(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 2013년06월24일 (11) 등록번호 10-1278021 (24) 등록일자 2013년06월18일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) B65G 1/12 (2006.01) B65G 1/06 (2006.01) H01L 21/677 (2006.01) B25J 5/00 (2006.01) (73) 특허권자주식회사로보스타경기도안산시상록구수인로 700 ( 사사동 ) (21) 출원번호 10-2011-0041420 (72) 발명자 (22) 출원일자 2011년05월02일 주현석 심사청구일자 2011년05월02일 경기도안양시동안구비산동 1101-8번지샛별한 (65) 공개번호 10-2012-0123839 양아파트 302동 301호 (43) 공개일자 2012년11월12일 정일호 (56) 선행기술조사문헌 JP11010577 A KR1020060052067 A JP09001481 A 경기도군포시오금동한라 1차아파트 409-1404 ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인박기원, 박양호 JP2006043867 A 전체청구항수 : 총 4 항 심사관 : 백진욱 (54) 발명의명칭 2 단슬라이딩수직구동장치 (57) 요약 본발명은 2 단슬라이딩수직구동장치에관한것으로서, 더욱상세하게는하나의서보모터를이용하여다수개의풀리와다수개의타이밍벨트를활용하여 2 단으로수직구동이가능한 2 단슬라이딩수직구동장치에관한것이다. 본발명에따른 2 단슬라이딩수직구동장치는, Z 축 1 단바디와 ; 서버모터 (Servo Motor) 의구동에따라하나이상의풀리 (Pulley) 와상기하나이상의풀리간동력을전달하는하나이상의타이밍벨트가연동되어구동되면서제 1 피니언이회전구동되고, 상기제 1 피니언 (Pnion) 과제 1 랙기어 (Rack) 의결합에의해상기 Z 축 1 단바디를기준으로상하직선운동하는 Z 축 2 단바디와 ; 상기하나이상의풀리중어느하나의풀리와타이밍벨트에의해연결되는다른하나의풀리에의해구동력을전달받으며, 상기다른하나의풀리를포함하는다른하나이상의풀리와상기다른하나이상의풀리간동력을전달하는하나이상의타이밍벨트가연동되어구동되면서제 2 피니언이회전구동되고, 상기제 2 피니언과제 2 랙기어의결합에의해상기 Z 축 2 단바디를기준으로상하직선운동하는 Z 축캐리어 ; 를포함하여이루어진다. 대표도 - 도 1-1 -
(72) 발명자 오승용 경기도안산시상록구오목로 11 길 45, 202 호 ( 본오동 ) 박영욱 경기도수원시권선구당진로 31 번길 16, 한라비발디 202 동 1201 호 ( 당수동 ) 고대화 경기도수원시권선구금호로 189 번길 82-12, 202 호 ( 구운동 ) 김준영 경기도수원시영통구원천동 71-1 아주아파트라동 206 호 - 2 -
특허청구의범위청구항 1 Z축 1단바디와 ; 서버모터 (Servo Motor) 의구동에따라하나이상의풀리 (Pulley) 와상기하나이상의풀리간동력을전달하는하나이상의타이밍벨트가연동되어구동되면서제1 피니언이회전구동되고, 상기제1 피니언 (Pnion) 과제1 랙기어 (Rack) 의결합에의해상기 Z축 1단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축 2단바디와 ; 상기하나이상의풀리중하나의풀리와타이밍벨트에의해연결되어구동력을전달받는다른하나이상의풀리와상기다른하나이상의풀리간동력을전달하는하나이상의타이밍벨트가연동되어구동되면서제2 피니언이회전구동되고, 상기제2 피니언과제2 랙기어의결합에의해상기 Z축 2단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축캐리어 ; 를포함하는, 2단슬라이딩수직구동장치. 청구항 2 제1항에있어서, 상기제1 랙기어과연결되는상기하나이상의풀리중어느하나의풀리사이에는제1 감속기가매개되고, 상기제2 랙기어과연결되는상기다른하나이상의풀리중어느하나의풀리사이에는제2 감속기가매개되는, 2단슬라이딩수직구동장치. 