CN1268530C - 板状物搬运机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种板状物搬运机器人，其一方面提出了一种对水平轴臂和手的构造作了改进的板状物搬运机器人，以减小板状物搬运机器人的工作半径并提高工作效率。本发明的板状物搬运机器人包括用于对板状物搬运机器人的高度进行控制的至少一个垂直轴臂；和水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使至少一只手直线运动以实现对物件的抓持。水平轴臂固定连接在头部上。所述头部可旋转地连接在垂直轴臂的上端，实现水平轴臂在垂直方向和水平方向之间的移动。板状物搬运机器人具有两只手，所述手的结构其可以沿在水平轴臂上彼此平行形成的两个导轨实现相互平行运动。

Description

板状物搬运机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种板状物搬运机器人，所述板状物搬运机器人用于搬运半导体基片、液晶显示板和其它板状物。
背景技术
机器人在各个工业领域内具有多种用途。例如在半导体生产领域内，机器人用于搬运板状物。所述″板状物″系指半导体基片、液晶显示(LCD)板、磁盘驱动器的单位磁盘(unit disc)等。将这些板状物装入通称为盒子(cassette)的运送容器内之后，输送到生产线的相应的加工区。板状物搬运机器人用于取出装在盒子中的板状物，以便在生产线的单元制造过程中进行相应的加工处理。
图1A为习用的板状物搬运机器人的立体图。如图1A所示，用于控制垂直移动的两个垂直轴臂102和104连接到垂直轴基座124上，使它们可以围绕各自的枢轴转动。所述第一垂直轴臂102连接到垂直轴基座124上，可以围绕枢轴152转动。第二垂直轴臂104连接到第一垂直轴臂102的上端，可以围绕枢轴154转动，并且所述第二垂直轴臂连接到垂直轴基座166上，可以围绕枢轴156转动。电动机110作为旋转第一垂直轴臂102的动力源。
连接到水平轴基座166上的第一水平轴臂106可以围绕枢轴158转动，所述水平轴基座166与第二垂直轴臂104的上端连接。第二水平轴臂108与第一水平轴臂106的上端连接。电动机112作为旋转第一水平轴臂106的动力源。末端执行机构122与第二水平轴臂108的上端连接，利用作为动力源的电动机114使所述末端执行机构122围绕枢轴162转动。用于抓持板状物120的手118连接到末端执行机构122上，所述手118可以围绕枢轴164转动。由于手118可围绕枢轴164转动，因而可垂直地和水平地对板状物120抓持。
图1B示出图1A所示的板状物搬运机器人，该板状物搬运机器人的水平轴臂106和108处于最大限度的折叠状态。如图1B所示，尽管水平轴臂106和108处于最大限度的折叠状态，但是存在一个死区(dead zone)，在所述死区内，手108无法进一步进入垂直轴基座124的中心。由于存在该死区，因而势必增大板状物搬运机器人的工作半径。
因为习用板状物搬运机器人仅具有一只手，所以导致工作效率受到如下制约。即，将板状物送入生产线进行相应的加工，再将加工后的板状物重新搬运和装入盒子，这一过程被看作是单周期。因此，直到对一个板状物的一个周期的作业完成为止，习用板状物搬运机器人才能进行另一个作业(例如，搬运新的板状物)。这样，工作效率不会得到大幅度的提高。即，板状物机器人必须等待在生产线旁边，直到送入生产线的板状物完全加工处理完毕，这必然会降低工作效率。
为了提高工作效率，可以考虑应用在具有图1A的结构的板状物搬运机器人中对两只手进行操纵的方法。然而，在使用两只手的方法时，必须额外设置一套水平轴臂，而且各个水平轴臂的工作区必须明显分开，以避免在两套水平轴臂之间发生互相干扰。结果工作效率不但没有显著提高并且板状物搬运机器人的控制系统也变得更加复杂。因此，上述对两只手进行操纵的方法并不是一个提高工作效率而采取的令人满意的解决方案。
发明内容
因此，本发明一个方面提出一种板状物搬运机器人，其中水平轴臂和手的结构得到改进，以减小板状物搬运机器人的工作半径和提高其工作效率。
