TWI644767B - 工件保持機構 - Google Patents

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TWI644767B
TWI644767B TW106121423A TW106121423A TWI644767B TW I644767 B TWI644767 B TW I644767B TW 106121423 A TW106121423 A TW 106121423A TW 106121423 A TW106121423 A TW 106121423A TW I644767 B TWI644767 B TW I644767B
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倉岡修平
笹木恵太
宇都達
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川崎重工業股份有限公司
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Abstract

提供一種工件保持機構，其具備：具有第1面部的第1支承體、具有第2面部的第2支承體、較第1面部位於第2面部側且具有位在相當於第1面部下端之高度位置之第3面部的第3支承體、較第2面部位於第1面部側且具有位在相當於第2面部下端之高度位置之第4面部的第4支承體、在第1面部之第1方向之一端較第1面部位於第2面部側且具有較第3面部位於上方之第5面部的第5支承體、在與第1面部之第1方向之另一端對向之第2面部之端部較第2面部位於第1面部側且具有較第4面部位於上方之第6面部的第6支承體，第3面部與第4面部中之至少任一方，係由延伸於第1方向之一面、或在第1方向並設之複數面構成。

Description

工件保持機構
本發明係關於基板等之工件保持機構。
基板搬送機器人，係使保持基板之臂部於三維方向進行空間移動以搬送基板。半導體基板與印刷基板等基板狀之電子零件相較強度較弱，因此一般在進行半導體基板之搬送時，係在基板搬送用翼片之主面上載置基板來保持基板。例如專利文獻1及專利文獻2中，揭示了以將基板嵌入於凹部之狀態保持基板，且揭示了進行基板之定位的基板搬送用翼片。
惟，近年來，就提升生產性之觀點，提出了在習知由人進行之作業現場導入機器人，由機器人與作業員在同一作業空間內共同進行作業之方案。
先行技術文獻
[專利文獻1]特開平8-316287號公報
[專利文獻2]特開2002-141389號公報
然而，上述將習知基板搬送機器人導入電子零件之組裝現場之情形時，欲拾取平面堆疊之印刷基板將之搬送至既定位置，在翼片之構 成上而言是困難的。此課題，在上述以習知翼片保持工件之場合是共通的。
因此，本發明之目的在提供一種具備對準(Alignment)功能之工件保持機構。
本發明之一態樣之工件保持機構，具有能在3維空間內移動之第1臂部及第2臂部，其具備：第1支承體，具有由設在該第1臂部之前端、延伸於水平面內之第1方向的一面、或由在該第1方向並設之複數面構成的第1面部；第2支承體，具有由設在該第2臂部之前端、與該第1面部對向且延伸於該第1方向的面、或由在該第1方向並設之複數面構成的第2面部；第3支承體，係設在該第1支承體，較該第1面部位於該第2面部側，具有位在相當於該第1面部下端之高度位置的第3面部；第4支承體，係設在該第2支承體，較該第2面部位於該第1面部側，具有位在相當於該第2面部下端之高度位置的第4面部；第5支承體，係設在該第1支承體，在該第1面部之第1方向之一端較該第1面部位於該第2面部側，且具有較該第3面部位於上方的第5面部；以及第6支承體，係設在該第2支承體，與該第1面部之第1方向之另一端對向之該第2面部之端部，較該第2面部位於該第1面部側，且具有較該第4面部位於上方的第6面部；該第3面部與該第4面部中之至少任一方，係由延伸於該第1方向之一面、或由在該第1方向並設之複數面所構成。
