TW200930524A - Multijoint robot - Google Patents

Description

200930524 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於將液晶用的玻璃基板或半導體晶圓等之 薄片狀的工件搬進搬出儲存櫃之多關節機械手。 【先前技術】 習知的，提案的多關節機械手係將肩關節部的旋轉中 II 心及台座的旋轉中心予以偏位來令台座旋轉時，縮小多關 節機械手的迴旋半徑（例如，參考日本專利文獻1)。 習知的多關節機械手1係如第5圖所示，利用關節部 3、4' 5來可迴轉地連結，傳達迴轉驅動源的迴轉力，致 使進行所要的動作之臂2具備有2組所組成，被設置在兩 組臂2的基端之關節部3的迴轉中心軸，向上下（或是軸 方向）配置所構成。 多關節機械手1係具備有兩組臂2，其中一方的臂驅 Q 動型裝置2爲供應用，另一方則爲取出用，能夠同時進行 工件9的供應動作及其他工件9的取出動作。 另外，習知的多關節機械手1係利用臂2來保持工件 9之手部8能夠在圖中箭頭X所示之工件9的取出/供應 方向上進行直線移動所構成。 另外，習知的多關節機械手1係具備有令裝設著臂2 的支撐構件10向上下移動之移動構件11 (以下，稱爲上 下移動機構11)，能夠調整臂2的上下位置。另外’上 下移動機構11的台座13係可轉動地設置，形成爲迴旋多 -4- 200930524 關節機械手1來改變方向。 進而’本實施形態的多關節機械手1，在圖中箭頭γ 所示的方向上，即是在手部8的移動方向與支撐構件1〇 的上下移動方向的各別所垂直的方向上，在基台14上可 移動地裝設台座13’而可調整上下移動機構π的位置。 另外’習知的多關節機械手1所裝備的兩組臂2，例 如具有複數個關節部，即是多關節機械手1由水平多關節 ❹ 型機械手所構成。本實施形態中的臂2則具備有第1臂6 (以下，稱爲上腕6)、及與上腕6相連結之第2臂7( 以下，稱爲前腕7)、及與前腕7相連結並保持工件9之 手部8。 上腕6的基端係藉由驅動軸來與支撐構件1〇相連結 ，構成可轉動的關節部3(以下，稱爲肩關節部3)。該 肩關節部3成爲臂2的基端之關節部3。另外，上腕6的 前端與前腕7的基端藉由驅動軸來予以相連結，構成可轉 Q 動的關節部4 (以下，稱爲肘關節部4)。另外，前腕7 的前端與手部8藉由驅動軸來予以相連結，構成可轉動的 關節部5(以下，稱爲手關節部5)。肩關節部3的迴轉 中心軸爲相同軸上，以上下方向相對面的方式配置。 臂2係利用迴轉驅動源（未圖示）來令肩關節部3及 肘關節部4及手關節部5轉動，使手部8在工件取出/供 應方向上移動。此時，臂2則該機構上，以手部8朝向一 個方向，在上腕6及前腕7完全伸展的伸展位置、與上腕 6及前腕7成爲折疊的狀態之回縮位置之間直線移動的方 -5- 200930524 式，進行伸縮動作。 此處，習知的多關節機械手1係以在第6圖所示之臂 2的回縮位置上，利用手部8來保持之工件9的中心，與 台座1 3的迴轉中心一致的方式所設計。進而，肩關節部 4的迴轉中心及台座13的迴轉中心，朝向對於手部8的 移動方向成垂直的方向偏位，令台座13迴轉時，肘關節 部4或手部8不會突出多關節機械手1的周圍所必要之最 ❹ 小區域圓1 5，可以縮小多關節機械手1的迴旋半徑。 專利文獻1:日本專利特開2001— 274218 (第4〜5頁 ，第1、2圖） 【發明內容】 <發明所欲解決之課題> 將液晶用的玻璃基板或半導體晶圓等之薄片狀的工件 搬進搬出儲存櫃之多關節機械手，已進展爲大型化，要求 φ 處理基板的片數要增加並且要在短時間內處理，又爲了要 提高基板的良品率，還要求盡力抑制來自機械手的粉塵。 