CN116604536A - 工业用机器人的手及工业用机器人 - Google Patents

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CN116604536A CN202310128504.0A CN202310128504A CN116604536A CN 116604536 A CN116604536 A CN 116604536A CN 202310128504 A CN202310128504 A CN 202310128504A CN 116604536 A CN116604536 A CN 116604536A
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Abstract

本发明提供一种工业用机器人的手及工业用机器人，即使收纳搬运对象物的收纳部在与手的移动方向正交的方向上的宽度变窄，在相对于收纳部搬入或搬出搬运对象物时，也能够防止由保持机构保持在手的一定位置的搬运对象物或与手的移动方向正交的方向上的收纳部的壁面损伤。手(11)具备：装载搬运对象物(2)的装载部(20)；以及构成手(11)的V方向上的一端侧部分并且连接装载部(20)的手基部(21)。装载部(20)具备将装载于装载部(20)的搬运对象物(2)保持在水平方向的一定位置的保持机构(26)，且能够相对于手基部(21)沿与V方向正交的W方向滑动。

Description

工业用机器人的手及工业用机器人
技术领域
本发明涉及对搬运对象物进行搬运的工业用机器人中使用的工业用机器人的手。另外，本发明还涉及具备该手的工业用机器人。
背景技术
以往，已知有用于搬运半导体晶片的水平多关节型的工业用机器人(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的工业用机器人具备：装载半导体晶片的手；将手可转动地连接在前端侧的臂；以及可转动地连接臂的基端侧的主体部。手具备将装载于手的半导体晶片保持在水平方向的一定位置的保持机构。保持机构具备：端面抵接部件，其具有与半导体晶片的端面抵接的抵接面；以及按压机构，其按压半导体晶片，以使半导体晶片的端面被端面抵接部件的抵接面按压。
专利文献1所记载的工业用机器人被组装到半导体制造系统中使用。该工业用机器人在收纳半导体晶片的FOUP(Front Opening Unity Pod：前开式晶片传送盒)和对半导体晶片进行规定处理的晶片处理装置之间搬运半导体晶片。在专利文献1所记载的工业用机器人中，在向FOUP及晶片处理装置搬入半导体晶片时或从FOUP及晶片处理装置搬出半导体晶片时，手相对于臂转动，并且臂相对于主体部伸缩，以使手在朝向一定方向的状态下直线地移动(具体地说，从上下方向观察时手直线地移动)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-36186号公报
发明内容
在专利文献1所记载的工业用机器人中，在半导体晶片的搬入时或搬出时，手相对于臂转动，并且臂相对于主体部伸缩，以使从上下方向观察时的手的轨迹成为直线轨迹。但是，从上下方向观察时的半导体晶片的搬入时或搬出时的手的轨迹不是完全直线，而是包含与手的移动方向正交的方向上的振动或起伏的轨迹。
因此，在专利文献1所记载的工业用机器人的情况下，若收纳半导体晶片的FOUP或晶片处理装置等收纳部的与手的移动方向正交的方向上的宽度变窄，且与手的移动方向正交的方向上的收纳部的宽度与半导体晶片的直径之差变小，则在相对于收纳部搬入或搬出半导体晶片时，与手的移动方向正交的方向上的收纳部的壁面与由保持机构保持在手的一定位置上的半导体晶片以过剩的接触压力接触，从而有可能损伤半导体晶片或收纳部的壁面。
因此，本发明的课题在于提供一种工业用机器人的手，其对搬运对象物进行搬运，其中，即使收纳搬运对象物的收纳部的与手的移动方向正交的方向上的宽度变窄，在搬运对象物相对于收纳部搬入时或搬出时，也能够防止由保持机构保持在手的一定位置的搬运对象物或与手的移动方向正交的方向上的收纳部的壁面损伤。另外，本发明的课题在于提供一种具备该手的工业用机器人。
