TWI544993B - 具有可變機械手的四臂搬運機器人 - Google Patents

具有可變機械手的四臂搬運機器人 Download PDF

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Description

具有可變機械手的四臂搬運機器人
本發明涉及具有四個機械臂的搬運機器人，尤其涉及一種能夠個別驅動四個機械臂，能夠同時裝載及提起按既定節距單位上下裝載的貨物(基板或晶片等)的具有可變機械手的四臂搬運機器人。
在半導體設備或液晶顯示裝置等製造工藝中，對半導體晶片或液晶顯示裝置用玻璃基板等的基板執行引入及提起過程。
基板處理裝置(搬運機器人)為研發並使用雙臂機器人、由多臂構成的搬運機器人等，並且，一般包括：搬運器支撐部，支撐多個搬運器；基板處理部，處理基板；旋轉單元，在搬運器支撐部和基板處理部之間上下層疊；分度器機器人（indexer robot），在各個旋轉單元和搬運器支撐部之間搬運基板；主搬運機器人，在各個旋轉單元和基板處理部之間搬運基板。
該搬運機器人用於從根本上更有效地輸送晶片、基板或貨物，由此，以縮短工藝節拍時間(Tack Time)，提高工藝效率為研發方向。
由從用於搬運一個基板的具有一隻臂的搬運機器人研發了具有雙臂的搬運機器人，並以改善雙臂的結構而進行更有效的工藝為目的，公開有韓國公開專利文獻10-2008-0047205號(搬運基板機器人)及韓國公開專利文獻10-2012-0007449號(基板處理裝置及基板搬運方法)。
韓國公開專利文獻10-2008-0047205號公開有能夠獨立旋轉移動並同時上下移動的具有多臂而能夠有效實現搬運基板的搬運基板機器人。
韓國公開專利文獻10-2008-0047205號，在設置於東西南北四個方向而從各個方向能夠搬運貨物的結構這一層面上具有優點，但因向東西南北四個方向獨立地運行，因此，在直線式工藝或向一個方向進行的工藝中，具有不便於使用的缺點。
韓國公開專利文獻10-2012-0007449號提供一種用於增加基板處理裝置的輸送量(through put，單位時間的基板的處理數量)，縮短分度器機器人及主搬運機器人的待機時間的搬運機器人。
韓國公開專利文獻10-2012-0007449號具有縮短工藝時間的優點，但具有如下缺點，因是單臂上附著有多隻機械手的結構，而必須同時驅動，並且通過多隻機械手的結構，只有處於既定間距的情況下，才能搬運多個貨物。
本發明的目的為提供一種按相同水準方向的直線運動，能夠同時或個別地搬運貨物的具有可變機械手的四臂搬運機器人。
並且，本發明的目的為提供一種在直線式(In-Line)工藝及按一個方向連續的工藝中，通過同時輸送一張至四張貨物，引導進行快速的工藝流程，縮短工藝時間並提高工藝效率的具有可變機械手的四臂搬運機器人。
並且，本發明的目的為提供一種將四個機械臂以上下左右排列，能夠對機械手改變水準位置的具有可變機械手的四臂搬運機器人。
為了解決如上所述問題，本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人包括：第1至第4機械臂，內部形成有位置可變塊，並按上下及左右排列，按前後方向進行直線運動；第1至第4機械手，分別與所述位置可變塊接合，在既定範圍內改變左右寬幅，並且，將貨物同時或個別地從預定位置提起、搬運或裝載至另一預定的位置，能夠同時搬運多個貨物，並能夠分別對應工藝設備或箱子的各個節距，以提高工藝效率。
在此，所述位置可變塊在各個所述第1至第4機械臂的前端面具有開口部，並分別在所述第1至第4機械臂的內部形成有位置可變導軌，在所述第1至第4機械手的前端分別形成有通過導軌與所述位置可變導軌接合的可變滑動器。
在此，所述第1及第3機械臂被上下配置，所述第2及第4機械臂被上下配置，優選地，各個所述第1及第3機械臂的可變滑動器形成於相對的位置，各個所述第2及第4機械臂的可變滑動器形成於相對的位置，實現上下對稱的結構。
在此，所述第1至第4機械臂的外側面分別能夠滑動地接合於第1至第4水準導軌，所述第1及第2水準導軌的內側面分別安裝於上端垂直滑動器，所述第3及第4水準導軌的內側面分別安裝於下端垂直滑動器，所述上下端垂直滑動器通過導軌以上下方向接合於垂直形狀的垂直體。
在此，所述第1至第4機械臂的外側面分別能夠滑動地接合於第1至第4水準導軌，所述第1及第2水準導軌的內側面分別安裝於上端垂直滑動器，所述第3及第4水準導軌的內側面分別安裝於下端垂直滑動器，所述上下端垂直滑動器通過導軌以上下方向接合於垂直形狀的垂直體，所述垂直體的下端連接於進行圓周運動的旋轉體。
在此，各個所述第1至第4機械臂的外側面與第1至第4水準滑動器接合，所述第1至第4水準滑動器分別可滑動地接合於第1至第4水準導軌，並且，所述第1至第4水準導軌的外側面形成有導軌。
