KR20180077757A - 진공로봇 - Google Patents

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KR20180077757A
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김경수
김상현
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현대중공업지주 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하기 위한 복수개의 핸드부, 상기 핸드부들이 이동 가능하게 결합되는 암튜브, 상기 암튜브를 지지하기 위한 지지부, 상기 지지부를 회전시키기 위한 선회부, 상기 선회부를 승강시키기 위한 승강부, 상기 선회부가 회전 가능하게 결합되는 베이스부, 상기 암튜브에 결합되고 케이블을 이용하여 상기 핸드부들을 상기 암튜브 상에서 이동시키기 위한 복수개의 구동부, 및 상기 핸드부가 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하였는지를 감지하기 위한 감지부를 포함하고, 상기 감지부는 공기가 제거된 진공영역에 설치되는 상기 암튜브에 결합되는 것을 특징으로 하는 진공로봇에 관한 것이다.

Description

진공로봇{Vacuum Robot}
본 발명은 진공영역에서 기판을 이송하기 위한 진공로봇에 관한 것이다.
디스플레이 장치, 태양전지, 반도체 소자 등(이하, '전자부품'이라 함)은 여러 가지 공정을 거쳐 제조된다. 이러한 제조공정은 전자부품을 제조하기 위한 기판(Substrate)을 이용하여 이루어진다. 예컨대, 제조공정은 기판 상에 도전체, 반도체, 유전체 등의 박막을 증착하기 위한 증착공정, 증착된 박막을 소정 패턴으로 형성하기 위한 식각공정 등을 포함할 수 있다. 이러한 제조공정들은 해당 공정을 수행하는 공정챔버에서 이루어진다. 공정챔버는 복수개가 중앙에 위치한 진공로봇을 중심으로 정렬될 수 있다. 진공로봇은 복수개의 공정챔버로 기판을 이송하기 위한 것이다. 공정챔버들과 진공로봇의 일부는 기판이 이물질로 오염되는 것을 방지하도록 진공영역에 설치된다.
종래 기술에 따른 진공로봇은 기판을 지지하는 포크를 포함하는 핸드, 핸드를 이동시키는 암부, 암부를 지지하는 받침부, 받침부를 회전시키기 위한 선회부, 선회부가 회전 가능하게 결합되는 베이스부로 구성된다. 선회부, 받침부, 암부 및 핸드는 진공영역에 설치된다. 종래 기술에 따른 진공로봇은 상기 암부의 형태에 다라 다관절로 이루어져 핸드를 이동시키는 링크형, 슬라이더와 모터로 이루어져 핸드를 이동시키는 슬라이더형, 와이어와 와이어드럼으로 이루어져 핸드를 이동시키는 와이어형으로 구분된다.
한편, 종래 기술에 따른 진공로봇은 진공영역에 설치된 포크가 기판을 로딩(Loading)하거나 로딩한 기판을 언로딩(Unloading)하도록 상기 암부와 상기 선회부가 상기 핸드를 이동시킴으로써 기판을 이송한다. 그러나, 종래 기술에 따른 진공로봇은 상기 포크가 기판을 지지하지 않은 경우에도 상기 암부와 상기 선회부가 기판에 대한 공정이 이루어지는 공정챔버로 핸드를 이동시킴으로써, 기판을 가져오기 위해 상기 핸드를 다시 이동시켜야 하므로 기판 이송 시간이 지연될 뿐만 아니라 기판에 대한 제조공정이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다. 따라서, 진공영역에 설치된 포크가 기판을 지지하였는지를 알 수 있는 진공로봇의 개발이 절실히 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 진공영역에 설치된 포크가 기판을 지지하였는지를 알 수 있는 진공로봇을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 진공로봇은 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하기 위한 복수개의 핸드부; 상기 핸드부들이 이동 가능하게 결합되는 암튜브; 상기 암튜브를 지지하기 위한 지지부; 상기 지지부를 회전시키기 위한 선회부; 상기 선회부를 승강시키기 위한 승강부; 상기 선회부가 회전 가능하게 결합되는 베이스부; 상기 암튜브에 결합되고, 케이블을 이용하여 상기 핸드부들을 상기 암튜브 상에서 이동시키기 위한 복수개의 구동부; 및 상기 핸드부가 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하였는지를 감지하기 위한 감지부를 포함할 수 있다. 상기 감지부는 공기가 제거된 진공영역에 설치되는 상기 암튜브에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 진공로봇에 있어서, 상기 감지부는 상기 기판 및 상기 마스크 중 적어도 하나로부터 반사되는 반사광을 검출하는 반사형센서일 수 있다.
