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KR101464704B1 - 핸드부의 기어 비를 이용한 이송 진공로봇 - Google Patents

핸드부의 기어 비를 이용한 이송 진공로봇 Download PDF

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Publication number
KR101464704B1
KR101464704B1 KR1020130012997A KR20130012997A KR101464704B1 KR 101464704 B1 KR101464704 B1 KR 101464704B1 KR 1020130012997 A KR1020130012997 A KR 1020130012997A KR 20130012997 A KR20130012997 A KR 20130012997A KR 101464704 B1 KR101464704 B1 KR 101464704B1
Authority
KR
South Korea
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length
link
arm
linking
Prior art date
Application number
KR1020130012997A
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English (en)
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KR20140051033A (ko
Inventor
이성직
오영일
오진호
Original Assignee
주식회사 나온테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 나온테크 filed Critical 주식회사 나온테크
Publication of KR20140051033A publication Critical patent/KR20140051033A/ko
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Abstract

직선 왕복 4절 링크부재가 개시된다. 이송 진공로봇으로서, 직선 왕복 4절 링크부재로서. 바 형상 제1 링크부재 상기 제1 링크부재의 길이와 같지 않으면서 상기 제1 링크부재에 연결되는 제2 링크부재와 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 서로 연결하는 제1 연결부재와 상기 제1 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제3 링크부재; 상기 제2 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제4 링크부재; 상기 제3 링크부재와 제4 링크부재를 서로 연결하는 제2 연결부재를 포함하며,
Figure 112014053589997-pat00169
:제1 링크부재의 길이
Figure 112014053589997-pat00170
= 제2 링크부재의 길이,
Figure 112014053589997-pat00171
,
Figure 112014053589997-pat00172
: 제1 링크부재와 제2 링크부재가 이루는 회전 운동 각도.
Figure 112014053589997-pat00173
: 는 제1 연결부재와 제2 연결부재의 회전비율 dy =
Figure 112014053589997-pat00174
*sin
Figure 112014053589997-pat00175
+
Figure 112014053589997-pat00176
*sin(
Figure 112014053589997-pat00177
*
Figure 112014053589997-pat00178
)
dx =
Figure 112014053589997-pat00179
*cos
Figure 112014053589997-pat00180
-
Figure 112014053589997-pat00181
*cos(
Figure 112014053589997-pat00182
*
Figure 112014053589997-pat00183
)을 이루면서 직선왕복 운동을 하는 직선 왕복 4절 링크부재를 제공한다.

Description

핸드부의 기어 비를 이용한 이송 진공로봇 {Vacuum transfer robot}
본 발명은 이송 진공로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 챔버 내부에 배치되고 공정 챔버와 웨이퍼 등의 기판을 저장하는 공간사이에서 기판을 이송하는 이송 진공로봇으로서, 핑거를 구비하고 동시에 이송정밀도가 높고 회전 반경이 작은 챔버내에 차지하는 면적을 줄일 수 있는 이송 진공로봇에 관한 것이다.
종래의 이송 진공로봇에서는, 이송장치의 암 또는 링크 부재들(linkages)은 다수의 모터를 이용하여 예를 들어 3자유도 이상의 운동이 가능하도록 동축 방식으로 구성된다. 최외각 축은 예를 들어 회전 중심축 주위로 다중 암들을 회전시키기 위한 허브(hub)에 결합되고, 2개의 내부 축은 독립적인 벨트 및 풀리 구성을 통하여 다중 암들 각각에 연결될 수 있다.
기존 사용되고 있는 이러한 이송 진공로봇의 아암(arm)에 2개의 핸드를 장착하기 위해서는 암을 길게 하거나 상부(upper)암과 하부(lower) 암을 상하로 배치하였다. 그러나 이와 같이 구성하였을 경우 암의 길이가 길어짐에 따라 구조적 강성이 떨어져 이송 작업의 정밀도가 떨어지는 문제가 발생하였다.
