CN100490108C - 向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法 - Google Patents

向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法 Download PDF

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Abstract

提供一种廉价、能够短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法。在可动侧的机器人手(2)与固定侧的工件安放台(8)之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移的向机器人指示工件交接位置的指示装置，具有第1夹具(6)、第2夹具(13)和指示单元，所述第1夹具(6)安装在机器人手(2)上，表示可动侧的工件保持机构保持工件时工件的中心位置；所述第2夹具(13)安装在工件安放台(8)上，表示固定侧的工件保持机构在工件安放台(8)上握持工件时工件的中心位置；所述指示单元向机器人控制装置指示第1夹具(6)所表示的工件中心位置与第2夹具(13)所表示的工件中心位置一致时机器人手(2)的位置。

Description

向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法
技术领域
本申请发明涉及在具有保持工件外周的工件保持机构的装置之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移所使用的向机器人指示工件交接位置的指示装置以及指示方法，尤其涉及廉价、能够短时间地进行指示的指示装置和方法。
背景技术
在具有固定保持圆形基板——例如晶片的外周的所谓边缘夹持式保持机构的装置之间进行晶片交接时，如果晶片的中心位置偏移，则保持机构的握持部对晶片施加应力，有使晶片破损的危险。因此，在这种晶片交接过程中，为了使晶片的中心位置不偏移，有必要向可动侧装置(机器人)的控制装置正确地指示将晶片从可动侧装置(机器人)交接给固定侧装置的晶片保持位置的交接位置。
以往，在机器人的手与晶片处理装置的晶片安放台等之间进行晶片交接时，为了避免晶片的中心位置偏移、进行准确的交接，提出过各种向机器人指示晶片的交接位置的指示装置和指示方法的方案。日本再公表特许公报WO2003/022534(专利文献1)所记载的方案为其中之一，但现有技术的方案几乎都是用传感器或摄像元件等进行位置检测的方案。因此，指示作业费时，并且指示装置昂贵。
专利文献1：日本再公表特许公报WO2003/022534
专利文献2：日本特开2003-218186号公报
发明内容
本申请发明以解决现有技术的向机器人指示工件交接位置的指示装置及指示方法所存在的上述问题点，其课题为提供一种不使用传感器或摄像元件等，廉价、并且能够短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法。
如果采用本申请的发明，上述问题用下述向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法解决。
即，该向机器人指示工件交接位置的指示装置，为了在可动侧的机器人手与固定侧的工件安放台之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移而被使用，所述可动侧的机器人手具有保持工件外周的工件保持机构；所述固定侧的工件安放台具有保持工件外周的工件保持机构；其特征在于，具有：第1夹具，安装在上述机器人手上，表示上述可动侧的工件保持机构握持上述工件时上述工件的中心位置；第2夹具，安装在上述工件安放台上，表示上述固定侧的工件保持机构在上述工件安放台上握持上述工件时上述工件的中心位置；以及指示单元，向上述机器人的控制装置指示使上述第1夹具所表示的上述工件的中心位置与上述第2夹具所表示的上述工件的中心位置一致时上述机器人手的位置。