본 발명에 따른 진공로봇에 있어서, 상기 감지부는 복수개가 상기 암튜브에 결합되고 상기 감지부들은 동시에 또는 순차적으로 기판 또는 마스크에 광을 조사하여 상기 기판 또는 상기 마스크에 반사되어 돌아오는 반사광을 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 진공로봇은 상기 감지부에 전원을 공급하기 위한 전원케이블, 및 상기 감지부에 신호를 송수신하기 위한 신호케이블이 상기 감지부에 연결되도록 상기 구동부와 상기 암튜브를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 상기 연결부는 이물질이 상기 진공영역으로 유출되는 것을 방지하도록 상기 전원케이블과 상기 신호케이블을 내부에 수용할 수 있다.
본 발명에 따른 진공로봇에 있어서, 상기 연결부는 상기 암튜브의 내부에 설치되는 부품들과 간섭되는 것을 방지하도록 상기 암튜브의 외부에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 진공로봇에 있어서, 상기 연결부는 내부가 대기영역과 연통되도록 설치되고 내부의 대기영역과 외부의 진공영역 간에 발생하는 기압 차를 극복하도록 스테인리스강(SUS) 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 센서를 이용하여 진공영역에 설치된 포크가 기판을 지지하였는지를 알 수 있도록 구현됨으로써, 기판 이송 시간이 지연되는 것을 방지하여 공정이 완료된 기판에 대한 수율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진공로봇의 개략적인 사시도
도 2는 본 발명에 따른 진공로봇의 개략적인 블록도
도 3은 본 발명에 따른 진공로봇에서 감지부 및 연결부를 설명하기 위한 개략적인 사시도
도 4는 본 발명에 따른 진공로봇에서 감지부 및 연결부를 설명하기 위한 도 3의 측면도
도 5는 본 발명에 따른 진공로봇에서 감지부가 기판을 감지하는 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 진공로봇에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진공로봇의 개략적인 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 진공로봇의 개략적인 블록도, 도 3은 본 발명에 따른 진공로봇에서 감지부 및 연결부를 설명하기 위한 개략적인 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 진공로봇에서 감지부 및 연결부를 설명하기 위한 도 3의 측면도, 도 5는 본 발명에 따른 진공로봇에서 감지부가 기판을 감지하는 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 증착공정, 식각공정 등 다양한 공정을 수행하는 복수개의 공정챔버로 기판 또는 마스크를 이송하는데 있어서, 진공영역에 설치되는 핸드부가 기판 또는 마스크를 지지하고 있는지를 감지하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 크게 핸드부(2), 암튜브(3), 지지부(4), 선회부(5), 승강부(6), 베이스부(7), 구동부(8) 및 감지부(9)를 포함한다.
본 발명에 따른 진공로봇(1)은 기판 또는 마스크가 먼지와 같은 이물질로 오염되는 것을 방지하기 위해 일부가 진공영역(VA, 도 2에 도시됨)에 위치하도록 설치된다. 예컨대, 상기 핸드부(2), 상기 암튜브(3), 상기 지지부(4), 상기 선회부(5), 상기 구동부(8), 및 상기 감지부(9)는 상기 진공영역에 설치될 수 있다. 상기 진공영역(VA)은 공기(Air)가 제거된 챔버의 내부를 의미한다. 상기 진공영역(VA)에는 상기 챔버와 연결되게 설치되는 복수개의 공정챔버가 포함될 수 있다. 상기 승강부(6) 및 상기 베이스부(7)는 상기 진공영역(VA)이 아닌 대기영역(AA, 도 2에 도시됨)에 설치될 수 있다. 상기 대기영역(AA)은 공기가 1기압으로 형성되는 대기압 영역을 의미한다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 진공영역(VA)에서 기판 또는 마스크를 이송함으로써, 기판 또는 마스크가 이물질로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 상기 핸드부(2), 상기 암튜브(3), 상기 지지부(4), 상기 선회부(5), 상기 승강부(6), 상기 베이스부(7), 상기 구동부(8) 및 상기 감지부(9)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 상기 핸드부(2)는 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하기 위한 것이다. 상기 기판 및 상기 마스크는 디스플레이 장치, 태양전지, 반도체 소자 등의 전자부품을 제조하기 위한 것이다. 상기 마스크(Mask)는 상기 기판에 비해 크기가 더 클 수 있다. 상기 마스크의 크기가 상기 기판의 크기보다 크므로, 기판을 지지하는 기판지지부재는 마스크를 지지하는 마스크지지부재 보다 내측에 위치하도록 상기 핸드부(2)에 결합될 수 있다. 상기 핸드부(2)는 복수개가 상기 암튜브(3)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 상기 핸드부(2)들은 Z축 방향(도 1에 도시됨)을 기준으로 상측 및 하측에 각각 위치하도록 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 상측에 위치하는 상측핸드부(2a), 및 상기 상측핸드부(2a)보다 하측에 위치하는 하측핸드부(2b)는 각각 핸드기구(21) 및 포크기구(22)를 포함할 수 있다.
