TWI707753B - 自動化手臂更換機構 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種自動化手臂更換機構，其包含一放置裝置及一機器手臂裝置，該放置裝置包含放置夾爪單元的複數承載單元，以及承載單元具有磁吸件、位移活動空間及銜接感測組，該機器手臂裝置具有一運動單元及受控於該運動單元的一手臂單元，該手臂單元可選擇性地自動組接該放置裝置的夾爪單元，該手臂單元具有可通過該磁吸件磁吸帶動而位移的鎖扣件，通過鎖扣件是否被磁吸而形成解鎖、上鎖狀態，並藉由該銜接感測組感測，該自動化手臂更換機構可依據待輸送之晶圓尺寸，讓該手臂單元自動結合適當的夾爪單元，故便利性佳且適用性佳。

Description

自動化手臂更換機構
本發明係一種自動化手臂更換機構，尤指可讓手臂自動結合牙叉的自動化手臂更換機構。
晶圓係採用專用機進行輸送，而專用機採用吸取裝置吸取晶圓，且依據不同尺寸的晶圓需要個別配置適合的專用機，即單一專用機的吸取裝置無法適用於不同尺寸的晶圓，因此目前專用機的適用性不佳，無法滿足產業的需求。
本發明之主要目的在於提供一種自動化手臂更換機構，藉此改善目前專用機的適用性不佳的問題。
為達成前揭目的，本發明之自動化手臂更換機構包含： 一放置裝置，其包含一放置架、複數承載單元及複數夾爪單元，該複數承載單元係間隔地設置於該放置架，且每一承載單元包含二承載座，該複數夾爪單元分別設置於該複數承載單元，每一夾爪單元包含二夾爪，該二夾爪分別放置於對應之承載單元的該二承載座上，其中，每一承載座埋設一磁吸件並於該磁吸件上方形成一位移活動空間，且該承載座上設置一銜接感測組，每一夾爪的一端設置一固定桿及二定位桿，該固定桿位於該位移活動空間上方且該固定桿的外側面形成一環槽，該二定位桿分別位於該固定桿的兩側； 一機器手臂裝置，其係位於該放置裝置的外側並包含一運動單元及一手臂單元，該手臂單元設置並受控於該運動單元而可選擇性地自動組接該放置裝置的夾爪單元，且該手臂單元包含二手臂，每一手臂的末端部設置一固定套筒、二固定珠、二定位套筒、一鎖扣件及至少一復位件，該固定套筒的兩側分別形成一穿孔，該二固定珠分別設置在該固定套筒的穿孔，該二定位套筒位於該固定套筒的兩側，該鎖扣件係可移動地設於該手臂並抵靠該二固定珠，且該鎖扣件具有二凸部，其中，該二手臂通過該運動單元而移動至該放置裝置並組接其中一夾爪單元的該二夾爪，於每一手臂與對應之夾爪的組接時，由該銜接感測組感測該手臂與該夾爪的銜接動作，該夾爪的定位桿伸入該手臂的定位套筒，該夾爪的固定桿伸入該手臂的固定套筒，該鎖扣件可被該磁吸件磁吸而往下移動並伸入該位移活動空間，以形成解鎖狀態，且該手臂往上移動而解除該磁吸件的磁吸狀態，該鎖扣件復位並通過該二凸部分別推動該二固定珠相向移動且伸入該固定桿的環槽，以定位該固定桿並形成上鎖狀態。
於自動組接過程中，該鎖扣件可被該磁吸件磁吸而位移並形成解鎖狀態，並通過該銜接感測組感測確認解鎖狀態，讓夾爪的固定桿順利插入該固定套筒，以及夾爪的定位桿插入對應的定位套筒，通過該銜接感測組感測夾爪與手臂的插組是否確實，在通過該運動單元帶動手臂往上移動，解除該磁吸件對該鎖扣件的吸附，該鎖扣件可通過所述復位件復位，復位移動的過程中，讓該鎖扣件的該二凸部分別推動該二固定珠伸入該固定桿的環槽，通過該銜接感測組感測該鎖扣件是否移動出該位移活動空間，所以該機器手臂裝置可自動與夾爪單元組裝，並可通過夾爪單元輸送晶圓。