정밀도를 개선하기 위하여 암의 강성을 높이는 경우 암의 무게가 증가하거나 이송장치의 크기가 커져 설치에 어려움이 발생하였다. 따른다. 또한, 암의 구조적 강성을 높이기 위하여 특수한 구조를 갖도록 하는 경우에는 이송장치의 동작에 제한이 가해지기 때문에 공정 속도가 저하되는 문제가 발생한다. 이러한, 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 출원한 출원번호 10-2012-0117169는 동축 구조를 갖으면서 강성을 높이는 구조를 제공하고 있다. 구동하는 암이 직선운동에 유사한 경로를 유지하면서 신속한 공정이 가능한 이송장치를 제공한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 각 핸드의 구조적 강성을 높이면서 이송작업의 정밀도를 높일 수 있는 이송 진공로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이송 진공로봇의 회전반경을 최소화함으로써 장비가 차지하는 면적이 작아짐으로써 진공을 유지하는 공간을 최소화 하는 이송 진공로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 이송 진공로봇을 조립 시에 암의 부품을 서로 대칭구조로 하여 강성을 향상시키고 서로 호환이 가능하면서 조립이 용이한 이송 진공로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기어 비를 이용하여 암의 곡선운동을 직선운동에 유사하도록 진행하는 기어비를 이용하여 직선운동을 제어하는 이송로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 4절 링크부재로서.바 형상 제1 링크부재 상기 제1 링크부재의 길이와 같지 않으면서 상기 제1 링크부재에 연결되는 제2 링크부재와 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 서로 연결하는 제1 연결부재와 상기 제1 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제3 링크부재; 상기 제2 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제4 링크부재; 상기 제3 링크부재와 제4 링크부재를 서로 연결하는 제2 연결부재를 포함하며,
Figure 112014053589997-pat00142
:제1 링크부재의 길이
Figure 112014053589997-pat00143
= 제2 링크부재의 길이,
Figure 112014053589997-pat00144
,
Figure 112014053589997-pat00145
: 제1 링크부재와 제2 링크부재가 이루는 회전 운동 각도.
Figure 112014053589997-pat00146
: 는 제1 연결부재와 제2 연결부재의 회전비율
dy =
Figure 112013010854466-pat00006
*sin
Figure 112013010854466-pat00007
+
Figure 112013010854466-pat00008
*sin(
Figure 112013010854466-pat00009
*
Figure 112013010854466-pat00010
)
dx =
Figure 112013010854466-pat00011
*cos
Figure 112013010854466-pat00012
-
Figure 112013010854466-pat00013
*cos(*
Figure 112013010854466-pat00015
)을 이루면서 직선왕복 운동을 하는 직선 왕복 4절 링크부재를 제공한다.
또한,상기 제1 연결부재와 제2 연결부재는 기어로 이루어지면서 상기 제1 연결부재와 제2 연결부재의 기어비가 틀린 것이 바람직하다.
또, 전술한 직선왕복 4절링크 부재를 이용하여 로봇의 암으로 사용하는 것이 좋다.
또한, 이송 진공로봇으로서, 가이드라인을 따라 수직으로 직선운동을 하는 안내블록과 상기 안내블록으로 동력을 전달하는 제1 구동장치(110)가 구비된 하부 몸체부(10); 상기 하부 몸체부의 내부에 위치되고 상기 안내블록에 체결되어 수직으로 움직이면서 회전운동을 하는 제2 구동장치를 구비하는 안내부(20); 내부가 중공으로 형성되고 상기 제2 구동장치(210)의 회전력으로 회전하는 회전프레임(350)와 상기 회전프레임(350) 내부에 다수개가 배치되는 제3 구동장치(310)와 상기 회전프레임(350)의 상단부에 배치되고 상기 제3 구동장치(310)와 연결되면서 챔버내부로 이물질의 주입을 방지 하는 상부덮개(330)를 구비하는 상부 몸체부(30); 상기 제3 구동장치(310)와 연결되어 구동력을 전달받아 직선운동을 하는 구동력 암(72)과 상기 구동력 암(72)으로부터 일정거리 이격되어 강성 및 흔들림을 최소화하기 위한 보조 암(74)을 구비하면서 직선운동을 하는 암(70)을 포함하는 다수개의 핸드부를 포함하며, 상기 구동력 암은 상기 제3 구동장치(310)에 연결하고 바 형상의 제1 링크부재와 상기 제1 링크부재의 길이와 같지 않으면서 상기 제1 링크부재에 연결되는 제2 링크부재와 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 서로 연결하는 제1 연결부재를 구비하고, 상기 보조 암은, 상기 제1 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제3 링크부재와 상기 제2 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제4 링크부재와 상기 제3 링크부재와 제4 링크부재를 서로 연결하는 제2 연결부재를 구비하는 이송 진공로봇을 제공한다.
또한, 상기 핸드부는,
Figure 112014053589997-pat00147
:제1 링크부재의 길이
Figure 112014053589997-pat00148
= 제2 링크부재의 길이,
Figure 112014053589997-pat00149
,
Figure 112014053589997-pat00150
: 제1 링크부재와 제2 링크부재가 이루는 회전 운동 각도.
Figure 112014053589997-pat00151
: 는 제1 연결부재와 제2 연결부재의 회전비율
dy =
Figure 112013010854466-pat00021
*sin
Figure 112013010854466-pat00022
+
Figure 112013010854466-pat00023
*sin(
Figure 112013010854466-pat00024
*
Figure 112013010854466-pat00025
)
dx =
Figure 112013010854466-pat00026
*cos
Figure 112013010854466-pat00027
-
Figure 112013010854466-pat00028
*cos(
Figure 112013010854466-pat00029
*
Figure 112013010854466-pat00030
)로 이루어져 구동되는 것이 좋다.
