KR20220098173A - 기판 매거진의 로딩 및 언로딩 장치, 기판 매거진 시스템 - Google Patents

기판 매거진의 로딩 및 언로딩 장치, 기판 매거진 시스템 Download PDF

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KR20220098173A
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토스텐 베겔란
위르겐 레너
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아시스 아우토마티지에룽스시스테메 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판 매거진(2)용 로딩 및 언로딩 장치(7)에 관한 것이다. 상기 기판 매거진(2)은 보관 또는 임시 보관을 위해 여러 기판(4)들이 삽입될 수 있는 여러 구획(3)들, 상기 기판(4)들이 증착될 수 있는 적어도 하나의 제어 가능한 컨베이어 벨트(8), 및 상기 컨베이어 벨트(8)로부터 상기 기판 매거진의 상기 구획(3)으로 상기 기판(4)들을 삽입하거나 또는 상기 구획(3)으로부터 상기 컨베이어 벨트(8)로 상기 기판(4)들을 밀어내도록 형성된 적어도 하나의 제어 가능한 그리퍼 암(11)을 포한다. 상기 컨베이어 벨트(8) 및 상기 그리퍼 암(11)은 공통적이고 이동 가능하게 장착된 캐리어(17)에 배치된다. 상기 그리퍼 암(11)은 아래로부터 상기 기판(4)을 파지하기 위해 상기 컨베이어 벨트(8) 아래에 배치된다. 상기 기판 매거진(2) 내에 및/또는 상기 컨베이어 벨트(8) 상에서 상부로부터 상기 기판(4)을 파지하여 이동하도록 형성된 이동식 진공 그리퍼(18)가 상기 컨베이어 벨트(8)의 상부에 배치된다.

Description

기판 매거진의 로딩 및 언로딩 장치, 기판 매거진 시스템
본 발명은 기판 매거진(substrate magazine)용 로딩(loading) 및 언로딩(unloading) 장치에 관한 것으로, 기판 매거진은 보관(storage, 저장) 또는 임시 보관을 위해 여러 기판들을 삽입할 수 있는 여러 구획들(compartment)을 갖고, 기판들이 증착(deposite)될 수 있는 적어도 하나의 제어 가능한 컨베이어 벨트를 포함하고, 기판들을 컨베이어 벨트로부터 구획으로 삽입하거나 또는 구획으로부터 컨베이어 벨트로 밀어 넣을 수 있도록 형성되는 적어도 하나의 제어 가능한 그리퍼 암(gripper arm)을 포함하고, 컨베이어 벨트와 그리퍼 암은 공통적이고 이동 가능하게 장착된 캐리어에 배치된다.
뿐만 아니라, 본 발명은 적어도 하나의 기판 매거진을 포함하는 기판 매거진 시스템에 관한 것으로, 보관 또는 임시 보관을 위해 각각의 경우에 여러 기판들이 삽입될 수 있는 여러 구획들을 가지며, 그리고 상술된 바와 같은 로딩 및 언로딩 장치를 포함한다.
기판 매거진용 로딩 및 언로딩 장치는 종래 기술로 알려져 있다. 평면 기판을 기반으로 하는 전기/전자 모듈 또는 평면 기판의 제조시, 기판 매거진에 기판들을 보관하고 언로딩 장치를 통해 자동화된 방식으로 조립 라인에 공급하는 것이 알려져 있다. 또한, 나중 작업 단계를 위한 준비 상태로 유지하기 위해, 부품의 제조 동안 기판 매거진에 조립 라인에서 이미 조립되거나 준비된 기판을 저장하거나 임시로 저장하는 것도 알려져 있다. 따라서, 예를 들어 조립 라인으로부터 기판들과 함께 기판 매거진을 로딩할 수 있는 로딩 장치들이 알려져 있다. 로딩 및 언로딩 장치들도 알려져 있으며, 이는 기판 매거진들의 로딩 및 언로딩을 제공하고, 따라서 개별 기판을 조립 라인에 제공하거나 조립 라인에서 개별 기판을 제거하고 기판 매거진에 임시로 저장할 수 있다.
알려진 로딩 및 언로딩 장치들은 기판들이 증착될 수 있는 적어도 하나의 제어 가능한 컨베이어 벨트를 갖는다. 컨베이어 벨트 상에서, 기판들은, 예를 들어, 기판 매거진에서 조립 라인으로 옮겨질 수 있다. 또한, 컨베이어 벨트로부터 기판 매거진의 구획으로 기판들을 삽입하거나 상기 구획으로부터 컨베이어 벨트 상으로 기판들을 밀어내도록 형성되는 제어 가능한 그리퍼 암을 제공하는 것이 알려져 있다. 기판 매거진에 복수의 구획들이 구비되는 경우, 설치 공간상의 이유로 인해 인접한 구획들 사이의 거리가 가능한 한 작게 선택되어, 복수의 구획들이 가능하도록 한다. 이 경우 컨베이어 벨트를 기판 아래의 기판 매거진 자체에 삽입하는 것은 불가능하거나 어렵다. 또한 컨베이어 벨트는 기판 매거진에 완전히 적재할 수 있을 정도로 이동하지 않는 것이 더 비용 효율적이다. 컨베이어 벨트보다 상당히 좁게 형성될 수 있는 그리퍼 암은 또한 구획들 중 하나로부터 기판을 당기기 위해, 예를 들어, 두 구획들 사이에 삽입될 수 있다. 따라서 그리퍼 암과 컨베이어 벨트의 상호 작용은 비용 효율적인 방식으로 로딩 및 언로딩이 가능하며, 특히 적은 여유 공간만 제공하는 기판 매거진에서의 로딩 및 언로딩이 가능하다는 이점이 있다.