上述中，該自動化手臂更換機構可依據待輸送之晶圓的尺寸，通過該機器手臂裝置自動組接適當的夾爪單元以輸送晶圓，故靈活性與適用性佳。
如圖1、圖2所示，本發明自動化手臂更換機構包含一放置裝置1及一機器手臂裝置2。
如圖1、圖2所示，該放置裝置1包含一放置架10、複數承載單元20及複數夾爪單元30，該複數承載單元20係間隔地設置於該放置架10，且每一承載單元20包含二承載座21，該複數夾爪單元30分別設置於該複數承載單元20，每一夾爪單元30包含二夾爪31，該二夾爪31分別放置於對應之承載單元20的該二承載座21上，如圖4至圖7，每一承載座21埋設一磁吸件22並於該磁吸件22上方形成一位移活動空間23，且該承載座21上設置一銜接感測組24，每一夾爪31的前緣設置複數吸盤36，以及夾爪31的一端設置一固定桿32及二定位桿33，該固定桿32位於該位移活動空間23上方且該固定桿32的外側面形成一環槽34，以及該固定桿32的中央處形成一通孔37，該二定位桿33分別位於該固定桿32的兩側。
如圖1至圖3所示，該機器手臂裝置2係位於該放置裝置1的外側並包含一運動單元40及一手臂單元50，該手臂單元50設置並受控於該運動單元40而可選擇性地自動組接該放置裝置1的夾爪單元30，且該手臂單元50包含二手臂51，如圖3、圖12、圖14，每一手臂51的末端部設置一固定套筒52、二固定珠54、二定位套筒55、一鎖扣件56及至少一復位件58，該固定套筒52伸入手臂51且固定套筒52與手臂51之間設置一真空密封元件59，該固定套筒52的兩側分別形成一穿孔53，該二固定珠54分別設置在該固定套筒52的穿孔53，該二定位套筒55位於該固定套筒52的兩側，該鎖扣件56係可移動地設於該手臂51並抵靠該二固定珠54，且該鎖扣件56具有二凸部57。
上述中，該二手臂51通過該運動單元40而移動至該放置裝置1並組接其中一夾爪單元30的該二夾爪31，於每一手臂51與對應之夾爪31的組接時，由該銜接感測組24感測該手臂51與該夾爪31的銜接動作，該夾爪31的定位桿33伸入該手臂51的定位套筒55，該夾爪31的固定桿32伸入該手臂51的固定套筒52，該鎖扣件56可被該磁吸件22磁吸而往下移動並伸入該位移活動空間23，以形成解鎖狀態，且該手臂51往上移動而解除該磁吸件22的磁吸狀態，該鎖扣件56復位並通過該二凸部57分別推動該二固定珠54相向移動且伸入該固定桿32的環槽34，以定位該固定桿32並形成上鎖狀態，上述中，該機器手臂裝置2具有一控制單元60，該運動單元40與該放置裝置1電性連接該控制單元60。
如圖4、圖5所示，於每一承載座21中，該承載座21上形成連通該位移活動空間23的一第一溝槽25及一第二溝槽26，該銜接感測組24包含一第一感測器241、一第二感測器242及一第三感測器243，該第一感測器241設於該承載座21並面向該第一溝槽25，該第二感測器242設於該承載座21並面向該第二溝槽26，該第三感測器243設於該第二感測器242上方。
如圖4至圖7，於每一承載座21中，該承載座21上設置一吸附定位件27及一夾爪感測器28，該吸附定位件27用以吸附定位對應的夾爪31，該夾爪感測器28用以檢測對應之夾爪31的放置與否，其中，該吸附定位件27可真空吸附對應的夾爪31，若對應的夾爪31有放置平整，則該吸附定位件27可順利抽真空；反之，對應的夾爪31沒有放置平整，則該吸附定位件27無法抽真空，所以可通過抽真空與否，判斷夾爪31是否放置平整。