또, 진공상태를 유지하는 면적을 최소화하기 위하여 상기 제3 구동장치(310)와 연결되는 회전축(370)을 기준으로 구동력 암(72)과 보조 암(74)이 복층으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 동일한 기구적 특징을 적용하여 정밀제어를 하기위하여 상기 제3 구동장치(310)와 연결되는 회전축(370)을 기준으로 암(70)이 서로 복층으로 배치되고 상기 암(70)의 위치가 서로 대칭으로 형성되는 것이 좋다.
또, 상기 제1 연결부재와 상기 제2 연결부재는 기어로 형성되고 잇 수가 서로 틀린 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전프레임(350)과 상기 상부 덮개(330)는 서로 분리되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 이송 진공로봇은, 각 상부 핸드/하부 핸드에 구동력 암과 보조 암을 배치시켜 구동 시 발생되는 강성을 높이면서 이송작업의 정밀도를 향상 시킬 수 있는 이송 진공로봇을 제공하는 효과가 있다.
또한, 이송 진공로봇의 회전반경을 최소화함으로써 장비가 차지하는 면적이 작아짐으로써 진공을 유지하는 공간을 최소화하여 유지보수비용을 절약할 수 있는 이송 진공로봇을 제공하는 효과가 있다.
또, 조립이 용이하도록 대칭구조를 갖는 이송 진공로봇을 제공함으로써, 각 부품의 호환이 가능한 효과가 있다.
또한, 회전프레임와 상부덮개를 사용함으로써 사용자가 손쉽게 상부덮개를 분리가 가능하고 유지보수가 용이한 이송 진공로봇을 제공하는 효과가 있다.
또한, 동일한 구종의 강성을 상부핸드와 하부핸드에 적용함으로써 정밀제어가 가능한 이송 진공로봇을 제공하는 효과가 있다.
또, 이송작업의 정밀도를 높일 수 있도록 기어 비를 이용하여 암의 곡선운동을 직선운동에 유사하도록 진행하는 이송로봇을 제공하는 효과가 있다.
또한, 곡선운동을 직선운동으로 전환함으로써, 생산 공정의 수율이 향상된 이송로봇을 제공하는 효과가 있다.
도 1 은 종례 4절 링크부재를 이용한 회전운동에서 직선운동으로 유지하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 길이가 다른 4절 링크를 회전비율을 이용하여 직선운동으로 유지하기 위한 예시도,
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 값을 비교한 데이터.
도 4는 도 2에 대한 링크부재 길이와 기어비의 비율에 따른 dx 오차 그래프.
도 5 는 본 발명의 다른 형태에 따른 제1 실시 예에 따른 이송 진공로봇의 정면도.
도 6 는 도 5에 대한 평면도.
도 7 은 도 5에 대한 측면도.
도 8 는 도 7에 대한 단면도.
도 9 는 도 8의 부분 확대도.
도 10 은 도 6에 대한 a-a 단면도.
도 11 은 도 6에 대한 b-b 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 따른 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명은 생략한다. 들어가기에 앞서, 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.
도 1 은 종례 4절 링크부재를 이용한 회전운동에서 직선운동으로 유지하기 위한 예시도. 도 2는 본 발명에 따른 길이가 다른 4절 링크를 회전비율을 이용하여 직선운동으로 유지하기 위한 예시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 종례의 진공로봇의 암은 진행방향을 직선운동으로 유지하기 위해서는, 제1 링크부재(
Figure 112013010854466-pat00031
)와 제2 링크부재(
Figure 112013010854466-pat00032
)가 동일한 길이를 갖으면서 제1 링크부재(
Figure 112013010854466-pat00033
)와 제2 링크부재(
Figure 112013010854466-pat00034
) 사이에 배치되어 구동조인트 부재(
Figure 112013010854466-pat00035
,
Figure 112013010854466-pat00036
)가 배치된다. 구동조인트 부재(
Figure 112013010854466-pat00037
,
Figure 112013010854466-pat00038
)는 기어 또는 벨트를 사용하는 것이 좋다.
Figure 112013010854466-pat00039
,
Figure 112013010854466-pat00040
= 제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이,
Figure 112013010854466-pat00041
,
Figure 112013010854466-pat00042
= 제1 링크부재와 제2 링크부재가 이루는 회전 운동 각도.