청구항 3 제1항에있어서, 상기 Z축 1단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축 2단바디의연결구조는, 상기서버모터의구동에따라회전되는출력축인제1 풀리와, 제1 타이밍벨트를통해상기제1 풀리와연동회전되는제2 및제 3 풀리와, 상기제1 타이밍벨트를통해상기제1 내지제3 풀리와연동회전되며, 제1 샤프트가연결된종동축인제4 풀리와, 상기제1 샤프트의양단에각각연결되어연동회전하는제5 및제7 풀리와, 상기제7 풀리와제2 타이밍벨트를통하여입력축인제1 감속기에부착되어연동회전하는제8 풀리와, 상기제1 감속기의출력축에연결되어연동회전하는제1 피니언과, 상기제1 피니언이회전운동을하면서제1 랙기어를기준으로상하직선운동을하는상기 Z 축 1단바디와, 상기제5 풀리와제3 타이밍벨트를통하여연동회전되며상기 Z축캐리어의하나의풀리와상기제3 타이밍벨트를통해연결되는제6 풀리로이루어지는, 2단슬라이딩수직구동장치. 청구항 4 제1항에있어서, 상기 Z축 2단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축캐리어의연결구조는, 상기 Z축 2단바디의상기하나이상의풀리중어느하나의풀리와제3 타이밍벨트를통해연동회전되는제9 풀리와, 상기제9 풀리와상기제3 타이밍벨트를통해연동회전되며, 종동절인제2 샤프트가장착되는제10 풀리와, 상기제2 샤프트의일단에연결되어연동회전되는제11 풀리와, 제4 타이밍벨트를통해입력축인제2 감속기에부착되어상기제11 풀리와연동회전하는제12 풀리와, - 3 -
상기제 2 감속기의출력축에연결되어회전운동하는제 2 피니언과, 제 2 랙기어에결합되어제 2 피니언의회전운동에의해직선운동을하는 Z 축캐리어로이루어지는, 2 단슬라이딩 수직구동장치. 명세서 [0001] 기술분야본발명은 2단슬라이딩수직구동장치에관한것으로서, 더욱상세하게는하나의서보모터를이용하여다수개의풀리와다수개의타이밍벨트를활용하여 2단으로수직구동이가능한 2단슬라이딩수직구동장치에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] [0008] 배경기술일반적으로액정용유리기판이나반도체웨이퍼등의피가공물을스토커로부터취출하고또는반대로스토커로공급하는로봇으로서암 (Arm) 형로봇이이용된다. 한편으론, 디스플레이장치의대형화추세에따라액정용유리기판의크기도비례적으로대형화되고있으며, 이에따라암형로봇의크기도커지질수밖에없는것이현실정이다. 액정유리기판및암형로봇의대형화는액정유리기판의취출및공급시직선이동, 회전이동및수직상하이동을병행하게되는데, 대형화된암형로봇의회전시회전반경을축소하여작업시공간의레이아웃자유도를어느정도유지해야하며, 또한수직상승되는높이의증가에따라 2단수직상승의로봇들도개발되고있는추세에있다. 일반적으로 2단수직상승로봇의경우는 2개의바디를구성하여각각서보모터에연결하여 1단과 2단을각각독립적으로수직제어하는것이보편적인방법으로사용되고있으나, 이러한방식은각단의바디를제어하는데독립적인서보모터가각각필요하다는단점이있고, 나아가독립적인서보모터에의해구동되는 1단과 2단의제어도독립적으로이루어져야하므로 2단수직상승로봇의비효율적제어방식의결과를가져오게된다. 다른방식으로는대한민국공개실용신안공보실1999-011248호에산업용갠트리로봇의수직이송장치가개시된다. 대한민국공개실용신안공보실1999-011248호에개시된수직이송장치는갠트리로봇과일체로결합된고정단과다관절로봇이장착되는이동단을구비하여, 선체의접합작업시이동단에부착된다관절로봇이승강되게하며, 고정단과이동단의사이에중간이동단이설치되어서, 고정단에축지지되며동력원에직결된구동피니온이중간이동단에형성된랙기어과치차결합되고, 중간이동단에힌지결합된아이들피니온이고정단과이동단에각각형성된랙기어과치차결합되어구동피니온의작동에의해중간이동단이승강되고, 그중간이동단의아이들피니온이고정단의랙기어에대하여회전되어최종이동단이승강됨으로써 2단의수직이송방식을구현하고있다. 하지만, 이러한방식은별도로감속장치와동기구동장치가따로구성이되어야하는단점을가지며, 와이어체인기어, 롤러및스프로켓을이용한도르레방식이어서별도의고정단안에무게추가설치되어야하는단점을갖는다. 선행기술문헌 [0009] 특허문헌 ( 특허문헌 0001) ( 실용신안문헌 1) 실 1999-011248 U (1999.03.25) 발명의내용 - 4 -