因而，機械手儘管配置基板的儲存櫃變成直達頂棚程度的 高度導致設備本身大型化，但實現高速、高精度、低粉塵 乃是最大的課題。一方面，大型化的設備，爲了要保持周 圍的乾淨度’必須要投資大金額的設備，因而，最好是令 儲存櫃配置更多的基板並進行處理。另外，最好是縮小多 關節機械手的機體，縮小迴旋半徑以使不會干涉到工廠中 所配置的裝置。 -6- 200930524 另外，液晶基板或半導體晶圓的生產片數逐年增加中 ’爲了要提升生產速度，機械手則被要求搬送的流量。然 而，機械手包含有機械零件，因而必須要維修，維修時間 也成爲關係到流量的因素，最好是很容易就可以進行維修 〇 然而，習知的多關節機械手係以臂基端突出移動面而 與搬送基板相對向的方式來配置的構造，故會發生無法防 Φ 範來自上下移動機構的粉塵導致微細的粉塵堆積在基板上 的問題。 另外，臂藉利用上下移動機構來往下方移動的情況， 臂的支撐構件會與台座起衝突，故會發生無法移動到上下 移動機構的最下面爲止，可動範圍變小的問題，且會發生 液晶基板或半導體晶圓搬進搬出之儲存櫃的高度變高的問 題。進一部來說明，儲存櫃的高度會受限於工廠建築物的 高度，故會發生面板或基板的配置片數，因上下移動機構 Φ 的可動範圍變小而減少，使生產速度下降的問題。 另外，在臂基端設有電動機或皮帶輪，故會成爲上下 方向很厚的構造。因而，會發生儲存櫃內液晶基板或半導 體晶圓的配置間隔不得不加大的問題。也就是會發生儲存 櫃內所可以配置之面板或基板的片數變少致使生產速度下 降的問題。爲了要避免這個問題，雖想要在利用上下移動 機構進行搬進搬出時改變臂的高度，但此情況，由於令臂 上下移動的順序反覆進行，故會發生耗費時間致使作業時 間變長的問題。 200930524 另外，習知的多關節機械手係向上下同軸地 端的構造。因而，配置在臂基端之屬於機構組件 或皮帶輪要進行更換的話，不得不採用拆下其中 後再進行更換等的方法，故會發生維修時間很長 性降低的問題。 另外，習知的多關節機械手係1個柱體上利 構來移動支撐構件，故儲存櫃高度直達頂棚部程 U 然必須加長柱體長度，剛性會降低，並且配置在 動機構的導引機構也必須設成符合柱體的長度。 長導引機構的情況，導引精度會因增長而降低， 動機構來移動之支撐構件的移動精度降低，且載 端的手部8之液晶基板或半導體晶圓的定位精度 發生引起基板或晶圓與儲存櫃起衝突導致良品率 題。 發明係鑑於上述的問題點而提案，其目的是 φ 止來自上下移動軸的粉塵對基板的污染，並且讓 高之液晶用的玻璃基板或半導體晶圓等之薄片狀 進搬出儲存櫃之多關節機械手。 <用以解決課題之手段> 爲了要解決上述問題，本發明的構成如以下 本發明的申請專利範圍第1項所述之多關節 是一種由載置搬送物之手部、及與前述手部相連 至少2個以上的迴轉關節並以朝向1個方向移動 配置臂基 之電動機 一方的臂 致使生產 用移動機 度，則當 內部之移 然而，加 故利用移 置在臂先 降低，會 降低的問 提供將防 生產性提 的工件搬 所述。 機械手， 結且具備 前述手部 -8 - 200930524 的方式進行伸縮且以在軸方向上相對向的方式配置之多關 節臂、及將前述多關節臂與向上下移動的被安裝在柱體之 移動機構予以相連結之支撐構件、及被裝備在前述移動機 構之具有迴旋功能之台座所組成之多關節機械手，前述移 動機構係朝向與前述手部的移動方向相同的方向配置在柱 體，被配置在前述移動機構之支撐構件則是朝向與前述手 部的移動方向成垂直的方向突出前述柱體’與前述多關節 ^ 臂相連結。 Ο 本發明的申請專利範圍第2項所述之多關節機械手， 係前述支撐構件’利用前述移動機構來移動到前述柱體的 最下側位置時，會形成爲以不會干涉到前述台座的方式來 朝向前述手部的移動方向偏位的形狀。 