본 발명은 기판 매거진에 저장될 수 있는, 특히 기판 스택(stack)으로부터 기판들의 분리를 제공하는 개선된 로딩 및 언로딩 장치를 생성하는 목적에 기초한다.
본 발명의 기초가 되는 목적은 청구항 1의 특징들을 포함하는 로딩 및 언로딩 장치에 의해 해결된다. 이것은 로딩 및 언로딩 장치가 개별 기판의 핸들링과 기판 스택들의 핸들링 모두를 가능하게 한다는 이점을 갖는다. 이것은 로딩 및 언로딩 장치의 사용 가능성을 증가시키고 기판 스택을 위한 추가적인 로딩 및 언로딩 장치의 필요성을 극복한다. 결과적으로, 조립 라인은 전체적으로 비용 효율적이고 공간 절약적인 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 그리퍼 암이 적어도 본질적으로 컨베이어 벨트 아래에 배치되어 아래에서 기판을 잡고, 그리고 이동 가능한 진공 그리퍼(vacuum gripper)는 컨베이어 벨트 위에 배치되어 기판 매거진 또는 컨베이어 벨트의 상부에서 기판을 잡고 이동한다. 따라서 그리퍼 암을 사용하여 분리된 기판과 기판 스택을 아래에서 잡는 것이 가능하고, 맨 아래에 놓여 있는 기판은 붙잡혀 컨베이어 벨트 방향으로 밀려난다. 더 많은 노력을 기울이는 것 외에 로딩 및 언로딩 장치의 구성에 대한 변경 사항은 없다. 추가 진공 그리퍼를 사용하면 기판 스택에서 개별 기판을 상단에서 제거하거나 상단에서 기판 스택에 배치할 수 있다. 따라서, 기판 스택 및 개별 기판은 모두 기판 스택으로부터 제거될 수 있고 로딩 및 언로딩 장치에 의해 기판 매거진으로 또는 반대 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가 개발에 따르면, 진공 그리퍼는 기판 스택으로부터 기판을 분리하도록 형성된다. 이를 위해, 진공 그리퍼는, 예를 들어, 하나 이상의 흡입 지점을 포함하는 이동 가능한 흡입 헤드(suction head)를 포함하고, 이는 기판을 흡입하고 기판 스택으로부터 기판을 제거하거나 이를 수송하도록 기판의 표면, 특히 기판 스택의 최상부 기판에 놓일 수 있다. 진공 그리퍼는 선택적으로 유지 수단들(retaining means)을 가지며, 이는 파지될(또는 잡힐) 기판의 후면에 할당되거나 할당될 수 있으며, 그리고 그 아래에 위치한 기판이 파지된 기판에 달라붙지 않도록 한다. 유지 수단들은, 예를 들어, 파지될 기판과 그 아래에 위치한 기판 사이의 중간 공간에 기류(airflow)를 생성하는 압축 공기 장치(compressed air device)일 수 있으며, 두 기판을 서로 안전하게 분리할 수 있다. 대안적으로, 유지 수단들은 진공 그리퍼를 사용하여 상단에 있는 기판이 들어올려질 때, 기계적으로 형성되고 하부 기판을 유지한다.
진공 그리퍼는 특히 기판 매거진 내로 이동하도록 형성된다. 따라서, 기판 매거진 내의 기판 스택으로부터 기판의 분리를 수행하고, 분리된 기판을 추가 사용을 위해 컨베이어 벨트 상에 배치하는 것이 가능하다. 또한, 역과정(reverse process)도 가능하게 되는 것은 물론이고, 그 동안 분리된 기판은 진공 그리퍼에 의해 픽업되고 기판 스택을 생성하거나 추가로 형성하기 위해 기판 매거진으로 이동된다. 대안적으로, 진공 그리퍼는 컨베이어 벨트 상에서만 기판 스택의 분리를 수행하도록 형성된다.
특히, 진공 그리퍼는 캐리어(carrier)에 높이 조절 가능하게 장착된다. 따라서 진공 그리퍼는 컨베이어 벨트의 운반 높이에 따라 기판 스택에 최적으로 적용될 수 있다.
그리퍼 암은 기판과 독립적으로 기판을 변위시키기 위한 파지 위치(gripping position)로부터 그리퍼 암을 변위시키기 위한 해제 위치(release position)로, 그리고 후방으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 그리퍼 후크를 포함한다. 따라서 기판을 기판 매거진 내로 또는 기판 매거진 외부로 변위시키기 위한 기판의 파지는 그리퍼 후크의 이동(또는 전달)에 의해 발생한다. 해제 위치에서, 이는 그리퍼 암이, 특히 높이에서, 특히 낮은 구조로 형성되어, 예를 들어, 기판 매거진 내의 다른 하나의 상단에 위치한 두 기판들 사이에서 이동할 수 있다는 이점을 제공한다. 이로써 기판을 파지하거나 기판으로부터 해제되기 위해 그리퍼 암 전체가 높이 조정되어야 하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 그리퍼 후크는 그리퍼 아에 선회 가능하게(pivotably) 장착된다.
