CN101148225B - 移载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在避免微粒发生的问题的同时、能够对应大型化工件进行移载的移载装置。一种移载装置(30)，将分别由两条臂(基端侧臂(2)和前端侧臂(3))构成的一对自由臂(4)的基端侧臂(2)的基端侧转动自如地安装在基台(1)上，具备将前端侧臂(3)的前端侧相互转动自如地连结的移载臂(5)，具备使基台(1)沿移载方向滑动的滑动部(20)。

Description

移载装置

技术领域

本发明涉及在输送工件(称作“输送对象物”)的输送***等中使用、通过多关节的臂使工件在同一水平面内直线移动的移载装置。 

背景技术

在制造半导体基板或液晶显示板等的工厂中，由于对作为其坯料的平板状坯料(半导体晶片或玻璃板)在不同的位置上实施多工序的处理，所以必须有将收容该平板状坯料的托盘等的作为输送对象物的工件在清洁室内输送的输送***。在该输送***中，使用通过多关节的臂使工件在同一水平面内直线移动的移载装置。 

这样，在清洁室内使用多关节的臂型的移载装置(也称作“SCARA型臂”(具有选择柔顺性的装配机器人手臂SelectiveCompliance Assembly Robot Arm))是因为污染无尘室的微粒的产生较少。 

图12是表示这样的移载装置，并作为本发明的背景技术的移载装置的一例的正视图。该移载装置记载在专利文献1中。 

该移载装置100具有：一对基台101；分别旋转自如地安装在该一对基台101上的一对基端侧臂102；可旋转地安装在该一对基端侧臂102的各自的前端上的一对前端侧臂103；和旋转自如地将该一对前端侧臂的前端侧连结的移载臂105。 

各个基台101将基端侧臂102对称于该基台101的中心线而同步旋转驱动，由此，该移载装置100能够使移载臂105从图中双点划线的虚拟线表示的状态沿对称中心线方向直线移动到实线所示的状态。 

在移载臂105上，设有把持工件W的一对把持臂106。由此，该移载装置100发挥在其直线移动范围内将工件抓取、移动、卸下的移载功能。 

但是，在该移载装置100中，在工件W是小型、轻量的情况下不会成为问题，但对于工件W大型化，移载距离变长并且移载重量也增加。与此对应，各臂的长度变长，要求作为梁的强度，在多关节臂的构造上，如果移载距离或移载重量变大，则难以对应，希望能得到解决。 

【专利文献1】日本特开平6-156632号公报(图1) 

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，目的是提供一种在避免微粒发生的问题的同时、能够与大型化的工件对应的进行移载的移载装置。 

技术方案1所述的移载装置的特征在于，具备：分别由两条臂构成的一对自由臂；基台，上述一对自由臂的基端侧臂，分别以上述基端侧臂的基端为中心转动自如地安装在该基台上；移载臂，上述一对自由臂的前端侧臂，分别以上述前端侧臂的前端为中心转动自如地安装在该移载臂上；以及使上述基台沿移载方向滑动的滑动部；在载置有移载物的情况下，与上述基台开始减速的时刻相对应地开始上述移载臂的加速，在上述基台减速结束的时刻达到一定速度，维持该一定速度。 

另外，在本发明中，将移载装置的移载对象称作移载物，将相同的移载物作为输送***的输送对象物、或者称作工件，但所指都相同。 

技术方案2所述的移载装置从属于技术方案1，其特征在于，在载置有移载物的情况下，一边保持上述移载臂处于待机位置的状态，一边通过上述滑动部使上述基台滑动。 

技术方案3所述的移载装置从属于技术方案2，其特征在于，在没有载置移载物的情况下，同时进行上述移载臂的移动、和通过上述滑动部的上述基台的移动。 

发明效果： 

根据技术方案1所述的移载装置，由于将分别由两条臂构成的一对自由臂的基端侧转动自如地安装在基台上，具备将上述一对自由臂的前端侧相互转动自如地连结的移载臂，具备使上述基台沿移载方向滑动的滑动部，所以能够缩短移载臂的行程，能够进行大型化的移载物的移载。 

此外，能够不侵入到移载臂以外的部分而将移载物移载到移载物的载置区域等中，能够防止因从移载装置产生的微粒污染置于载置区域中的其他移载物。 

根据技术方案2所述的移载装置，除了技术方案1的效果以外，由于在载置有移载物的情况下，在移载臂处于待机位置的状态下，通过滑动部使基台滑动，所以还能够减轻作用在滑动部的轴承上的运动负荷载重，能够使轴承耐用。 