本發明的申請專利範圍第3項所述之多關節機械手， 係向上下配置之前述支撐構件的前述迴轉關節，配置在相 對偏位的位置。 Q 本發明的申請專利範圍第4項所述之多關節機械手， 係向上下配置之前述支撐構件的前述迴轉關節的任一方， 配置在相對朝向前述手部的移動方向偏位的位置。 本發明的申請專利範圍第5項所述之多關節機械手， 係被配置在向上下配置之前述支撐構件的前述迴轉關節的 下側之前述迴轉關節，配置在對於上側的前述迴轉關節會 朝向前述手部的移動方向偏位的位置。 本發明的申請專利範圍第6項所述之多關節機械手， 係前述移動機構具有遮蔽功能。 -9 - 200930524 本發明的申請專利範圍第7項所述之多關節機械手’ 是一種由載置搬送物之手部、及與前述手部相連結’具備 至少2個以上的迴轉關節，以朝向1個方向移動前述手部 的方式進行伸縮，且以在軸方向上相對向的方式配置之多 關節臂、及將前述多關節臂與向上下移動的被安裝在柱體 之移動機構予以相連結之支撐構件、及被裝備在前述移動 機構之具有迴旋功能之台座所組成之多關節機械手’形成 爲以被配置在前述支撐構件之前述迴轉關節的迴轉中心、 及手部的迴轉中心、及台座的迴轉中心均一致於手部的移 動方向的軸線上的方式來進行偏位。 本發明的申請專利範圍第8項所述之多關節機械手， 係前述迴轉關節的迴轉中心、與手部的迴轉中心、與台座 的迴轉中心的位置關係，形成爲進行移動來引進前述手部 時，在手部的移動方向相關的軸線上，從前方起依照前述 迴轉關節的迴轉中心、台座的迴轉中心、手部的迴轉中心 的順序來配置。 本發明的申請專利範圍第9項所述之多關節機械手， 係是一種由載置搬送物之手部、及與前述手部相連結，具 備至少2個以上的迴轉關節，以朝向1個方向移動前述手 部的方式進行伸縮，且以在軸方向上相對向的方式配置之 多關節臂、及將前述多關節臂與向上下移動的被安裝在柱 體之移動機構予以相連結之支撐構件、及被裝備在前述移 動機構之具有迴旋功能之台座所組成之多關節機械手，前 述柱體爲複數個柱塊相連結的構造。 -10- 200930524 本發明的申請專利範圍第10項所述之多關節機械手 ，係在前述柱體的柱塊，具備有調整前述移動機構之導引 機構的配置之開口部。 本發明的申請專利範圍第11項所述之多關節機械手 ，係前述柱體的柱塊之連結體形成有嵌合構造。 [發明效果] 依據本發明的申請專利範圍第1和6項所述之多關節 機械手，移動機構爲朝向與前述手部的移動方向相同的方 向配置在柱體，被配置在移動機構之支撐構件則是朝向與 前述手部的移動方向成垂直的方向突出，與前述多關節臂 相連結的構造，因而被配置成滑動部不會與液晶基板或半 導體晶圓相對面，又來自滑動部的粉塵不會堆積在液晶基 板或半導體晶圓上，因而減低液晶基板或半導體晶圓的污 染，並且可以使基板或晶圓之生產上的良品率提高。 依據本發明的申請專利範圍第2項所述之多關節機械 手，支撐構件，利用前述移動機構來移動到前述柱體的最 下側位置時，會形成爲以不會干涉到前述台座的方式來朝 向前述手部的移動方向偏位的形狀，以使支撐購件不會與 台座起衝突，可以移動到上下移動機構的最下面爲止，又 可以加大可動範圍。因而，形成爲即使液晶基板或半導體 晶圓搬進搬出之儲存櫃的高度沒有增高，在儲存櫃的下部 仍可以配置液晶基板或半導體晶圓，由於可以加大上下移 動機構的可動範圍，因而基板或晶圓增多配置片數，這樣 -11 - 200930524 就可以提高工廠全體的生產量。 