由于该向机器人指示工件交接位置的装置采用上述结构，具有第1夹具、第2夹具、向该机器人的控制装置指示使该第1夹具所示的工件的中心位置与该第2夹具所示的工件的中心位置一致时机器人的手的位置的指示单元，因此不用使用传感器或摄像元件等，能够提供廉价、能够短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的指示装置。
如果采用优选实施形态，在该向机器人指示工件交接位置的指示装置的第1夹具所示的工件的中心位置形成凹部或凸部；在第2夹具所示的工件的中心位置形成凸部或凹部。
通过采用此结构，能够提供可以简单地进行使这些夹具所示的工件的中心位置一致的操作、廉价并能短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的装置。
如果采用其他优选实施形态，该向机器人指示工件交接位置的指示装置还具有第1辅助夹具；该第1辅助夹具的直径与工件的直径相同，在该第1辅助夹具的中心形成有第1辅助凸部或第1辅助凹部；在该第1辅助凸起或第1辅助凹部嵌合或者对位在机器人的手上安装的第1夹具的上述凹部或凸部上的状态下能够调整其位置，使可动侧的工件保持机构握持该第1辅助夹具。
通过采用这种结构，能够简单地使可动侧的(机器人的手一侧)工件保持机构握持工件外周时该工件的中心位置与第1夹具的凹部或凸部的位置一致，能够精度良好地确定其位置。
并且，该向机器人指示工件交接位置的指示方法为，为了在可动侧的机器人手与固定侧的工件安放台之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移而被使用，所述可动侧的机器人手具有保持工件外周的工件保持机构；所述固定侧的工件安放台具有保持工件外周的工件保持机构；其特征在于，使用以下单元：第1夹具，安装在上述机器人手上，表示上述可动侧的工件保持机构握持上述工件时上述工件的中心位置；以及第2夹具，安装在上述工件安放台上，表示上述固定侧的工件保持机构在上述工件安放台上握持上述工件时上述工件的中心位置，向上述机器人的控制装置指示使上述第1夹具所表示的上述工件的中心位置与上述第2夹具所表示的上述工件的中心位置一致时上述机器人手的位置。
由于该向机器人指示工件交接位置的指示方法采用上述结构，使用第1夹具和第2夹具，向该机器人的控制装置指示该第1夹具所示的工件的中心位置与该第2夹具所示的工件的中心位置一致时机器人的手的位置，因此不用使用传感器或摄像元件等，能够提供廉价、能够短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的指示方法。
发明的效果：
如上所述，如果采用本申请发明的向机器人指示工件交接位置的指示装置，由于采用具有第1夹具、第2夹具、向该机器人的控制装置指示该第1夹具所示的工件的中心位置与该第2夹具所示的工件的中心位置一致时机器人手的位置的指示单元的结构，因此不用使用传感器或摄像元件等，能够提供廉价、能够短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的指示装置。
并且，通过使用该装置，能够提供廉价、能够短时间地进行指示的向机器人指示工件交接位置的指示方法。
附图说明
图1是本实施例的向机器人指示工件交接位置的指示装置的立体图。
图2是本实施例的向机器人指示工件交接位置的指示装置处于进行指示状态时的立体图。
图3是表示用于调整机器人的手的工件保持机构的位置的第1夹具和第1辅助夹具与手的关系的图。
图4是与图3相同的图，表示第1夹具安装到机器人的手上的状态的图。
图5是与图4相同的图，表示第1辅助夹具被机器人的手的工件保持机构保持的状态的图。
图6是表示固定侧装置的初始状态的图。
图7是覆盖上述固定侧装置的中央凹陷部的盖的里面俯视图。
图8是使盖盖在上述固侧定装置的中央凹陷部内的状态下上述固定侧装置的局部侧剖视图。
图9是表示图8中的第2辅助夹具取下的状态和第2夹具与固定侧装置之间的关系的图。
图10是与图9相同的图，表示第2夹具嵌合并固定在固定侧装置的工件安放台中心部所形成的凹部内的状态的图。
图11是表示图10中取下第2夹具、并且工件安放台的中央凹陷部用盖闭锁了的固定侧装置的通常状态的图。