为了解决上述课题，本发明的工业用机器人的手是对搬运对象物进行搬运的工业用机器人的手，其特征在于，当将与上下方向正交的规定方向设为第一方向、将与上下方向和第一方向正交的方向设为第二方向时，具备：装载搬运对象物的装载部；以及构成手在第一方向上的一端侧部分并且与装载部连接的手基部，装载部具备将装载于装载部的搬运对象物保持在水平方向的一定位置的保持机构，且能够相对于手基部在第二方向上滑动。
在本发明的工业用机器人的手中，装载搬运对象物的装载部能够相对于构成手在第一方向上的一端侧部分的手基部在第二方向上滑动。因此，在本发明中，在相对于收纳搬运对象物的收纳部搬入或搬出搬运对象物时，即使由保持机构保持在装载部的一定位置的搬运对象物与第二方向上的收纳部的壁面接触，也能够使装载部相对于手基部在第二方向上滑动，以使收纳部的壁面与搬运对象物不会以过剩的接触压力接触。
因此，在本发明中，若手的移动方向与第一方向一致，并且与手的移动方向正交的方向与第二方向一致，则即使与手的移动方向正交的方向上的收纳部的宽度变窄，在相对于收纳部搬入或搬出搬运对象物时，也能够防止由保持机构保持在手的一定位置上的搬运对象物或与手的移动方向正交的方向上的收纳部的壁面损伤。
在本发明中，手例如具备用于在第二方向上引导装载部的引导机构，引导机构具备：导轨，其形成为以第二方向为长度方向的直线状，并且固定在手基部上；以及引导块，其与导轨卡合，并且固定在装载部上，装载部能够沿着导轨相对于手基部在第二方向上滑动。
在本发明中，优选手具备：第一施力部件，其相对于手基部向第二方向的一侧对装载部施力；以及第二施力部件，其相对于手基部向第二方向的另一侧对装载部施力。若这样构成，则在第一施力部件及第二施力部件的作用力以外的外力未作用于装载部时，通过第一施力部件及第二施力部件的作用力，能够使装载部自动地返回到相对于手基部的规定的基准位置。
在本发明中，优选手具备用于将装载部保持在第二方向的规定位置的装载部保持机构。若这样构成，则即使装载部能够相对于手基部在第二方向上滑动，也能够通过装载部保持机构防止装载部相对于手基部在第二方向上晃动。因此，例如在将装载部插入收纳部时，能够使装载部相对于手基部的状态稳定。因此，即使装载部能够相对于手基部沿第二方向滑动，也能够防止将装载部插入收纳部时的装载部与收纳部的干涉。
本发明的手能够用于具备连接手的臂和连接臂的主体部的工业用机器人。在该工业用机器人中，即使与手的移动方向正交的方向上的收纳部的宽度变窄，在相对于收纳部搬入或搬出搬运对象物时，也能够防止由保持机构保持在手的一定位置的搬运对象物或与手的移动方向正交的方向上的收纳部的壁面损伤。
如上所述，在本发明中，在对搬运对象物进行搬运的工业用机器人的手中，即使收纳搬运对象物的收纳部的与手的移动方向正交的方向上的宽度变窄，在相对于收纳部搬入或搬出搬运对象物时，也能够防止由保持机构保持在手的一定位置的搬运对象物或与手的移动方向正交的方向上的收纳部的壁面损伤。
附图说明
图1是用于说明本发明实施方式的工业用机器人的概略结构的俯视图。
图2是图1所示的手的俯视图。
图3是从图2的E-E方向示出引导机构的图。
图4是用于说明图2所示的装载部保持机构的动作的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(工业用机器人的概略结构)
图1是用于说明本发明实施方式的工业用机器人1的概略结构的俯视图。
本实施方式的工业用机器人1(以下称为“机器人1”)是用于搬运作为搬运对象物的半导体晶片2(以下称为“晶片2”)的水平多关节型机器人。晶片2形成为薄的圆板状。机器人1被组装在半导体制造系统3中使用。在以下的说明中，将与上下方向(铅垂方向)正交的图1的X方向设为“左右方向”，将与上下方向和左右方向正交的图1的Y方向设为“前后方向”。