상기 핸드기구(21)는 상기 암튜브(3)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 핸드기구(21)는 LM블록을 포함하고, 상기 LM블록이 상기 암튜브(3)의 상면에 설치되는 LM가이드레일을 따라 이동함으로써 상기 암튜브(3)에서 이동할 수 있다. 상기 핸드기구(21)는 전체적으로 육각판형 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 암튜브(3)에 지지되어 상기 포크기구(22)를 지지할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수도 있다. 상기 LM가이드레일은 상기 암튜브(3)의 상면에 X축 방향(도 1에 도시됨)으로 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 핸드기구(21)는 X축 방향으로 이동할 수 있다. 상기 핸드기구(21)는 X축 방향을 따라 전진방향(FD, 도 1에 도시됨) 또는 후퇴방향(BD, 도 1에 도시됨)으로 이동할 수 있다. 상기 핸드기구(21)가 이동함에 따라 상기 핸드기구(21)에 결합되는 포크기구(22)도 이동할 수 있다. 상기 LM가이드레일은 복수개가 상기 암튜브(3)의 상면에서 Y축 방향(도 1에 도시됨)으로 서로 이격되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 핸드기구(21)는 Y축 방향을 기준으로 일측과 타측이 각각 상기 LM가이드레일에 결합될 수 있다. 상기 핸드기구(21)는 케이블을 통해 상기 구동부(8)에 연결될 수 있다. 상기 핸드기구(21)는 상기 구동부(8)가 구동력을 발생시킴에 따라 상기 케이블이 상기 구동부(8)에 설치되는 케이블드럼에 감기거나 풀림으로써 이동할 수 있다. 상기 핸드기구(21)는 상측에 위치하는 상측핸드부(2a, 도 5에 도시됨)일 경우, Y축 방향의 단면이 'П'형태로 형성될 수 있다. 상기 핸드기구(21)는 하측에 위치하는 하측핸드부(2b, 도 5에 도시됨)일 경우, Y축 방향의 단면이 'п'형태로 형성될 수 있다. 상기 하측핸드부(2b)는 상기 상측핸드부(2a)보다 크기가 작게 형성됨으로써, 상기 상측핸드부(2a)에 삽입될 수 있다.
상기 포크기구(22)는 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하기 위한 것이다. 상기 포크기구(22)는 직방체의 막대형태로 형성될 수 있다. 상기 포크기구(22)는 X축 방향을 향하도록 상기 핸드기구(21)에 결합될 수 있다. 상기 포크기구(22)가 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 이송할 경우, 상기 기판 및 상기 마스크는 상기 포크기구(22)의 상면에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 포크기구(22)는 상기 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지할 수 있다. 상기 포크기구(22)는 복수개가 상기 핸드기구(21)에 서로 이격되게 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 포크기구(22)들은 Y축 방향을 기준으로 서로 이격되게 상기 핸드기구(21)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 포크기구(22)들은 Y축 방향을 기준으로 기판 및 마스크의 일측 및 타측을 각각 지지할 수 있다. 상기 포크기구(22)들에는 각각 기판을 지지하기 위한 기판지지부재와 마스크를 지지하기 위한 마스크지지부재가 결합될 수 있다. 상기 기판지지부재는 상기 마스크지지부재의 내측에 위치하도록 상기 포크기구(22)에 결합될 수 있다. 상기 기판지지부재의 내측에는 기판이 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼방지부재가 복수개 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 포크기구(22)에 상기 마스크지지부재와 상기 기판지지부재를 설치함으로써, 기판과 마스크 중 적어도 하나를 이송할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 기판 뿐만 아니라 마스크도 이송할 수 있고 기판과 마스크를 동시에 이동시킬 수도 있으므로, 기판 및 마스크에 대한 전체적인 이송 시간을 단축시킬 수 있다. 상기 포크기구(22)는 상기 핸드부(2)가 상기 상측핸드부(2a)와 상기 하측핸드부(2b)를 포함할 경우, 상측포크기구(22a, 도 5에 도시됨)와 하측포크기구(22b, 도 5에 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 상측핸드부(2a)는 상기 상측포크기구(22a)를 포함할 수 있다. 상기 하측핸드부(2b)는 상기 하측포크기구(22b)를 포함할 수 있다. 상기 상측포크기구(22a)와 상기 하측포크기구(22b)는 Z축 방향을 기준으로 동일선 상에 위치되지 않을 수 있다.
상기 상측포크기구(22a)는 Z축 방향을 기준으로 상기 하측포크기구(22b)에 비해 바깥쪽에 위치하도록 상기 핸드기구(21)에 결합될 수 있다. 상기 바깥쪽은 Y축 방향에서 상기 암튜브(3)의 가장자리에 가까운 쪽을 의미한다. 예컨대, 한 쌍으로 구성되는 상측포크기구(22a)가 이격된 간격을 한 쌍으로 구성되는 하측포크기구(22b)가 이격된 간격에 비해 더 넓도록 상기 핸드기구(21)에 결합시킴으로써, 상기 상측포크기구(22a)를 상기 하측포크기구(22b)에 비해 바깥쪽에 위치시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 상측포크기구(22a)에 지지된 상측기판(20a, 도 5에 도시됨)과 상기 하측포크기구(22b)에 지지된 하측기판(20b, 도 5에 도시됨)이 Z축 방향을 기준으로 완전히 중첩되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 상기 상측기판(20a)이 상기 하측기판(20b)에 비해 바깥쪽으로 더 돌출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 복수개의 감지부(9)가 상측기판(20a) 및 하측기판(20b)을 각각 감지할 수 있다.