本发明的其它方面和优点部分将从下述的说明中得出，部分根据说明是显而易见的，或部分在实施本发明的过程中了解到。
通过提出一种板状物搬运机器人实现了本发明的上述方面和其它方面，所述机器人包括至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制，和水平轴臂，所述水平轴臂使至少一只手水平移动，以实现对物件的抓持。另外，水平轴臂固定连接在头部上，所述头部旋转连接在垂直轴臂的上端，以便使水平轴臂在水平方向和垂直方向之间移动。此外，板状物搬运机器人具有两只手，所述手的结构应使它们沿在水平轴臂上彼此平行形成的两个导轨相互平行移动。
根据本发明的另一方面，提供一种板状物搬运机器人，包括：至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使第一手和第二手可以互相平行作直线运动，以实现对物件的抓持；和头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并且可转动地连接到垂直轴臂的上端，实现水平轴臂在垂直方向和水平方向之间的移动。
根据本发明的另一方面，提供一种板状物搬运机器人，包括：至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；水平轴臂，所述水平轴臂具有在其上形成的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨的设置应使第一手和第二手可以沿第一导轨和第二导轨互相平行作直线运动；和头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并连接在垂直轴臂的上端，从而可不受垂直轴臂的转动影响实现独立转动，实现水平轴臂在垂直方向和水平方向之间的移动。
根据本发明的另一方面，提供一种板状物搬运机器人，包括：第一机器人手，所述第一机器人手的设置应实现将第一板状物从运送容器中取出并将其送入生产线；和第二机器人手，当在生产线上对第一板状物进行生产作业时，所述第二机器人手的设置应实现从运送容器中取出第二板状物，当第一机器人手从生产线上取下第一板状物之后，第二机器人手将第二板状物送入生产线；至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使第一和第二机器人手可以互相平行作直线运动，以实现对物件的抓持；和头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并可旋转地连接在垂直轴臂的上端，使水平轴臂在垂直方向和水平方向之间移动。
根据本发明的另一方面，提供一种机器人制造方法，包括：当在生产线上对第一板状物进行生产加工时，用第二机器人手从搬运容器内取出第二板状物；和当第一机器人手从生产线上取下第一板状物时，第二机器人手将第二板状物送入生产线，从而最大限度地减少生产线的延迟；使用至少一个垂直轴臂，以便对第一和第二机器人手的高度进行控制；使用水平轴臂，使第一和第二机器人手可以彼此平行地直线移动；和将头部固定连接到水平轴臂上，并且所述头部可转动地连接到垂直轴臂的上端，使水平轴臂在垂直方向和水平方向之间移动。
根据本发明的另一方面，还提供一种板状物搬运机器人，包括：第一机器人手；第二机器人手，当第一和第二机器人手分别沿第一和第二导轨互相平行移动时，所述第二机器人手的结构应使其置于便于穿过第一机器人手；至少一个垂直轴臂，所述至少一个垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使至少一只手直线运动以便实现对物件的抓持；以及头部，所述头部可转动地连接到垂直轴臂的上端，使水平轴臂在垂直方向和水平方向之间移动。
附图说明
下面将对照优选实施例并结合附图对本发明的这些以及其它的方面和优点加以详细说明。图中示出：
图1A为习用板状物搬运机器人的立体图；
图1B为说明图1A的板状物搬运机器人的示意图，其中该板状物搬运机器人的水平轴臂处于最大限度的折叠状态；
图2A是本发明实施例的板状物搬运机器人的立体图；
