專利名稱：平板狀物的傳送用平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人及平板狀物的處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種傳送平板狀物的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，特別是關(guān)于一種在半導(dǎo)體晶圓、液晶顯示板用透明基板、印刷電路基板等平板狀物的移送、搬運(yùn)中所使用的機(jī)器人。而且，本發(fā)明也關(guān)于一種組裝有該平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的平板狀物處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在將半導(dǎo)體晶圓和液晶基板從傳送用盒取出并交給各種處理裝置，且在那里完成處理后，再次返回盒中等而向下一工程進(jìn)行移送時(shí)，一般使用平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。所謂平面關(guān)節(jié)(SCARA)型，是取SelectiveCompliance Assembly Robot Arm(馴服的裝配機(jī)器人臂)的開頭字母而形成的略語，平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人是藉由各機(jī)械臂在水平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)臂體的屈伸進(jìn)而為機(jī)械手的水平移動(dòng)的，多在厭塵性環(huán)境下使用，初期是使用具有與軀體連接并使機(jī)械手直線移動(dòng)之一個(gè)臂體的機(jī)器人。
此后，為了提高晶圓等的移送效率，開發(fā)出了一種例如專利2739413號所記述的，在可旋轉(zhuǎn)的軀體上安裝二個(gè)臂體，并由兩臂體使二個(gè)機(jī)械手沿同一方向交互進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，而以二倍的效率傳送晶圓等的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。
而且，在日本專利早期公開之特開平11-163090號公報(bào)中，提出了一種如圖14所示，雖然臂體為一個(gè)，但該臂體14由三條機(jī)械臂構(gòu)成，且存在于該臂體頂端的二個(gè)機(jī)械手部16打開120°角配置并固定在一個(gè)肘節(jié)部15上之平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。藉此，可實(shí)現(xiàn)由一個(gè)機(jī)械手部16傳送未處理的晶圓，由另一個(gè)機(jī)械手部接收加工、處理后的晶圓等動(dòng)作，提高傳送效率。另外，由于臂體14有三條機(jī)械臂，所以也具有使機(jī)械手部16可到達(dá)遠(yuǎn)處之優(yōu)點(diǎn)。
但是，習(xí)知的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人中的前者，采用二個(gè)臂體使二個(gè)機(jī)械手沿同一方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的構(gòu)成，所以在向晶圓處理裝置和晶圓盒等目的機(jī)器進(jìn)行晶圓的傳入和傳出時(shí)，機(jī)器人必須位于它們的正面，如果晶圓盒和處理裝置等排成一橫列，則必須沿它們的排列設(shè)置軌道，使機(jī)器人主體橫向移動(dòng)。而且，當(dāng)采用設(shè)置軌道的方法時(shí)，不只是其自身要耗費(fèi)成本，還需要機(jī)器人可進(jìn)行移動(dòng)動(dòng)作的面積，使高價(jià)的凈室內(nèi)的使用面積增大，并不合適。
因此，提出了如圖14所示的后者的習(xí)知例那樣，為了削減成本并提高傳送效率，在一個(gè)臂體的頂端設(shè)有固定了二個(gè)機(jī)械手的肘節(jié)部之平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，在該習(xí)知的機(jī)器人中，藉由可轉(zhuǎn)動(dòng)的肘節(jié)部和可使其直線運(yùn)動(dòng)的臂體的組合，可使機(jī)器人主體不用橫向移動(dòng)而將晶圓在與斜前方的目的機(jī)器之間自由地傳入、傳出，但是因?yàn)槎€(gè)機(jī)械手指被一體安裝在一個(gè)肘節(jié)部上，所以在目的機(jī)器面前，需要一個(gè)用于在搭載二個(gè)晶圓的狀態(tài)下使肘節(jié)部旋轉(zhuǎn)的區(qū)域，而且當(dāng)目的機(jī)器的入口小時(shí)，另一機(jī)械手指會(huì)形成障礙，出現(xiàn)與目的機(jī)器無法交接等問題。
而且，在后者的習(xí)知例中，用于使安裝有二個(gè)機(jī)械手指的肘節(jié)部轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)之沉重的電動(dòng)機(jī)被安裝在臂體的頂端，而且臂體為三條機(jī)械臂構(gòu)成，長度長，所以出于保持剛性的需要而使各機(jī)械臂變粗，使臂體運(yùn)動(dòng)之場合的慣性大，不只需要大的臂體驅(qū)動(dòng)力，在使臂體停止時(shí)也難以精度良好地進(jìn)行定位。