Figure 112013010854466-pat00043
,
Figure 112013010854466-pat00044
의 회전비율을 1:1로 맞추면
Figure 112013010854466-pat00045
,
Figure 112013010854466-pat00046
는 항상 동일한 각도이다,
다음과 같은 관계식이 성립된다.
dy =
Figure 112013010854466-pat00047
*sin
Figure 112013010854466-pat00048
+
Figure 112013010854466-pat00049
*sin
Figure 112013010854466-pat00050
dx =
Figure 112013010854466-pat00051
*cos -
Figure 112013010854466-pat00052
*cos
Figure 112013010854466-pat00053
관계식에 따라,
Figure 112013010854466-pat00054
,
Figure 112013010854466-pat00055
의 길이가 동일 할 경우 dx의 값은 항상 "0"이므로 경로이탈이 일어나지 않는다. 이는, 포인트
Figure 112013010854466-pat00056
은 항상 직선 왕복운동을 하고 Y축 경로에서 이탈이 되지 않으면서 직선운동하게 된다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 값을 비교한 데이터이다. 도면을 참조하여 설명하면,
제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이가 서로 다르고,
Figure 112013010854466-pat00057
,
Figure 112013010854466-pat00058
의 회전비율을 1:1로 설정하면,
dy =
Figure 112013010854466-pat00059
*sin
Figure 112013010854466-pat00060
+
Figure 112013010854466-pat00061
*sin
Figure 112013010854466-pat00062
dx =
Figure 112013010854466-pat00063
*cos
Figure 112013010854466-pat00064
-
Figure 112013010854466-pat00065
*cos
Figure 112013010854466-pat00066
의 관계식에 제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이 비를 적용하면, 포인트
Figure 112013010854466-pat00067
은 직선왕복 운동이 아닌 포물선에 유사한 운동을 하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, Y축과 평행하면서 직선운동에 유사하도록 하기위하여 관계식을 정리하면,
제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이가 서로 다르고,
Figure 112013010854466-pat00068
,
Figure 112013010854466-pat00069
의 회전비율을 1:1이 아닌 다른 비율로 적용한
Figure 112013010854466-pat00070
값, 다음과 같은 관계식이 성립한다.
dy =
Figure 112013010854466-pat00071
*sin
Figure 112013010854466-pat00072
+
Figure 112013010854466-pat00073
*sin(
Figure 112013010854466-pat00074
*
Figure 112013010854466-pat00075
)
dx =
Figure 112013010854466-pat00076
*cos
Figure 112013010854466-pat00077
-
Figure 112013010854466-pat00078
*cos(
Figure 112013010854466-pat00079
*
Figure 112013010854466-pat00080
)는 dx의 경우 최대, 최소 오차 범위를 가지게 된다.
Figure 112013010854466-pat00081
값에 따라 오차 범위를 가지게 된다.
도 4는 도 2에 대한 링크부재 길이와 기어비의 비율에 따른 dx 오차 그래프이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112014053589997-pat00082
,
Figure 112014053589997-pat00083
= 제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이 비를 1.26:1이다. 제1 연결부재와 제2 연결부재는 기어로 이루어지면서 제1 연결부재와 제2 연결부재
Figure 112014053589997-pat00084
,
Figure 112014053589997-pat00085
의 기어비는 1.13:1으로 한다. 이때의 dx의 오차의 변동을 나타낸 데이터이다.
도 5 는 본 발명의 다른 형태에 따른 제1 실시 예에 따른 이송 진공로봇의 정면도, 도 6 는 도 5에 대한 평면도, 도 7 은 도 5에 대한 측면도, 도 8 는 도 7에 대한 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이송 진공로봇은, 다른 구성요소를 지지하는 하부 몸체부(10)와 하부 몸체부(10)의 내부에 배치되고 상승 또는 하강이 가능한 연결부(20)와 연결부(20)의 상부에 배치되고 회전운동이 가능한 상부 몸체부(30)와 상부 몸체부(30)의 상단부에 배치되고 일정거리 이격되어 기판이 안착되는 상부핸드(50)/하부핸드(60)를 포함한다.
하부 몸체부(10)는 다른 구성요소들을 지지하며 지면에 배치된다. 하부 몸체부(10)는 연결부(20)를 상하 직선운동으로 구동하는 제1 구동장치(110)와 하부 몸체부(10) 내부에 위치되고 연결부(20)의 상하 직선운동을 안내하는 안내부(120)를 포함한다.
제1 구동장치(110)는 하부 몸체부(10)의 내부에 배치되고 전기로 구동되는 모터를 구비한다. 이 모터는 일정거리 이격된 볼스크류축의 구동부측 단부에 마련된 풀리와 연결된다. 볼스크류축은 연결부(20)가 일정 높이 구간 사이에서 수직방향으로 직선운동을 하도록 한다.
안내부(120)는 하부 몸체부(10)의 내부에 위치되며, 높이 방향으로 연장되는 레일과 레일 위를 이동하는 블록을 구비한다. 레일이 1개 이상의 복수 개가 제공되는 경우 각 레일은 등 각도 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 레일이 예를 들어 3개인 경우 120도 간격으로 배치된다. 블록은 연결부(20)와 연결되어 상하 직선 운동을 안내한다.
연결부(20)는 하부 몸체부(10)의 내부에서 상하로 직선운동을 한다. 연결부(20)는 상부 몸체부(30)를 회전가능하게 지지한다. 연결부(20)는 하부 몸체부(10)의 안내부(120)에 연결되는 프레임부(220)와 프레임부(220)의 내부에 위치되어 구동력을 전달하는 제2 구동장치(210)를 포함한다.