根據上述構成，藉由一邊維持第1面部與第2面部彼此平行之狀態、且將第3面部與第4面部之高度維持於同狀態，一邊相對第1支承體移動第2支承體以調整第1面部與第2面部之距離，即能一邊將基板 之高度調整於水平、一邊支承基板之左右兩端。此時，藉由一邊維持前述第1面部與前述第2面部彼此平行之狀態、且將前述第3面部與第4面部之高度維持於相同狀態，一邊相對前述第1支承體使第2支承體往第1方向移動，即能支承基板之前後兩端。如此，由於能在從基板平面所視之旋轉方向、傾斜、高度之偏差經調整之狀態下保持基板，因此能將基板搬送至3維空間內之既定位置。例如，能將平面堆疊之基板設置於檢査裝置(例如ICT)。
又，上述工件保持機構，亦可一邊維持前述第1面部與前述第2面部彼此平行之狀態、且將前述第3面部與第4面部之高度維持於相同狀態，一邊相對前述第1支承體使第2支承體移動，以調整前述第1面部與前述第2面部之距離。
再者，上述工件保持機構，亦可一邊維持前述第1面部與前述第2面部彼此平行之狀態、且將前述第3面部與第4面部之高度維持於相同狀態，一邊相對前述第1支承體使第2支承體移動往第1方向移動。
上述工件保持機構，可由具備前述第1臂部及第2臂部之機器人構成。
根據本發明，能提供一種具備對準功能之工件保持機構。
本發明之上述目的、其他目的、特徵、以及優點，可在參照所附圖式下，由以下較佳實施態樣之詳細說明獲得充分理解。
1‧‧‧基板保持機構(工具)
2L、2R‧‧‧臂部
3‧‧‧控制裝置
4‧‧‧基台
11‧‧‧第1支承體
12‧‧‧第2支承體
13‧‧‧第3支承體
14‧‧‧第4支承體
15‧‧‧第5支承體
16‧‧‧第6支承體
11a‧‧‧第1面部
12a‧‧‧第2面部
13a‧‧‧第3面部
14a‧‧‧第4面部
15a‧‧‧第5面部
16a‧‧‧第6面部
20‧‧‧檢査裝置
20a‧‧‧檢査台
30‧‧‧基板暫置台
40‧‧‧印刷基板(工件)
100‧‧‧機器人
301‧‧‧運算部
302‧‧‧記憶部
303‧‧‧伺服控制部
圖1係顯示本發明第1實施形態之基板保持機構之構成的立體圖。
圖2係圖1之基板保持機構的俯視圖。
圖3係顯示機器人之構成的前視圖。
圖4係顯示控制裝置之概略構成的方塊圖。
圖5係顯示機器人作業現場之一例的側視圖。
圖6係以示意方式顯示機器人之第1動作的圖。
圖7係以示意方式顯示機器人之第2動作的圖。
圖8係以示意方式顯示機器人之第3動作的圖。
圖9係顯示本發明第2實施形態之基板保持機構之構成的立體圖。
圖10係圖9之基板保持機構的俯視圖。
圖11係以示意方式顯示機器人之動作的圖。
接著，一邊參照圖式一邊說明本發明之實施形態。以下，針對所有圖式中之相同或相當之要件係賦予相同符號，省略重複之說明。
(第1實施形態)
圖1係顯示本發明第1實施形態之基板保持機構之構成的立體圖。圖2係圖1之基板保持機構的俯視圖。基板保持機構1，係安裝在機器人100之第1機器人臂部2R(以下，稱「第1臂部2R」)、及第2機器人臂部2L(以下，稱「第2臂部2L」)之前端的工具。基板保持機構1係保持基板狀之電子零件(工件)，且具備基板(工件)之對準功能。圖1及圖2中，定義了彼此正交之3個的XYZ軸。此等XYZ軸，與以第1臂部2R及第2臂部2L之前端為基準定義之手前端座標系一致。
基板保持機構1，具備：設在第1臂部2R之前端的第1支承體11、設在第2臂部2L之前端的第2支承體12、設在第1支承體11的第3支承體13、設在第2支承體12的第4支承體14、設在第1支承體11的第5支承體15、以及設在第2支承體12的第6支承體16。
第1支承體11，此處，具有長方體之形狀。此長方體之端部上面，透過2條安裝具固定有第1臂部2R。此長方體之一側面(Y軸之正方向側)，形成延伸於在水平面內(X-Y平面)之第1方向(X軸方向)的帶狀面(第1面部11a)。