根据技术方案3所述的移载装置，除了技术方案2的效果以外，由于在没有载置移载物的情况下，同时进行基于移载臂的移载物的移动、和基于滑动部的基台的移动，所以在负荷较少时，使移载臂及移载物更快地移动，能够缩短动作时间。 

附图说明

图1(a)是表示本发明的移载装置的一例的正视图，图1(b)是图1(a)的侧视图。 

图2是表示图1的移载装置的滑动部的图，图2(a)是其正视图，图2(b)是图2(a)的侧视图。 

图3是表示图1的移载装置的移载臂部和滑动部的动作定时的时间图，图3(a)是负载时的时间图，图3(b)是空载时的时间图。 

图4是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图5是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图6是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图7是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图8是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图9是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图10是依次表示图1的移载装置的沿着图3的时间图的动作方式的图。 

图11是表示具备图1的移载装置的输送***的一例的外观立体图。 

图12是表示作为本发明的背景技术的移载装置的正视图。 

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的实施方式(实施例)进行说明。 

图1(a)是表示本发明的移载装置的一例的正视图，图1(b)是图1(a)的侧视图。 

该移载装置30是在制造例如半导体基板或液晶显示板等的工厂中，为了对其平板状坯料(半导体晶片或玻璃板)在清洁室内实施各种加工处理，将各收容有一片该平板状坯料的托盘作为输送对象物即工件W、在一个或多级层叠的状态下移载时使用的装置。 

另外，这里，作为适合使用移载装置的例子，表示了在清洁室内输送收容有平板状坯料的托盘的情况，但本发明的移载装置并不限于此，一般能够在将输送对象移载到同一平面上的其他位置的情况下使 用。 

本发明的移载装置30，将由两条臂(基端侧臂2、前端侧臂3)构成的一对自由臂4的基端侧臂2的基端侧转动自如地安装在基台1上，并具备将一对自由臂4的前端侧臂3的前端侧相互转动自如地连结的移载臂5。此外，具备使基台1沿移载方向滑动的滑动部20。 

对于通过一对基台1将一对基端侧臂2分别以中心线对称地同步旋转驱动、使移载臂5在该对称中心线方向上直线移动这一点上，与图12所示的背景技术的移载装置100相同，所以省略详细说明。 

这里，所谓的对称中心线，是指在连结基台1的轴中心的线的中点、与连结该轴中心的线正交的线，图1(b)是在该对称中心线处将移载装置30纵剖的纵剖视图。 

将上述的各一对的基台1、基端侧臂2、前端侧臂3(将它们合称作“自由臂4”)、移载臂5一起称作移载臂部10。另外，有时将该移载臂部10或者移载装置30称作“SCARA型臂”。 

移载装置30除了上述的各部以外，还具备使移载臂部10整体沿上述对称中心线方向(该方向是移载工件W的方向，所以也称作“移载方向”)滑动的滑动部20，如上所述，将这一点作为基本的特征。 

承载移载臂部10的滑动部20载置在旋转部40之上，移载臂部10与滑动部20能够旋转。 

该旋转部40被载置在该图中概念性地用双点划线表示的升降台50之上，移载臂部10和滑动部20(即移载装置30)、以及旋转部40能够升降。 

这里，该移载装置30的特征是，在移载臂部10的下方具备载置该移载臂部10的整体、使其沿移载方向直线移动的滑动部20。 

即，为了达到作为目标的移载距离，利用滑动部20的移载和移载臂部10的移载两者，如后所述，将移载臂部10设置在上方，特别是只有其移载臂5位于作为移载对象的工件W的上方，处于下方的 滑动部20不位于工件W的上方或附近。 

即，根据该移载装置30，对于移载物的上方或附近，通过使微粒产生较少的移载臂部10移动，在移载物的下方及远离的位置处，通过滑动部20移动，能够在减轻移载臂部10的负担的同时，整体上达到作为目标的移载距离，能够对应工件W的大型化，并且能够减少微粒的影响。对于该效果，利用图3～图10在后面更详细地说明。 