프레임부(220)는 안내부(120)의 레일을 따라 안내되는 블록과 연결된다. 프레임부(220)는 소정의 구간에서 상하 직선운동을 한다. 프레임부(220)는 중공형상을 가지며 제1 회전부재(230:감속기)가 배치된다. 프레임부(220)는 구조적 강성을 높이면서 동시에 전체 장치의 무게를 줄이기 위하여 알루미늄과 같은 경량 금속 재료로 이루어지는 것이 좋다.
제1 회전부재(230)는 프레임부(220)의 중공부 상단에 배치된다. 제1 회전부재(230)는 중공으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 회전부재(230)는 중공 부의 내부를 따라 에어공급관을 공급할 수도 있다. 제1 회전부재(230)의 중공 부를 통하여 각종 전원 케이블 등을 공급할 수도 있다. 제1 회전부재(230)은 구동력 전달축(240)에 연결된다.
제2 구동장치는(210)는 프레임부(220)의 내부에 위치되고 전기로 구동되는 모터를 구비한다. 제1 회전부재(230)는 에어공급관 또는 전원케이블 등이 중공 부를 통하여 상부로 연결된다. 제2 구동장치(210)의 회전축과 제1 회전부재(230)의 중심축이 일정거리 이격되어 평행으로 배치되는 것이 바람직하다. 제2 구동장치(210)은 구동력 전달축(240)에 구동력을 전달한다. 제2 구동장치(210)의 회전축은 구동력 전달축(240)과 평행으로 배치되는 것이 바람직하다.제2 구동장치(210)의 회전축은 구동력 전달축(240)의 일단에 마련된 풀리와 벨트로 연결된다.
구동력 전달축(240)은 제1 회전부재(230)에 삽입되어 배치되는 것이 좋다. 구동력 전달축(240)은 제1 회전부재(230)에 구동력을 전달한다. 구동력 전달축(240)은 중공형상으로 형성되는 것이 좋다. 구동력 전달축(240)은 제1 회전부재(230)의 내부로 삽입되어 연결된다. 이는 하부 몸체부(10)의 넓이를 작게 하기 위하여 구동력 전달축(240)과 제2 구동장치(210)의 간격을 최소로 유지하기 위함이다. 제2 구동장치(210)는 회전부재(230)에 회전 구동력을 전달함으로써 결과적으로 상부 몸체부(30)를 회전시킨다.
상부 몸체부(30)는 상부핸드(50) 및 하부핸드(60)를 지지한다. 상부 몸체부(30)는 구동력 전달축(240)으로부터 회전력을 받아 회전하는 회전프레임(350)과 회전프레임(350)의 내부에서 발생되는 이물질이 공정실로 들어가는 것을 막아주는 상부덮개(330)와 상부덮개(330)의 하단부에 체결되어 상부핸드(50)/하부핸드(60)를 각각 구동하는 다수개의 제3 구동장치(310)를 포함한다.
회전프레임(350)은 내부의 먼지가 외부로 방출되지 않도록 한다. 회전프레임(350)은 구동력 전달축(240)과 연결된다. 회전프레임(350)은 중공형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 회전프레임(350)은 구동력 전달축(240)의 중공축 내부로부터 각종 케이블이 제3 구동장치(310)에 연결될 수 있도록 한다. 회전프레임(350)은 제3 구동장치(310)가 구동시 발생되는 먼지 및 분진 등이 진공챔버(80) 내부로 주입되지 않도록 한다.
상부덮개(330)는 회전프레임(350)의 상단부에 체결된다. 상부 덮개(330)는 회전프레임(350)의 내부에서 구동 시에 발생되는 먼지 및 분진을 진공챔버(80)로 주입되는 것을 방지한다. 상부덮개(330)는 회전프레임(350)과 분리가 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 상부핸드(50)/하부핸드(60)가 이상 시에 신속히 교체가 가능하기 위함이다. 더욱이, 생산 공정 시에 발생되는 고장으로부터 유연하게 대처하기 위함이다. 상부덮개(330)의 하단부에는 다수개의 제1 회전조인트와 다수개의 제2 회전조인트가 배치된다.
다수개의 제3 구동장치(310)는 상부 몸체부(30)의 내부에 위치되고 전기로 구동되는 모터를 구비한다. 제3 구동장치(310)는 다수개의 제1 회전조인트(320)와 대응되어 구동력을 전달한다. 제1 회전조인트(320)는 감속기를 사용하는 것이 바람직하다. 다수개의 제3 구동장치(310)는 제1 회전조인트(320)에 대응하여 4개의 모터가 구비되는 것이 좋다. 이는 제3 구동장치(310)의 개수를 한정하기 위함은 아니다. 제3 구동장치(310)는 구동축이 상부방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 제3 구동장치(310)는 구동축이 제1 회전조인트(320)와 결합되는 것이 바람직하다. 이는, 제3 구동장치(310)와 제1 회전조인트(320)의 연결을 한정하기 위함은 아니다. 예를 들어 풀리와 벨트를 사용하여 연결될 수도 있다.
