KR100614050B1 - 멀티링크 구조를 갖는 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 주행부를 위한 다관절 구조를 가진 고기능 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작업환경에 적합한 종류의 로봇을 직선축의 이동으로 이송시키기 위해 일단이 모터의 회전력으로 구동하는 제1링크축을 중심으로 선회 가능한 소정 길이의 제1링크;와 일단이 상기 제1링크의 타단에 형성된 제2링크축을 중심으로 선회 가능하고 상기 제1링크의 2배의 길이를 갖는 제2링크;와 일단이 상기 제2링크의 타단에 형성된 제3링크축을 중심으로 선회 가능하고 상기 제1링크와 동일 길이를 갖는 제3링크;와 상기 제3링크의 타단에서 회전 가능하게 마련된 핸들풀리;가 결합된 멀티링크의 구조를 가진 고기능 이송장치가 개시된다.

로봇 주행부, 멀티링크, 이송장치

Description

멀티링크 구조를 갖는 이송장치 {Transfer Mechanism base on Multi-Linkage System}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이송장치의 작동상태를 보인 전체 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이송장치의 내부구성을 보인 종단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작동관계를 개략적으로 보인 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 몸체 2 : 모터

3 : 구동풀리 4 : 감속기어

10 : 제1링크 11 : 제1링크축

12 : 제1풀리 13 : 제1벨트

14 : 제1베어링

20 : 제2링크 21 : 제2링크축

22 : 제2풀리 23 : 제2벨트

24 : 제2베어링

30 : 제3링크 31 : 제3링크축

32 : 제3풀리 33 : 제3벨트

34 : 제3베어링 42 : 핸들풀리

본 발명은 반도체 웨이퍼 및 LCD 이송을 위한 처리 과정에서 각각의상황에 따라 로봇을 다음 공정단계로 자동으로 이송시키기 위해 일측에 모터를 설치하고 타단에 로봇 등을 이송하는 로봇마운트를 설치하되, 상기 모터와 로봇마운트사이에 다관절 구조를 갖는 암을 개재시켜 모터의 회전운동이 로봇마운트의 직선왕복운동으로 변환시키는 멀티링크구조를 가진 고기능 로봇이송장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 가공 처리시 웨이퍼는 카세트에 적재되어 질소나 수소가스의 환경 하에서 식각 처리되거나 또는 로드 록 챔버(LOAD ROCK CHAMBER) 내에서 질소가스나 헬륨가스와 같은 퍼지 가스에 의해 잔여 불순물이 세척되는 등의 일련의 처리공정을 거치게 되는데, 이러한 각 공정에서 차기 단계로 웨이퍼를 자동으로 적재, 이송하는 수단으로 로봇 암이 적용되고 있으며, 일반적인 로봇 암은 모터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키는 링크 절첩 구조로 되어 있다.

그러나 종래 직동타입의 주행축 유닛들은 볼스크류와 벨트, 그리고 LM가이드를 이용하여 구동하는 바, 이러한 주행축 유닛들은 클린룸과 같은 특수환경에 적합하지 못하여 기피하고 있다. 이렇게 클린룸 환경에서 볼스크류나 벨트, LM가이드를 이용한 주행축 유닛을 기피하는 이유는 외부에 노출되는 구동부에서 발생하는 파티클(먼지, 오염원)로 인하여 발생하여 클린환경의 형성이 현실적으로 어렵기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 오염원을 크게 줄일 수 있게 함으로서 클린룸 환경에 적합한 구동방식을 갖는 로봇이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 모터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키는 링크구조를 3절 링크루조로 하고, 중앙에 위치한 링크가 양측 링크의 2배 길이를 갖도록 하여 이송로봇의 주행 스트로크를 길게 하면서도 회전반경을 짧게 함으로써 고가의 클린룸에서의 장비 설치면적(Foot Print)을 크게 줄일 수 있는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일단이 모터의 회전력으로 구동하는 제1링크축을 중심으로 선회 가능한 소정 길이의 제1링크;와 일단이 상기 제1링크의 타단에 형성된 제2링크축을 중심으로 선회 가능하고 상기 제1링크의 2배의 길이를 갖는 제2링크;와 일단이 상기 제2링크의 타단에 형성된 제3링크축을 중심으로 선회 가능하고 상기 제1링크와 동일 길이를 갖는 제3링크;와 상기 제3링크의 타단에서 회전 가능하게 마련된 핸들풀리;가 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 특징의 한정적 구조로써, 상기 제1링크축, 제2링크축, 제3링크축에는 각각 제1풀리, 제2풀리, 제3풀리를 마련하고 상기 각 풀리 사이에 제1벨트, 제2벨트를 감착시킴으로써 제1풀리의 회전력이 각 벨트에 의해 전달되어 상기 제3풀리와 제3벨트로 감착된 핸들풀리까지 전달되게 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티링크의 작동상태를 보인 전체 사시도이다.