另外，該承載座21上設置一型號檢測組29，該型號檢測組29具有間隔設置於該承載座21的一第一檢測件291、一第二檢測件292及一第三檢測件293，該第一檢測件291、第二檢測件292與第三檢測件293皆面向該承載座21上的夾爪31，用以檢測夾爪31的型號，此外，於每一夾爪31中，該夾爪31上設置一辨識件35，可透過影像感測器辨識該夾爪31上的辨識件35的編碼，用以辨識夾爪31的型號。
如圖1、圖2所示，該自動化手臂更換機構上界定相互垂直的一X軸、一Y軸及一Z軸，該運動單元40可帶動該手臂單元50沿該Y軸向移動、沿該Z軸向移動與沿該Z軸向轉動。
如圖15至圖17所示，該放置架10包含一底座11、一活動座12及一X軸向移動調整組件13，該活動座12係可移動地設置於該底座11上，該X軸向移動調整組件13設於該底座11並連接該活動座12，該X軸向移動調整組件13用以帶動該活動座12沿X軸向移動，其中，該X軸向移動調整組件13包含一定位塊131、一移動塊132、一螺桿133，該定位塊131設於該底座11，該移動塊132設於該活動座12，該螺桿133係可轉動地設於該定位塊131並螺接該移動塊132，於調整時，可轉動該螺桿133，讓該移動塊132沿著X軸向相對該螺桿133移動，且該活動座12隨該移動塊132一起移動，即該活動座12沿X軸向相對該底座11移動。
如圖15至圖17所示，該活動座12包含一第一座體14、一第二座體15及一Y軸向轉動調整組件16，該第一座體14係可移動設於該底座11，以及該第一座體14上設置一萬向軸承17，該第二座體15係可轉動地設於該第一座體14，該第二座體15上設置一轉軸18，該轉軸18插組於該第一座體14的萬向軸承17，該複數承載單元20設於該第二座體15，該Y軸向轉動調整組件16設於該第一座體14與該第二座體15之間，該Y軸向轉動調整組件16用以調整該第二座體15沿Y軸向轉動，其中，該Y軸向轉動調整組件16包含一上調整件161及二下調整件162，該上調整件161位於該轉軸18的上方，該二下調整件162位於該轉軸18的下方且間隔設置，該上調整件161與該二下調整件162圈圍形成一三角區域，該上調整件161與該二下調整件162皆具有一螺絲163、一螺帽164及一彈簧165，該螺絲163設於該第二座體15並凸伸出該第一座體14，該螺帽164螺設於該螺絲163並抵靠該第一座體14，該彈簧165套設於該螺絲163並位於該第一座體14與該第二座體15之間，於調整時，可轉動該上調整件161，讓該上調整件161沿該X軸向移動，進而帶動該第二座體15沿Y軸向轉動。
如圖15至圖17所示，該活動座12包含一X軸向轉動調整組件19，該X軸向轉動調整組件19設置於該第一座體14與該第二座體15之間，該X軸向轉動調整組件19用以調整該第二座體15沿X軸向轉動，其中，該X軸向轉動調整組件19包含一滑槽191、一凸塊192及一調整桿193，該滑槽191形成於該第一座體14，該凸塊192設於該第二座體15並凸伸出該滑槽191，該調整桿193設於該凸塊192並螺接於該第一座體14，於調整時，可轉動該調整桿193，讓該調整桿193相對該第一座體14沿Y軸向移動，該調整桿193進而帶動該凸塊192於該滑槽191中移動，因此該第二座體15可沿該X軸向轉動。