另外，在后者的習(xí)知例中，由于沒有限制臂體和肘節(jié)部之轉(zhuǎn)動(dòng)角度的限制器，所以也存在對肘節(jié)部上所安裝的電動(dòng)機(jī)和傳感器之電氣配線、對機(jī)械手頂端的吸附孔之真空配管等過度扭轉(zhuǎn)而被切斷的可能性，假如在轉(zhuǎn)動(dòng)部上設(shè)置由止動(dòng)銷和制動(dòng)面構(gòu)成之眾所周知的限制器，則這次只能轉(zhuǎn)動(dòng)不足360°(轉(zhuǎn)動(dòng)一圈)，產(chǎn)生無法連續(xù)進(jìn)行機(jī)器人前面?zhèn)鹊慕唤幼鳂I(yè)和背面?zhèn)鹊慕唤幼鳂I(yè)等方向差別很大的作業(yè)之問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者為了解決上述這樣的習(xí)知的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的課題，專心地反復(fù)進(jìn)行了研討，結(jié)果開發(fā)了一種平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，為平板狀物的傳送用平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，包括基部、一末端在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與前述基部連結(jié)且可水平屈伸之二條機(jī)械臂構(gòu)成的臂體、與前述臂體的另一末端在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地進(jìn)行連結(jié)且固定有用于平板狀物的保持之機(jī)械手指部的肘節(jié)部、用于前述臂體及肘節(jié)部的驅(qū)動(dòng)裝置；其特征在于前述驅(qū)動(dòng)裝置可使連結(jié)前述肘節(jié)部和前述臂體的轉(zhuǎn)動(dòng)部、使前述臂體屈伸的轉(zhuǎn)動(dòng)部、連結(jié)前述臂體和前述基部的轉(zhuǎn)動(dòng)部彼此獨(dú)立地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使前述機(jī)械手部可沿彼此大致平行的多數(shù)個(gè)略呈直線狀的路徑進(jìn)行移動(dòng)，且可使這些轉(zhuǎn)動(dòng)部中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上，并具有將前述可轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上之轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)限制在一圈以上的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度之限制器。
另外，該發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人可具有二個(gè)前述肘節(jié)部，并使這些肘節(jié)部可彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，且彼此配置在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上，而且也可在前述臂體的二條機(jī)械臂中的，連結(jié)有前述肘節(jié)部的一機(jī)械臂之兩末端間的部分內(nèi)，組入用于該肘節(jié)部的前述驅(qū)動(dòng)裝置。
如利用本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，為了使機(jī)械手指部可沿彼此大致平行的多數(shù)個(gè)略呈直線狀的路徑進(jìn)行移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置可使連結(jié)肘節(jié)部和臂體的轉(zhuǎn)動(dòng)部、使臂體屈伸的轉(zhuǎn)動(dòng)部、連結(jié)臂體和基部的轉(zhuǎn)動(dòng)部彼此獨(dú)立地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，且可使這些轉(zhuǎn)動(dòng)部中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上，所以藉由組合在使臂體屈伸的轉(zhuǎn)動(dòng)部(關(guān)節(jié)部)、使臂體向基部及肘節(jié)部連結(jié)的各轉(zhuǎn)動(dòng)部進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可使固定在肘節(jié)部上并保持平板狀物之機(jī)械手部，對用于收納平板狀物的容器、加工，處理，檢查平板狀物的機(jī)械、定位平板狀物的機(jī)械等目的機(jī)器的正面入口，略呈垂直方向進(jìn)行移動(dòng)。
另外，使載置有平板狀物之狀態(tài)下的機(jī)械手指部，以不使該平板狀物觸及目的機(jī)器的側(cè)面之形態(tài)，對正面入口沿垂直方向呈直線狀移動(dòng)，或象畫出大的弧形一樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并沿略垂直方向略呈直線狀移動(dòng)即可，而不載置平板狀物之狀態(tài)下的機(jī)械手指部對目的機(jī)器的插入和拔出，也可沿正面入口的傾斜方向。