제1 회전조인트(320)는 제3 구동장치(310)의 구동력을 전달받아 상부핸드(50)/ 하부핸드(60)로 구동력을 전달한다. 제1 회전조인트(320)는 감속기를 사용하는 것이 바람직하다. 제1 회전조인트(320)는 제3 구동장치(310)의 구동축과 연결된다. 제1 회전조인트(320)는 회전축(370)과 연결되어 회전속도를 감속하고 토크를 증가시켜 주는 것이 바람직하다. 제1 회전조인트(320)는 상부덮개(330)의 하단부에 배치된다. 제1 회전조인트(320)은 다수개가 일정거리 이격되어 배치된다. 이는 제3 구동장치(310)가 서로 간섭이 되지 않는 범위에서 이격된다.
상부핸드(50)/하부핸드(60)는 회전축(370)의 구동력을 전달받아 직선운동을 하는 암(70)과 암(70)으로 직선운동을 하면서 기판을 지지하는 핑거(520)를 포함한다.
상부 핸드(50)/하부 핸드(60)는 구조적 강성을 높이면서 동시에 전체 장치의 무게를 줄이기 위하여 알루미늄과 같은 경량 금속 재료로 이루어지는 것이 좋다. 상부 핸드(50)/하부 핸드(60)는 상부 몸체부(30)의 상단부에 배치된다.
핑거(520)는 기판과 웨이퍼에 정전기로 인한 손상을 입히지 않으면서 진동의 발생이 작은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 핑거(520)은 기판이 안착되는 안착홈이 형성되는 것이 바람직하다. 핑거(520)은 암(70)으로부터 기판이 안착시 이동이 용이하도록 흡입구가 배치될 수도 있다.
도 9 는 도 8의 부분 확대도, 도면을 참조하여 설명하면, 암(70)은 상부핸드(50)/ 하부핸드(60)를 각각 회전축(370)에 연결한다. 암(70)은 직선운동을 하기위하여 구동력을 전달하는 구동력 암(72)과 구동력 암(72)의 흔들림을 방지하는 보조 암(74)을 포함한다.
구동력 암(72)은 제3 구동장치의 구동력을 직선운동으로 변환하여 직선운동을 한다. 구동력 암(72)은 일정길이를 갖는 제1 링크부재(711)와 제1 링크부재(711)에 체결되는 제2 링크부재(713)와 제1 링크부재(711)를 회전축(370)에 연결하는 구동 조인트부재(712)를 포함한다. 제1 링크부재(711)는 제2 링크부재(713)보다 길이가 길게 형성되는 것이 바람직하다.
제1 링크부재(711)는 직사각 형상의 바 형태로 형성된다. 제1 링크부재(711)의 구조적 강성을 높이기 위하여 알루미늄과 같은 경량 금속 재료로 이루어지는 것이 좋다. 제1 링크부재(711)는 전체장치의 무게를 줄이기 위하여 내부가 파여 있도록 형성된다. 제1 링크부재(711)의 일측 단부는 구동조인트부재(712)와 체결되어 회전축과 연결되고 타측 단부는 제1 연결부재(미도시)에 체결되어 제2 링크부재(713)는 직선운동을 한다. 회전축(370)이 회전을 하면 제1 링크부재(711)가 일정각도 회전을 하여 제2 링크부재(713)를 전진시키기 위함이다. 즉, 제1 링크부재(711)가 일정각도 회전을 하면 제2 링크부재(713) 직선운동을 하게 된다. 이는 마치 2절 링크가 일정범위로 직선운동을 하는 현상과 갖다. 제1 연결부재(미도시)는 기어로 형성되는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 감속기도 사용이 가능하다. 제1 연결부재(미도시)는 후술할 제2 연결부재(미도시)의 회전비율은 1:1로 형성되지 않는다. 이는, 상부핸드(50)/ 하부핸드(60)가 구동 시에 직선운동에 유사한 운동을하기 위함이다.
제2 링크부재(713)는 일정부분 강성을 갖도록 직사각형상의 바 형태로 형성된다. 제2 링크부재(713)의 구조적 강성을 높이기 위하여 알루미늄과 같은 경량 금속 재료로 이루어지는 것이 좋다. 제2 링크부재(713)는 전체장치의 무게를 줄이기 위하여 내부가 파여 있도록 형성된다. 제2 링크부재(713)의 일측 단부는 제2 회전조인트(미도시)를 통해 제1 링크부재(711)와 회전가능하게 연결되고 타측 단부는 핑거에 연결된다.