依據本發明的申請專利範圍第3至5項所述之多關節 機械手’向上下配置之前述支撐構件的前述迴轉關節，配 置在相對偏位的位置，且依據本發明的申請專利範圍第7 和8項所述之多關節機械手，形成爲以被配置在前述支撐 構件之前述迴轉關節的迴轉中心、及手部的迴轉中心、及 台座的迴轉中心均一致於手部的移動方向的軸線上的方式 0 來進行偏位，故手部來到引進液晶基板或半導體晶圓的位 置的情況，即使利用台座的迴轉功能仍可以不超出液晶基 板或半導體晶圓的迴旋半徑來進行迴旋，所以可以縮小機 體，而以不會干涉到工廠中所配置的裝置的方式來配置機 械手。 依據本發明的申請專利範圍第9至11項所述之多關 節機械手，前述柱體爲複數個柱塊相連結的構造，即使以 連結柱塊的柱體的方式，對於高度直達工廠的頂棚部的儲 Q 存櫃仍可對應，並且對於變長的移動機構之導引機構也不 會降低導引精度，所以利用移動機構來移動之支撐構件的 移動精度也不會降低。因而，被載置在手部之液晶基板或 半導體晶圓的定位精度也不會降低來予以搬運，且不會因 基板或晶圓與儲存櫃起衝突而導致良品率的降低。 【實施方式】 以下，參考圖面來說明本發明的實施形態。 -12- 200930524 實施例1 : 第1圖爲本發明的多關節機器人之立體圖。第2圖爲 本發明的多關節機械手之上面圖。第3圖爲本發明的多關 節機械手之正面圖。 本發明的多關節機械手1係爲了要對應於儲存櫃（未 圖示）的高層化而連結被區分成複數個柱塊之柱體12的 構造。如此，依序連結各柱塊16來形成具有對應於高層 φ 的高度之多關節機械手1。本實施例則是連結了 4個柱塊 1 6的構造》各柱塊1 6的兩端面爲以柱塊1 6間相連結的 方式嵌合的構造，又爲了要精度良好地配置由直線導引所 組成的導引機構而具有定位孔（未圖示），進而用定位治 具進行調整來予以組裝。 另外，本發明的多關節機械手1係利用關節部3、4 、5來可迴轉地連結以傳達迴轉驅動源的迴轉力使進行所 要的動作之臂2，具備有2組。另外，利用臂2來保持工 Q 件9之手部8係以朝圖中箭頭X所示之工件9的取出/ 供應方向，可直線移動的方式構成。另外，設置在2組臂 2的基端之關節部3的迴轉中心軸的關係，係如第2圖所 示，構成爲以對於上臂的基端之關節部3來朝手部8的移 動方向偏移的方方式配置下臂22的基端之關節部3。 另外，具備有令設置臂2之支撐構件10向上下移動 之上下移動構件11，而成爲可調整整臂2的上下位置。 另外，上下移動構件11的台座13係被設置成可轉動，以 迴旋多關節機械手1來改變方向的方式所形成。此處，上 -13- 200930524 下移動機構11係朝向與手部8的移動方向相同的方向來 配置，支撐構件10則是朝向對於手部8的移動方向成垂 直的方向來突出上下移動機構11，連結至臂2的基端之 關節部3。另外’連結至下臂22之支撐構件10，當臂2 利用上下移動機構11來往下方移動時，會形成爲以不會 干涉到台座13的方式來如第2圖所示朝向手部8的移動 方向偏位的形狀。另外’上下移動機構11係以具有遮蔽 φ 功能的保護罩（未圖式）來覆蓋，抑制來自柱體12內部 的粉塵。 本發明與日本專利文獻1不同的部分是上下移動機構 朝向與手部的移動方向相同的方向來配置，上下移動機構 與臂2的基端之關節部相連結之支撐構件1〇以朝向與前 述手部的移動方向成垂直的方式突出，且與下臂22相連 結之支撐構件以不會干涉到台座13的方式，朝向手部的 移動方向偏位的方式所形成的部分。 Q 其次’針對動作來進行說明。本發明的多關節機械手 1所裝備之2組臂2，例如具有複數個關節部，即是多關 節機械手1由水平多關節型機械手所構成。本實施形態中 的臂2係具備有與習知的臂2的構造同樣的構造。 上腕ό的基端係藉由驅動軸來與支撐構件相連結 ’而構成可轉動的肩關節臂部3。該肩關節臂部3成爲臂 2的基端之關節部3。