[0010] [0011] 해결하려는과제본발명은상술한문제점을해결하기위해안출된것으로서, 하나의서버모터를사용하여 Z축 1단바디를기준으로 Z축 2단바디의상하직선운동및 Z축 2단바디를기준으로 Z축캐리어의상하직선운동을가능한 2단슬라이딩수직구동장치를제공하고자한다. 또한, 하나의서버모터를사용하고, 다수개의풀리및타이밍벨트를통해피니언과랙기어의치차결합을통해 Z축 1단바디로부터 Z축 2단바디로, Z축 2단바디로부터 Z축캐리어로동력을전달하게함으로써 Z축캐리어에장착된로봇암의속도를 2배속도로제어할수있는 2단슬라이딩수직구동장치를제공하고자한다. [0012] [0013] [0014] [0015] 과제의해결수단상술한과제를해결하기위한본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치는, Z축 1단바디와 ; 서버모터 (Servo Motor) 의구동에따라하나이상의풀리 (Pulley) 와상기하나이상의풀리간동력을전달하는하나이상의타이밍벨트가연동되어구동되면서제1 피니언이회전구동되고, 상기제1 피니언 (Pnion) 과제1 랙기어 (Rack) 의결합에의해상기 Z축 1단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축 2단바디와 ; 상기하나이상의풀리중어느하나의풀리와타이밍벨트에의해연결되는다른하나의풀리에의해구동력을전달받으며, 상기다른하나의풀리를포함하는다른하나이상의풀리와상기다른하나이상의풀리간동력을전달하는하나이상의타이밍벨트가연동되어구동되면서제2 피니언이회전구동되고, 상기제2 피니언과제2 랙기어의결합에의해상기 Z 축 2단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축캐리어 ; 를포함하여이루어진다. 여기서, 상기제1 랙기어과연결되는상기하나이상의풀리중어느하나의풀리사이에는제1 감속기가매개되고, 상기제2 랙기어과연결되는상기다른하나이상의풀리중어느하나의풀리사이에는제2 감속기가매개되는것이바람직하다. 여기서, 상기 Z축 1단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축 2단바디의연결구조는, 상기서버모터의구동에따라회전되는출력축인제1 풀리와, 제1 타이밍벨트를통해상기제1 풀리와연동회전되는제2 및제 3 풀리와, 상기제1 타이밍벨트를통해상기제1 내지제3 풀리와연동회전되며, 제1 샤프트가연결된종동축인제4 풀리와, 상기제1 샤프트의양단에각각연결되어연동회전하는제5 및제7 풀리와, 상기제7 풀리와제2 타이밍벨트를통하여입력축인제1 감속기에부착되어연동회전하는제8 풀리와, 상기제1 감속기의출력축에연결되어연동회전하는제1 피니언과, 상기제1 피니언이회전운동을하면서제1 랙기어를기준으로상하직선운동을하는상기 Z 축 1단바디와, 상기제5 풀리와제3 타이밍벨트를통하여연동회전되며상기 Z축캐리어의하나의풀리와상기제3 타이밍벨트를통해연결되는제6 풀리로이루어지도록구현되는것이바람직하다. 여기서, 상기 Z축 2단바디를기준으로상하직선운동하는 Z축캐리어의연결구조는, 상기하나이상의풀리중어느하나의풀리와제3 타이밍벨트를통해연동회전되는제9 풀리와, 상기제9 풀리와상기제3 타이밍벨트를통해연동회전되며, 종동절인제2 샤프트가장착되는제10 풀리와, 상기제2 샤프트의일단에연결되어연동회전되는제11 풀리와, 제4 타이밍벨트를통해입력축인제2 감속기에부착되어상기제11 풀리와연동회전하는제12 풀리와, 상기제2 감속기의출력축에연결되어회전운동하는제2 피니언과, 제2 랙기어에결합되어제2 피니언의회전운동에의해직선운동을하는 Z축캐리어 ; 로이루어지도록구현되는것이바람직하다. [0016] [0017] 발명의효과상술한본발명의구성에따르면, 하나의서버모터를사용하여 Z축 1단바디를기준으로 Z축 2단바디의상하직선운동및 Z축 2단바디를기준으로 Z축캐리어의상하직선운동을가능한 2단슬라이딩수직구동장치를제공하는것이가능하게된다. 또한, 하나의서버모터를사용하고, 다수개의풀리및타이밍벨트를통해피니언과랙기어의치차결합을통해 Z축 1단바디로부터 Z축 2단바디로, Z축 2단바디로부터 Z축캐리어로동력을전달하게함으로써 Z축캐리어에장착된로봇암의속도를 2배속도로제어할수있는 2단슬라이딩수직구동장치를제공하는것이가능하게된다. - 5 -