본 발명의 추가 개발에 따르면, 그리퍼 암은 푸싱 방향으로 서로 이격되어 그리퍼 암에 배치되는 복수의 그리퍼 후크들을 갖는다. 이에 의해 그리퍼 후크들은 전술한 바와 같이 형성되고 그리퍼 암에 장착된다. 이에 따라 여러 기판들이 서로 접하는 기판 없이 그리퍼 후크에 의해 동시에 파지 및 변위될 수 있다는 이점이 있다. 반대로, 그리퍼 후크는 하나 이상의 그리퍼 후크가 각각의 경우에 이동 수단에 의해 구획 내의 인접한 기판들 사이에 도입될 수 있는 방식으로 그리퍼 암에 배치되고, 결과적으로 모든 기판들은 각각 그리퍼 암의 변위 또는 풀-아웃(pull-out)으로 인해 컨베이어 벨트로 동시에 당겨질 수 있다. 따라서 동시에 여러 기판들을 안전하게 취급할 수 있어 운송 중에 기판이 서로 부딪히거나 밀려 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
그리퍼 후크들 중 하나는 종방향으로 변위 가능한 방식으로 그리퍼 암에 장착된다. 이것은 인접한 그리퍼 후크들 사이의 거리가 조정될 수 있게 하여 그리퍼 암이, 예를 들어, 슬라이딩 방향에서 볼 때 상이한 길이를 갖는 기판 매거진의 구획에 저장된 상이한 기판들에 적용될 수 있도록 한다. 물론 여러 다른 기판들을 기판 매거진에 삽입할 때도 마찬가지다.
본 발명의 추가 개발에 따르면, 그리퍼 암은 기판을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는다. 센서가 그리퍼 암에 할당되어 있기 때문에, 센서는 그리퍼 암과 함께 이동한다. 센서는 특히 그리퍼 암의 상부 측에 배치되고, 따라서 파지될 기판에 할당된다. 그리퍼 암이 기판을 지나 이동하는 경우, 특히 기판의 시작과 끝이 이동 중에 센서를 통해 감지되고, 기판 매거진 내의 및/또는 컨베이어 벨트 상의 기판 윤곽 및 위치가, 예를 들어, 제어 유닛의 도움으로 결정된다. 이로써 기판의 간단하고 안전한 이동이 보장된다. 센서의 데이터를 사용하여, 특히 그리퍼 후크가 아래로부터 기판에 접하지 않고 어느 위치에서 이동되어야 하는지 또는 어느 파지 위치(gripping position)로 이동할 수 있는지가 결정된다. 이를 위해, 예를 들어, 그리퍼 암을 기판 매거진에 삽입할 때 기판의 시작이 감지된다. 기판의 끝은 또한 센서에 의해 감지되며, 또는 기판의 끝은 파지될 기판의 제어 유닛에 알려진 데이터의 함수로 계산되며, 그리퍼 후크가 기판을 완전히 통과할 때만 그리퍼 후크가 파지 위치로 전달되도록 한다. 컨베이어 벨트는 특히 서로 거리를 두고 평행하게 배열되는 2개의 컨베이어 벨트 런들을 갖는 방식으로 형성되며, 그리퍼 암이 2개의 컨베이어 벨트 런들 사이에 배치되어 각 경우에 각각의 기판이 컨베이어 벨트뿐만 아니라 기판 매거진의 측면 가장자리를 지지한다. 컨베이어 벨트 런들이 서로 연결되는 거리는 구획을 형성하는 기판 매거진의 슬라이딩 가이드의 거리에 반드시 대응할 필요는 없다. 반대로 컨베이어 벨트 런들의 거리는 더 작게 선택할 수도 있다.
본 발명의 추가 개발에 따르면, 적어도 하나의 거리 측정 센서가 그리퍼 암에 할당된다. 그리퍼 암의 이동 경로는 거리 측정 센서에 의해 결정될 수 있으며, 따라서 파지될 기판에 대한 그리퍼 후크의 위치는 특히 센서로부터의 데이터의 함수로서 최적으로 결정되고 설정될 수 있다.
더욱이 적어도 하나의 특정 전동 액추에이터는 그 변위 및/또는 적어도 하나의 그리퍼 후크의 이동을 위해 그리퍼 암에 할당된다. 따라서, 그리퍼 암, 특히 그리퍼 암에 위치된 그리퍼 후크, 또는 선택적으로 여러 그리퍼 후크의 위치 결정은 특히 거리 센서 및 센서로부터의 데이터를 고려하여 보장된다. 각각의 그리퍼 후크의 이동을 위해, 그리퍼 암은 선택적으로 적어도 하나의 추가 전기 작동 가능한 액추에이터를 갖는다. 그리퍼 암에 여러 개의 그리퍼 후크가 있는 경우 각 그리퍼 후크에 별도의 액추에이터가 할당되거나 그리퍼 후크가 공통 액추에이터에 기계적으로 연결되어, 그리퍼 후크가 이동되고 특히 액추에이터에 의해 동시에 피벗(pivot, 선회)되도록 한다.
로딩 및 언로딩 장치는 액츄에이터, 센서 및 거리 측정 센서에 신호를 통해 연결되는 제어 유닛을 더 갖고, 및 기판 매거진의 특정 구획으로부터 컨베이어 벨트 상으로 또는 컨베이어 벨트로부터 구획으로 기판을 개별적으로 또는 공동으로 푸시하기 위해 센서에 의해 검출된 데이터의 함수로서 적어도 하나의 액추에이터를 제어하도록 형성된다. 기판 매거진 또는 컨베이어 벨트에 있는 기판의 위치에 대한 지식을 바탕으로 제어 유닛은 로딩 및 언로딩 장치를 제어하여 개별적으로 또는 위에서 설명한 바와 같이 기판을 구획에서 컨베이어 벨트로 동시에 민다. 개별 기판이 이동하는 동안 컨베이어 벨트는 특히 제어 유닛에 의해 제어되어 개별 기판을 픽업한 후 추가 사용을 위해 컨베이어 벨트를 통해 해당 기판을 제거하거나 또는 컨베이어 벨트에 개별 기판을 초기에 수집한 다음 나중에 사용할 수 있도록 공급한다.