도 1을 참조한 로봇이송용 멀티링크는 회전운동을 제공하기 위한 모터가 내장된 몸체(1)와, 일단이 상기 몸체 상단에 축설되어 선회 가능하게 마련된 제1링크(10)와, 일단이 상기 제1링크(10)의 타단 상단에 축설되어 선회 가능하게 마련된 제2링크(20)와, 일단이 상기 제2링크(20)의 타단 상단에 축설되어 선회 가능하게 마련된 제3링크(30)와, 일단이 상기 제3링크(30)의 타단 상단에 축설되어 회전 가 능하게 마련된 로봇마운트(40)로 구성되어, 상기 몸체(1) 내부에 설치된 모터의 회전운동이 도시된 바와 같이 제1링크(10), 제2링크(20), 제3링크(30)의 각 선회 운동에 의해 로봇마운트(40)가 전/후 방향으로 직선왕복운동이 가능하게 되며, 이로써 상기 로봇마운트(40)의 선단에 로봇을 적재하거나 기타 액츄에이터를 장착할 수 있게 하여 로봇을 소정의 장소로 이동하게 한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇이송용 멀티링크의 내부구성을 보인 종단면도로서, 몸체 내부에 마련된 모터(2)의 회전력이 최종적으로 로봇마운트(40)까지 전달되는 경로를 나타낸다.

도 2를 참조하여 각 링크의 연결 및 선회 가능하게 하는 구성을 설명하면 다음과 같다.

소정의 길이를 갖는 제1링크(10)는 몸체(1) 상단에 마련된 제1링크축(11)에 일단이 축설되어 제1링크축(11)을 중심으로 선회 가능하게 되고, 상기 제2링크(20)는 그 일단이 상기 제1링크(10)의 타단에 축설된 제2링크축(21)을 중심으로 선회 가능하게 되며, 상기 제3링크(30)는 그 일단의 상기 제2링크(20)의 타단에 축설된 제3링크축(31)을 중심으로 선회 가능하게 되며, 도 1을 참조한 마운트(40)는 그 일단이 상기 제3링크(30)의 타단에 형성된 핸들풀리(42)에 고정되어 핸들풀리(42)를 중심으로 선회 가능한 구조를 갖는다.

이때, 각 링크의 길이는 제2링크(20)의 길이에 대해 그 양단에 축설된 제1링크(10) 및 제3링크(30)의 길이가 1/2로 하는 것이 바람직하며, 이에 대해서는 후술 하는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

미설명 부호 14, 24, 34는 베어링(크로스롤러베어링 또는 앵귤러베어링)을 도시한 것으로서, 제2링크축(21), 제3링크축(31) 및 핸들풀리(42)의 외주면에 설치되어 그들과 연접한 제1링크(10), 제2링크(20) 및 제3링크(30)가 자유롭게 선회가 가능하게 하고, 마운트(40)부의 처짐을 보상해주는 기능을 한다.

한편, 모터(2)의 회전력이 상기 로봇마운트(40)까지 전달되는 경로의 구성을 설명하면 다음과 같다.

몸체(1) 내부에 설치된 모터(2)의 회전축은 구동풀리(3)와 연결되고, 상기 구동풀리(3)는 감속기어(4)를 통해 상기 제1링크(10) 내부, 보다 상세하게는 제1링크축(11)의 주연에 마련된 제1풀리(12)와 연결되어 있으며, 또한 제1링크(10)의 타단에 형성된 제2링크축(21)의 내부에 제2풀리(22)가 구성되고, 제2링크(20)의 타단에 형성된 제3링크축(31)의 내부에 제3풀리(32)가 구성되며, 제3링크(30)의 타단에는 로봇마운트(40)를 고정한 핸들풀리(42)가 구성된다.

그리고 상기 제1풀리(12)와 제2풀리(22) 사이에 제1벨트(13)가 감착, 연결되고, 상기 제2풀리(22)와 제3풀리(32) 사이에 제2벨트(23)가 감착, 연결되며, 상기 제3풀리(32)와 핸들풀리(42) 사이에 제3벨트(33)가 감착, 연결되어 있다.

상기 각 풀리(12)(22)(32)(42)에 있어서의 회전비는, 제1풀리(12)와 제2풀리(22)는 1:2가 되게 하고, 제2풀리(22)와 제3풀리(32)는 1:1이 되게 하며, 제3풀리(32)와 핸들풀리(42)는 2:1의 감속비를 갖게 하는 것이 바람직하며, 따라서 예컨대 제1풀리(12)가 1회전을 하면 제2풀리(22)는 2회전을 하고, 제3풀리(32) 역시 2회전 을 하며, 다시 핸들풀리는 1회전을 하는 것으로서, 이에 대해서는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

모터(2)의 회전력이 상기 로봇마운트(40)까지 전달되는 과정의 작용을 설명하면 다음과 같다.