在本发明中，在移载臂部10自身中也具有特征。移载臂部10的移载臂5具备构成移载面的上表面5a、臂的下表面5b、作为臂的基端的基端部5d、以及在维持移载面5a的同时从基端部5d向移载方向的前侧伸出的一对承接臂5e。 

其特征是，该移载臂5的下表面5b比旋转自如地支撑该移载臂5的前端侧臂3的上表面3a靠下方。即，移载臂5设计为，使其相对于前端侧臂3在上下方向上干涉。 

更具体地讲，这样在与前端侧臂3侧干涉的方向上获得移载臂5的高度的结果是，移载臂5的上表面(移载面5a)处于与自由臂4的前端侧臂3的上表面3a大致相同的上下位置、或者稍靠上方的位置。即，能够尽量使移载装置30的移载面的高度较低。 

另一方面，如果这样的移载臂5与自由臂4的前端侧臂3成为上下干涉的位置关系，则根据自由臂4的旋转相位，会成为移载臂5与前端侧臂3的上下覆盖(かぶる)的部分碰撞的状况。 

所以，在该移载装置30中，在移载臂5的根部分、即与前端侧臂3碰撞的部分上，设有图1(a)所示那样的、从移载臂5和前端侧臂3的相互间的连结部向反连结方向使臂部分沿倾斜方向避让的避让部5c。 

图1(a)表示使移载臂部10相对于移载方向后退最多的状态，可知通过移载臂5的避让部5c，使移载臂5成为与前端侧臂3接近，但相互不会抵接的状态，避免了碰撞。 

在移载臂5与前端侧臂3之间没有上下的干涉的情况下，移载臂5能够从该图1(a)的状态再向右方向(后退方向)后退，直到与基端侧臂2及前端侧臂3的对称中心线(或者移载方向)所成的角度成为0度的位置，但在本发明的移载装置30中，是直到图1(a)的状态。 

但是，在图1(a)的状态下，与基端侧臂2及前端侧臂3的对称中心线(或者移载方向)所成的角度很小，能够后退到该角度成为0度的距离从整体来看是很小的距离，本发明的发明者认为通过该很小的距离的损失来尽量避开移载装置30的移载面的优点在产业上是更重要的。 

图2是表示图1的移载装置的滑动部的图，图2(a)是其正视图，图2(b)是图2(a)的侧视图。另外，对于在此之前已经说明的部分赋予相同的标号而省略重复说明。 

该滑动部20具有：左右一对地设置的公知的直线移动引导机构11；设置该一对直线移动引导机构11的滑动框架12；设在设置于滑动框架12上的左右一对的直线移动引导机构11的中间位置上的、公知的直线移动驱动机构13；和设在直线移动引导机构11的两端上的挡块14。 

直线移动引导机构11具备形成直线路径的轨道部11b、和在该轨道部11b上直线移动的移动体11a。在该例中，在单侧的轨道部b上设置有三个移动体11a。 

直线移动驱动机构13在该例中使用组合了螺纹轴与阴螺纹的结构，但除此以外，组合了齿条与小齿轮的结构、线性马达等，只要是产生直线移动的驱动力的结构就可以，种类没有限制。但是，在清洁室内使用的情况下，优选微粒的产生尽可能少的结构。 

在左右一对直线移动引导机构11的合计6个移动体11a上，固定有移载臂部10的基台1，此外，该基台1在其长度方向中心位置 上受到直线移动驱动机构13的直线驱动力而滑动，其移动的两端受挡块14制动。 

在这样的结构中，该滑动部20将移载臂部10载置于其上，能够与移载臂部10自身的直线移动独立地、使移载臂部10上在规定距离间直线移动。 

利用图3到图10对具有上述那样的结构和作用效果的移载装置30的动作方式进行说明并确认。 

图3是表示图1的移载装置的移载臂部和滑动部的动作定时的时间图，图3(a)是负载时的时间图，图3(b)是空载时的时间图。 

在该两个时间图中，横轴表示时间t，纵轴分别表示移载臂部10的移载臂5的单独的移载方向的移动速度v1、基于滑动部20的移载臂部10的基台1的移载方向的移动速度v2、载置在基台1上的移载臂部10的移载臂5的移载方向的实际上的移动速度v3。 