제어 유닛은 특히 개별 기판을 컨베이어 벨트로부터 구획 내의 특정 위치로 밀거나 구획으로부터 특정 위치로부터 제거하도록 형성된다. 이를 위해 제어 유닛은 거리 측정 센서의 데이터와, 예를 들어, 센서가 감지한 푸시할 기판의 데이터를 사용하여, 기판이 구획 또는 컨베이어 벨트에 최적으로 위치하도록 한다.
본 발명에 따른 로딩 및 언로딩 장치는 개별 기판의 핸들링과 기판 스택들의 핸들링 모두를 가능하게 한다는 이점을 갖는다. 이것은 로딩 및 언로딩 장치의 사용 가능성을 증가시키고 기판 스택을 위한 추가 로딩 및 언로딩 장치가 필요하지 않게 한다. 결과적으로, 조립 라인은 전체적으로 비용 효율적이고 공간 절약적인 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명은 도면들을 기초로 하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 매거진 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 기판 매거진 시스템의 푸싱 유닛을 도시한 사시도이다.
도 3A는 개별 기판을 핸들링(또는 처리)하는 동안의 기판 매거진 시스템의 단순화된 도면을 보여준다.
도 3B는 기판 스택을 핸들링(또는 처리)하는 동안의 기판 매거진 시스템의 단순화된 도면을 보여준다.
단순화된 사시도에서, 도 1은 전기/전자 부품에 대한 조립 라인을 위한 기판 매거진 시스템(1)을 도시한다. 기판 매거진 시스템(1)은 각각 여러 기판(4)들을 수용하기 위한 복수의 구획(3)들을 갖는 기판 매거진(2)을 갖는다. 이를 위해, 기판 매거진(2)은 서로 대향하도록 배치되고 서로 평행하게 수직으로 정렬되는 2개의 측벽들(5)을 가지며, 각각의 경우 서로 마주하는 측면에 복수의 가이드 레일들(6)이 있고, 각각의 경우에 서로 마주보도록 배치된 2개의 가이드 레일들(6)이 구획(3)을 형성하고, 여기서 각각의 기판(4)은 측면 에지와 함께 지지된다. 기판 스택들은 기판 매거진(2)에 선택적으로 배차될 수도 있고, 따라서 각각 패키지 또는 스택을 형성하는 복수의 개별 기판이 다른 것의 상부에 적층된다.
기판 매거진(2)은 또한 로딩 및 언로딩 장치(7)를 가지며, 이는 기판(4)을 기판 매거진(2) 내로 이전달하거나 기판 매거진(2)으로부터 제거하는 목적으로 사용되며, 예를 들어, 조립 라인의 조립 장치로 그것들을 운반하기 위해 사용된다. 이를 위해, 로딩 및 언로딩 장치(7)는 서로 평행하게 정렬되고 서로 이격되어 배치되는 2개의 컨베이어 벨트 런들(9)을 갖는다. 무한 구동으로 컨베이어 벨트 런들(9)은 컨베이어 벨트를 회전 운동으로 설정하도록 제어될 수 있으며, 이로써 컨베이어 벨트(8)에 지지된 물체는 또한 컨베이어 벨트(8)에 의해 이동될 수 있습니다. 컨베이어 벨트 런들(9)은 기판 매거진(2)으로부터의 기판이 양쪽 컨베이어 벨트 런들(9)의 측면 에지에 지지되도록 서로 가깝게 배열되어 컨베이어 벨트(8)에 의해 운반될 수 있다.
푸싱 유닛(10)은 컨베이어 벨트 런들(9) 사이에 배치된다. 푸싱 유닛(10)은 신축식 암으로 형성된 그리퍼 암(11)을 갖는다. 따라서 그리퍼 암(11)은 컨베이어 벨트(8)의 베어링 표면(12) 아래에 놓여지고 컨베이어 벨트(8)와 평행하게 정렬된다. 그 자유단에 그리퍼 암(11)은 전달될 수 있는 그리퍼 후크(13)를 갖는다. 그리퍼 후크(13)는 특히 도 1에 이중 화살표(14)에 의해 도시된 바와 같이 길이방향 축을 중심으로 그리퍼 암(11)을 회전시킴으로써 회전될 수 있다. 따라서 그리퍼 후크(13)는 도 1에 도시된 해제 위치로부터 도 1에 점선으로 도시된 상승된 파지 위치로 피벗될 수 있다. 화살표(14)에 따라 그리퍼 후크(13)의 피봇을 제공하는 전동 액추에이터(15)는 또한 그리퍼 암(11)에 할당된다. 그리퍼 암(11)은 액추에이터(15)에 의해 컨베이어 벨트(8)에 평행한 그리퍼 후크(13)와 함께 길이방향으로 변위될 수 있다. 푸싱 유닛(10) 및 컨베이어 벨트(8)는 그에 의해 로딩 및 언로딩 장치(7)의 동일한 캐리어(17) 상에 배치된다.