而且，如利用本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，可使轉(zhuǎn)動(dòng)部中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上，并具有將該可旋轉(zhuǎn)一圈以上之轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)限制在一圈以上的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度之限制器，所以可將例如晶圓的從清凈容器的獲取、向晶圓定位裝置的交接和獲取、向晶圓處理裝置的交接和獲取、向處理后的清凈容器的交接這些各動(dòng)作間所積留之角度的修正，在一系列的動(dòng)作之后統(tǒng)一進(jìn)行，特別是在具有多數(shù)個(gè)機(jī)械手指部而連續(xù)地處理多數(shù)個(gè)晶圓的情況下是有利的。為了該角度的修正，通常最好是可轉(zhuǎn)動(dòng)接近二圈，如能轉(zhuǎn)動(dòng)三圈則更加合適，根據(jù)富余情況如為可容許轉(zhuǎn)動(dòng)四圈的限制器就已經(jīng)足夠了。
在本發(fā)明中，也可將固定了臂體的一末端之軀體由基部進(jìn)行支持，并在軀體內(nèi)設(shè)置使該軀體對基部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部、使該軀體對基部進(jìn)行上下(Z軸方向)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部。
驅(qū)動(dòng)裝置所使用的電動(dòng)機(jī)只要為能夠利用控制裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度控制的電動(dòng)機(jī)即可，可為伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等眾所周知的任一種電動(dòng)機(jī)。這里，作為旋轉(zhuǎn)角度的測定裝置通常使用編碼器(encoder)，但是在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的情況下，如果沒有需要也可不用。
作為用于降低電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的減速機(jī)構(gòu)，可利用使皮帶輪和同步皮帶組合的皮帶式減速機(jī)、在內(nèi)部具有固定軸齒輪的獨(dú)立的減速機(jī)、行星齒輪型減速機(jī)、偏芯行星齒輪型減速機(jī)(商品名harmonic driver(選頻驅(qū)動(dòng))等)、電動(dòng)機(jī)和變速機(jī)的框體相同之減速機(jī)一體型電動(dòng)機(jī)等眾所周知的技術(shù)。這里，如果與轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一軸線上將直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行二級直接連結(jié)配置，就沒有必要設(shè)置減速機(jī)。
為了確認(rèn)傳送對象的平板狀物或傳送目的地的目的機(jī)器的存在和位置，也可在本發(fā)明的機(jī)器人的機(jī)械手指部或肘節(jié)部中設(shè)置傳感器，該傳感器可使用透過型光傳感器、反射型傳感器等眾所周知的類型。而且，肘節(jié)部并不限定為平面狀且在其上載置平板狀物的類型，也可為抓住平板狀物的末端之邊緣夾緊型。
而且，本發(fā)明之平板狀物的處理系統(tǒng)的特征在于前述本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人與平板狀物的傳出傳入場所、平板狀物的處理裝置鄰接配置，如利用該處理系統(tǒng)，平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人可沿彼此大致平行的多數(shù)個(gè)略呈直線狀路徑，即直線狀路徑和與直線接近的圓弧形路徑而使機(jī)械手指部移動(dòng)，所以在向晶圓處理裝置和晶圓盒等目的機(jī)器進(jìn)行晶圓的傳入和傳出時(shí)，機(jī)器人沒有必要位于它們的正面，因此即使在晶圓盒和晶圓處理裝置等排成一橫列的情況下，也沒有必要沿它們的排列設(shè)置軌道而使機(jī)器人橫向移動(dòng)，從而可節(jié)省設(shè)置軌道的成本，且不需要機(jī)器人可進(jìn)行移動(dòng)動(dòng)作的面積，能夠減少高價(jià)凈室內(nèi)的機(jī)器人的使用面積。


圖1所示為配置了本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的一個(gè)實(shí)施例的，作為本發(fā)明的平板狀物處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例之晶圓處理系統(tǒng)的部分缺口斜視圖。
圖2所示為上述實(shí)施例之平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的外觀的斜視圖。
圖3所示為上述實(shí)施例之平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的臂體及上側(cè)機(jī)械手指部的動(dòng)作例的平面圖。
圖4所示為上述實(shí)施例之平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的內(nèi)部機(jī)構(gòu)的縱斷面圖。