[0018] 도면의간단한설명 도 1 은본발명에따른 2 단슬라이딩수직구동장치의사시도이다. 도 2는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 1단바디와 Z축 2단바디의연결구조사시도이다. 도 3은본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 2단바디와 Z축캐리어의연결구조사시도이다. 도 4는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 1단바디와 Z축 2단바디를연결하는구조의상세사시도이다. 도 5는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 2단바디와 Z축캐리어를연결하는구조의상세사시도이다. [0019] [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] 발명을실시하기위한구체적인내용이하, 첨부된도면을참조하여본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의구조, 동작과그작용효과에대해설명한다. 도 1은본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의사시도이며, 도 2는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 1단바디와 Z축 2단바디의연결구조사시도이고, 도 3은본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 2단바디와 Z축캐리어의연결구조사시도이다. 도시된바와같이, 본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치는최하단에위치되는 Z축 1단바디 (11) 와, Z축 1단바디 (11) 에상하직선으로슬라이딩가능하도록연결되는 Z축 2단바디 (12) 와, Z축 2단바디 (12) 에상하직선으로슬라이딩가능하도록연결되는 Z축캐리어 (13) 를포함하여이루어진다. Z축캐리어 (13) 에는피이송체를로딩하거나이송시사용되는이송체 (14) 가장착될수있으며본발명에서는이송체 (14) 가 LCD 기판이나웨이퍼이송시사용되는로봇암 (14) 을예시로서도시된다. 도 2 및도 3에도시된바와같이, Z축 1단바디 (11) 와 Z축 2단바디 (12) 는제1 피니언 (21) 과제1 랙기어 (22) 의치차결합에의해제1 피니언 (21) 이회전운동하면서제1 랙기어 (22) 을따라상하직선운동을하도록구성되어결국 Z축 1단바디 (11) 를기준으로 Z축 2단바디 (12) 가상하직선운동을하도록구성된다. 마찬가지로, Z축 2단바디 (12) 와 Z축캐리어 (13) 는제2 피니언 (31) 과제2 랙기어 (32) 의치차결합에의해제2 피니언 (31) 이회전운동하면서제2 랙기어 (32) 을따라상하직선운동을하도록구성되어결국 Z축 2단바디 (12) 를기준으로 Z축캐리어 (13) 가상하직선운동을하도록구성된다. 도 4는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 1단바디와 Z축 2단바디를연결하는구조의상세사시도이며, 도 5는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의 Z축 2단바디와 Z축캐리어를연결하는구조의상세사시도이다. 도 4를참조하면, Z축 1단바디 (11) 를기준으로상하직선운동하는 Z축 2단바디 (12) 의연결구조는다음과같다. Z축 1단바디 (11) 와 Z축 2단바디 (12) 의연결구조는서버모터 (401) 와, 서버모터 (401) 의구동에따라회전되는출력축인제1 풀리 (404) 와, 제1 타이밍벨트 (412) 를통해제1 풀리 (404) 와연동회전되는제2 풀리 (405) 및제3 풀리 (406) 와, 제1 타이밍벨트 (412) 를통해제1 내지제3 풀리 (404 내지 406) 와연동회전되며제1 샤프트 (41 5) 가연결된종동축인제4 풀리 (407) 와, 제1 풀리 (404) 와제4 풀리 (407) 를연결하는제1 타이밍벨트 (412) 외측에타이밍벨트의장력을조절하기위해설치되는아이들러 (IDLER, 416, 417) 와, 제1 샤프트 (415) 의양단에각각연결되어연동회전하는제5 풀리 (408) 및제7 풀리 (410) 와, 제7 풀리 (410) 와제2 타이밍벨트 (413) 를통하여입력축인제1 감속기 (419) 에부착되어연동회전하는제8 풀리 (411) 와, 제1 감속기 (419) 의출력축에연결되어연동회전하는제1 피니언 (402) 과, 제1 피니언 (402) 와치차결합되는제1 랙기어 (403) 와, 제5 풀리 (408) 와제3 타이밍벨트 (414) 를통하여연동회전되며 Z축캐리어의하나의풀리와제3 타이밍벨트 (414) 를통해연결되는제6 풀리 (409) 를포함하여이루어진다. 도 5를참조하면, Z축 2단바디 (12) 를기준으로상하직선운동하는 Z축캐리어 (13) 의연결구조는다음과같다. Z축 2단바디 (12) 와 Z축캐리어 (13) 의연결구조는도 4에도시된제3 타이밍벨트 (414) 를통해연동회전되는제9 풀리 (504) 와, 제9 풀리 (504) 와제3 타이밍벨트 (414) 를통해연동회전되며종동절인제2 샤프트 (509) 가장 - 6 -