도 2는 나머지 로딩 및 언로딩 장치(7)와 별개로 푸싱 유닛(10)의 사시도를 도시한다. 그리퍼 암(11)은 제1 암 부분(20) 및 제2 암 부분(21)을 갖는다. 제1 암 부분(20)은 양방향 화살표(16)에 따라 캐리어(17)에 고정된 지지 캐리어(22) 상에 종방향으로 변위 가능한 방식으로 장착된다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 그에 의해 변위는 액추에이터(24)에 의해 전기 모터로 구동될 수 있는 벨트 드라이브(23)에 의해 발생한다. 제2 암 부분(21)은 제1 암 부분(20)에 길이 방향 중심축을 중심으로 피봇 가능하게 장착되어, 그리퍼 후크(13)에 고정 연결되며, 액추에이터(15)에 의해 야기된 회전 운동에 의해 해제 위치에서 파지 위치로, 그리고 그 반대 방향으로 회전시킨다. 따라서 제2 암 부분(21)은 특히 여러 개의 반경 방향 베어링들(25)에 의해 제1 암 부분(20)에 각각 피벗 가능하게 또는 회전 가능하게 장착된다.
로딩 및 언로딩 장치(7)는 또한 도 1에 도시된 바와 같이 진공 그리퍼(18)를 갖는다. 진공 그리퍼(18)는 이동식 흡입 헤드(19)를 가지며, 이는 그리퍼 암(11) 위에 배치되고 이중 화살표(16)에 따라 그리퍼 암(11)에 적어도 평행하게 길이방향으로 변위 가능한 방식으로 장착된다. 따라서 흡입 헤드(19)는 컨베이어 벨트(8)의 베어링 표면(12) 위에 위치되고 선택적으로 캐리어(17)에 높이 조절 가능한 방식으로 장착되며, 흡입 헤드(19) 또는 진공 그리퍼(18)와 컨베이어 벨트(8) 사이의 거리가 변경될 수 있다. 진공 그리퍼(18)에 의해, 상부로부터 기판(4)을 흡입하고 운반하는 것이 가능하다. 그리퍼 암(11)에 의해, 그리퍼 후크(13)의 도움으로 기판을 형태 맞춤 방식으로 이동시키는 것이 가능하며, 여기서 그리퍼 후크(13)는 기판(4)에 미는 힘을 가할 수 있도록 위에서 설명된 바와 같이 파지 위치로 바닥에서 상부로 피벗된다. 이를 위해, 적어도 하나의 제어 유닛(34)은 로딩 및 언로딩 장치(7)의 액츄에이터를 제어한다. 이를 위해, 제어 유닛(34)은 신호를 통해 모든 액추에이터 및 센서에 연결되며, 특히 센서로부터의 정보의 함수로서 액추에이터를 체계적으로 제어하고, 기판 매거진(2)에서 로딩 및 언로딩 장치(7)에 의해 로딩 및/또는 언로딩 프로세스를 수행하며, 이는 아래에서 더 자세히 설명된다. 이를 위해, 제어 유닛(34)은, 예를 들어, 프로세싱 유닛, 특히 마이크로컨트롤러 뿐만 아니라 데이터 메모리, 특히 컴퓨터 프로그램이 데이터 메모리에 저장되고, 이는 후술하는 바와 같이 로딩 및 언로딩 장치(7)를 구동하기 위해 프로세싱 유닛에 의해 사용된다.
기판 매거진 시스템(1)의 작동 모드는 도 3a 및 도 3b에 기초하여 아래에서 설명될 것이다.
도 3a는 개별 기판이 핸들링되는 경우에 기판 매거진 시스템(1)의 적용 예를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 분리된 기판(4)은 기판 매거진(2)의 구획(3)에 배열된다. 이 경우, 기판 매거진은 이에 따라 단순화된 방식으로 도시된다. 일부 구획들에서, 여러 기판(4)들은 서로 이격되어 서로 옆에 위치하는 반면, 다른 구획(3)들에는 하나의 기판(4)만 배치될 수 있다. 예를 들어, 조립 라인에서 추가 사용을 위해 기판을 제거하기 위해, 그리퍼 암(11)은 이제 액추에이터(24)의 도움으로 기판 매거진(2) 내로 밀리게 된다. 그 상부 측면에서, 그리퍼 암(11)은 예를 들어 광학 센서 또는 거리 센서로서 형성되는 적어도 하나의 센서(26)를 갖는다. 센서(26)는 특히 그리퍼 암(11), 특히 제2 암 부분(21)의 그리퍼 후크(13)에 가깝게 배치된다. 그리퍼 암(11)이 기판 매거진(2) 내로 삽입하는 동안, 센서(26)는 또한 구획(3)에서 그리퍼 암(11) 위에 위치된 기판(4)을 지나서 밀리게 된다. 또한, 거리 측정 장치(27)는 그리퍼 암(11)에 추가로 할당되고, 그리퍼 암(11)의 이동 경로를 모니터링한다. 그리퍼 암(11) 위의 기판(4)의 시작과 끝은 이제 센서(26)에 의해 감지될 수 있고, 그리퍼 암(11)의 위치는 거리 측정 장치(27)의 도움으로 결정될 수 있다. 그리퍼 암(11)의 움직임이 정지되고 그리퍼 후크(13)는 도 3에 도시된 바와 같이, 특히 파지될 기판(4)의 끝이 센서(26)에 의해 감지된 후에 파지 위치로 피벗되어, 그리퍼 후크(13)가 캡처될 기판(4) 뒤에 맞물리도록 한다. 그리퍼 암(11)이 이제 기판 매거진(2) 외부로 이동되면, 그리퍼 후크(13)는 기판(4)을 컨베이어 벨트(8) 상으로 또는 컨베이어 벨트(8)의 베어링 표면(12) 상으로 각각 푸시한다. 기판(4)의 추가 이송은 컨베이어 벨트(8)에 의해 가능해진다. 따라서 여러 기판(4)들은 구획(3) 밖으로 차례로 컨베이어 벨트(8)로 이동할 수 있다. 캐리어(17)는 도 3에서 이중 화살표(28)로 표시된 바와 같이 높이 조절이 가능하므로, 기판 매거진(2)의 모든 구획(3)들은 캐리어(17)의 높이 조정을 통해 그리퍼 암(11)의 도움으로 도달될 수 있다.