半导体制造系统3例如具有EFEM(Equipment Front End Module：设备前端模块)4和对晶片2进行规定处理的晶片处理装置5。机器人1构成EFEM4的一部分。另外，EFEM4例如具有对收纳晶片2的FOUP6进行开闭的多个装载口7和收纳机器人1的框体8。晶片处理装置5例如配置在前后方向上的框体8的一侧。另外，多个装载口7例如配置在前后方向上的框体8的另一侧。多个装载口7以在左右方向上隔开一定间隔的状态排列。
在FOUP6中，能够以在上下方向上隔开一定间隔的状态且在上下方向上重叠的状态收纳多张晶片2。机器人1在FOUP6和晶片处理装置5之间搬运晶片2。例如，机器人1从FOUP6搬出晶片2，并将搬出的晶片2搬入到晶片处理装置5。另外，机器人1从晶片处理装置5搬出晶片2，并将搬出的晶片2搬入FOUP6。
机器人1具备：装载晶片2的手11；臂12，手11以能够转动的方式连接于臂部12的前端侧，臂12在水平方向上动作；以及主体部13，臂12的基端侧以能够转动的方式连接于主体部13。臂12由基端侧可转动地连接在主体部13上的臂部15、基端侧可转动地连接在臂部15的前端侧的臂部16、基端侧可转动地连接在臂部16的前端侧的臂部17构成。
臂部15～17以上下方向为转动的轴向进行转动。主体部13具备：可转动地连接臂部15的基端侧的柱状部件；以及使柱状部件与臂12一起升降的升降机构。臂部15的基端侧可转动地连接于柱状部件的上端部。主体部13、臂部15、臂部16和臂部17在上下方向上从下侧起依次配置。另外，机器人1具备：使臂部15、16转动而使由臂部15和臂部16构成的臂12的一部分伸缩的臂部驱动机构；使臂部17转动的臂部驱动机构；以及使手11转动的手驱动机构。
(手的结构)
图2是图1所示的手11的俯视图。图3是从图2的E-E方向示出引导机构22等的图。图4是用于说明图2所示的装载部保持机构25的动作的俯视图。
手11形成为从上下方向观察时的形状为大致Y形状。
手11以能够转动的方式连接于臂部17的前端侧。手11配置在臂部17的上侧。手11以上下方向为转动的轴向进行转动。手11具备装载晶片2的装载部20和构成手11的基端侧部分的手基部21。
在从上下方向观察时，若将呈大致Y形状的手11的长度方向(图2的V方向)设为手长度方向，将与手长度方向正交的方向(图2的W方向)设为手宽度方向，则在向FOUP6搬入晶片2时、向晶片处理装置5搬入晶片2时、从FOUP6搬出晶片2时以及从晶片处理装置5搬出晶片2时，手11相对于臂12转动，并且臂12相对于主体部13伸缩，以使手11在手长度方向与前后方向一致(即，手宽度方向与左右方向一致)且手11朝向一定方向的状态下沿前后方向直线移动(具体而言，以使手11在从上下方向观察时沿前后方向直线移动)。但是，从上下方向观察时的、相对于晶片处理装置5或FOUP6搬入晶片2时、搬出晶片2时的手11的轨迹未必是完全的直线。
本实施方式的手长度方向(V方向)为与上下方向正交的规定方向(即，水平方向中的规定方向)即第一方向，手宽度方向(W方向)为与上下方向和第一方向正交的第二方向。手基部21构成手11的第一方向上的一端侧部分，并以能够转动的方式连接于臂部17的前端侧。
装载部20与手基部21连接。另外，装载部20能够相对于手基部21沿手宽度方向滑动。手11具备：引导机构22，其用于在手宽度方向上引导装载部20；作为第一施力部件的拉伸螺旋弹簧23，其相对于手基部21将装载部20向手宽度方向的一侧施力；作为第二施力部件的拉伸螺旋弹簧24，其相对于手基部21将装载部20向手宽度方向的另一侧施力；以及装载部保持机构25，其用于将装载部20保持在手宽度方向的规定位置。
在装载部20上形成有朝向手11的基端侧突出的突出部20a。即，在装载部20上形成有向手基部21侧突出的突出部20a。突出部20a例如形成为在手长度方向上细长的长方体状。
突出部20a的大半部分配置在手基部21的内部。在突出部20a的前端面(突出部20a的、手11的基端侧的端面)形成有朝向手11的前端侧凹陷的圆锥状的凹部20b。