보조 암(74)은 구동력 암(72)으로부터 일정거리 이격되어 배치된다. 보조 암(72)은 구동력 암(72)이 직선운동으로 변환되면 따라서 직선운동을 한다. 보조 암(74)은 일정길이를 갖는 제3 링크부재(715)와 제3 링크부재(715)에 체결되는 제4 링크부재(717)와 제3 링크부재(715)를 회전축(370)에 연결하는 베어링조인트부재(714)를 포함한다. 제2 연결부재(미도시)는 제1 연결부재(미도시)의 회전비율은 1:1로 형성되지 않는다. 이는, 상부핸드(50)/ 하부핸드(60)가 구동 시에 직선운동에 유사한 운동을 하기 위함이다.
제3 링크부재(715)는 직사각 형상의 바 형태로 형성된다. 제3 링크부재(715)의 구조적 강성을 높이기 위하여 알루미늄과 같은 경량 금속 재료로 이루어지는 것이 좋다. 제3 링크부재(715)는 전체장치의 무게를 줄이기 위하여 내부가 파여 있도록 형성된다. 제3 링크부재(715)의 일측 단부는 베어링조인트부재(714)와 체결되어 회전축과 연결되고 타측 단부는 제2 회전조인트(미도시)에 체결되어 제4 링크부재(717)는 직선운동을 한다. 즉, 구동력 암(72)에서 발생되는 구동력으로 보조 암(74)을 직선운동 한다. 이때, 보조 암(74)은 구동 시에 발생되는 흔들림을 최소화 한다. 또한, 보조 암(74)은 암(70)의 처짐을 방지한다.
제4 링크부재(717)는 일정부분 강성을 갖도록 직사각형상의 바 형태로 형성된다. 제4 링크부재(717)의 구조적 강성을 높이기 위하여 알루미늄과 같은 경량 금속 재료로 이루어지는 것이 좋다. 제4 링크부재(717)는 전체장치의 무게를 줄이기 위하여 내부가 파여 있도록 형성된다. 제4 링크부재(717)의 일측 단부는 제2 회전조인트(미도시)를 통해 제4 링크부재(717)와 회전가능하게 연결되고 타측 단부는 핑거에 연결된다.
도 10 은 도 6에 대한 a-a 단면도, 도 11 은 도 6에 대한 b-b 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 구동력을 전달하는 회전축(370)의 하단분에 구동력 암(72)이 배치되면 일정거리 이격된 상단부에는 보조 암(74)이 배치된다. 이는, 하부핸드와 상부핸드가 동시에 구동되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 회전축(370)으로부터 구동력 암(72)과 보조 암(74)을 복층으로 배치시킴으로써 구동시에 발생되는 암(70)의 흔들림 및 처짐을 방치한다. 더욱이 구동력 암(72)과 보조 암(74)을 서로 복층으로 배치시킴으로써 동일한 부품을 사용하여 제품의 생산 원가를 줄일 수 있다. 또한, 동일한 기구적 특징을 상부핸드(50)/하부핸드(60)을 동일조건으로 부여하여 정밀제어를 할 수 있다.
이상과 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1:이송진공로봇
10: 하부 몸체부
110: 재 1 구동장치
20: 안내부
210: 제2 구동장치는 220: 프레임부 230:제1 회전부재 240: 구동력 전달축
30:　상부 몸체부
310: 제3 구동장치 320: 제1 회전조인트 330: 상부덮개 350: 회전프레임 370: 회전축
50: 상부핸드
60: 하부핸드
70: 암
72: 구동력 암 74: 보조 암
711: 제1 링크부재 712: 구동조인트부재 713: 제2 링크부재 714: 베어링조인트부재 715: 제3 링크부재 717: 제4 링크부재
80: 진공챔버

Claims (9)

  1. 4절 링크부재로서.
    바 형상 제1 링크부재
    상기 제1 링크부재의 길이와 같지 않으면서 상기 제1 링크부재에 연결되는 제2 링크부재와
    상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 서로 연결하는 제1 연결부재와
    상기 제1 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제3 링크부재;
    상기 제2 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제4 링크부재;
    상기 제3 링크부재와 제4 링크부재를 서로 연결하는 제2 연결부재를 포함하며,
    Figure 112014053589997-pat00086
    :제1 링크부재의 길이
    Figure 112014053589997-pat00087
    = 제2 링크부재의 길이,
    Figure 112014053589997-pat00152
    ,
    Figure 112014053589997-pat00153
    : 제1 링크부재와 제2 링크부재가 이루는 회전 운동 각도.
