, 1418, 2418, 4418: 클램프
419: 제 2 고정 볼트들
420, 1420, 2420, 3420, 4420: 내부 브라켓
422: 제 2 홀들 430, 2430, 3430, 4430: 샤프트 부재
432, 4432: 샤프트 볼트들 434: 회전 조인트
436: 와셔 438: 샤프트 진동 감쇠 링
440, 1440, 2440, 3440, 4440: 측면 진동 감쇠 시트들
1450: 바닥 진동 감쇠 시트
2450: 능동 진동 감쇠 장치 2452: 압전 플레이트
2454: 센서 2456: 제 3 고정 볼트들
500, 4500: 기판
1000, 4000: 로봇
2000: 제 1 설비
3000: 제 2 설비

Claims (10)

  1. 본체;
    상기 본체에 연결된 암;
    상기 본체에 대향되는 암의 타측에 연결된 핸드 베이스와, 상기 핸드 베이스에 연결된 핑거를 구비한 핸드; 및
    상기 핸드 베이스와 상기 핑거 사이 또는 상기 핸드 베이스와 상기 암 사이에 배치되어 상기 핸드 베이스 또는 상기 핑거의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 부재를 구비한 핸드 브라켓 유닛을 포함하는 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핸드 브라켓 유닛은:
    상기 핸드 베이스 또는 상기 암에 고정되는 외부 브라켓; 및
    상기 외부 브라켓 내에 삽입되어 상기 핑거 또는 상기 핸드 베이스를 고정하는 내부 브라켓을 더 포함하는 로봇.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진동 감쇠 부재는 상기 내부 브라켓의 외측 측벽과 상기 외부 브라켓의 내측 측벽 사이에 결합되고, 상기 내부 브라켓과 상기 외부 브라켓 사이의 진동의 전달을 방지하는 측면 진동 감쇠 시트를 포함하는 로봇.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측면 진동 감쇠 시트는 상기 외측 브라킷 내에서의 상기 핑거 또는 상기 핸드 베이스의 측단면의 면적보다 넓은 면적을 갖는 로봇.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 측면 진동 감쇠 시트는 점탄성 소재를 포함하는 로봇.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 브라켓과 상기 내부 브라켓에는, 상기 핑거 또는 상기 핸드 베이스의 측벽을 노출하는 제 1 홀과, 제 2 홀이 각각 형성되고,
    상기 핸드 브라켓 유닛은, 상기 제 1 홀 및 상기 제 2 홀 내에 삽입되어 상기 외부 브라켓과 상기 내부 브라켓을 결합하는 샤프트 부재를 더 포함하는 로봇.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 샤프트 부재는:
    상기 제 1 홀 내에 결합된 회전 샤프트;
    상기 회전 샤프트를 통과하여 상기 제 2 홀 내에 체결되고, 상기 외부 브라켓과 상기 내부 브라켓을 결합하는 샤프트 볼트;
    상기 샤프트 볼트의 머리와 상기 외부 브라켓 사이에 결합된 와셔; 및
    상기 와셔와 상기 외부 브라켓 사이에 결합되고, 상기 내부 브라켓과 상기 외부 브라켓 사이의 진동의 전달을 방지하는 진동 감쇠 링을 포함하는 로봇.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 외부 브라켓은:
    상기 핸드 베이스에 고정되는 바닥 플레이트; 및
    상기 바닥 플레이트 양측 가장자리에 배치되어 상기 샤프트 부재에 의해 상기 내부 브라켓에 결합되는 측벽 플레이트들을 포함하는 진동 감쇠 핸드.
  9. 제 8 항에 있어서,상기 외부 브라켓의 측벽 플레이트들 각각은 상기 제 1 홀에 인접하여 형성된 내측 돌기를 포함하고,
    상기 내부 브라켓은 상기 제 2 홀에 인접하여 형성된 외측 돌기를 포함하고,
    상기 진동 감쇠 부재는, 상기 내부 브라켓과 상기 측벽 플레이트들 사이에 배치되고, 상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기에 결합되어 상기 내부 브라켓의 진동을 감쇠하는 토션 스프링을 더 포함하는 진동 감쇠 핸드.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 진동 감쇠 부재는, 상기 바닥 플레이트와 상기 핸드 베이스 사이 또는 상기 바닥 플레이트와 상기 암 사이에 배치된 바닥 진동 감쇠 시트를 더 포함하는 로봇.
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