另外，上腕6的前端與前腕7的基 端藉由驅動軸來相連結，而構成可轉動的肘關節部4。另 外，前腕7的前端與手部8藉由驅動軸來相連結，而構成 -14- 200930524 可轉動的手關節部5。 臂2係利用迴轉驅動源（未圖示）來令肩關節臂部3 及肘關節部4及手關節部5轉動，使手部8朝向工件取出 /供應方向移動。此時，臂2則是該構造上，手部8朝向 1個方向，在上腕6及前腕7完全伸出的伸展位置與在上 腕6及前腕7摺疊在一起的狀態下的回縮位置之間進行直 線移動，進行伸縮動作。 φ 此處，利用下臂22來針對本實施例的多關節機械手 1的迴旋半徑進行說明。在第4圖所示之臂22的回縮位 置，利用手部8來保持之工件9的中心，被設計成與台座 1 3的迴轉中心一致。進而，以肩關節臂部3的迴轉中心 、及手關節部5的迴轉中心、及台座13的迴轉中心一致 於手部8的移動方向之軸線上的方式偏位來令台座13轉 動時，肘關節部4或手部8不會突出多關節機械手1的周 圍所必要之最小區域圓1 5，而可以縮小多關節機械手1 Q 的迴旋半徑。 此處，爲了避免圖面變複雜，已利用下臂來進行說明 過，至於上臂21也是同樣，工件9的中心，被設計成與 台座13的迴轉中心一致，肩關節臂部3、手關節部5以 及台座13之迴轉中心的位置關係也是與下臂相同的構成 〇 其次，針對上下方向的動作進行說明。臂2係被安裝 在支撐構件10，利用上下移動機構11，依據控制器（未 圖示）的指令，在上下方向上進行移動。如第3圖所示向 -15- 200930524 下方移動時，會形成以支撐構件10不會與台座13起衝突 的方式來朝向手部8的移動方向偏位的形狀，因而支撐構 件1〇能夠下降到上下移動機構11之最下點的移動位置爲 止。 此外，本發明中，已針對具有上臂和下臂之多關節機 械手進行述說過，不過即使是由上下任一方的臂所組成之 多關節機械手，當然也是同樣。另外，還針對具有肩關節 φ '肘關節以及手關節的迴轉關節之多關節機械手進行述說 過’不過有關手關節部被固定之多關節機械手，當然也具 有同樣的作用和效果。 [產業上的可利用性] 在這種手部上載置物品來進行搬運，就可以進行物品 收授的作業’所以用途上可適用於厚板或箱狀物品的搬運 作業。 ❿ 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明的實施例的多關節機械手之立體 圖。 第2圖爲表示本發明的實施例的多關節機械手之上面 圖。 第3圖爲表示本發明的實施例的多關節機械手之正面 圖。 第4圖爲表示本發明的實施例中多關節機械手的迴旋 -16- 200930524 半徑之圖。 第5圖爲習知的多關節機械手之立體圖。 第6圖爲表示習知的多關節機械手的迴旋半徑之圖。 【主要元件符號說明】 1 =多關節機械手 2 ：臂

21 :上臂 22 :下臂 3 肩關節部 4 :肘關節部 5 :手關節部 6 :上腕 7 :前腕 8 :手部 9 :工件 I 〇 :支撐構件 II :上下移動機構 1 2 :柱體 13 :台座 1 4 :基台 1 5 :最小區域圓 1 6 :柱塊 -17-

Claims (1)