上述本發明的結構具有如下優點，能夠以相同水準方向的直線運動，同時或個別地搬運貨物，在直線式(In-Line)工藝及一個方向連續的工藝中，通過個別或同時輸送一張至四張貨物，而引導進行快速工藝流程，並縮短工藝時間，以提高工藝效率。
下面，參照附圖對本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的結構及作用效果進行說明。
圖1為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的剖視圖，圖2為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的平面圖，圖3為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的正面圖，圖4為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的側面圖。
如圖1至圖4所示，本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人(10)包括：底座框架(11)、滑動器底座(12)、導軌盒子(13)、導軌(14)、旋轉體(15)、垂直體(16)、上下端垂直滑動器(17a、17b)、第1至第4水準導軌(18a至18d)、第1至第4水準滑動器(19a至19d)、第1至第4機械臂(20a至20d)及第1至第4機械手(21a至21d)。
底座框架(11)支撐搬運機器人(10)並形成為四角框架形狀，根據需要，安裝有便於移動的滑輪，並安裝有多個固定裝置，以防止機器人運轉時移動。
並且，為了確認搬運機器人(10)的左右移動距離，底座框架(11)安裝有限位器。
滑動器底座(12)形成於底座框架(11)的內側，底座框架(11)的兩側上形成有用於水準移動滑動器底座(12)的導軌(14)。
導軌(14)通過導軌盒子(13)覆蓋，在導軌盒子(13)內安裝有傳輸電源及控制信號的線纜(未圖示)。
滑動器底座(12)與兩側的導軌(14)連接，能夠進行左右水準移動，並且，旋轉體(15)形成於中心上端，旋轉體(15)的前端安裝有垂直體(16)。
旋轉體(15)的中心形成有旋轉中心軸，旋轉體(15)以旋轉中心軸為基準旋轉。
旋轉體(15)以旋轉中心軸為基準，使第1至第4機械臂(20a至20d)旋轉360度，垂直體(16)能夠使第1至第4機械臂(20a至20d)進行上下往復直線運動。
導軌形成於垂直體(15)的一側面，該導軌上下接合有上端垂直滑動器(17a)和下端垂直滑動器(17b)，上下端垂直滑動器(17a、17b)同時進行上下往復直線運動。
第1及第2水準導軌(18a、18b)安裝於上下端垂直滑動器(17a、17b)的外側的一面，第3及第4水準導軌(18c、18d)安裝於上下端垂直滑動器(17a、17b)的外側的另一面。
第1至第4水準導軌(18a至18d)向外側形成有導軌，具有長條狀，以便機械臂的水準移動。
第1及第3水準導軌(18a、18c)為上下排列，第2及第4水準導軌(18b、18d)也具有上下排列的形狀。
第1至第4水準滑動器(19a至19d)能夠前後滑動地接合於各個第1至第4水準導軌(18a至18d)的導軌。
第1至第4機械臂(20a至20d)分別安裝於各個第1至第4水準滑動器(19a至19d)的內側，因水準滑動器的前後滑動地聯動，使得機械臂進行前後滑動。
第1至第4水準滑動器(19a至19d)和第1至第4機械臂(20a至20d)能夠實現物理性地分離，或接合為一體，接合為一體時，第1至第4機械臂(20a至20d)兼有滑動器，而能夠安裝於第1至第4水準導軌(18a至18d)。
第1至第4機械臂(20a至20d)為方格式排列，即第1及第4機械臂(20a、20d)和第2及第3機械臂(20b、20c)分別以相互對角方向配置，第1及第2機械臂(20a、20b)為上端水準排列，第3及第4機械臂(20c、20d)為下端水準排列。
第1至第4機械臂(20a至20d)的前端安裝有第1至第4機械手(21a至21d)，第1至第4機械手(21a至21d)放置有搬運物體。
第1至第4機械臂(20a至20d)的前端部形成有供安裝第1至第4機械手(21a至21d)的第1至第4位置可變塊(22a至22d)。
第1至第4機械手(21a至21d)接合於第1至第4位置可變塊(22a至22d)，根據第1至第4位置可變塊(22a至22d)的可變區域，第1至第4機械手(21a至21d)分別以左右改變位置。
第1至第4機械臂(20a至20d)能夠被分別獨立驅動，也能夠驅動兩個或三個，並且，能夠同時驅動。
第1至第4機械臂(20a至20d)能夠被同時或個別地驅動進行x軸方向的水準直線運動(x)、y軸方向的垂直直線運動(y)、z軸方向的水準直線運動(z)及旋轉運動(θ)。