상기 암튜브(3)에는 상기 핸드부(2)들이 이동 가능하게 결합될 수 있다. 상기 암튜브(3)는 전체적으로 X축 방향으로 길이가 긴 직방체 형태로 형성될 수 있다. 상기 암튜브(3)의 길이 방향을 따라 상기 핸드부(2)들이 각각 이동하므로, 상기 암튜브(3)의 길이가 길수록 진공로봇(1)은 기판 및 마스크를 회전축(5a, 도 1에 도시됨)으로부터 더 멀리 위치된 공정챔버까지 이송할 수 있다. 상기 회전축(5a)은 선회부(5)가 회전하는 중심축을 의미한다. 상기 암튜브(3)는 경량화를 위해 알루미늄(Al) 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 핸드부(2)들을 지지할 수 있으면 다른 재질로 형성될 수도 있다. 상기 암튜브(3)의 내부에는 상기 핸드부(2)를 이송시키기 위한 케이블과 상기 구동부(8)의 일부가 설치될 수 있다. 상기 구동부(8)의 일부는 상기 케이블을 감거나 풀기 위한 케이블드럼(미도시)일 수 있다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 케이블과 케이블드럼을 상기 암튜브(3)의 내부에 위치하도록 설치함으로써, 상기 핸드부(2)들을 이송시킬 경우에 발생하는 비산(飛散) 물질들이 기판 및 마스크 쪽으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 기판 및 마스크가 비산물질들로 오염되는 것을 방지함으로써, 기판 및 마스크에 대한 불량률을 감소시킬 수 있다. 상기 암튜브(3)의 상면에는 상기 핸드부(2)들을 이동시키기 위한 LM가이드레일이 복수개 설치될 수 있다. 상기 복수개의 LM가이드레일은 X축 방향을 따라 상기 암튜브(3)의 상면에 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 암튜브(3)의 상면에는 4개의 LM가이드레일이 Y축 방향으로 서로 이격되게 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 상측핸드부(2a)는 상기 암튜브(3)의 상면에서 Y축 방향을 기준으로 바깥쪽에 위치한 2개의 LM가이드레일에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 상기 하측핸드부(2b)는 Y축 방향을 기준으로 상기 상측핸드부(2a)가 결합되는 LM가이드레일을 제외한 나머지 2개의 LM가이드레일에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 상기 LM가이드레일들은 강성을 높이기 위해 스틸(Steel) 재질로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 상기 LM가이드레일들은 볼트결합, 용접결합, 접착결합 중 적어도 하나의 방법으로 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 상기 암튜브(3)에는 지지부(4), 구동부(8) 및 감지부(9)가 결합될 수 있다. 상기 지지부(4)는 상기 암튜브(3)의 하측에 결합되고, 상기 구동부(8)와 상기 감지부(9)는 상기 암튜브(3)의 측면에 결합될 수 있다.
상기 지지부(4)는 상기 암튜브(3)를 지지하기 위한 것이다. 상기 지지부(4)는 사각판형으로 형성될 수 있다. 상기 지지부(4)는 상기 암튜브(3)에 비해 작은 크기로 형성될 수 있다. 상기 지지부(4)는 경량화를 위해 알루미늄(Al) 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 강성을 높이기 위해 스틸(Steel) 재질 등 다른 재질로 형성될 수도 있다. 상기 지지부(4)는 상기 암튜브(3)와 상기 선회부(5) 사이에 위치하도록 상기 암튜브(3)와 상기 선회부(5)에 각각 결합될 수 있다. 상기 지지부(4)는 볼트결합, 용접결합, 접착결합 중 적어도 하나의 방법으로 상기 암튜브(3)와 상기 선회부(5)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 지지부(4)는 상기 선회부(5)에 지지되어 상기 암튜브(3)를 지지할 수 있다. 상기 지지부(4)는 X축 방향을 기준으로 상기 암튜브(3)의 가운데 위치하도록 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. Z축 방향을 기준으로 상기 지지부(4)의 아래에는 상기 선회부(5) 및 상기 베이스(7)가 순차적으로 위치하도록 설치될 수 있다. 상기 선회부(5)는 상기 지지부(4)의 하면에 결합되고, 상기 선회부(5)는 상기 베이스부(7)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 선회부(5)를 중심으로 무게중심이 형성될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 지지부(4)의 내부에는 상기 감지부(9)에 전원을 공급하기 위한 전원케이블(미도시), 상기 감지부(9)에 신호를 송수신하기 위한 신호케이블(미도시) 등이 설치될 수 있다. 여기서, 상기 감지부(9)에 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)와 상기 감지부(9)에 신호를 송수신하는 제어부(미도시)는 대기영역(AA)에 설치되는 상기 베이스부(7)에 설치될 수 있다. 상기 전원케이블 및 상기 신호케이블은 상기 구동부(8) 및 후술할 연결부(10)를 통해 상기 감지부(9)에 연결될 수 있다. 상기 지지부(4)는 내부의 이물질이 상기 지지부(4)의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 밀폐된 구조로 형성될 수 있다.