标记说明：(1)向机器人指示工件交接位置的指示装置；(2)机器人手；(3)托板；(4)支承座；(5)孔；(6)第1夹具；(7)固定侧装置；(8)工件安放台；(9)凹部；(10)辊；(11)销；(12)最大直径部分；(13)第2夹具；(14)环形凸部；(15)中央凹陷部；(16)凸起；(17)空气喷出口；(18)盖；(19)螺栓固结用孔；(20)第1辅助夹具；(21)辅助孔；(22)间隙；(23)环形凹部；(24)螺栓
具体实施方式
用于在具有保持工件外周的工件保持机构的可动侧机器人手与具有保持工件外周的工件保持机构的固定侧工件安放台之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移的向机器人指示工件交接位置的指示装置由以下单元构成：安装在机器人手上、指示可动侧工件保持机构握持工件时该工件的中心位置的第1夹具，安装在工件安放台上、指示固定侧工件保持机构将工件握持在该工件安放台上时该工件的中心位置的第2夹具，以及向机器人的控制装置指示第1夹具所指示的工件的中心位置与第2夹具所指示的工件的中心位置一致时机器人手的位置的指示单元。
实施例
下面说明本申请发明的一个实施例。
图1为本实施例的向机器人指示工件交接位置的指示装置的立体图，图2为上述指示装置处于进行指示状态时的立体图。
本实施例的向机器人指示工件交接位置的指示装置用于例如半导体制造工厂中通过机器人在半导体基板(晶片)的处理装置之间进行搬运的情况下，在该机器人的手(机器人手)与固定侧装置中设置的工件安放台之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移。本实施例所述的固定侧装置可以列举空气悬浮式对准器，但并不局限于此，也可能是处理装置的装载机、卸载机。
本实施例的向机器人指示工件交接位置的指示装置1如图1和图2所示，具有安装在可动侧机器人手2上的第1夹具6、安装在固定侧装置7上所设置的工件安放台8上的第2夹具13、以及图中没有表示的电子结构的指示单元。
第1夹具6由长方体形状的细长棒材构成，安装在机器人手2的根部构成该机器人手2的一对托板3、3之间的中央部位置，在这对托板3、3各自的上表面上设置的多个(2个以上，本实施例中顶端1个、根部2个，合计3个)具有支承座的爪4握持工件(图中没有表示)时成为该工件的中心位置的地方形成有凹陷部5。这对托板3、3和总共6个具有支承座的爪4构成机器人一侧(可动侧)的工件保持机构。凹部5在本实施例中形成为上下贯通的孔5，但并不局限于此，也可以形成为盲孔。
如图9更详细地表示的那样，第2夹具13形成为带多级头的销形状，其多级头的最大直径部分12嵌合在固定侧装置7的工件安放台8中心部形成的凹部9(参照图9)中，安装、固定在工件安放台8上。第2夹具13的销部(凸起部)成为销11，在头部的最大直径部分12嵌合到凸起16的内侧的状态下，该销11位于当固定侧装置7的外周等间隔配置的多个(3个以上，本实施例中为4个)辊10(工件对中心机构)将工件握持在工件安放台8上时成为该工件的中心位置的地方。该第2夹具13头部的最大直径部分12和销11准确同心地形成。
固定侧装置7为空气悬浮式对准器。从工件安放台8的表面喷出的空气以非接触的状态将工件支持成水平状态，用工件安放台8周围配设的多个辊10将工件对中心并将其保持在该位置。工件安放台8的中心部形成的凹部9由同心、等间隔配置在工件安放台8中心部的多个凸起16围成。这些凸起16从由工件安放台8中央部突出形成的环形凸部14围成的圆锥形的中央凹部15的底面突出形成。在该中央凹部15的底面、凹部9的中央开口形成空气喷出口17。
如图7、图8所示，盖18侧视呈倒梯形的形状，底面形成有环形凹部23。而且，盖18上设有多个螺栓固结用孔19。在用盖18覆盖中央凹部15的情况下，凸起16嵌入该盖18的环形凹部23内，用凸起16从下方支持盖18，在中央凹部15与盖18之间形成很小的间隙22。在这种状态下，用螺栓24通过多个孔19将盖18固结在中央凹部15内。当从空气喷出口17喷出空气时，空气从螺栓24和凸起16之间钻出，从中央凹部15与盖18之间很小的间隙22喷出。中央凹部15形成为圆锥形状的目的是为了像如图8所示那样使从空气喷出口17喷出的空气暂时滞留在盖18和中央凹部15形成的空间内，然后通过狭窄的间隙向工件安放台8的外周高速喷出，在工件安放台8与工件之间形成高速空气流路，在盖18的上面形成负压，产生伯努利效应。