모터(2)의 회전력은 감속기어(3)를 통해 적정의 회전속도로 변환되어 제1풀리(12)로 전달되고, 상기 제1풀리(12)의 회전력은 제1벨트(13)를 통해 제2풀리(22)로 전달되며, 상기 제2풀리(22)의 회전력은 제2벨트(23)를 통해 제3풀리(32)로 전달되고, 제3풀리(32)의 회전력은 제3벨트(33)를 통해 핸들풀리(42)로 전달된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작동관계를 개략적으로 보인 개념도로서, 전술한 바와 같은 각 링크(10)(20)(30)의 길이의 비율과 각 풀리(12)(22)(32)(42)의 회전비율로써 모터(2)의 회전운동이 로봇마운트(40)의 직선왕복운동으로 변환되는 과정을 파악할 수 있다.

도 3을 참조하면, 소정의 길이(L)를 갖는 제1링크(10)가 제1링크축(11)을 중심으로 45° 각도로 선회하였다면, 상기 제1링크(10)의 2배 길이(2L)를 갖는 제2링크(20)는 상기 제1링크풀리와 제2링크풀리의 1:2 회전비에 의해 제1링크(10)에 대하여 90° 각도로 선회하게 된다.

또한, 제3링크(30)는 제2링크(20)와의 회전비가 1:1의 관계에 있으므로 제2링크(20)에 대해 90° 각도로 선회하고, 로봇마운트(40)는 제3링크(30)와의 회전비가 1:2의 관계에 있으므로 제3링크(30)에 대해 45° 각도로 선회하며, 상기와 같은 각 링크(10)(20)(30)의 길이 관계에 의해 로봇마운트(40)는 제1링크축(11)의 축 선상에서 직선왕복운동이 가능하게 되는 것이다.

이상 설명된 바와 같은 본 발명의 멀티링크 구조를 가진 고기능 이송장치에 의하면, 제2링크의 길이가 그 양단에 설치된 제1링크 및 제3링크의 길이보다 2배가 길게 형성되고 각 링크 상호간의 선회각도의 최적 설계에 의해 로봇 및 기타 유틸리티를 이송시키는 로봇마운트의 스트로크, 즉 직선왕복운동의 거리가 길어지므로 로봇 및 액츄에이터를 보다 멀리까지 이송시킬 수 있게 되는 효과가 있으며, 아울러 각 링크의 선회 구동에 필요한 반경이 축소되어 작업공간의 설치면적을 감소시킬 수 있게 된다.

따라서, 로봇의 주변장치들과의 더불어 멀티링크 설치 위치의 선정시 설계 가능한 범위가 넓어지므로 공간 활용효율을 높일 수 있게 되는 이점이 있다.

또한, 각 구동장치가 링크의 내부에 위치하므로, 구동장치로부터 발생하는 오염물질이 외부로 유출되어 환경오염이 되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 멀티링크 구조를 가진 이송장치에 있어서,

   모터가 내장된 몸체와, 일단이 상기 몸체 상단에 마련된 제1링크축에 축설되어 선회 가능하게 마련된 제1링크와, 일단이 상기 제1링크의 타단에 마련된 제2링크축에 축설되어 선회 가능하게 마련된 제2링크와, 일단이 상기 제2링크의 타단에 마련된 제3링크축에 축설되어 선회 가능하게 마련된 제3링크와, 일단이 상기 제3링크의 타단에서 회전 가능하게 마련된 핸들풀리에 축설되어 로봇 및 기타 유틸리티를 적재 가능하게 한 로봇마운트로 구성되어 모터의 회전운동이 로봇마운트의 직선왕복운동으로 변환되게 한 것을 특징으로 하는 멀티링크 구조를 갖는 이송장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2링크의 길이는 제1링크 및 제3링크 길이의 2배인 것을 특징으로 하는 멀티링크 구조를 갖는 이송장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 모터는 구동 풀리를 매개로 제1링크축의 주연에 마련된 제1풀리와 연동되게 하고, 상기 제1풀리는 제1벨트를 매개로 제2링크축의 내부에 마련된 제2풀리 와 연동되게 하며, 상기 제2풀리는 제2벨트를 매개로 제3링크축의 내부에 마련된 제3풀리와 연동되게 하며, 상기 제3풀리는 제3벨트를 매개로 제3링크 타단에 마련된 핸들풀리와 연동되게 하되, 상기 제1풀리와 제2풀리의 회전비는 1:2로 되고, 상기 제2풀리와 제3풀리의 회전비는 1:1로 되며, 상기 제3풀리와 핸들풀리의 회전비는 2:1이 되게 한 것을 특징으로 하는 멀티링크 구조를 갖는 이송장치.

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