上述中，該手臂單元50可執行Y軸向的移動、Z軸向的移動、Z軸向的轉動，該活動座12透過該X軸向移動調整組件13執行X軸向的移動，該活動座12的第二座體15透過該X軸向轉動調整組件19執行X軸向的轉動，該活動座12的第二座體15透過該Y軸向轉動調整組件16執行Y軸向的轉動，藉此可調整手臂51與夾爪31的對位。
上述中，該自動化手臂更換機構的放置裝置1的複數夾爪單元30可為不同型號，並可通過該型號檢測組29、夾爪31上的辨識件35辨識夾爪31的型號，該自動化手臂更換機構可依據待輸送之晶圓的尺寸，讓該手臂單元50組接適合的夾爪單元30。
如圖8至圖14所示，於手臂51組接夾爪31時，該運動單元40帶動該手臂51朝放置於承載座21的夾爪31移動，夾爪31的定位桿33插入該手臂51的定位套筒55，該手臂51的鎖扣件56移動至該承載座21的磁吸件22上方時，該鎖扣件56受到該磁吸件22的吸引而往下移動並伸入該位移活動空間23，該鎖扣件56的凸部57的末端面移動至該二固定珠54下方並提供該二固定珠54可側向往外移動的空間，同時該銜接感測組24的第一感測器241可通過該第一溝槽25而順利感測該鎖扣件56是否順利伸入該位移活動空間23並形成解鎖狀態。
若已形成解鎖狀態，該手臂51進一步朝該夾爪31移動，讓該夾爪31的固定桿32伸入該手臂51的固定套筒52，且該固定桿32通過該二固定珠54之間並將該二固定珠54往外推，同時該銜接感測組24的第二感測器242通過該第二溝槽26感測到該鎖扣件56，可得知該固定桿32確實伸入該固定套筒52。
該運動單元40進而帶動該手臂51往上移動，該鎖扣件56移動出該位移活動空間23，減少該磁吸件22對該鎖扣件56的吸附力，且該鎖扣件56受到所述復位件58的回復力而復位，該鎖扣件56的該二凸部57往上移動並推動該二固定珠54相向移動並伸入該固定桿32的環槽34，以及該二凸部57的末端面抵靠該二固定珠54並形成上鎖狀態，將該固定桿32定位於該固定套筒52中，即該夾爪31與該手臂51確實組固，同時通過該銜接感測組24的第三感測器243感測該鎖扣件56是否確實復位。
待該自動化手臂更換機構的手臂51與夾爪31自動組接後，該機器手臂裝置2便可帶動夾爪31進行晶圓的輸送，且可依據晶圓尺寸的不同而更換適當型號的夾爪31。
上述中，該運動單元40具有一真空吸附件，該真空吸附件連通該固定桿32的通孔37，並通過該通孔37而連通該複數吸盤36，以吸住晶圓，讓晶圓在搬運時不致掉落破損。
綜上所述，該自動化手臂更換機構中，通過承載座21之磁吸件22、位移活動空間23的設置，讓鎖扣件56可自動解鎖、上鎖，並藉由該銜接感測組24的感測已確定該鎖扣件56之解鎖、上鎖狀態，因此可配置不同型號的夾爪31以供該手臂單元50選擇性地組接，所以輸送不同尺寸的晶圓時，只要更換適當的夾爪31即可，所以該自動化手臂更換機構的靈活性與適用性佳，且採用磁吸的調整而達到解鎖、上鎖的自動化組裝，可提高組裝便利性。
1:放置裝置 2:機器手臂裝置 10:放置架 11:底座 12:活動座 13:X軸向移動調整組件 131:定位塊 132:移動塊 133:螺桿 14:第一座體 15:第二座體 16:Y軸向轉動調整組件 161:上調整件 162:下調整件 163:螺絲 164:螺帽 165:彈簧 17:萬向軸承 18:轉軸 19:X軸向轉動調整組件 191:滑槽 192:凸塊 193:調整桿 20:承載單元 21:承載座 22:磁吸件 23:位移活動空間 