这里，在分别以相同的朝向移动的情况下，移动速度v1+移动速度v2＝移动速度v3的关系成立。 

对于移载臂部10、滑动部20的具体的动作方式，利用图4到图10进行说明，这里利用上述两个时间图对移载装置30的动作方式的特征点进行说明。 

<负载时> 

在移载臂部10的移载臂5上承载有工件W的情况下，根据图3(a)的负载时的时间图，首先，仅滑动部20动作，使待机状态的移载臂部10加速，维持一定速度，如果接近于滑动终点则减速并停止(速度v2)。 

在此期间，移载臂部10部不动作，而与滑动部20开始减速的时刻相对应地开始移载臂5的加速，在其减速结束的时刻达到一定速度，维持该一定速度，如果接近于最大伸长，则减速并停止(速度v1)。 

结果，移载臂5的实际的移动速度v3成为图3(a)的图的最上段。 

即，负载时，在本发明的移载装置30中，在移载臂5处于待机位置的状态下，通过滑动部20使基台1滑动，另一方面，在移载臂5动作时，使滑动部20停止。 

此外，在负载状态下，为了尽量不对作为移载物的工件W施加振动，调节相互的加减速的定时，来维持一定速度。 

在移载臂部10伸长最多的情况下，载置在移载臂5上的工件W的负荷作为最大的力矩通过基台1作用在滑动部20上，但在这样移载臂5处于待机位置的状态下，作用在滑动部20上的工件W的负荷带来的力矩最小，如果在此状态下使滑动部20动作，则能够降低作用在该滑动部20的轴承上的运动负荷载重，使轴承耐用。 

<空载时> 

在移载臂部10的移载臂5上没有承载工件W的情况下，根据图3(b)的空载时的时间图，移载臂部10与滑动部20同时动作，在先结束规定距离的移动的滑动部20的速度v2成为零后，移载臂部10的移载臂5的速度v1成为零。 

结果，移载臂5的实际的移动速度v3成为图3(b)的图的最上段那样。 

即，在没有载置移载物的空载的情况下，同时进行基于移载臂5的自由臂4(移载臂部10)的移动、和基于滑动部20的基台1的移动，能够高速移动。 

在此情况下，由于工件W没有载置在移载臂5上，所以不需要考虑基于该工件W的负荷的力矩对滑动部20的影响，由于两者同时动作，所以使移载臂5更快地移动，正如与图3(a)和图3(b)比较可知的那样，用来实现作为目标的移载距离的移动的达成时间也能够缩短。 

此外，如果从驱动移载臂部10的驱动源A、驱动滑动部20的驱动源B的功率效率的方面考察，则如该移载装置30那样，将各自作为另外的驱动源A、B的情况下，通过使用与单独动作时相同的驱动源A、B、并且同时驱动两者，能够使移载臂5的移动速度v3成为将两者的移动速度v1、v2相加后的高速的速度。 

另一方面，为了实现相同的相加后的移动速度v3，例如，如果仅通过驱动移载臂部10的驱动源C进行，则驱动源C所需的功率需要为将驱动源A、B的功率相加后的功率。但是，在此情况下，由于在负载时需要以更低速移动，所以成为不全部使用驱动源C的较大的功率的功率效率较差的状态。 

即，如果这样将用来进行移载的移动机构分为移载臂部10和滑动部20，在各自中具备适合的驱动源A、B，则能够使两者的驱动源分别单独地动作、以及同时动作，使用的方式增加，并且在有效地使用各自的驱动源A、B的同时，能够实现单独不能实现的高速移动。 

接着，利用图4到图10，对移载臂部10、滑动部20的具体的动作方式进行说明。 

在图1的状态下，移载装置30的移动方向与载置有该移载装置30的升降台50的长度方向一致。这里，如果通过旋转部40使滑动部20与移载装置30逆时针旋转90度，则成为图4的状态。 

要载置要移载的工件W的载置场所如通过图11后述的那样，设在沿着升降台50的长度方向的行驶路径的两侧，一旦被载置在移载装置30上，则从该图4的状态开始处于待机状态的工件W(图1)的移载动作。其后的移载装置30的运动沿着图3(a)的负载时的时间图进行。 

在图4到图5中，仅移载装置30的滑动部20动作，移载臂部10不动作。即，在维持移载臂部10的自由臂4的退后最多状态(待机状态)的同时，移载臂部10整体滑动，成为图5的状态。 