圖5A所示為上述實(shí)施例的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人之限制器的一個(gè)例子的側(cè)面圖。
圖5B、圖5C為分別沿圖5A的A-A線及B-B線的斷面圖。
圖6所示為上述限制器之動(dòng)作的說明圖。
圖7A所示為可取代上述限制器之另一例子的限制器的側(cè)面圖。
圖7B、圖7C、圖7D為分別沿圖7A的C-C線、D-D線及E-E線的斷面圖。
圖8所示為上述限制器之動(dòng)作的說明圖。
圖9A所示為上述實(shí)施例的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的限制器之另一例子的部分缺口分解斜視圖。
圖9B所示為該限制器的二個(gè)滾珠承接環(huán)的一個(gè)和滾珠的平面圖。
圖9C所示為該限制器的斷面圖。
圖10A所示為可取代上述限制器之另一例子的限制器的分解側(cè)面圖。
圖10B及C所示為該限制器的分解平面圖及分解斜視圖。
圖11所示為用于肘節(jié)部的驅(qū)動(dòng)部之另一配置例的平面配置圖。
圖12A、圖12B為分別沿圖11的F-F線及G-G線的斷面圖。
圖13所示為上述實(shí)施例的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人之邊緣夾緊型機(jī)械手指部的一個(gè)例子的平面配置圖。
圖14所示為習(xí)知的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面利用實(shí)施例，并根據(jù)圖示對本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)地說明。這里，圖1所示為配置了本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的一個(gè)實(shí)施例的，作為本發(fā)明的平板狀物處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例之晶圓處理系統(tǒng)的部分缺口斜視圖。設(shè)置有上述實(shí)施例的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人1的房間，在上側(cè)設(shè)置具有風(fēng)扇過濾單元之未圖示的頂板，并在靠近觀察者一側(cè)設(shè)置未圖示的墻壁，形成高清凈區(qū)域。而且，在該實(shí)施例處理系統(tǒng)的，圖1中的左側(cè)壁上，設(shè)置有3處用于在外側(cè)放置晶圓7的收納用清凈容器3之裝入孔2，各裝入孔2的孔門2a在圖中是打開的。而且，與內(nèi)側(cè)壁接觸設(shè)置有晶圓定位裝置10。
圖2所示為上述實(shí)施例的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人1之外觀的斜視圖。該機(jī)器人1在地面上所固定的基部11上配備有對該基部11可轉(zhuǎn)動(dòng)的軀體12，該軀體12具有在臂體14的第1機(jī)械臂14a上所固定的軀體罩12a、與第1機(jī)械臂14a的基端部一體結(jié)合的軀體框12b，且在該第1機(jī)械臂14a的頂端部可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接有臂體14的第2機(jī)械臂14b的基端部。而且，在第2機(jī)械臂14b的頂端部，分別固定有上側(cè)及下側(cè)的二個(gè)機(jī)械手指部16a、16b之二個(gè)肘節(jié)部15a、15b彼此以同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線狀可轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持。但是，在圖1的這些機(jī)械手指部中，下側(cè)機(jī)械手指部16b在等待獲取處理后的晶圓7，上側(cè)機(jī)械手指部16a將未處理的晶圓7從內(nèi)側(cè)的清凈容器3取出。
在圖1中的右側(cè)壁的右側(cè)，配置有具有多數(shù)個(gè)晶圓處理機(jī)5的晶圓處理裝置4，并在圖1的右側(cè)壁上，設(shè)置有該晶圓處理裝置4的晶圓7的傳入用窗8和傳出用窗9，且這些傳出傳入用窗8、9的二個(gè)門8a、9a在圖中是打開的。而且，在圖示的晶圓處理裝置4中，傳送機(jī)6獲取由晶圓處理機(jī)5所處理的晶圓7，并等待交接到通過右邊內(nèi)側(cè)的傳出用窗9所插入之機(jī)器人1的下側(cè)機(jī)器手16b上。該晶圓處理裝置4安裝有未圖示的蓋，并從上述風(fēng)扇過濾單元通過傳入用窗9及傳出用窗8而送入高清凈空氣，使內(nèi)部形成高清凈區(qū)域。另外，在晶圓處理裝置4上，在機(jī)器人1側(cè)采用使空氣不產(chǎn)生倒流之構(gòu)成，且也可設(shè)置其它的風(fēng)扇過濾單元。
圖3為將上述實(shí)施例的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人1的臂體14，以及被設(shè)定為專門處理例如加工和處理前的晶圓7之上側(cè)機(jī)械手指部16a的動(dòng)作例，以使下側(cè)機(jī)械手指部16b和肘節(jié)部15b一起省略之狀態(tài)進(jìn)行表示的平面圖，如圖所示，載置了晶圓7的上側(cè)機(jī)械手指部16a，在清凈容器的、使對載入孔2所連結(jié)的入口面沿垂直方向延伸之直線狀路徑和與其接續(xù)之圓弧狀路徑進(jìn)行組合的移動(dòng)路徑P上進(jìn)行移動(dòng)。這里，未圖示的下側(cè)機(jī)械手指部可設(shè)定為專門處理例如加工和處理后的晶圓7，如果這樣，可更加提高在處理裝置4的加工和處理前之晶圓7的清凈度，并更加提高加工和處理的精度。另外，雖然在這里并未圖示，但當(dāng)上側(cè)機(jī)械手指部16a和下側(cè)機(jī)械手指部16b分別載置晶圓7時(shí)，需要組入動(dòng)作程序以在一方的動(dòng)作中使另一方以不干涉目的機(jī)器之角度而彼此離開。