图2B示出图2A的板状物搬运机器人，其中两只手处于垂直状态；
图3A和3B示出图2A的板状物搬运机器人的垂直轴臂的内部构造，和
图4示出本发明另一实施例的另一板状物搬运机器人。
具体实施方式
下面将具体参照本发明的具体实施例，该实施例的例子在附图中示出，其中相同的附图标记表示相同的部件。为了便于对本发明的理解，下面将参照附图对实施例加以说明。
下面参照图2A至图4对本发明的板状物搬运机器人的实施例加以详细说明。图2A是本发明实施例的板状物搬运机器人的立体图，其中手214和218处于水平状态。如图2A所示，本发明的板状物搬运机器人用于在生产线(加工室或熔炉等)224与盒子226之间对板状物进行搬运。
板状物搬运机器人200的基座204设置成沿着轨道202直线运动，和该基座在X-Y平面内可以旋转360度。必要时，可以加长所述轨道202的长度。第一和第二垂直轴臂在基座204上顺序设置。在本实施例中，利用电动机208作为动力源使第一垂直轴臂206垂直于X-Y平面旋转。第二垂直轴臂210对第一垂直轴臂206随动，也可以做垂直于X-Y平面的旋转，同时逆第一垂直轴臂206旋转方向旋转。
头部222连接到第二垂直轴臂210的上端，利用作为动力源的安装在第二垂直轴臂210上部的电机(图3A的222a)实现所述头部的垂直旋转。与对第一垂直轴臂206的随动的第二垂直轴臂210相反，头部222的旋转不受第一垂直轴臂206和第二垂直轴臂210的影响。
水平轴臂212设置在头部222上，其中水平轴臂212的纵向垂直于垂直轴臂206、210的旋转方向。沿水平轴臂212的纵向在水平轴臂212上形成两个导轨216和220。另外，附加构成两只手214和218，所述手在水平轴臂212的纵向上分别沿导轨216和220作直线往复运动。手214和218用于抓取板状物228。第一手214为矩形形状，具有中空部分，所述中空部分可以使第二手218穿过第一手214。第一手214的矩形下部的中间位置设置有可以使第二手218的支撑部分218a穿过的切口。在水平轴臂212上具有一机械机构，所述机械结构可以使第一手214和第二手218往复运动。通过这种结构，第一手214和第二手218可以沿着水平轴臂212的纵向自由地直线往复运动，而不会出现互相干扰。
通过使用上述两只手214和218，在单操作周期中可以搬运两块板状物。下面对此加以详细说明：
(1)利用第一手214将送入加工流程的第一板状物从盒子226内取出；
(2)通过将基座202旋转180度使手214和218被调整到面对生产线224；
(3)将放在第一手214上的第一板状物送入生产线224；
(4)在对第一板状物进行生产线224加工的同时，使用第一手214将待送入生产线224的第二板状物从盒子226中取出；
(5)在第一板状物加工完毕之后，使用第二手218将加工后的第一块板状物从生产线224上取出，并将第一手214上抓牢的第二板状物送入生产线224；
(6)对在第二手218上抓牢的加工好的第一板状物进行运送并装入到盒子226中；
(7)重复进行步骤(1)至(6)。
如在上述步骤(1)到(7)所述，本发明的板状物搬运机器人可以从盒子226内取出板状物，并且在对另一块板状物进行加工的同时使该板状物可以在生产线224上等待。所以，在完成对送入生产线224的板状物的加工之后，可以立刻从生产线上取下已加工好的板状物并将新的板状物送入生产线224。另外，当对送入生产线224的板状物进行加工的同时，将加工好的板状物装入盒子226内，然后，立即从盒子226中取出新的板状物，在生产线224上等待。如上所述，由于板状物搬运机器人使用两只手214和218进行操作，因而提高了工作效率。
图2B示出图2A中的板状物搬运机器人，其中手214和218处于垂直状态。如图2B所示，因为头部222可不受第一垂直轴臂206和第二垂直轴臂210影响进行旋转，所以手214和218可以移动到垂直状态，因此便于进行垂直取出板状物和垂直装入板状物的作业。