상기 선회부(5)는 상기 지지부(4)를 회전시키기 위한 것이다. 상기 선회부(5)는 상기 핸드부(2)들이 향하는 방향이 변경되도록 상기 지지부(4)를 회전시킬 수 있다. 상기 선회부(5)는 원통형태로 형성될 수 있다. 상기 선회부(5)는 경량화를 위해 알루미늄(Al) 재질로 형성될 수 있으나, 강성을 높이기 위해 스틸(Steel) 재질 등 다른 재질로 형성될 수도 있다. 상기 선회부(5)는 Z축 방향을 기준으로 일측이 상기 지지부(4)에 결합되고, 타측이 상기 베이스부(7)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 선회부(5)는 모터와 같은 구동장치에 의해 상기 베이스부(7)에 결합된 상태에서 회전축(5a, 도 1에 도시됨)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 선회부(5)에 결합되는 지지부(4), 상기 지지부(4)에 결합되는 암튜브(3), 상기 암튜브(3)에 결합되는 핸드부(2)는 상기 회전축(5a)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다. 상기 회전축(5a)은 바닥에 대해 수직한 방향일 수 있다.
상기 승강부(6)는 상기 선회부(5)를 승강시키기 위한 것이다. 상기 승강부(6)는 상기 선회부(5)와 상기 베이스부(7) 사이에 위치하도록 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 선회부(5)를 승강시킬 수 있으면 다른 위치에 설치될 수도 있다. 상기 승강부(6)가 상기 선회부(5)와 상기 베이스부(7) 사이에 설치될 경우, 상기 승강부(6)는 상기 베이스부(7)에 지지되어 상기 선회부(5)를 승강시킬 수 있다. 상기 승강부(6)는 Z축 방향을 기준으로 상기 선회부(5)를 상측방향 또는 하측방향으로 승강시킬 수 있다. 상기 승강부(6)는 유압실린더 또는 공압실린더를 이용한 실린더방식, 모터와 볼스크류 등을 이용한 볼스크류방식, 모터와 랙기어와 피니언기어 등을 이용한 기어방식, 모터와 풀리와 벨트 등을 이용한 벨트방식, 코일과 영구자석 등을 이용한 리니어모터 등을 이용하여 상기 선회부(5)를 상하 방향으로 승강시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 선회부(5)에 결합되는 지지부(4), 암튜브(3) 및 핸드부(2)도 상하 방향으로 승강될 수 있다.
상기 베이스부(7)에는 상기 선회부(5)가 회전 가능하게 결합된다. 상기 선회부(5)는 상기 베이스부(7)에 결합된 상태에서 회전축(5a)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 베이스부(7)는 바닥에 설치되어 고정될 수 있다. 상기 베이스부(7)는 바닥에 지지되어 상기 선회부(5), 상기 지지부(4), 상기 암튜브(3), 및 상기 핸드부(2)를 지지할 수 있다. 상기 베이스부(7)는 전체적으로 내부가 비어 있는 원통형태로 형성될 수 있다. 상기 베이스부(7)의 내부에는 상기 선회부(5)를 회전시키기 위한 구동장치, 및 상기 승강부(6)가 설치될 수 있다. 상기 베이스부(7)의 내부에는 상기 구동부(8)와 상기 감지부(9)를 제어하기 위한 제어부(미도시), 상기 구동부(8)와 상기 제어부를 연결하는 다양한 전선 등이 더 설치될 수도 있다. 상기 베이스부(7)는 상기 선회부(5)에 비해 더 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 선회부(5)가 상기 승강부(6)에 의해 상하 방향으로 승강하여도 상기 베이스부(7)는 상기 선회부(5)를 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 선회부(5)가 상하 방향으로 승강하면, 상기 선회부(5)는 상기 베이스부(7)에 삽입되거나 상기 베이스부(7)로부터 돌출될 수 있다.