기판 매거진(2)의 로딩 과정의 경우, 그리퍼 암의 이동은 반대 방향으로 발생하며, 여기서 기판은 초기에 컨베이어 벨트(8) 상에 배치되고 후속적으로 그리퍼 후크(13)의 도움으로 기판 매거진(2) 방향으로 구획(3) 중 하나에 삽입된다.
도 3b는 기판 스택(29)으로부터 기판(4)의 분리 또는 개별 기판(4)으로부터 기판 스택(29)의 생성이 수행되는 작업에서 동일한 기판 매거진 시스템(1)을 도시한다.
본 예시적인 실시예에 따르면, 기판 스택(29)은 기판 매거진(2)에 저장된다. 예를 들어, 어댑터 플레이트(30)는 이를 위해 기판 스택(29)이 위치되는 구획(3)에 삽입된다.
그리퍼 암(11) 대신에, 진공 그리퍼(18)가 이제 기판 스택(29)의 최상부 기판(4)을 파지하는데 사용된다. 이를 위해, 흡입 헤드(19)는 기판 매거진(2) 내로 이동되고, 기판 스택(29) 위에 위치된다. 예를 들어, 기판 스택의 시작과 선택적으로 기판 스택의 끝을 감지하기 위해 아래쪽을 가리키는 추가 센서(33)는 바람직하게는 흡입 헤드(19)에 할당된다. 따라서, 흡입 헤드(19)는 간단한 수단을 사용하여 파지될 기판(4) 위에 최적으로 위치될 수 있다. 거리 측정 장치(27)는 또한 흡입 헤드(19)에 할당되고, 흡입 헤드(19)의 경로를 감지하고, 예를 들어, 기판 스택(29)의 시작 및 끝의 함수로서, 기판 스택(29)의 중심을 결정하고, 기판(4)의 제거를 위해 기판 스택(29) 위 중앙에 흡입 헤드(19)를 위치시킨다. 이어서, 흡입 헤드(19)는 최상부 기판(4)으로 하향 안내되고, 최상부에 위치한 기판(4)은 진공 그리퍼(18)에 의해 흡입 헤드(19) 상에 흡입된다. 그 후, 흡입 헤드(19)는 그 아래에 위치한 기판(4)으로부터 기판(4)을 분리하기 위해 약간 상승된다. 흡입 헤드(19)는 후속적으로 화살표(32)에 의해 도시된 바와 같이 기판 매거진(2) 외부로 이동된다. 따라서 기판(4)은 기판 스택(29)으로부터 분리되고 특히 흡입 헤드(19)에 의해 컨베이어 벨트(8) 상에 퇴적된다.
기판 매거진(2)으로부터 개별 기판의 제거는 아래에서 시작되고, 따라서 기판 매거진(2)의 최하부 구획(3)에 있는 기판(4)과 함께, 그리퍼 암(11)이 기판 매거진(2)에 삽입될 때 가능한 가장 큰 여유 공간이 제공되도록 한다. 또한, 상부에 위치한 기판을 파지할 때 그리퍼 암에 의해 손상될 수 있는 기판이 그리퍼 암 아래에 위치하지 않는 것이 보장된다. 또한, 기판 매거진에서 기판(4)을 이동시키는 동안 먼지 입자 등이 그 아래에 위치한 기판(4) 위로 떨어질 수 있는 것이 방지된다. 따라서 기판(4)의 순도 및 그리퍼 암(11)의 이동성에 관한 이점이 달성된다.
기판 매거진 시스템(1)에 의해 상이한 로딩 및 언로딩 프로세스가 실현될 수 있다. 기존의 기판 매거진 시스템의 경우 기판은 그리퍼 암을 사용하여 정지하거나 삽입 가능한 끝 위치로 이동할 수 있지만, 기판 매거진 시스템(1)의 현재 형성은 기판이 구획 내의 미리 결정된 위치로 체계적으로 푸시되는 것을 허용한다. 삽입 위치는 자유롭게 프로그램될 수 있거나, 예를 들어 각 기판의 크기의 함수로서 제어 유닛(34)에 의해 설정될 수 있다. 구획(3)의 사용 가능한 공간에 따라, 그리퍼 암(11)의 여러 끝 위치가 프로그래밍되고 원하는 기판(4) 수가 설정될 수 있다. 그리퍼 후크(13)의 위치 및 이에 따라 이동된 기판의 위치는 거리 측정 장치(27)의 도움으로 모니터링되어 기판(4)이 원하는 위치에 유지된다. 특히, 개별 기판을 서로 자유롭게 선택 가능한 거리로 구획(3)에 배치하는 것이 가능하다. 따라서 기판(4) 중 하나를 다른 것 위에 밀어 넣거나 서로에 대해 밀어내는 것이 방지된다.