如上述動(dòng)作例所示，該實(shí)施例的機(jī)器人1使機(jī)械手指部16a、16b在它們處于任一個(gè)清凈容器3內(nèi)的期間，都沿對清凈容器3的入口面呈垂直方向延伸之直線狀的路徑進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)使處于機(jī)器人1的斜前方之清凈容器3為取出放入晶圓7的目的機(jī)器時(shí)，使肘節(jié)部15a，15b、臂體14的關(guān)節(jié)部、軀體部12適當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并使機(jī)械手指部16a、16b進(jìn)而為晶圓7，沿對清凈容器3的入口面垂直的直線狀路徑和與其接續(xù)的曲線狀路徑進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)使中央的清凈容器3為取出放入晶圓7的目的機(jī)器時(shí)，只需使晶圓7沿直線狀的路徑移動(dòng)即可。藉由象這樣使多數(shù)條彼此大致平行的直線狀的路徑和曲線狀的路徑適當(dāng)組合，機(jī)械手指部16a、16b可以置有三個(gè)清凈容器3之前面?zhèn)鹊娜齻€(gè)位置、設(shè)有晶圓處理裝置4的傳入用窗8和傳出用窗9之背面?zhèn)鹊亩€(gè)位置為目的進(jìn)行動(dòng)作。
另外，本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人也可與上述實(shí)施例不同，只具有一個(gè)機(jī)械手指部，這種情況下的機(jī)器人，依據(jù)上述之機(jī)械手指部為二個(gè)的實(shí)施例進(jìn)行動(dòng)作。
圖4所示為圖3所示的上述實(shí)施例之平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人1的內(nèi)部機(jī)構(gòu)的縱斷面圖。當(dāng)利用固定在基部11上且設(shè)有旋轉(zhuǎn)角度檢測用的編碼器20d之電動(dòng)機(jī)17d被驅(qū)動(dòng)，并設(shè)在基部11上之滾珠螺絲23進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，與該滾珠螺絲23擰合的滾珠螺母22進(jìn)行升降，并通過與該滾珠螺母22一體結(jié)合之基部11的升降臺11b，使軀體12以上的所有機(jī)構(gòu)上下(Z軸方向)移動(dòng)，且編碼器20d輸出表示其移動(dòng)量的信號。在基部11的升降臺11b的下面固定設(shè)置有第1機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)17a和其旋轉(zhuǎn)角度檢測用的編碼器20a，電動(dòng)機(jī)17a可通過具有多數(shù)個(gè)同步皮帶19和皮帶輪18a之三段式減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使軀體12及第1機(jī)械臂14a一起對基部11轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上。
位于軀體12的中心部之皮帶輪的支持軸的軸芯，為了穿通配線31而形成中空，而且在使第1機(jī)械臂14a一體結(jié)合之軀體框12b和基部11的升降臺11b之間，裝入有滾柱軸承或滾珠軸承25a，且如圖5及圖6所示設(shè)置有限制器21a，該限制器21a在第1機(jī)械臂14a對基部11的轉(zhuǎn)動(dòng)角度達(dá)到接近2圈時(shí)即制止其繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，防止配線31過度扭轉(zhuǎn)。另外，為了從軀體罩12a和基部罩11a之間取入清凈空氣，并將軀體12a及基部11附近的塵埃與氣流一起排出，在基部11的底部設(shè)有排氣扇24。
圖5A所示為上述限制器21a的側(cè)面圖，圖5B、圖5C所示為分別沿圖5A的A-A線及B-B線的斷面圖，圖6所示為上述限制器21a之動(dòng)作的說明圖。該限制器21a藉由可旋轉(zhuǎn)90°的在這里為L字狀的限制器構(gòu)件40和止動(dòng)銷41的組合，可使軀體12對基部11的轉(zhuǎn)動(dòng)在差一點(diǎn)滿2圈的角度被制止，且限制構(gòu)件40的轉(zhuǎn)動(dòng)位置可由二個(gè)傳感器42的任一個(gè)是否檢測到傳感器壓板43而檢測得知。