x軸方向的水準直線運動(x)通過滑動器底座(12)和導軌(14)的接合，能夠實現以滑動器底座(12)的x軸方向進行往復運動，y軸方向的垂直直線運動(y)為以垂直體(16)為基準，使上下端垂直滑動器(17a、17b)以y軸方向進行上下垂直運動，z軸方向的水準直線運動為以第1至第4水準導軌(18a至18d)及第1至第4水準滑動器(19a至19d)為基準，第1至第4機械臂(20a至20d)以z軸方向被水準驅動，旋轉運動(θ)為以旋轉體(15)的旋轉中心軸為基準，使垂直體(16)旋轉運動360度。
第一至第四機械臂(20a至20d)的排列為方格式排列，即”口”文字排列，使得能夠同時搬運及裝載貨物。
根據第1至第4機械臂(20a至20d)的排列，能夠同時或個別搬運及裝載四張貨物，但根據工藝，不驅動某一個或兩個機械臂地驅動三個機械臂或兩個機械臂，能夠同時搬運及個別裝載三個貨物或兩個貨物。
並且，也可以不驅動第1至第4機械臂(20a至20d)中的某一個的機械臂，而驅動三個機械臂。
圖5為顯示本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的機械手的改變水準位置動作的狀態圖。
圖5為顯示在四個機械臂(20a至20d)向前方前進的狀態下，第1至第4機械手(21a至21d)改變為了最大寬幅和改變為了最小寬幅的。
(A)為在第1至第4機械手(21a至21d)向前方前進的狀態下，向兩側展開至最大寬幅時的狀態圖，(B)為在第1至第4機械手(21a至21d)向前方前進的狀態下，縮小至最小寬幅時的狀態圖。
四個機械手(21a至21d)的可變範圍能夠在第1至第4位置可變塊(22a至22d)的可變範圍內進行，機械手(21a至21d)分別接合導軌，以便在位置可變塊(22a至22d)內進行滑動。
第1至第4位置可變塊(22a至22d)形成於第1至第4機械臂(20a至20d)內部，第1至第4機械臂(20a至20d)的前端面具有開口部。
開口部側為用於接合第1至第4機械手(21a至21d)而插入的部分。
為了位置可變塊(22a至22d)和機械手(21a至21d)進行導軌接合，在位置可變塊(22a、22c)的內部形成有第1及第3位置可變導軌(24a、24c)，並分別通過導軌接合於各個第1及第3位置可變導軌(24a、24c)的第1及第3可變滑動器(23a、23c)安裝於機械手(21a、21c)前端部。
第2、第4位置可變導軌及第2、第4可變滑動器也同第1、第3可變導軌(24a、24c)及第1、第3可變滑動器(23a、23c)一樣地形成。
優選地，第1及第3可變滑動器(23a、23c)以相對方向形成，第2及第4可變滑動器也以相對方向形成，而形成上下對稱結構。
如圖1至圖5所示，本發明的搬運機器人(10)的四個機械臂按水準方向進行直線運動，能夠同時傳輸四張貨物(以顯示板為代表)，能夠同時傳輸四張構成為既定的上下節距的工藝設備或箱子內部的貨物，並且能夠同時傳輸四張構成為既定的左右節距的工藝設備或箱子內部的貨物。
在該直線式工藝中，能夠傳輸大量貨物，能夠按工藝設備或箱子的各個節距進行對應，通過縮短機器人的設定時間，極大化提高工藝效率。
圖6為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1機械臂的水準前進狀態圖，圖7為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1及第2機械臂的水準前進狀態圖，圖8為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1至第3機械臂的水準前進狀態圖，圖9為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1至第4機械臂的水準前進狀態圖。
參照圖6，第1機械臂(20a)以第1水準導軌(18a)為基準，以前進方向進行水準移動(z軸方向)，第1機械手(21a)安裝於第1機械臂(20a)，同時按z軸方向運動，並且在形成於第1機械臂(20a)前端的第1位置可變塊(22a)的範圍內，左右位置為可變狀態。
參照圖7，第1機械臂(20a)及第2機械臂(20b)以第2水準導軌(18b)為基準，以前進方向水準移動(z軸方向)，第2機械手(21b)安裝於第2機械臂(20b)，同時以z軸方向運動，並且在形成於第2機械臂(20b)前端的第2位置可變塊(22b)的範圍內，左右位置為可變狀態。
參照圖8及圖9，與第1及第2機械臂(20a、20b)一樣，第3及第4機械臂(20c、20d)也以第3及第4水準導軌(18c、18d)為基準，以前進方向水準移動(z軸方向)，第3及第4機械手(21c、21d)安裝於第3及第4機械臂(20c、20d)，同時以z軸方向運動，並且，在第3及第4位置可變塊(22c、22d)的範圍內，左右位置為可變狀態。