第2支承體12，此處，具有長方體之形狀。此長方體之端部上面，透過2條安裝具固定有第2臂部2L。此長方體之一側面(Y軸之負方向側)形成與第1面部11a對向、且延伸於第1方向(同圖中為X軸方向)的帶狀面(第2面部12a)。
第3支承體13，此處，具有平板形狀。此平板之一側面(Y軸之正方向側)接觸第1面部11a而被固定。此平板之上面，形成從第1面部11a之下端朝向第2面部12a之方向突出、且與第1面部11a延伸於同方向(X軸方向)的第3面部13a。第3面部13a，較第1面部11a位於第2面部12a側，位在相當於第1面部11a之下端的高度位置。
第4支承體14，此處，具有平板形狀。此平板之一側面(Y軸之負方向側)接觸第2面部12a而被固定。此平板之上面，形成從第2面部12a之下端朝向前述第1面部之方向突出、且與第2面部12a延伸於同方向之的第4面部14a。第4面部14a，較第2面部12a位於第1面部11a側，位在相當於第2面部12a之下端的高度位置。於本實施形態，第3面部 13a與第4面部14a之双方係由延伸於第1方向(X軸之正方向)之一面構成。
第5支承體15，此處，具有長方體之形狀。此長方體之一側面(Y軸之正方向側)接觸第1面部11a而被固定。此長方體之另一側面(X軸之正方向側)在第1面部11a之第1方向(X方向)之一端，形成較第1平面11a部位於第2面部12a側、且較第3面部13a位於上方的第5面部15a。
第6支承體16，此處，具有長方體之形狀。此長方體之一側面(Y軸之負方向側)接觸第2面部12a而被固定。此長方體之另一側面(X軸之負方向側)在與第1面部11a之第1方向之另一端對向之第2面部12a的端部，形成較第2面部12a位於第1面部11a側、且較第4面部14a位於上方的第6面部16a。
又，圖1及圖2中，第1面部11a與第2面部12a雖係顯示成彼此對向、且平行(延伸於同一方向)，但第1臂部2R與第2臂部2L可使第1支承體11與第2支承體12在3維空間內移動，第1面部11a與第2面部12a可變更為任意角度。
其次，說明具備基板保持機構1之機器人100之構成。圖3係顯示機器人100之構成的前視圖。如圖3所示，機器人100，具備：基台4、被此基台4支承之一對第1臂部2R及第2臂部2L、以及收納在基台4內之控制裝置3。左右之第1臂部2R及第2臂部2L能在3維空間內移動。第1臂部2R及第2臂部2L，可獨立動作、亦可彼此關聯動作。第1臂部2R及第2臂部2L，可採用一般的水平多關節型機器人臂部，由於構成已為 公知，因此關於第1臂部2R及第2臂部2L之詳細說明予以省略。又，本實施形態中，工具(1)雖係透過安裝具固定在第1臂部2R及第2臂部2L之前端，但亦可透過機械式介面裝卸可能的安裝在第1臂部2R及第2臂部2L之前端。
其次，說明控制裝置3。圖4係顯示控制裝置3之概略構成的方塊圖。如圖4所示，控制裝置3，具備：CPU等之運算部301、ROM、RAM等之記憶部302、以及伺服控制部303。控制裝置3，例如係具備微控制器等之電腦的機器人控制器。又，控制裝置3可以是以進行集中控制之單獨的控制裝置構成，亦可以是以彼此協力動作進行分散控制之複數個控制裝置構成。於記憶部302，儲存有做為機器人控制器之基本程式、各種固定資料等之資訊。運算部301，藉由讀出並執行儲存在記憶部302之基本程式等之軟體，據以控制機器人100之各種動作。亦即，運算部301，生成機器人100之控制指令，將之輸出至伺服控制部303。伺服控制部303根據由運算部301生成之控制指令，控制與機器人100之第1臂部2R及第2臂部2L之各關節軸對應之伺服馬達之驅動。又，將工具(1)以安裝在第1臂部2R及第2臂部2L之機械式介面等之其他構件來進行動作之方式構成之情形時，該動作之控制亦可由控制裝置3進行。亦即，控制裝置3，進行機器人100整體之動作控制。