即，該限制器21a形成一種在升降臺11b上設(shè)置L字狀的止動(dòng)構(gòu)件40、止動(dòng)滾子46，并在軀體框12b上朝下突出設(shè)置止動(dòng)銷41之構(gòu)成，其中該止動(dòng)構(gòu)件40沿周方向離開90度，并在L字的角部配置設(shè)有二條軸線方向溝47的支持軸且可轉(zhuǎn)動(dòng)地進(jìn)行支持，止動(dòng)滾子46由彈簧45被施力并嵌合在該支持軸的軸線方向溝47中，且將止動(dòng)構(gòu)件40在圖6A，圖6C所示的位置進(jìn)行保持；如果如圖6A所示，使止動(dòng)銷41從止動(dòng)構(gòu)件40的L字的內(nèi)側(cè)進(jìn)入，則如圖6B所示，將止動(dòng)構(gòu)件40推倒，且軀體框12b進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)如圖6C所示又轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，止動(dòng)銷41與止動(dòng)構(gòu)件40的L字的外側(cè)抵接而停止。
圖7A所示為可取代上述L字型的限制器21a使用之T字型的限制器的側(cè)面圖，圖7B、圖7C、圖7D為分別沿圖7A的C-C線、D-D線及E-E線的斷面圖，圖8所示為該T字型的限制器之動(dòng)作的說明圖，該限制器是藉由如圖8A～圖8C所示可旋轉(zhuǎn)近半圈之T字狀的止動(dòng)構(gòu)件40和止動(dòng)銷41的組合，從而可在差一點(diǎn)滿三圈的角度制止轉(zhuǎn)動(dòng)的，且限制構(gòu)件40的轉(zhuǎn)動(dòng)位置可由二個(gè)傳感器42的任一個(gè)是否檢測到傳感器壓板43而檢測得知。
如圖4所示，在第1機(jī)械臂14a的下部，固定設(shè)置有用于通過具有多數(shù)個(gè)皮帶輪18b和同步皮帶19之三段式減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而驅(qū)動(dòng)第2機(jī)械臂14b的電動(dòng)機(jī)17b、其旋轉(zhuǎn)角度檢測用的編碼器20b，而且，第1機(jī)械臂14a和第2機(jī)械臂14b由利用軸承25b可轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持之皮帶輪18b的支持軸進(jìn)行連結(jié)，藉此，電動(dòng)機(jī)17b可使第2機(jī)械臂14b對第1機(jī)械臂14a轉(zhuǎn)動(dòng)1圈以上。而且，在為了穿通配線31而使軸芯形成中空的該支持軸上，設(shè)置有限制器21b，且該限制器21b將第2機(jī)械臂14b對第1機(jī)械臂14a的轉(zhuǎn)動(dòng)角度限制在差一點(diǎn)滿2圈的角度以下，防止配線31過度扭轉(zhuǎn)。
圖9A所示為上述限制器21b的部分缺口分解斜視圖，圖9B所示為該限制器21b的2個(gè)滾珠承接環(huán)50中的一個(gè)和滾珠51的平面圖，圖9C所示為該限制器21b的斷面圖。該限制器21b是在重合的二個(gè)滾珠承接環(huán)50的彼此對向的平面上，分別設(shè)有以轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為中心的滾珠溝50a，且在這些滾珠溝50a中分別設(shè)有1處間隔部50b，并將1個(gè)滾珠51配置于上述彼此對向的滾珠溝50a內(nèi)而形成的；該滾珠式的限制器21b容許在滾珠溝50a內(nèi)因滾珠51的轉(zhuǎn)動(dòng)而造成的2個(gè)滾珠承接環(huán)50的差一點(diǎn)滿二圈之角度的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，并由滾珠51和間隔部50b的抵接而制止繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使上述配線31不會(huì)被扭斷。
圖10A所示為可取代上述限制器21b使用之另一滾珠式的限制器的分解側(cè)面圖，圖10B及圖10C所示為該滾珠式限制器的分解平面圖及分解斜視圖。該限制器是在圓柱狀的滾珠承接鼓53的外周面，呈螺旋狀在一圈以上四圈以下的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)設(shè)有滾珠溝53a，而且，在與該滾珠承接鼓53相接之軸承的內(nèi)面所配置的滾珠承接桿52上，設(shè)有相當(dāng)于上述4圈以下的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度量的螺旋間距之長度的縱溝狀的滾珠溝52a，并在這二個(gè)滾珠溝內(nèi)配置滾珠51而形成的；該滾珠式的限制器藉由使利用縱溝狀的滾珠溝52a而限制位置，并在螺旋狀的滾珠溝53a內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)之滾珠51與其螺旋狀的滾珠溝53a的末端抵接，可制止超出上述4圈以下的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度量的轉(zhuǎn)動(dòng)，使上述配線31不會(huì)被扭斷。另外，縱溝狀的滾珠溝52a也可直接設(shè)置在軸承上，而且，也可與上述相反，將螺旋狀溝設(shè)置在軸承的內(nèi)側(cè)面，而將縱溝設(shè)置在支持溝的外側(cè)面。
另外，如圖4所示，在第2機(jī)械臂14b內(nèi)設(shè)置有通過具有皮帶輪18c、18c’和同步皮帶19c、19c’的二個(gè)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而驅(qū)動(dòng)二個(gè)肘節(jié)部15a、15b之電動(dòng)機(jī)18c、18c’，并分別與編碼器20c、20c’連結(jié)。在該實(shí)施例中，在第2機(jī)械臂14b和可對其向下移動(dòng)向上轉(zhuǎn)動(dòng)的各肘節(jié)部15a、15b之間沒有限制器，但也可依據(jù)需要如上述各圖示例那樣安裝限制器。