指示单元为电气结构单元，与机器人的控制装置相连，如图2所示，向该机器人的控制装置指示以第2夹具13的销11嵌合插通第1夹具6的孔5中时机器人手2的位置作为工件交接位置。由此，向机器人指示工件交接位置的指示作业结束。
下面说明实际在具有接收到这样的指示的控制装置的机器人手2与固定侧装置7的工件安放台8之间进行工件交接时的作业过程。
接收到上述工件交接位置的指示的机器人的控制装置使实际握持着工件的机器人手2移动到指示的工件安放台8上的工件交接位置(第2夹具13的销11插通到第1夹具6的孔5中的位置，但是在实际的工件交接过程中这些夹具被除去了)的上面。同时，从工件安放台8的空气喷出口17喷出空气。然后，机器人手2将工件移动到预定的高度(工件保持在工件安放台8上的高度)，切换到解除工件保持的动作，固定侧装置7的4个辊10在工件安放台8上互相靠近地移动，使它们共同的假想外切圆的直径缩小，进行工件的对中心。此时，工件的中心位置与上述假想圆的中心一致，因此4个辊10不会使工件产生应力，由这4个辊10正确地安装。机器人手2将工件交接给4个辊10(工件对中心机构)，然后稍微下降，接着从工件安放台8上退出。
反之，在将工件从固定侧装置7交接给机器人手2时，机器人手2的具有支承座的爪4握持处于用4个辊10对中心状态下的工件，但本实施例的空气悬浮式对准器此时最有可能使工件产生应力。在机器人手2将工件交接给固定侧装置7的情况下，在开始解除机器人手2对工件的保持的定时4个辊10未到达规定位置也可以，即在其中一个开始解除保持的定时与另一个保持结束的定时稍有不同不影响交接的情况下，不怎么会危害工件；但在机器人手2从固定侧装置7接受工件这样的务必使其中一个开始解除保持的定时与另一个保持结束的定时一致的外周保持机构之间进行交接时，如果工件的中心位置不一致的话，则可能使工件产生应力。
因此，本装置通过预先使工件保持中心的位置互相一致，不会破损工件。
这里说明简单地使机器人手2的工件保持机构(由一对托板3、3和6个具有支承座的爪4构成)握持工件时该工件的中心位置与第1夹具6的孔5的位置一致、精度良好地确定其位置的措施和方法。
首先参照图3—图5说明简单地使机器人手2的工件保持机构握持工件时该工件的中心位置与第1夹具6的孔5的位置一致、精度良好地确定其位置的措施和方法(换言之，检测机器人手2上工件的中心位置的措施和方法)。
这种措施和方法如图3所示使用第1夹具6和第1辅助夹具20。
第1夹具6如前所述由长方体形状的细长棒材构成，安装在机器人手2的根部构成该机器人手2的一对托板3、3之间的中央部位置(参照图4)，在其长度方向的中间位置上上下贯通地形成有在这对托板3、3各自的上表面上所安装的6个具有支承座的爪4握持工件时表示该工件的临时中心位置的孔5。
第1辅助夹具20如图3所示由直径与工件相同的圆盘体构成，在其中心具有辅助孔(第1辅助凹部)21。另外，该辅助孔21也可以由辅助销(第1辅助凸部)取代。
像以上那样形成的第1辅助夹具20如图4和图5所示那样使其辅助孔21与安装在机器人手2上的第1夹具6的孔5一致地对位，并安放在第1夹具6和一对托板3、3上。并且，在这种状态下调整其位置，使机器人手2的工件保持机构(由一对托板3、3和6个具有支承座的爪4构成)保持第1辅助夹具20的外周。即，使一对托板3、3适当地互相靠近，并且分别调整6个具有支承座的爪4的位置。
当这样确定握持第1辅助夹具20外周的6个具有支承座的爪4的各自的位置(工件夹持位置)后，使一对托板3、3分开，放开第1辅助夹具20，然后为了握持工件使一对托板3、3适当地互相靠近，此时这6个具有支承座的爪4能够从外周使该工件的中心位置恰好位于第1夹具6的孔5的位置地保持该工件。图1所示的机器人手2的工件保持机构处于这样调整过位置的状态。另外，当机器人手2实际握持工件时，如已经叙述过的那样除去了第1夹具6。
安装在构成机器人手2的一对托板3、3各自的上表面的根部的2个具有支承座的爪4是用来握持带定向面的被保持工件的器件，并非总是需要2个，1个也可以。
当像上述那样用第1夹具6和第1辅助夹具20进行的机器人手2的工件保持机构的位置调整和工件在机器人手2上的对中心完成时，可以进行用第1夹具6和第2夹具13进行的向机器人的控制装置指示工件交接位置的指示作业。有关该指示作业的要领已经参照图1和图2详细进行了说明。