装载部20具备将装载于装载部20的晶片2保持在水平方向的一定位置的保持机构26。本实施方式的保持机构26是边缘握持式的保持机构，其从三个方向与装载在装载部20上的晶片2的端面(外周面)接触，从而将装载在装载部20上的晶片2保持在水平方向的一定位置。保持机构26具备：端面抵接部件27，其具有与晶片2的端面抵接的抵接面；以及晶片推压机构28，其以将晶片2的端面推压在端面抵接部件27的抵接面上的方式推压晶片2。
端面抵接部件27配置在呈大致Y形状的手11的前端部的两个部位。
晶片推压机构28具备：朝向手11的前端侧按压晶片2的端面的按压部；以及驱动按压部的气缸。按压部具备与晶片2的端面接触的辊。在装载部20的上表面固定有用于载置晶片2的两个晶片载置部件29，晶片2被装载于端面抵接部件27和晶片载置部件29。
引导机构22具备固定在手基部21上的导轨32和与导轨32卡合的引导块33。导轨32形成为以手宽度方向为长度方向的直线状。导轨32配置在手基部21的内部。引导块33固定在装载部20上。具体地说，引导块33固定在突出部20a上。另外，引导块33例如固定在突出部20a的下表面，从上侧与导轨32卡合。引导块33配置在手基部21的内部。装载部20能够沿着导轨32相对于手基部21在手宽度方向上滑动。
拉伸螺旋弹簧23、24配置在手基部21的内部。拉伸螺旋弹簧23、24的一端与装载部20卡合。具体地说，拉伸螺旋弹簧23、24的一端与突出部20a卡合。拉伸螺旋弹簧23、24的另一端与手基部21卡合。在本实施方式中，通过对装载部20向手宽度方向的一侧施力的拉伸螺旋弹簧23的作用力和对装载部20向手宽度方向的另一侧施力的拉伸螺旋弹簧24的作用力，能够使装载部20自动返回到手宽度方向上的规定的基准位置。当装载部20配置在手宽度方向上的基准位置时，例如，如图2所示，手宽度方向上的装载部20的中心与手宽度方向上的手基部21的中心一致。
装载部保持机构25例如具备：卡合部件34，其形成有与突出部20a的凹部20b卡合的圆锥状的卡合部34a；以及气缸35，其驱动卡合部件34。气缸35使卡合部件34在手长度方向上直线移动。
另外，气缸35使卡合部件34在卡合部34a与凹部20b卡合的保持位置34A(参照图4的(B))和卡合部件34退避以使卡合部34A从凹部20b脱离的退避位置34B(参照图4的(A))之间移动。
当卡合部件34配置在退避位置34B时，装载部20能够相对于手基部21在手宽度方向上滑动。在本实施方式中，引导块33相对于导轨32的滑动阻力变小，装载部20相对于手基部21在手宽度方向上比较顺畅地滑动。另一方面，当卡合部件34配置在保持位置34A时，装载部20相对于手基部21向手宽度方向的移动被限制，装载部20被保持在手宽度方向的规定位置。在本实施方式中，通过装载部保持机构25将装载部20保持在手宽度方向上的基准位置。另外，在本实施方式中，在将装载部20插入晶片处理装置5或FOUP6时，卡合部件34移动到保持位置34A，将装载部20保持在手宽度方向上的基准位置。
(本实施方式的主要效果)
如以上说明的那样，在本实施方式中，装载部20能够相对于以能够转动的方式连接于臂12的手基部21沿手宽度方向滑动。另外，在本实施方式中，在向晶片处理装置5或FOUP6搬入晶片2时以及从晶片处理装置5或FOUP6搬出晶片2时，手11以手宽度方向与左右方向一致的方式直线移动。
因此，在本实施方式中，在相对于晶片处理装置5或FOUP6搬入或搬出晶片2时，即使由保持机构26保持在装载部20的一定位置的晶片2与晶片处理装置5或FOUP6的左右方向的壁面接触，也能够使装载部20相对于手基部21沿左右方向(手宽度方向)滑动，以使晶片处理装置5或FOUP6的左右方向的壁面与晶片2不会以过度的接触压力接触。因此，在本实施方式中，即使晶片处理装置5或FOUP6的左右方向的宽度变窄，在相对于晶片处理装置5或FOUP6搬入或搬出晶片2时，也能够防止由保持机构26保持在手11的一定位置上的晶片2、晶片处理装置5或FOUP6的左右方向的壁面损伤。