图3A和3B示出图2A的板状物搬运机器人的垂直轴臂206和210的内部结构。即，图3A示出垂直轴臂206和210之间的转动关系。如图3A所示，当第一垂直轴臂206在电动机(图2A的208)的驱动下转动时，其转动力通过皮带206a被传送到第二垂直轴臂210，从而使第二垂直轴臂210转动。此时，两个减速器206b和206c的传动比是1∶2，并且可以使头部222位置保持不变的同时实现垂直定向。所以，为了使水平轴臂212保持在水平方向上，两个减速器206b和206c以及电动机222a的传动比是1∶2∶1。然而，由于在电动机222a的作用下所述头部222独立转动，因而头部222可以以不同于上述传动比的传动比进行转动。在本实施例中，手214和218可以通过头部222的转动实现向垂直方向的移动。因此，手214和218向垂直方向移动，以便将板状物垂直地取出或垂直地装入。
图3B示出本发明的板状物搬运机器人的垂直轴臂206和210内的布线结构。如图3B所示，布线孔304a和304b设置在基座204内，使电线302可以穿过垂直轴臂206、210和水平轴臂212。因此，控制电缆和电源电缆可以通过布线孔304a和304b安装在臂206、210和212内。
图4示出本发明另一实施例的另一板状物搬运机器人，和示出旋转头部402电动机404和旋转水平轴臂408的电动机406安装在头部402内。所述电动机404使头部402转动，实现手412和414从水平方向向垂直方向的移动。电动机406使水平轴臂408在水平面上转动。在图4所示的实施例中，电动机406仅使水平轴臂408转动，其中与通过基座410的旋转而实现完全转动的本发明的板状物搬运机器人的实施例相比，图4实施例中的板状物搬运机器人使用小功率输出的电动机，从而降低了生产成本。
如上所述，本发明提出了一种板状物搬运机器人，所述板状物搬运机器人通过改进其水平轴臂和手的构造，减少了其工作半径并提高了其工作效率。
尽管上面仅对本发明的几个优选实施例做了表述和说明，但是对本领域的普通技术人员来说显然可以对这些实施例加以变化，而不会偏离本发明的原则和精神。

Claims (20)

1.一种板状物搬运机器人，包括：
至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；
水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使至少一只手直线运动，以实现对物件的抓持；和
头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并且可旋转地连接到垂直轴臂的上端，实现水平轴臂在垂直方向和水平方向之间的移动。
2.按照权利要求1所述的板状物搬运机器人，其中所述头部可不受所述垂直轴臂的影响独立转动。
3.按照权利要求1所述的板状物搬运机器人，其中所述手具有用于抓持扁平物的结构。
4.一种板状物搬运机器人，包括：
至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；
水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使第一手和第二手可以互相平行作直线运动，以实现对物件的抓持；和
头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并且可转动地连接到垂直轴臂的上端，实现水平轴臂在垂直方向和水平方向之间的移动。
5.按照权利要求4所述的板状物搬运机器人，其中所述水平轴臂包括在其上互相平行形成的第一导轨和第二导轨，所述第一手和第二手分别沿第一导轨和第二导轨彼此平行运动。
6.按照权利要求5所述的板状物搬运机器人，其中所述第一手和第二手的结构应使当第一手和第二手分别沿第一导轨和第二导轨互相平行运动时，第二手易于穿过第一手。
7.一种板状物搬运机器人，包括：
至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；
水平轴臂，所述水平轴臂具有在其上形成的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨的设置应使第一手和第二手可以沿第一导轨和第二导轨互相平行作直线运动；和