分別固定有上側(cè)及下側(cè)機(jī)械手指部16a、16b的二個(gè)肘節(jié)部15a、15b，彼此在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上由滾珠軸承25c而在第2機(jī)械臂14b上可轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持，并利用上述二個(gè)電動(dòng)機(jī)17c、17c’被驅(qū)動(dòng)，且彼此獨(dú)立地對第2機(jī)械臂14b進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
作為用于臂體14及肘節(jié)部15a、15b的驅(qū)動(dòng)裝置之上述電動(dòng)機(jī)17a、17b、17c、17c’、17d全都如圖4所示，設(shè)于機(jī)器人1的外部，并從內(nèi)置有通常的計(jì)算機(jī)之控制裝置13供給驅(qū)動(dòng)電力，且藉由使控制裝置13接收與各電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的編碼器20a、20b、20c、20c’、20d所發(fā)出的輸出信號，而利用控制裝置13對轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行反饋控制。而且，控制裝置13根據(jù)預(yù)先所設(shè)定的程序，使這些電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，并使上側(cè)及下側(cè)機(jī)械手指部16a、16b沿所需的路徑進(jìn)行移動(dòng)。
而且，控制裝置13和各電動(dòng)機(jī)及編碼器間的配線31、用于機(jī)械手指部16a，16b的吸附口26之未圖示的負(fù)壓配管，穿過上述軀體12和第1機(jī)械臂14a之間的中空的軸，與第1機(jī)械臂14a和第2機(jī)械臂14b之間的中空的軸，且為了能夠?qū)?yīng)伴隨臂體14的轉(zhuǎn)動(dòng)所進(jìn)行的伸縮而設(shè)有線圈狀的卷線部等，并在限制器21a、21b所容許的范圍內(nèi)給以足夠的長度。
圖11所示為用于肘節(jié)部15a、15b的驅(qū)動(dòng)部(驅(qū)動(dòng)裝置)之另一配置例的平面配置圖，圖12A、圖12B為分別沿圖11的F-F線及G-G線的斷面圖，它們詳細(xì)表示了特別是第2機(jī)械臂14b的兩末端間的中央部內(nèi)所收納之二個(gè)電動(dòng)機(jī)17c、17c’及二個(gè)編碼器20c、20c’的配置。即，在該配置例中，將二個(gè)電動(dòng)機(jī)17c、17c’及二個(gè)編碼器20c、20c’沿第2機(jī)械臂14b的寬度方向橫向并列配置。
圖13所示為邊緣夾型機(jī)械手指部，即具有不與晶圓7的背面接觸而把持周邊部之機(jī)構(gòu)的機(jī)械手指部的平面配置圖，在肘節(jié)部15a內(nèi)，由氣缸33被驅(qū)動(dòng)且由彈簧34被連結(jié)之一對晶圓邊緣夾32進(jìn)行按壓，以使在晶圓導(dǎo)向器35上載置周邊部的晶圓7不會(huì)滑落。在圖示例中，除了一個(gè)邊緣夾型機(jī)械手指部16a以外，還具有一個(gè)如圖2及圖11所示那樣的背面接觸型的機(jī)械手指部16b，但是二個(gè)機(jī)械手指部也可都為上述的邊緣夾型。
另外，在圖13中，在被分成兩股之邊緣夾緊型機(jī)械手指部16a的頂端部，具有由投光器和受光器的組形成之透過型光學(xué)傳感器所構(gòu)成的映像傳感器30，并將該映像傳感器30用于對例如清凈容器3中所收納之晶圓7的有無進(jìn)行確認(rèn)等。作為映像傳感器30，雖然也可另外采用反射型光學(xué)傳感器，但由于磁傳感器和接觸型傳感器有可能對作為電子構(gòu)件的晶圓7帶來不良影響，所以并不合適。
如利用上述實(shí)施例的機(jī)器人1，藉由設(shè)置二個(gè)機(jī)械手指部16a、16b，不只變得可一次傳送二片晶圓7，還可將一個(gè)機(jī)械手指部作為處理前的晶圓7專用，另一個(gè)機(jī)械手指部作為處理后的晶圓7專用而區(qū)別使用，所以能夠更加高度地防止異物的移動(dòng)。
而且，各機(jī)械臂14a、14b及各機(jī)械手指部16a、16b可獨(dú)立地進(jìn)行動(dòng)作，所以即使對橫向并列的目的機(jī)器，也不用使機(jī)器人1向它們的正面橫向移動(dòng)，即可將機(jī)械手指部16a、16b對它們的入口面沿垂直方向插入，所以能夠順利地傳送平板狀物。
另外，由于在能夠轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上之轉(zhuǎn)動(dòng)部中的除了二個(gè)肘節(jié)部以外的二處位置上，設(shè)置了可在4圈以下的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)限制轉(zhuǎn)動(dòng)之限制器21a、21b，所以能夠確實(shí)地防止穿過軀體內(nèi)和機(jī)械臂內(nèi)的向電動(dòng)機(jī)類、編碼器、光學(xué)傳感器等的配線31與用于吸附口26的未圖示的負(fù)壓配管，在機(jī)器人1的不測動(dòng)作時(shí)被切斷。
以上根據(jù)圖示例進(jìn)行了說明，但該發(fā)明并不限定于上述例子，可在權(quán)利要求范圍所說明的范圍內(nèi)酌情進(jìn)行變更，例如傳送的平板狀物也可為晶圓以外的平板狀物。