參照如上附圖對本發明的優選實施例進行了說明，但應當理解，上述本發明的技術結構，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本發明的技術思想或必要特徵的情況下，可通過其它具體的形式實施。因此，應當理解，上述實施例在所有方面只用於例示，並非限定本發明，本發明的範圍通過請求項範圍顯示，而非根據上述所述詳細說明，從請求項範圍的意義及範圍以及等同概念得出的所有變更或變形的形狀都包含于本發明的範圍內。
10‧‧‧搬運機器人
11‧‧‧底座框架
12‧‧‧滑動器底座
13‧‧‧導軌盒子
14‧‧‧導軌
15‧‧‧旋轉體
16‧‧‧垂直體
17 a、17b‧‧‧垂直滑動器
18a、18b、18c、18d‧‧‧水準導軌
19a、19b、19c、19d‧‧‧水平滑動器
20a、20b、20c、20d‧‧‧機械臂
21a、21b、21c、21d‧‧‧機械手
22a、22b、22c、22d‧‧‧位置可變塊
23a、23c‧‧‧可變滑動器
24a、24c‧‧‧可變導軌
圖1為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的剖視圖； 圖2為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的平面圖； 圖3為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的正面圖； 圖4為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的側面圖； 圖5為顯示本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的機械手的改變水準位置動作的狀態圖； 圖6為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1機械臂的水準前進狀態圖； 圖7為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1及第2機械臂的水準前進狀態圖； 圖8為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1至第3機械臂的水準前進狀態圖； 圖9為本發明的具有可變機械手的四臂搬運機器人的第1至第4機械臂的水準前進狀態圖。
16‧‧‧垂直體
17a‧‧‧垂直滑動器
18a、18b、18c、18d‧‧‧水準導軌
19a、19b、19c、19d‧‧‧水平滑動器
20a、20b、20c、20d‧‧‧機械臂
21a、21b、21c、21d‧‧‧機械手
22a、22b、22c、22d‧‧‧位置可變塊
23a、23c‧‧‧可變滑動器
24a、24c‧‧‧可變導軌

Claims (5)

  1. 一種具有可變機械手的四臂搬運機器人，包括：第1至第4機械臂，內部形成有位置可變塊，並由上下及左右排列，由前後方向進行直線運動；第1至第4機械手，分別與所述位置可變塊接合，在既定範圍內改變左右寬幅，並且，將貨物同時或個別地從預定位置提起、搬運或裝載至另一預定的位置，其中，所述位置可變塊在各個所述第1至第4機械臂的前端面具有開口部，並分別在所述開口部的內部形成有位置可變導軌，以及所述第1至第4機械手的前端分別形成有與所述位置可變導軌接合的可變滑動器。
  2. 如請求項1所述的具有可變機械手的四臂搬運機器人，其中所述第1及第3機械臂被上下配置，所述第2及第4機械臂被上下配置，各個所述第1及第3機械臂的可變滑動器形成於相對的位置，各個所述第2及第4機械臂的可變滑動器形成於相對的位置。
  3. 一種具有可變機械手的四臂搬運機器人，包括：第1至第4機械臂，內部形成有位置可變塊，並由上下及左右排列，由前後方向進行直線運動；第1至第4機械手，分別與所述位置可變塊接合，在既定範圍內改變左右寬幅，並且，將貨物同時或個別地從預定位置提起、搬運或裝載至另一預定的位置， 所述第1至第4機械臂的外側面分別能夠滑動地接合於第1至第4水平導軌，所述第1及第2水平導軌的內側面分別安裝於上端垂直滑動器，所述第3及第4水平導軌的內側面分別安裝於下端垂直滑動器，所述上下端垂直滑動器通過導軌由上下方向接合於垂直形狀的垂直體。
  4. 如請求項3所述的具有可變機械手的四臂搬運機器人，其中所述垂直體的下端連接於進行圓周運動的旋轉體。
  5. 如請求項3所述的具有可變機械手的四臂搬運機器人，其中各個所述第1至第4機械臂的外側面以第1至第4水平滑動器作為媒介，而可滑動地接合於第1至第4水平導軌。
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