상기 구동부(8)는 상기 핸드부(2)들을 상기 암튜브(3) 상에서 이동시키기 위한 것이다. 상기 핸드부(2)가 복수개일 경우, 상기 구동부(8)는 복수개가 각각 하나의 핸드부(2)를 이동시킬 수 있다. 예컨대, 상기 핸드부(2)가 상측핸드부(2a)와 하측핸드부(2b)로 2개일 경우, 상기 구동부(8)는 2개로 구성되어 각각 상기 상측핸드부(2a)와 상기 하측핸드부(2b)를 이동시킬 수 있다. 상기 구동부(8)들은 Y축 방향을 기준으로 서로 이격된 위치에 위치하도록 상기 암튜브(3)의 일측과 타측에 각각 결합될 수 있다. 상기 구동부(8)는 상기 암튜브(3)에 볼트결합, 용접결합, 접착결합 중 적어도 하나의 방법으로 결합될 수 있다. 상기 구동부(8)는 모터, 케이블드럼, 모터케이스를 포함할 수 있다. 상기 모터는 상기 케이블드럼을 회전시키기 위한 구동력을 발생시킨다. 상기 케이블드럼은 케이블을 통해 상기 핸드부(2)에 연결될 수 있다. 상기 모터가 상기 케이블드럼을 회전시키면, 상기 핸드부(2)에 연결된 케이블이 상기 케이블드럼에 감기거나 풀림으로써 상기 핸드부(2)가 LM가이드레일을 따라 전진방향(FD) 또는 후퇴방향(BD)으로 이동할 수 있다. 상기 모터케이스는 상기 모터 회전시 발생되는 이물질이 기판 및 마스크 쪽으로 이동하는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 모터케이스는 내부가 비어 있는 직방체 형태로 형성되고 상기 모터의 외측에서 상기 모터를 감싸도록 설치됨으로써, 외부로 이물질이 유출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 모터케이스의 내부는 대기영역(AA)에 연통되도록 설치될 수 있다. 상기 모터케이스에는 후술할 연결부(10)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 연결부(10)는 내부가 상기 대기영역(AA)에 연통될 수 있다. 상기 연결부(10)의 내부에는 상기 감지부(9)에 전원을 공급하기 위한 전원케이블, 및 상기 감지부(9)에 신호를 송수신하기 위한 신호케이블이 설치될 수 있다. 상기 구동부(8)는 상기 모터를 제어하기 위한 엔코더(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 엔코더에 전원을 공급하기 위한 배터리는 대기영역(AA)에 설치되는 베이스부(7)의 내부에 설치될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 베이스부(7)가 진공영역(VA)이 아닌 대기영역(AA)에 설치되므로, 배터리 교체에 대한 용이성을 확보하여 기판 이송 시간이 지연되는 것을 최소화할 수 있다. 상기 구동부(8)가 2개일 경우, 상기 구동부(8)들은 회전축(5a)을 중심으로 대칭되는 위치에 위치하도록 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 이 경우, 각 구동부(8)의 케이블드럼은 상기 암튜브(3)의 내측에서 서로 마주보게 위치될 수 있다. 상기 구동부(8)들은 X축 방향을 기준으로 상기 회전축(5a) 또는 상기 회전축(5a)에 근접한 근접위치에 위치하도록 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 전체적인 무게중심을 상기 회전축(5a) 또는 상기 회전축(5a)에 근접한 위치에 형성시킴으로써, 상기 구동부(8)들이 상기 회전축(5a)으로부터 이격된 위치에 설치되는 경우에 비해 무게중심이 한 방향으로 편심되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 기판 및 마스크 이송 시 편심된 무게중심으로 인해 상기 지지부(4), 상기 암튜브(3), 상기 핸드부(2) 중 적어도 하나가 기울어져 기판 및 마스크가 낙상하여 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 감지부(9)는 상기 핸드부(2)들이 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하였는지를 감지하기 위한 것이다. 상기 감지부(9)는 상기 핸드부(2)에 지지된 기판 또는 마스크를 향해 광을 조사하고 상기 기판 또는 상기 마스크에 반사되어 돌아오는 반사광을 검출함으로써, 상기 핸드부(2)가 기판 또는 마스크를 지지하였는지를 감지할 수 있다. 상기 감지부(9)는 상기 핸드부(2)가 상기 LM가이드레일을 따라 후퇴방향(BD)으로 이동하여 상기 암튜브(3)의 끝단 쪽에 위치된 후에, 상기 핸드부(2)가 위치하는 상측 방향을 향해 광을 조사할 수 있다. 상기 감지부(9)는 반사형센서(Reflection-Type Photosensor)일 수 있다. 상기 감지부(9)는 진공영역(VA)에 설치되는 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 상기 감지부(9)는 일부가 상기 암튜브(3)로부터 돌출되도록 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 핸드부(2)에 지지된 기판을 감지할 수 있으면 상기 암튜브(3)의 내측에 삽입되게 설치될 수도 있다. 상기 감지부(9)가 상기 암튜브(3)의 내측에 삽입되는 형태로 설치될 경우, 상기 암튜브(3)에는 상기 감지부(9)에서 상기 핸드부(2)를 향하는 상측 방향으로 상기 암튜브(3)를 관통하여 형성되는 관통홀이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 감지부(9)는 상기 관통홀을 통해 상기 기판 쪽으로 광을 조사할 수 있다. 