如利用本發(fā)明的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，可使在肘節(jié)部上被固定并用于保持平板狀物之機(jī)械手指部，對收納平板狀物的容器、加工，處理，檢查平板狀物的機(jī)械、定位平板狀物的機(jī)械等目的機(jī)器的正面入口，沿大致垂直方向進(jìn)行移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，為平板狀物的傳送用平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，包括基部、一末端在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與前述基部連結(jié)且可水平屈伸之二條機(jī)械臂構(gòu)成的臂體、與前述臂體的另一末端在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地進(jìn)行連結(jié)且固定有用于平板狀物的保持之機(jī)械手指部的肘節(jié)部、用于前述臂體及肘節(jié)部的驅(qū)動(dòng)裝置；其特征在于前述驅(qū)動(dòng)裝置可使連結(jié)前述肘節(jié)部和前述臂體的轉(zhuǎn)動(dòng)部、使前述臂體屈伸的轉(zhuǎn)動(dòng)部、連結(jié)前述臂體和前述基部的轉(zhuǎn)動(dòng)部彼此獨(dú)立地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使保持平板狀物的前述機(jī)械手指部可沿彼此大致平行的多數(shù)個(gè)略呈直線狀的路徑進(jìn)行移動(dòng)，且可使這些轉(zhuǎn)動(dòng)部中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上，并具有將前述可轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上之轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)限制在一圈以上的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度之限制器。
2.如權(quán)利要求1所述的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其特征在于具有二個(gè)前述肘節(jié)部，并使這些肘節(jié)部可彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，且彼此配置在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其特征在于在前述臂體的二條機(jī)械臂中的，連結(jié)有前述肘節(jié)部的一機(jī)械臂之兩末端間的部分內(nèi)，組入用于該肘節(jié)部的前述驅(qū)動(dòng)裝置。
4.一種平板狀物的處理系統(tǒng)，其特征在于權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，與平板狀物的傳入傳出場所和平板狀物的處理裝置鄰接配置。
全文摘要
一種平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，包括末端在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與基部(11)連結(jié)且可水平屈伸之臂體(14)、與臂體的另一末端在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地進(jìn)行連結(jié)且固定有用于平板狀物(7)的保持用的機(jī)械手指部(16a)、(16b)的肘節(jié)部(15a)、(15b)、用于前述臂體及肘節(jié)部的驅(qū)動(dòng)裝置。前述驅(qū)動(dòng)裝置可使連結(jié)前述肘節(jié)部和前述臂體的轉(zhuǎn)動(dòng)部、使前述臂體屈伸的轉(zhuǎn)動(dòng)部、連結(jié)前述臂體和前述基部的轉(zhuǎn)動(dòng)部彼此獨(dú)立地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使保持平板狀物的前述機(jī)械手指部可沿彼此大致平行的多數(shù)個(gè)略呈直線狀的路徑進(jìn)行移動(dòng)，且可使這些轉(zhuǎn)動(dòng)部中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上，并具有將前述可轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上之轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)限制在一圈以上的一定轉(zhuǎn)動(dòng)角度之限制器(21a、21b)。藉此，使固定在肘節(jié)部并保持平板狀物的機(jī)械手指部相對目標(biāo)機(jī)器的正面入口面進(jìn)行大致垂直方向的移動(dòng)，并且可以防止因過度旋轉(zhuǎn)而扭斷臂體內(nèi)的配線與配管。
文檔編號H01L21/67GK1617789SQ0282762
公開日2005年5月18日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月4日
發(fā)明者前田彰 申請人:羅茲株式會(huì)社