在本实施方式中，手11具备用于将装载部20保持在手宽度方向上的基准位置的装载部保持机构25。因此，在本实施方式中，即使装载部20能够相对于手基部21在手宽度方向上滑动，也能够通过装载部保持机构25防止装载部20相对于手基部21在手宽度方向上晃动。另外，在本实施方式中，在将装载部20插入晶片处理装置5或FOUP6时，通过装载部保持机构25将装载部20保持在手宽度方向上的基准位置。
因此，在本实施方式中，在将装载部20插入晶片处理装置5或FOUP6时，能够使装载部20相对于手基部21的状态稳定。其结果是，在本实施方式中，即使装载部20能够相对于手基部21沿手宽度方向滑动，也能够防止将装载部20插入晶片处理装置5或FOUP6时的晶片处理装置5或FOUP6与装载部20的干涉。
(其他实施方式)
上述实施方式是本发明的优选实施方式的一例，但并不限定于此，在不改变本发明的主旨的范围内能够进行各种变形实施。
在上述实施方式中，也可以将导轨32固定于装载部20的突出部20a，将引导块33固定于手基部21。另外，在上述实施方式中，引导机构22也可以代替导轨32和引导块33，例如具备例如固定在手基部21上的引导轴以及供引导轴贯穿并固定在装载部20的突出部20a上的圆筒状的引导衬套。
在上述实施方式中，保持机构26也可以是对装载部20所装载的晶片2进行真空吸引而将其保持在一定位置的吸引型保持机构。另外，在上述实施方式中，相对于手基部21对装载部20向手宽度方向施力的施力部件也可以是拉伸螺旋弹簧23、24以外的弹簧部件。另外，在上述实施方式中，手11也可以不具备装载部保持机构25。
在上述实施方式中，机器人1也可以具备可转动地连接在臂12的前端侧的两个手11。另外，在上述实施方式中，臂12既可以由两个臂部构成，也可以由四个以上的臂部构成。另外，在上述实施方式中，由机器人1搬运的搬运对象物也可以是晶片2以外的对象物。在这种情况下，例如，搬运对象物也可以形成为正方形或长方形的平板状。
应用本发明的工业用机器人也可以是水平多关节型的工业用机器人以外的机器人。例如，应用本发明的工业用机器人也可以是具备以能够进行手11的直线往复移动的方式连接手11的臂、以能够转动的方式连接臂的主体部、使手11相对于臂直线往复移动的直线驱动部的工业用机器人。
符号说明
1 机器人(工业用机器人)
2 晶片(半导体晶片、搬运对象物)
11 手
12 臂
13 主体部
20 装载部
21 手基部
22 引导机构
23 拉伸螺旋弹簧(第一施力部件)
24 拉伸螺旋弹簧(第二施力部件)
25 装载部保持机构
26 保持机构
32 导轨
33 引导块
V 第一方向
W 第二方向。

Claims (5)

1.一种对搬运对象物进行搬运的工业用机器人的手，其特征在于，
将与上下方向正交的规定方向设为第一方向，将与上下方向和所述第一方向正交的方向设为第二方向时，
具备：装载部，该装载部装载所述搬运对象物；以及手基部，该手基部构成所述手在所述第一方向上的一端侧部分，且连接所述装载部，
所述装载部具备保持机构，该保持机构将装载于所述装载部的所述搬运对象物保持在水平方向的一定位置，所述装载部能够相对于所述手基部在所述第二方向滑动。
2.根据权利要求1所述的手，其特征在于，
具备引导机构，该引导机构用于在所述第二方向上引导所述装载部，
所述引导机构具备：导轨，该导轨形成为以所述第二方向为长度方向的直线状，并固定于所述手基部；以及引导块，该引导块与所述导轨卡合，并固定于所述装载部，
所述装载部能够沿着所述导轨相对于所述手基部在所述第二方向上滑动。
3.根据权利要求1或2所述的手，其特征在于，
具备：第一施力部件，该第一施力部件相对于所述手基部向所述第二方向的一侧对所述装载部施力；以及第二施力部件，该第二施力部件相对于所述手基部向所述第二方向的另一侧对所述装载部施力。
4.根据权利要求1或2所述的手，其特征在于，
具备装载部保持机构，该装载部保持机构用于将所述装载部保持在所述第二方向的规定位置。
5.一种工业用机器人，其特征在于，具备：
权利要求1至4中任一项所述的手；
连接所述手的臂；以及
连接所述臂的主体部。
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