1. 200930524 七、申請專利範園： 1·—種多關節機械手，係由：載置搬送物之手部（8)、 及與前述手部（8)相連結且具備至少2個以上的迴轉關節 (3)(4)(5)並以朝向1個方向移動前述手部（8)的方式進行伸 縮且以在上下方向相對向的方式配置之多關節臂（2 1)(2 2) 、及使上下移動的方式將前述多關節臂（2 1)(2 2)與被安裝 在柱體（12)之向上下方向移動的移動機構（11)予以相連結 φ 之支撐構件（10)、及連結於前述柱體（I2)的下端部且將被 安裝在前述柱體（12)的前述多關節臂（2 1)(22)迴旋之台座 (13)所組成之多關節機械手，其特徵爲： 前述移動機構（1 1)，係與前述上腕（6)及前述前腕（7) 完全伸展的伸展方向同方向地配置於前述柱體（12)， 配置於前述移動機構（11)的支撐構件（10)，係向與前 述上腕（6)及前述前腕（7)完全伸展的伸展方向垂直的方向 且前述手部（8)的移動方向相對偏位， Q 前述手部（8)，係與朝前述柱體（12)的前述台座（13)的 安裝面平行且與前述移動機構（11)的移動方向垂直地移動 ，當配置於前述支撐構件（10)的肩關節（3)的迴轉中心、與 手部（8)的迴轉中心、與台座（13)的迴轉中心的位置關係， 形成爲進行移動來引進前述手部至前述上腕（6)及前述前腕 (7)成爲折疊的狀態的回縮位置時，使一致於手部的前述上 腕（6)及前述前腕（7)完全伸展的伸展方向及前述上腕（6)及 前述前腕（7)成爲折疊的狀態的回縮方向的軸線上的方式， 從前述伸展方向前方起依照前述肩關節（3)的迴轉中心、台 -18- 200930524 座（13)的迴轉中心、手部（8)的迴轉中心的順序來配置 2.如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手， ，前述移動構件，係與前述手部的前述上腕及前述前 全伸展的伸展方向同方向地配置於前述柱體，配置於 移動機構的支撐構件，係向與前述手部的前述上腕及 前腕完全伸展的伸展方向垂直的方向突出，並與前述 節臂相連結。 Q 3.如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手， ，使當利用前述移動機構移動到前述柱體的最下側位 不會干涉到前述台座的方式配置於向前述手部的前述 及前述前腕完全伸展的伸展方向相對偏位的位置。 4.如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手， ，構成略3字狀且向上下配置之前述支撐構件的前述 節臂的基端的前述迴轉關節的位置，係配置在相對偏 位置。 〇 5.如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手， ，構成略3字狀且向上下配置之前述支撐構件的前述 節臂的基端的前述迴轉關節的的位置任一方，係配置 向前述手部的前述上腕及前述前腕完全伸展的伸展方 對偏位的位置。 6 .如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手， ，被配置在構成略3字狀且向上下配置之前述支撐構 前述多關節臂的基端的前述迴轉關節的位置的下側之 迴轉關節的位置，係配置在對於上側的前述迴轉關節 其中 腕完 前述 前述 多關 其中 置時 上腕 其中 多關 位的 其中 多關 在朝 向相 其中 件的 前述 的位 -19- 200930524 置會朝向前述手部的前述上腕及前述目丨』腕7^全伸展的伸展 方向相對偏位的位置。 7. 如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手’其中 ，前述移動機構係被保護蓋所覆蓋，具有抑制來自前述柱 體的發麈的遮蔽功能。 8. 如申請專利範圍第1項所述之多關節機械手，其中 ，前述柱體爲複數個柱塊相連結的構造° 9 ·如申請專利範圍第8項所述之多關節機械手’其中 ，在前述柱體的柱塊，具備有調整當將前述移動機構上下 方向移動時導引用之導引機構的配置之開口部。 1 0 .如申請專利範圍第8項所述之多關節機械手，其 中’前述柱體的柱塊之連結體形成有嵌合構造。 〇 -20-