상기 감지부(9)는 상기 관통홀을 통해 상기 기판으로부터 반사되어 돌아오는 반사광을 검출할 수도 있다. 상기 감지부(9)는 볼트결합, 용접결합, 접착결합 중 적어도 하나의 방법으로 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 감지부(9)가 반사광을 검출하면 상기 핸드부(2)가 기판을 지지한 것으로 감지하고, 상기 감지부(9)가 반사광을 검출하지 못하면 상기 핸드부(2)가 기판을 지지하지 않은 것으로 감지할 수 있다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 핸드부(2)가 기판을 지지한 것으로 감지하였으면 기판이 공정챔버로 이송되도록 상기 핸드부(2)를 이동시키고, 상기 핸드부(2)가 기판을 지지하지 않은 것으로 감지하였으면 상기 핸드부(2)가 기판을 지지할 때까지 상기 핸드부(2)를 공정챔버로 이동시키지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 기판이 없는 상태에서 상기 핸드부(2)가 공정챔버로 이동하는 것을 방지함으로써, 전체적인 기판 이송 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기판에 대한 제조공정이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
상기 감지부(9)는 복수개가 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 핸드부(2)가 상측포크기구(22a)를 포함하는 상측핸드부(2a) 및 하측포크기구(22b)를 포함하는 하측핸드부(2b)로 구성될 경우, 상기 감지부(9)는 상기 상측포크기구(22a)에 지지된 기판 또는 마스크를 감지하기 위한 제1감지기구(91) 및 상기 하측포크기구(22b)에 지지된 기판 또는 마스크를 감지하기 위한 제2감지기구(92)를 포함할 수 있다. 상기 제1감지기구(91) 및 상기 제2감지기구(92)는 각각 상기 연결부(10)의 내부에 수용된 전원케이블 및 신호케이블에 연결될 수 있다. 상기 제1감지기구(91)는 상기 제2감지기구(92)에 비해 바깥쪽에 위치하도록 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 제1감지기구(91) 및 상기 제2감지기구(92)가 각각 서로 다른 위치. 즉, 중첩되지 않는 영역에 광을 조사하고 반사광을 검출하도록 함으로써, 상기 상측핸드부(2a) 및 상기 하측핸드부(2b) 중 적어도 하나가 기판 또는 마스크를 지지하였는지를 감지할 수 있다. 상기 제1감지기구(91) 및 상기 제2감지기구(92)는 동시에 상기 핸드부(2) 쪽을 향해 광을 조사할 수 있지만, 이에 한정되지 않으며 순차적으로 광을 조사할 수도 있다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 제1감지기구(91) 및 상기 제2감지기구(92)가 동시에 광을 조사하도록 하여 순차적으로 광을 조사하는 경우에 비해 기판에 반사되어 돌아오는 반사광을 검출하는 시간을 단축시킬 수 있으므로, 상기 핸드부(2)들이 기판을 지지하고 있는지를 더 빠르게 감지할 수 있다. 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 제1감지기구(91) 및 상기 제2감지기구(92)가 순차적으로 광을 조사하도록 하여 동시에 광을 조사하는 경우에 비해 기판에 반사되어 돌아오는 반사광이 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 핸드부(2)들이 기판을 지지하고 있는지를 더 정확하게 감지할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 연결부(10)를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부(10)는 상기 감지부(9)에 연결되는 전원케이블 및 신호케이블 등과 같은 제어케이블이 진공영역(VA)에 노출되지 않도록 전원케이블 및 신호케이블을 내부에 수용하기 위한 것이다. 상기 연결부(10)는 내부가 비어있는 관 또는 파이프와 같은 관로일 수 있다. 이에 따라, 상기 연결부(10)는 상기 전원케이블 및 상기 신호케이블을 내부에 수용할 수 있다. 상기 전원케이블 및 신호케이블은 상기 감지부(9)에 연결되는 일측과 반대되는 타측이 전원공급부 및 제어부에 각각 연결될 수 있다. 상기 전원공급부 및 상기 제어부는 대기영역(AA)에 설치되는 상기 베이스부(7)에 설치될 수 있다. 상기 연결부(10)는 상기 암튜브(3)의 외부에 위치하도록 설치될 수 있다. 상기 연결부(10)가 상기 암튜브(3)의 내부에 설치되면, 상기 핸드부(2)를 이동시키기 위한 케이블, 케이블드럼과 같은 부품들에 간섭되어 손상 내지 파손될 수 있기 때문이다. 상기 연결부(10)는 일측이 상기 구동부(8)에 연결되고, 타측이 상기 암튜브(3)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 연결부(10)는 일측이 상기 구동부(8)의 모터케이스에 연결되고, 타측이 전진방향(FD)을 향하는 상기 암튜브(3)의 끝단 쪽에 위치하도록 상기 암튜브(3)에 결합될 수 있다. 상기 연결부(10)는 볼트결합, 용접결합, 접착결합 중 적어도 하나의 방법으로 상기 모터케이스와 상기 암튜브(3)에 각각 결합될 수 있다. 