24:銜接感測組 241:第一感測器 242:第二感測器 243:第三感測器 25:第一溝槽 26:第二溝槽 27:吸附定位件 28:夾爪感測器 29:型號檢測組 291:第一檢測件 292:第二檢測件 293:第三檢測件 30:夾爪單元 31:夾爪 32:固定桿 33:定位桿 34:環槽 35:辨識件 36:吸盤 37:通孔 40:運動單元 50:手臂單元 51:手臂 52:固定套筒 53:穿孔 54:固定珠 55:定位套筒 56:鎖扣件 57:凸部 58:復位件 59:真空密封元件 60:控制單元
圖1：為本發明自動化手臂更換機構之未操作立體外觀示意圖。 圖2：為本發明自動化手臂更換機構之已操作立體外觀示意圖。 圖3：為本發明自動化手臂更換機構之局部分解立體外觀示意圖。 圖4：為本發明自動化手臂更換機構之承載座的立體外觀示意圖。 圖5：為圖4的俯視平面示意圖。 圖6：為本發明自動化手臂更換機構之夾爪放置於承載座的立體外觀示意圖。 圖7：為圖6的局部剖面示意圖。 圖8：為本發明自動化手臂更換機構之手臂與夾爪組接操作俯視示意圖(一)。 圖9：為圖8的側視示意圖。 圖10：為本發明自動化手臂更換機構之手臂與夾爪組接操作俯視示意圖(二)。 圖11：為圖10的側視示意圖。 圖12：為本發明自動化手臂更換機構之手臂與夾爪組接的解鎖剖面示意圖。 圖13：為本發明自動化手臂更換機構之手臂與夾爪組接操作側視示意圖。 圖14：為本發明自動化手臂更換機構之手臂與夾爪組接的上鎖剖面示意圖。 圖15：為本發明自動化手臂更換機構之放置架的側視平面示意圖。 圖16：為圖15的局部剖面示意圖。 圖17：為本發明自動化手臂更換機構之放置架的後視平面示意圖。
1:放置裝置
2:機器手臂裝置
10:放置架
20:承載單元
21:承載座
30:夾爪單元
31:夾爪
36:吸盤
40:運動單元
50:手臂單元
51:手臂
60:控制單元

Claims (13)

  1. 一種自動化手臂更換機構，其包含： 一放置裝置，其包含一放置架、複數承載單元及複數夾爪單元，該複數承載單元係間隔地設置於該放置架，且每一承載單元包含二承載座，該複數夾爪單元分別設置於該複數承載單元，每一夾爪單元包含二夾爪，該二夾爪分別放置於對應之承載單元的該二承載座上，其中，每一承載座埋設一磁吸件並於該磁吸件上方形成一位移活動空間，且該承載座上設置一銜接感測組，每一夾爪的一端設置一固定桿及二定位桿，該固定桿位於該位移活動空間上方且該固定桿的外側面形成一環槽，該二定位桿分別位於該固定桿的兩側； 一機器手臂裝置，其係位於該放置裝置的外側並包含一運動單元及一手臂單元，該手臂單元設置並受控於該運動單元而可選擇性地自動組接該放置裝置的夾爪單元，且該手臂單元包含二手臂，每一手臂的末端部設置一固定套筒、二固定珠、二定位套筒、一鎖扣件及至少一復位件，該固定套筒的兩側分別形成一穿孔，該二固定珠分別設置在該固定套筒的穿孔，該二定位套筒位於該固定套筒的兩側，該鎖扣件係可移動地設於該手臂並抵靠該二固定珠，且該鎖扣件具有二凸部，其中，該二手臂通過該運動單元而移動至該放置裝置並組接其中一夾爪單元的該二夾爪，於每一手臂與對應之夾爪的組接時，由該銜接感測組感測該手臂與該夾爪的銜接動作，該夾爪的定位桿伸入該手臂的定位套筒，該夾爪的固定桿伸入該手臂的固定套筒，該鎖扣件可被該磁吸件磁吸而往下移動並伸入該位移活動空間，以形成解鎖狀態，且該手臂往上移動而解除該磁吸件的磁吸狀態，該鎖扣件復位並通過該二凸部分別推動該二固定珠相向移動且伸入該固定桿的環槽，以定位該固定桿並形成上鎖狀態。