착되는제10 풀리 (505) 와, 제2 샤프트 (509) 의일단에연결되어연동회전되는제11 풀리 (506) 와, 제4 타이밍벨트 (508) 를통해입력축인제2 감속기 (510) 에부착되어제11 풀리 (506) 와연동회전하는제12 풀리 (507) 와, 제2 감속기 (510) 의출력축에연결되어회전운동하는제2 피니언 (502) 과, 제2 피니언 (502) 과치차결합되는제2 랙기어 (503) 를포함하여이루어진다. [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] 도 4 및도 5의제3 타이밍벨트 (414) 는제5 풀리 (408) 와제10 풀리 (505) 사이에서타이밍벨트의장력을조절하기위한아이들러 (418, 511) 가위치되며, 제3 타이밍벨트 (414) 는제9 풀리 (504) 와제10 풀리 (505) 사이에서타이밍벨트의장력을부가하기위한아이들러 (511) 가추가로장착되는구조를갖는다. 이러한구성을갖는본발명에따른 2단슬라이딩수직구동장치의동작을도 4 및도 5를통해설명한다. 먼저, 서보모터 (401) 의구동에따라출력축인제1 풀리 (404) 가회전하면서제1 타이밍벨트 (412) 를통해제2 및제3 풀리 (405, 406) 가회전하면서제4 풀리 (407) 와결합되어있는종동절인제1 샤프트 (415) 가또한회전하게된다. 제1 샤프트 (415) 가회전하면서제5 및제7 풀리 (408, 410) 가회전을하고, 제7 풀리 (410) 는제2 타이밍벨트 (413) 를통하여입력축인제1 감속기 (419) 샤프트에부착되어있는제8 풀리 (411) 가회전하면서제1 감속기 (419) 에연결되어있는출력축인제1 피니언 (402) 이회전운동을한다. 제1 피니언 (402) 이회전운동을하면서제1 랙기어 (403) 와의치차결합에의해직선운동을병행하게되고이들과연계된 Z축 2단바디 (12) 가 Z축 1단바디 (11) 를기준으로상하직진운동을한다. 제5 풀리 (408) 는제3 타이밍벨트 (414) 를통해제6 풀리 (409) 를회전시키고, 제6 풀리 (409) 가회전하면제3 타이밍벨트 (414) 를통해서제9 풀리 (504) 가회전을한다. 제9 풀리 (504) 의회전에따라제10 풀리 (505) 가회전를하면서부착되어있는종동절인제2 샤프트 (509) 를통해제11 풀리 (506) 가회전을한다. 제4 타이밍벨트 (508) 를통해제2 감속기 (510) 의샤프트에부착되어있는입력축인제12 풀리 (507) 가회전을하면서제2 감속기 (510) 를통해출력축인제2 피니언 (502) 이회전운동을하면서제2 랙기어 (503) 와직선운동을하게되고, 결국이와연계된 Z축캐리어 (13) 가 Z축 2단바디 (12) 를기준으로상하직선운동을하게되며 Z축캐리어 (13) 에부착되어있는로봇암 (14) 역시상하직선운동을한다. 이상첨부된도면을참조하여본발명의바람직한실시예를설명하였지만, 상술한본발명의기술적구성은본발명이속하는기술분야의당업자가본발명의그기술적사상이나필수적특징을변경하지않고서다른구체적인형태로실시될수있다는것을이해할수있을것이다. 그러므로이상에서기술한실시예들은모든면에서예시적인것이며한정적인것이아닌것으로서이해되어야하고, 본발명의범위는상기상세한설명보다는후술하는특허청구범위에의하여나타내어지며, 특허청구범위의의미및범위그리고그등가개념으로부터도출되는모든변경또는변형된형태가본발명의범위에포함되는것으로해석되어야한다. [0037] 부호의설명 11 : Z 축 1 단바디 12 : Z 축 2 단바디 13 : Z 축캐리어 14 : 로봇암 21, 31, 402, 502 : 피니언 22, 32, 403, 503 : 랙기어 401 : 서버모터 - 7 -
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