    Figure 112014053589997-pat00090
    : 는 제1 연결부재와 제2 연결부재의 회전비율
    dy =
    Figure 112014053589997-pat00091
    *sin
    Figure 112014053589997-pat00092
    +
    Figure 112014053589997-pat00093
    *sin(
    Figure 112014053589997-pat00094
    *
    Figure 112014053589997-pat00095
    )
    dx =
    Figure 112014053589997-pat00096
    *cos
    Figure 112014053589997-pat00097
    -
    Figure 112014053589997-pat00098
    *cos(
    Figure 112014053589997-pat00099
    *
    Figure 112014053589997-pat00100
    )을 이루면서, 상기 제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이 비는 1.26:1이고, 상기 제1 연결부재와 제2 연결부재는 기어로 이루어지면서 상기 제1 연결부재와 제2 연결부재의 기어비는 1.13:1으로 하여 직선왕복 운동을 하는
    직선 왕복 4절 링크부재.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 기재되어 있는 직선왕복 4절링크 부재를 이용하여 로봇의 암으로 사용하는 것을 특징으로 하는 이송로봇 암.
  4. 이송 진공로봇으로서,
    가이드라인을 따라 수직으로 직선운동을 하는 안내블록과 상기 안내블록으로 동력을 전달하는 제1 구동장치(110)가 구비된 하부 몸체부(10);
    상기 하부 몸체부의 내부에 위치되고 상기 안내블록에 체결되어 수직으로 움직이면서 회전운동을 하는 제2 구동장치를 구비하는 연결부(20);
    내부가 중공으로 형성되고 상기 제2 구동장치(210)의 회전력으로 회전하는 회전프레임(350)와 상기 회전프레임(350) 내부에 다수개가 배치되는 제3 구동장치(310)와 상기 회전프레임(350)의 상단부에 배치되고 상기 제3 구동장치(310)와 연결되면서 챔버내부로 이물질의 주입을 방지 하는 상부덮개(330)를 구비하는 상부 몸체부(30);
    상기 제3 구동장치(310)와 연결되어 구동력을 전달받아 직선운동을 하는 구동력 암(72)과 상기 구동력 암(72)으로부터 일정거리 이격되어 강성 및 흔들림을 최소화하기 위한 보조 암(74)을 구비하면서 직선운동을 하는 암(70)을 포함하는 다수개의 핸드부를 포함하며,
    상기 구동력 암은
    상기 제3 구동장치(310)에 연결하고 바 형상의 제1 링크부재와 상기 제1 링크부재의 길이와 같지 않으면서 상기 제1 링크부재에 연결되는 제2 링크부재와 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 서로 연결하는 제1 연결부재를 구비하고,
    상기 보조 암은,
    상기 제1 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제3 링크부재와 상기 제2 링크부재의 길이와 동일하면서 일정거리 이격되어 배치되는 제4 링크부재와 상기 제3 링크부재와 제4 링크부재를 서로 연결하는 제2 연결부재를 구비하며,
    상기 핸드부는,
    Figure 112014053589997-pat00154
    :제1 링크부재의 길이
    Figure 112014053589997-pat00155
    = 제2 링크부재의 길이,
    Figure 112014053589997-pat00156
    ,
    Figure 112014053589997-pat00157
    : 제1 링크부재와 제2 링크부재가 이루는 회전 운동 각도.
    Figure 112014053589997-pat00158
    : 는 제1 연결부재와 제2 연결부재의 회전비율
    dy =
    Figure 112014053589997-pat00159
    *sin
    Figure 112014053589997-pat00160
    +
    Figure 112014053589997-pat00161
    *sin(
    Figure 112014053589997-pat00162
    *
    Figure 112014053589997-pat00163
    )
    dx =
    Figure 112014053589997-pat00164
    *cos
    Figure 112014053589997-pat00165
    -
    Figure 112014053589997-pat00166
    *cos(
    Figure 112014053589997-pat00167
    *
    Figure 112014053589997-pat00168
    )을 이루면서, 상기 제1 링크부재와 제2 링크부재의 길이 비는 1.26:1이고, 상기 제1 연결부재와 제2 연결부재는 기어로 이루어지면서 상기 제1 연결부재와 제2 연결부재의 기어비는 1.13:1으로 하여 직선왕복 운동을 하는
    이송 진공로봇.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    진공상태를 유지하는 면적을 최소화하기 위하여 상기 제3 구동장치(310)와 연결되는 회전축(370)을 기준으로 구동력 암(72)과 보조 암(74)이 복층으로 배치되는 이송 진공로봇.
  7. 청구항 4에 있어서,
    동일한 기구적 특징을 적용하여 정밀제어를 하기위하여 상기 제3 구동장치(310)와 연결되는 회전축(370)을 기준으로 암(70)이 서로 복층으로 배치되고 상기 암(70)의 위치가 서로 대칭으로 형성되는 이송 진공로봇.
  8. 삭제
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전프레임(350)과 상기 상부 덮개(330)는 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 이송 진공로봇.
KR1020130012997A 2012-10-22 2013-02-05 핸드부의 기어 비를 이용한 이송 진공로봇 KR101464704B1 (ko)

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