선택적으로, 여러 그리퍼 후크(13)들은 그리퍼 암에 선회 가능하게 장착된다. 그리퍼 후크(13)는 기판 매거진(2)에서 인접한 기판(4)들 사이의 원하는 거리에 상응하는 서로 고정된 거리에 배치된다. 그리퍼 후크(13)가 기판 매거진(2)으로 완전히 후퇴된 경우, 관련 구획(3)에 있는 모든 기판(4)은 그리퍼 후크(13)에 의해 구획 밖으로 당겨져 컨베이어 벨트(8) 또는 컨베이어 벨트(8)의 베어링 표면(12) 상으로 이동할 수 있다. 역 과정의 경우, 기판(4)은 초기에 그리퍼 후크 또는 삽입 핑거 사이의 거리에 따라 컨베이어 벨트(8)에 위치되고, 모든 기판(4)은 이후에 원하는 매거진 슬롯 또는 원하는 구획(3)으로 그리퍼 암(11)을 사용하여 동시에 밀어 넣어진다.
또한, 그리퍼 암(11)의 이동력을 모니터링하는 포스 센서(force seonsor)는 선택적으로 그리퍼 암(11)에 할당되고, 힘이 예상 값을 초과할 때, 예를 들어, 각 구획(3)에서 기판이 걸리면 기판(4)의 손상을 피하기 위해 프로세스가 중단된다. 이에 의해 센서(26, 33)는 각각의 경우에 특히 광학 센서 또는 거리 센서로서 설계된다.
기판 매거진(2)의 구획(3)으로부터 기판(4)을 언로딩하는 동안, 다음과 같은 옵션이 또한 발생한다: 한편으로, 컨베이어 벨트(8) 상으로 밀리는 각각의 개별 기판(4)이 컨베이어 벨트(8)에 의해 즉시 이동되고, 추가 사용을 위해 이용가능하게 되는 것이 가능하다. 또한, 구획(3)으로부터의 모든 기판(4)은 초기에 그리퍼 암에 의해 컨베이어 벨트(8) 상에 차례로 위치되는 것이 가능하다. 기판의 각각의 위치 결정 후에, 그리퍼 암이 항상 동일한 장소에서 기판 매거진(2)으로부터 제거된 기판을 증착하도록 컨베이어 벨트(8)는 작동되고, 여기서 각각의 기판은 구획(3)의 모든 기판(4)이 컨베이어 벨트(8)에 위치할 때까지 컨베이어 벨트(8)에 의해 추가로 이송된다. 그런 다음, 기판은 컨베이어 벨트를 통해 나중에 사용할 수 있도록 개별적으로 또는 함께 공급된다. 또한, 위에서 이미 언급했듯이, 기판 매거진 시스템(1)에 의해 여러 개의 그리퍼 후크(13)들을 사용하여 구획(3) 밖으로 여러 기판(4)들을 동시에 꺼내고 컨베이어 벨트(8)에 나란히 위치시키는 것이 가능하다.
기판 스택(29)이 기판 매거진(2)에 위치되면, 기판 스택(29)을 분리하기 위해 도 3b의 예시적인 실시예에 따라 프로세스가 수행된다. 기판 스택(29)으로서 기판 매거진(2)에 존재하는 기판(4)의 치수들은 일반적으로 알려져 있다. 이 값들은 그리퍼 암과 흡입 헤드(19)의 위치를 결정하는 데 사용된다. 푸싱 방향으로의 기판(4)의 길이가 일반적으로 알려져 있지만, 기판 스택(29)이 기판 매거진(2)에서 어느 위치에 위치하는지 반드시 알 필요는 없다. 기판 스택(29)은 보통 손으로 매거진에 삽입된다는 사실 때문에, 기판 스택(29)은 위치 제어 없이 기판 매거진(2)에 존재하는 것으로 가정되어야 한다. 기판 스택(29)의 위치는 초기에 기판(4)의 안전한 제거 또는 기판(4)의 분리를 위해 각각 결정되어야 한다.
정확한 위치를 결정하기 위해, 센서(33)가 흡입 헤드(19)에 할당되고, 이는 제거될 기판을 위에서 바라보고 특히 센서(26)와 같이 형성된다. 흡입 헤드(19)가 기판 스택(29) 위로 이동되면, 센서(33)는 기판 스택(29)의 전방 에지를 인식한다. 제어 유닛(34)은 제어 유닛(34)에 알려진 기판 길이의 절반을 자동으로 추가하고, 이러한 방식으로 기판 스택(29)의 최상부 기판(4) 위 중앙에 흡입 헤드(19)를 위치시킨다. 기판(4)은 이후에 전술한 바와 같이 파지되고 기판 매거진(2) 밖으로 안내된다. 진공 그리퍼(18)의 도움으로 기판 매거진(2)의 로딩도 마찬가지로 가능하며, 이에 의해 컨베이어 벨트(8) 상의 기판의 위치가, 예를 들어, 센서(33)에 의해 검출되고, 진공 헤드는 선택적으로 기판(4)을 파지하도록 제어된다.
기판 매거진 시스템(1)은 여러 개의 기판 매거진(2)들을 가지며, 이들 중 적어도 2개가 다르게 형성된다. 예를 들어, 하나는 개별 기판을 수용하도록 형성되고, 다른 하나는 기판 스택을 수용하도록 형성된다. 기판 매거진(2)은 각각의 경우, 예를 들어, 각인된 1차원 또는 2차원 코드, 특히 QR 코드, 또는 판독 가능한 칩, 특히 RFID 칩과 같은 적어도 하나의 판독 가능한 식별 요소를 갖는다. 로딩 및 언로딩 장치(7)는 각각의 코드 또는 칩을 각각 검출하기 위한 판독기를 갖고, 특히 그 유형 및 그것의 기판과 함께 선택적으로 점유한 검출된 코드의 함수로서 검출된 기판 매거진(2)의 작동을 결정한다. 이는 로딩 및 언로딩 장치(7)가 자동화된 방식으로 임의의 유형의 기판 매거진들을 처리할 수 있고 언제든지 최대로 활용될 수 있음을 의미한다.