圖5係顯示機器人100之作業現場之一例的側視圖。如圖5所示，機器人100係被導入電子零件之組裝現場。於機器人100之右側設有基板暫置台30。於基板暫置台30上平面堆疊有印刷基板40。各印刷基板40，係以基板側在下、電路側在上之狀態配置。機器人100之左側設有檢査 裝置20。檢査裝置20，於本實施形態中，為內電路測試器(ICT：In-circuit Tester)。ICT係在不使基板動作之情形下，以微小電力對構裝在基板之各個零件之特性進行電性檢査，據以發現透過目視檢査難以發現之瑕疵。機器人100，承擔印刷基板40之檢査作業之一部分。機器人100，從上方依序拾取基板暫置台30上平片堆疊之2片印刷基板40，將之搬送至檢査裝置20之檢査台20a之既定位置。
其次，說明機器人之動作。以下所示之圖中，定義彼此正交之3個的XYZ軸。此等XYZ軸與以第1臂部2R及第2臂部2L之前端為基準定義之手前端座標系一致。首先，控制裝置3控制第1臂部2R及第2臂部2L之動作，將位置對準於基板暫置台30上之印刷基板40(機器人之第1動作)。圖6係以示意方式顯示機器人之第1動作的圖。同圖(A)係第1動作中之基板保持機構1與印刷基板40的俯視圖。同圖(B)係VI-VI線剖面圖。同圖中僅簡略的顯示了基板保持機構1與位在最上位之印刷基板40。控制裝置3，如圖6所示，移動第1支承體11與第2支承體12以使印刷基板40位於第1面部11a與第2面部12a之間。基板暫置台30之位置，可預先存在記憶部302、亦可以手動進行遠距操作。
在人隨便將印刷基板40平面堆疊於基板暫置台30上之情形時，如圖6所示，最上位之印刷基板40有可能在旋轉方向(XY平面)及高度方向(Z方向)產生偏移之情形。此外，在印刷基板40之電路側構裝有各種零件。因此，電路側之表面形狀不一樣，易產生此種偏移。
接著，控制裝置3控制第1臂部2R及第2臂部2L之動作，支承基板暫置台30上之印刷基板40之左右兩端(機器人之第2動作)。圖 7係以示意方式顯示機器人100之第2動作的圖。同圖(A)係第1動作中之基板保持機構1與印刷基板40的俯視圖。同圖(B)係VII-VII線剖面圖。控制裝置3，如圖7所示，一邊將第1面部11a與第2面部12a之彼此平行的狀態、且將第3面部13a與第4面部14a之高度維持於相同狀態，一邊相對第1支承體11移動第2支承體12以調整第1面部11a與第2面部12a之距離。據此，即能一邊將印刷基板40之高度調整為水平、一邊支承印刷基板40之左右兩端。
接著，控制裝置3控制第1臂部2R及第2臂部2L之動作，支承基板暫置台30上之印刷基板40之前後兩端(機器人之第3動作)。圖8係以示意方式顯示機器人之第3動作的圖。同圖(A)係第1動作中之基板保持機構1與印刷基板40的俯視圖。同圖(B)係VII-VII線剖面圖。控制裝置3，如圖8所示，一邊維持第1面部11a與第2面部12a彼此平行的狀態、且將第3面部13a與第4面部14a之高度維持於相同狀態，一邊相對第1支承體11使第2支承體12往第1方向移動。據此，由於能在將印刷基板40之旋轉方向、高度方向之偏移獲得調整之狀態下保持基板，因此能將印刷基板40搬送至檢査裝置20之檢査台30a上之既定位置。如上所述，根據本實施形態，可藉由機器人100將平面堆疊之印刷基板40設定至檢査裝置20。
(第2實施形態)
以下，說明第2實施形態。本實施形態之基板保持機構1之基本構成與第1實施形態相同。以下，省略與第1實施形態共通之構成之說明，僅針對不同構成加以說明。
圖9係顯示本發明第2實施形態之基板保持機構1A之構成的立體圖。圖10係圖9之基板保持機構1A的俯視圖。本實施形態之基板保持機構1A相較於第1實施形態，其不同點在於：第1面部11a~第6面部16a係由小的半球狀構建之頂點之極小面構成。
如圖9及圖10所示，第1面部11a係由在第1方向(X軸之正方向)並設之2個半球狀構件之頂點之極小面構成。第2面部12a，與第1面部11a對向，且由在第1方向(X軸之正方向)並設之2個半球狀構件之頂點之極小面構成。第3面部13a由1個半球狀構件之頂點之極小面構成。第4面部14a由在第1方向(X軸之正方向)並設之2個半球狀構件之頂點之極小面構成。第5面部15a及第6面部16a由1個半球狀構件之頂點之極小面構成。