头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并连接在垂直轴臂的上端，从而可不受垂直轴臂的转动影响实现独立转动，实现水平轴臂在垂直方向和水平方向之间的移动。
8.按照权利要求7所述的板状物搬运机器人，其中所述第一手和第二手的结构应使当第一和第二手分别沿第一和第二导轨互相平行运动时，第二手易于穿过第一手。
9.一种板状物搬运机器人，包括：
第一机器人手，所述第一机器人手的设置应实现将第一板状物从运送容器中取出并将其送入生产线；和
第二机器人手，当在生产线上对第一板状物进行生产作业时，所述第二机器人手的设置应实现从运送容器中取出第二板状物，当第一机器人手从生产线上取下第一板状物之后，第二机器人手将第二板状物送入生产线；
至少一个垂直轴臂，所述垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；
水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使第一和第二机器人手可以互相平行作直线运动，以实现对物件的抓持；和
头部，所述头部固定连接在水平轴臂上，并可旋转地连接在垂直轴臂的上端，使水平轴臂在垂直方向和水平方向之间移动。
10.按照权利要求9所述的板状物搬运机器人，其中所述水平轴臂包括在其上形成的互相平行的第一和第二导轨，所述第一和第二机器人手分别沿第一和第二导轨彼此平行运动。
11.按照权利要求10所述的板状物搬运机器人，其中所述第一和第二机器人手的结构应使当第一和第二机器人手分别沿第一和第二导轨互相平行运动时，第二机器人手易于穿过第一机器人手。
12.一种机器人制造方法，包括：
当在生产线上对第一板状物进行生产加工时，用第二机器人手从搬运容器内取出第二板状物；和
当第一机器人手从生产线上取下第一板状物时，第二机器人手将第二板状物送入生产线，从而最大限度地减少生产线的延迟；
使用至少一个垂直轴臂，以便对第一和第二机器人手的高度进行控制；
使用水平轴臂，使第一和第二机器人手可以彼此平行地直线移动；和
将头部固定连接到水平轴臂上，并且所述头部可转动地连接到垂直轴臂的上端，使水平轴臂在垂直方向和水平方向之间移动。
13.按照权利要求12所述的方法，还包括使用在水平轴臂上彼此平行形成的第一和第二导轨，使第一和第二机器人手分别沿第一和第二导轨互相平行移动。
14.按照权利要求13所述的方法，还包括当第一和第二机器人手分别沿第一和第二导轨互相平行移动时，第二机器人手可以穿过第一机器人手。
15.一种板状物搬运机器人，包括：
第一机器人手；
第二机器人手，当第一和第二机器人手分别沿第一和第二导轨互相平行移动时，所述第二机器人手的结构应使其置于便于穿过第一机器人手；
至少一个垂直轴臂，所述至少一个垂直轴臂用于对板状物搬运机器人的高度进行控制；
水平轴臂，所述水平轴臂的设置应使至少一只手直线运动以便实现对物件的抓持；以及
头部，所述头部可转动地连接到垂直轴臂的上端，使水平轴臂在垂直方向和水平方向之间移动。
16.按照权利要求15所述的板状物搬运机器人，其中第一和第二导轨分别互相平行地在水平轴臂上形成。
17.按照权利要求15所述的板状物搬运机器人，其中还包括第一减速器，所述第一减速器使第一垂直轴臂的一端与基座连接；第二减速器，所述第二减速器使第二垂直轴臂的一端与第一垂直轴臂的另一端连接；和皮带，所述皮带分别连接到第一和第二减速器上，其中头部固定到第二垂直轴臂的另一端上，第一和第二减速器的传动比分别决定了水平轴臂的方向。
18.按照权利要求17所述的板状物搬运机器人，其中还包括分别位于基座、第一和第二垂直轴臂、和水平轴臂内的布线孔，用于控制和供电的电源线穿入布线孔内。
19.按照权利要求15所述的板状物搬运机器人，其中还包括第一电动机，所述第一电动机安装在头部内，使头部转动并使第一和第二机器人手分别从水平方向向垂直方向运动。
20.按照权利要求19所述的板状物搬运机器人，其中还包括第二电动机，所述第二电动机安装在头部内，使水平轴臂在水平面上转动。
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