1: 기판 매거진 시스템
10: 푸싱 유닛
11: 그리퍼 암
12: 베어링 표면
13: 그리퍼 후크
15: 액추에이터
17: 캐리어
18: 진공 그리퍼
19: 흡입 헤드
20: 제1 암 부분
21: 제2 암 부분
22: 지지 캐리어
23: 벨트 드라이브
24: 액추에이터
25: 반경 방향 베어링
26: 센서
27: 거리 측정 장치
29: 기판 스택
3: 구획
4: 기판
7: 로딩 및 언로딩 장치
8: 컨베이어 벨트

Claims (15)

  1. 기판 매거진(2)용 로딩 및 언로딩 장치(7)에 있어서,
    상기 기판 매거진(2)은:
    보관 또는 임시 보관을 위해 여러 기판(4)들이 삽입될 수 있는 여러 구획(3)들을 갖고,
    상기 기판(4)들이 증착될 수 있는 적어도 하나의 제어 가능한 컨베이어 벨트(8)를 포함하고,
    상기 컨베이어 벨트(8)로부터 상기 기판 매거진의 상기 구획(3)으로 상기 기판(4)들을 삽입하거나 또는 상기 구획(3)으로부터 상기 컨베이어 벨트(8)로 상기 기판(4)들을 밀어내도록 형성된 적어도 하나의 제어 가능한 그리퍼 암(11)을 포함하고,
    상기 컨베이어 벨트(8) 및 상기 그리퍼 암(11)은 공통적이고 이동 가능하게 장착된 캐리어(17)에 배치되고,
    상기 그리퍼 암(11)은 아래로부터 상기 기판(4)을 파지하기 위해 상기 컨베이어 벨트(8) 아래에 배치되고,
    상기 기판 매거진(2) 내에 및/또는 상기 컨베이어 벨트(8) 상에서 상부로부터 상기 기판(4)을 파지하여 이동하도록 형성된 이동식 진공 그리퍼(18)가 상기 컨베이어 벨트(8)의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 진공 그리퍼(18)는 기판 스택(29)으로부터 상기 기판(4)들을 분리하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  3. 제1 항 및 제2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 그리퍼(18)는 상기 기판 매거진(2) 내로 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 그리퍼(18)는 상기 캐리어(17)에 높이 조절 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그리퍼 암(11)은 적어도 하나의 그리퍼 후크(13)를 가지고,
    상기 그리퍼 후크(13)는 상기 기판(4)을 변위시키기 위한 파지 위치(gripping position)로부터 상기 기판(4)과 독립적으로 상기 그리퍼 암(11)을 변위시키기 위한 상기 기판(4) 아래의 해제 위치(release position)로 이동되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그리퍼 암(11)은 미는 방향으로 서로 이격된 상기 그리퍼 암(11)에 배치되는 복수 개의 그리퍼 후크(13)들을 갖는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수 개의 그리퍼 후크(13)들 중 적어도 하나는 상기 그리퍼 암(11)에 종방향으로 변위 가능한 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그리퍼 암(11)은 상기 기판(4)을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 거리 측정 장치(27)는 상기 그리퍼 암(11)에 할당되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 특정 전동 액추에이터(15, 24)는 그 변위 및/또는 적어도 하나의 그리퍼 후크(13)의 이동을 위해 상기 그리퍼 암(11)에 할당되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    신호를 통해 상기 액추에이터(15), 상기 센서(26, 33) 및 상기 거리 측정 장치(27) 에 연결되고, 상기 센서(26, 33)에 의해 감지된 데이터에 따라 상기 액추에이터(15)를 제어하여 상기 기판 매거진(2)의 상기 구획(3)에서 상기 컨베이어로 상기 기판(4)들을 개별적으로 또는 공동으로 당기거나 또는 상기 컨베이어 벨트에서 상기 구획(3)으로 상기 기판(4)들을 미는 제어 유닛(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(34)은 상기 기판(4)을 상기 컨베이어 벨트(8)로부터 상기 구획(3)의 특정 위치로 밀거나 상기 구획(3)의 상기 특정 위치에서 제거하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(34)은 상기 기판(4)들을 상기 기판 매거진(2)의 상기 구획(3)에서 서로 이격되어 배치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(34)은 상기 기판(4)들이 상기 컨베이어 벨트(8) 상에서 서로 이격되어 위치되는 방식으로 상기 액추에이터(15) 및 상기 컨베이어 벨트(8)를 제어하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 언로딩 장치(7).
  15. 인쇄 회로 기판, 태양 전지 또는 웨이퍼들과 같은 평평한 기판(4)들의 조립 라인을 위한 기판 매거진 시스템(1)에 있어서,
    상기 기판 매거진 시스템(1)은 여러 구획(3)들을 갖는 적어도 하나의 기판 매거진(2); 및
    제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 로딩 및 언로딩 장치(7)를 포함하고,
    상기 기판 매거진(2) 내에는 여러 기판(4)들 및/또는 적어도 하나의 기판 스택(29)이 보관 또는 임시 보관을 위해 배치되는 기판 매거진 시스템(1).
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