於本實施形態，亦是藉由控制裝置3控制第1臂部2R及第2臂部2L之動作(第1動作至第3動作)，如圖11所示，基板保持機構1A能將基板以印刷基板40之旋轉方向、高度方向之偏移獲得調整之狀態加以保持。據此，能將印刷基板40搬送至檢査裝置20之檢査台30a上之既定位置。
又，第1面部11a及第2面部12a亦可由在第1方向(X軸方向)並設之3個以上之複數個面構成。
又，第3面部13a與第4面部14a中之至少任一方，可由延伸於第1方向(X軸方向)之一面、或在第1方向並設之複數個極小面構成。
又，上述各實施形態中，工件雖係印刷基板40，但不限定於此。亦可以是可撓性印刷基板、軟硬結合基板、液晶顯示器之玻璃基板 等之基板狀電子零件。此外，若係強度較半導體基板強之工件的話，可藉由與上述各實施形態同樣之構成，保持工件且實現工件之對準。
又，上述各實施形態中，檢査裝置20雖係內電路測試器，但只要是檢查基板狀電子零件之裝置的話，亦可以是例如板測試器(Board Tester)等其他檢査裝置。
由上述說明可知，對發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明可有各種改良及其他實施形態是顯而易知的。因此，上述說明應解釋為僅是一種例示，係為對發明所屬技術領域中具有通常知識者教示實施本發明之最佳態樣之目的所提供者。在不脫離本發明之精神下，可實質變更其構造及功能之雙方或其中一方之詳細狀況。
產業上可利用性
本發明在習知以人工進行之作業現場導入機器人時是非常有效的。

Claims (5)

  1. 一種工件保持機構，具有能在3維空間內移動之第1臂部及第2臂部，其具備：第1支承體，具有由設在該第1臂部之前端、延伸於水平面內之第1方向的一面、或由在該第1方向並設之複數面構成的第1面部；第2支承體，具有由設在該第2臂部之前端、與該第1面部對向且延伸於該第1方向的面、或由在該第1方向並設之複數面構成的第2面部；第3支承體，係設在該第1支承體，較該第1面部位於該第2面部側，具有位在相當於該第1面部下端之高度位置的第3面部；第4支承體，係設在該第2支承體，較該第2面部位於該第1面部側，具有位在相當於該第2面部下端之高度位置的第4面部；第5支承體，係設在該第1支承體，在該第1面部之第1方向之一端較該第1面部位於該第2面部側，且具有較該第3面部位於上方的第5面部；以及第6支承體，係設在該第2支承體，在與該第1面部之第1方向之另一端對向之該第2面部之端部，較該第2面部位於該第1面部側，且具有較該第4面部位於上方的第6面部；該第3面部與該第4面部中之至少任一方，係由延伸於該第1方向之一面、或由在該第1方向並設之複數面所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之工件保持機構，其係以一邊維持該第1面部與該第2面部彼此平行之狀態，且將該第3面部與第4面部之高度維持於相同狀態、一邊調整該第1面部與該第2面部之距離的方式，相對該第1支承體移動第2支承體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之工件保持機構，其係以一邊維持該第1面部與該第2面部彼此平行之狀態且將該第3面部與第4面部之高度維持於相同狀態，一邊相對該第1支承體將第2支承體移動於第1方向。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之工件保持機構，其係以具備該第1臂部及第2臂部之機器人構成。
  5. 如申請專利範圍第3項之工件保持機構，其係以具備該第1臂部及第2臂部之機器人構成。
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