  2. 如請求項1所述之自動化手臂更換機構，其中，於每一承載座中，該承載座上形成連通該位移活動空間的一第一溝槽及一第二溝槽，該銜接感測組包含一第一感測器、一第二感測器及一第三感測器，該第一感測器設於該承載座並面向該第一溝槽，該第二感測器設於該承載座並面向該第二溝槽，該第三感測器設於該第二感測器上方。
  3. 如請求項1所述之自動化手臂更換機構，其中，於每一承載座中，該承載座上設置一吸附定位件及一夾爪感測器，該吸附定位件用以吸附定位對應的夾爪，該夾爪感測器用以檢測對應之夾爪的放置與否。
  4. 如請求項2所述之自動化手臂更換機構，其中，於每一承載座中，該承載座上設置一吸附定位件及一夾爪感測器，該吸附定位件用以吸附定位對應的夾爪，該夾爪感測器用以檢測對應之夾爪的放置與否。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之自動化手臂更換機構，其中，於每一承載座中，該承載座上設置一型號檢測組，該型號檢測組具有間隔設置於該承載座的一第一檢測件、一第二檢測件及一第三檢測件。
  6. 如請求項1至4中任一項所述之自動化手臂更換機構，其中，於每一夾爪中，該夾爪上設置一辨識件。
  7. 如請求項5所述之自動化手臂更換機構，其中，於每一夾爪中，該夾爪上設置一辨識件。
  8. 如請求項1至4中任一項所述之自動化手臂更換機構，其中，該自動化手臂更換機構上界定相互垂直的一X軸、一Y軸及一Z軸，該放置架包含一底座、一活動座及一X軸向移動調整組件，該活動座係可移動地設置於該底座上，該X軸向移動調整組件設於該底座並連接該活動座，該X軸向移動調整組件用以帶動該活動座沿X軸向移動。
  9. 如請求項8所述之自動化手臂更換機構，其中，該X軸向移動調整組件包含一定位塊、一移動塊、一螺桿，該定位塊設於該底座，該移動塊設於該活動座，該螺桿係可轉動地設於該定位塊並螺接該移動塊。
  10. 如請求項8所述之自動化手臂更換機構，其中，該活動座包含一第一座體、一第二座體及一Y軸向轉動調整組件，該第一座體係可移動設於該底座，該第二座體係可轉動地設於該第一座體，且該複數承載單元設於該第二座體，該Y軸向轉動調整組件設於該第一座體與該第二座體之間，該Y軸向轉動調整組件用以調整該第二座體沿Y軸向轉動。
  11. 如請求項10所述之自動化手臂更換機構，其中，該Y軸向轉動調整組件包含一上調整件及二下調整件，該二下調整件位於該上調整件的下方，該上調整件與該二下調整件皆具有一螺絲、一螺帽及一彈簧，該螺絲設於該第二座體並凸伸出該第一座體，該螺帽螺設於該螺絲並抵靠該第一座體，該彈簧套設於該螺絲並位於該第一座體與該第二座體之間。
  12. 如請求項10所述之自動化手臂更換機構，其中，該活動座包含一X軸向轉動調整組件，該X軸向轉動調整組件設置於該第一座體與該第二座體之間，該X軸向轉動調整組件用以調整該第二座體沿X軸向轉動。
  13. 如請求項12所述之自動化手臂更換機構，其中，該X軸向轉動調整組件包含一滑槽、一凸塊及一調整桿，該滑槽形成於該第一座體，該凸塊設於該第二座體並凸伸出該滑槽，該調整桿設於該凸塊並螺接於該第一座體。
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