图11所示的固定侧装置7处于向机器人的控制装置指示工件交接位置的指示作业结束、第2夹具13从该工件安放台8上除去、该工件安放台8的中央凹部15被盖18闭锁、交接工件的准备结束的平常时的状态。
本实施例的向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法由于采用上述结构，因此能够起到以下效果。
由于向机器人指示工件交接位置的指示装置1由第1夹具6、第2夹具13、和向该机器人的控制装置指示该第2夹具13的销11穿插到该第1夹具6的孔5中时机器人手2的位置的指示单元构成，因此不用使用传感器或摄像元件等，能够提供廉价、能够短时间地指示的向机器人指示工件交接位置的指示装置和指示方法。
并且，由于还具备第1辅助夹具20，该第1辅助夹具20的直径与工件相同，在其中心具备辅助孔21，在该辅助孔21对准安装在机器人手2上的第1夹具6的孔5的状态下调整其位置，使该机器人手2的工件保持机构(可动侧工件保持机构，由一对托板3、3和6个具有支承座的爪4构成)握持该第1辅助夹具20的外周，因此能够简单地使该机器人手2的工件保持机构握持工件时该工件的中心位置与第1夹具6的孔5的位置一致，能够精度良好地确定其位置。
另外，本申请发明并不局限于以上实施例，在不超出其宗旨的范围内能够进行种种变形。
例如，第2夹具13的销(凸部)11向第1夹具6的孔(凹部)5中的嵌合、插通能够变形为互换凹部和凸部。并且，第2夹具13的最大直径部分12向工件安放台8中心形成的凹部9内的嵌合能够变形为将凹部9变形为凸部、使最大直径部分12底面所形成的凹部嵌合到该凸部上。

Claims (5)

1.一种向机器人指示工件交接位置的指示装置，为了在可动侧的机器人手与固定侧的工件安放台之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移而被使用，所述可动侧的机器人手具有保持工件外周的工件保持机构；所述固定侧的工件安放台具有保持工件外周的工件保持机构；其特征在于，具有：
第1夹具，安装在上述机器人手上，表示上述可动侧的工件保持机构握持上述工件时上述工件的中心位置；
第2夹具，安装在上述工件安放台上，表示上述固定侧的工件保持机构在上述工件安放台上握持上述工件时上述工件的中心位置；以及
指示单元，向上述机器人的控制装置指示使上述第1夹具所表示的上述工件的中心位置与上述第2夹具所表示的上述工件的中心位置一致时上述机器人手的位置。
2.如权利要求1所述的向机器人指示工件交接位置的指示装置，其特征在于，在上述第1夹具所表示的上述工件的中心位置形成有凹部或凸部。
3.如权利要求1所述的向机器人指示工件交接位置的指示装置，其特征在于，在上述第2夹具所表示的上述工件的中心位置形成有凸部或凹部。
4.如权利要求2所述的向机器人指示工件交接位置的指示装置，其特征在于，
还具有第1辅助夹具；
上述第1辅助夹具的直径与上述工件的直径相同；
在上述第1辅助夹具的中心形成有第1辅助凸部或第1辅助凹部；
上述第1辅助凸部或第1辅助凹部嵌合或者对位在上述机器人手上所安装的上述第1夹具的上述凹部或凸部上的状态下，能够调整上述工件保持机构的位置，以使上述可动侧的上述工件保持机构握持上述第1辅助夹具。
5.一种向机器人指示工件交接位置的指示方法，为了在可动侧的机器人手与固定侧的工件安放台之间进行工件交接时预先向机器人指示工件交接位置以免工件的中心位置偏移而被使用，所述可动侧的机器人手具有保持工件外周的工件保持机构；所述固定侧的工件安放台具有保持工件外周的工件保持机构；其特征在于，
使用以下单元：第1夹具，安装在上述机器人手上，表示上述可动侧的工件保持机构握持上述工件时上述工件的中心位置；以及第2夹具，安装在上述工件安放台上，表示上述固定侧的工件保持机构在上述工件安放台上握持上述工件时上述工件的中心位置，
向上述机器人的控制装置指示使上述第1夹具所表示的上述工件的中心位置与上述第2夹具所表示的上述工件的中心位置一致时上述机器人手的位置。
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