상기 연결부(10)는 내부에 수용된 전원케이블 및 신호케이블이 급격하게 꺾여 손상되는 것을 방지하기 위해 꺾이는 부분이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 구동부(8)의 모터케이스 내부가 상기 지지부(4)를 통해 상기 베이스부(7)에 연통되어 있으므로, 상기 연결부(10)는 내부가 대기영역(AA)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 연결부(10)는 대기영역(AA)에 설치되는 전원공급부와 제어부에 각각 연결되는 전원케이블과 신호케이블을 용이하게 수용할 수 있다. 상기 전원케이블과 상기 신호케이블은 상기 베이스부(7)에서 상기 선회부(5), 상기 지지부(4), 상기 구동부(8), 및 상기 연결부(10)를 통해 상기 암튜브(3)에 설치되는 감지부(9)에 연결될 수 있다. 상기 연결부(10)의 외부는 진공영역(VA)일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 전원케이블과 상기 신호케이블이 진공영역(VA)에 노출되는 것을 방지함으로써, 대기영역(AA)에 있는 먼지와 같은 이물질이 상기 진공영역(VA)으로 유출되는 것을 방지하여 기판 또는 마스크가 이물질로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 연결부(10)는 내부가 대기영역(AA)에 연통되고 외부가 진공영역(VA)이므로, 상기 대기영역(AA)과 상기 진공영역(VA) 간에 기압 차이가 발생할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 연결부(10)를 스테인리스강(SUS) 재질로 형성함으로써, 상기 대기영역(AA)과 상기 진공영역(VA) 간에 발생하는 기압 차이에도 상기 연결부(10)가 휘어지거나 절단되는 등 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 진공로봇(1)은 상기 연결부(10)의 내부에 수용된 전원케이블 및 신호케이블이 기압 차이로 인해 손상되거나 파손되는 것을 방지함으로써, 기판 이송 작업이 중단되어 공정이 완료된 전자부품의 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 진공로봇
2 : 핸드부 3 : 암튜브
4 : 지지부 5 : 선회부
6 : 승강부 7 : 베이스부
8 : 구동부 9 : 감지부
10 : 연결부 20 : 기판
2a : 상측핸드부 2b : 하측핸드부
21 : 핸드기구 22 : 포크기구
22a : 상측포크기구 22b : 하측포크기구
91 : 제1감지기구 92 : 제2감지기구

Claims (6)

  1. 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하기 위한 복수개의 핸드부;
    상기 핸드부들이 이동 가능하게 결합되는 암튜브;
    상기 암튜브를 지지하기 위한 지지부;
    상기 지지부를 회전시키기 위한 선회부;
    상기 선회부를 승강시키기 위한 승강부;
    상기 선회부가 회전 가능하게 결합되는 베이스부;
    상기 암튜브에 결합되고, 케이블을 이용하여 상기 핸드부들을 상기 암튜브 상에서 이동시키기 위한 복수개의 구동부; 및
    상기 핸드부가 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 지지하였는지를 감지하기 위한 감지부를 포함하고,
    상기 감지부는 공기가 제거된 진공영역에 설치되는 상기 암튜브에 결합되는 것을 특징으로 하는 진공로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 기판 및 상기 마스크 중 적어도 하나로부터 반사되는 반사광을 검출하는 반사형센서인 것을 특징으로 하는 진공로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감지부는 복수개가 상기 암튜브에 결합되고, 상기 감지부들은 동시에 또는 순차적으로 기판 또는 마스크에 광을 조사하여 상기 기판 또는 상기 마스크에 반사되어 돌아오는 반사광을 검출하는 것을 특징으로 하는 진공로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지부에 전원을 공급하기 위한 전원케이블, 및 상기 감지부에 신호를 송수신하기 위한 신호케이블이 상기 감지부에 연결되도록 상기 구동부와 상기 암튜브를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는 이물질이 상기 진공영역으로 유출되는 것을 방지하도록 상기 전원케이블과 상기 신호케이블을 내부에 수용하는 것을 특징으로 하는 진공로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 암튜브의 내부에 설치되는 부품들과 간섭되는 것을 방지하도록 상기 암튜브의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 진공로봇.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 연결부는 내부가 대기영역과 연통되도록 설치되고, 내부의 대기영역과 외부의 진공영역 간에 발생하는 기압 차를 극복하도록 스테인리스강(SUS) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공로봇.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102244820B1 (ko) * 2020-08-10 2021-04-27 (주)세스텍 리니어 모터를 적용한 이송 로봇
CN115744265A (zh) * 2022-12-15 2023-03-07 无锡爱尔华光电科技有限公司 一种真空传送机器人

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