在此期间的移载移动中，移载臂部10是载置有工件W的负载的状态，但在为退后最多的待机状态，在为因该工件W的负荷而作用在滑动部20上的力矩为最小的状态，如上所述，能够降低作用在滑动部20的轴承上的运动负荷载重，能够使轴承耐用。 

接着，在图5到图9中，只有移载臂部10动作，其前端侧的移载臂5在承载着工件W的状态下依次前进。另外，在此期间，由于滑动部20静止，所以基于承载在移载臂5上的工件W的负荷的力矩的影响也是静止的，不是运动负荷，所以其影响较小。 

这里，在图9中，基端侧臂2及前端侧臂3与移载方向所成的角度为180度(或者两者为平行状态)，自由臂4成为完全伸展的状态，在此状态下，升降台50下降，移载装置30将工件W载置到目的载置场所。 

在将工件W卸下后，移载装置30成为空载的状态，在此情况下，如图3(b)的时间图所示，移载臂部10(速度v1)与滑动部20(速度(v2)同时动作，使移载臂5高速地后退。 

即，在空载、在移载臂5上没有负荷时，使移载臂5更快地移动，能够缩短动作时间。 

图10是表示该中途过程的图，如果移载臂5后退到最大后退位置，则成为图4的状态。但是，在此情况下是没有工件W的状态。 

另外，图8、图9所示的标号ZW表示要载置工件W的工件载置区域ZW，标号ZS表示为了输送工件W而使用的输送区域ZS，将这些工件载置区域ZW和输送区域ZS的边界用粗线的双点划线的边界线BZ表示。 

这里，如上所述，在本发明的移载装置30中，微粒产生的可能性较高的滑动部20处于比边界线BZ向输送区域ZS侧较大地后退的位置，能够尽量减少微粒对处于工件载置区域ZW的工件W的影响。 

另一方面，向工件载置区域ZW侵入的移载臂部10是多关节臂 构造，没有微粒的产生，并能够尽量抑制处于该部分的工件W的污染。 

除此以外，移载装置30的整体的移载距离为将移载臂部10的移载距离与滑动部20的移载距离合计后的距离，整体上能够实现更长的移载距离。 

这样，根据本发明的移载装置30，虽然是重复说明，但在避免微粒产生的问题的同时，能够进行对应于大型化的工件的移载。 

图11是表示具备图1的移载装置的输送***的一例的外观立体图。 

该图11所示的输送***80除了已经说明的、具备移载臂部10和滑动部20的移载装置30、旋转部40、和升降台50以外，还具备使该升降台50升降的升降装置60、和设置该升降装置60的行驶台车70。 

在行驶台车70的上方，在行驶方向的前后端上立设有一对升降装置60，在其内部中设有升降驱动机构(未图示)，由此使以架设在一对升降装置60之间的方式设置的升降台50升降。 

上部框架61将一对升降装置60的顶部分连结，构成由行驶台车70、一对升降装置60、上部框架61构成的牢固的构造体。 

行驶台车70具备设在行驶台车框架67的四角上的车轮61，使升降装置60、升降台50、移载装置30沿着行驶路径62直线移动。 

工件被载置在移载装置30的移动臂5上，在移载装置30的移载臂部10的作用下前进后退(箭头P1)，在滑动部20的作用下前进后退(箭头P2)，在旋转部40的作用下旋转(箭头P3)。 

此外，工件在被载置于移载装置30的状态下，在承载该移载装置30的升降台50的作用下上下升降(箭头P4)，此外，通过承载了使升降台50升降的升降装置60的行驶台车70的行驶，而以直线状移动(箭头P5)。 

移载装置30在其待机位置上，在承载着工件的状态下，可以在升降台50上从图中的移载臂5的前端的朝向旋转到180度相反朝向。 

因此，根据该输送***80，能够将工件从其行驶路径62的两侧的不同位置的不同高度的A地点输送到B地点，在此情况下，本发明的移载装置30通过多关节的移载臂部10与滑动部20的组合来确保微粒产生较少的移载，并且能够进行对应于工件的大型化的移载，其效果也遍及到输送***80的整体。 

以上，在实施方式中详细地说明了本发明的具体例，但这些不过是例示，并不限定权利要求书。在权利要求书中记载的技术、即本专利申请发明的技术范围中，如在各处适当记载那样，包括将以上例示的实施方式进行各种变形、变更后的实施方式、或者它们的组合。 

工业实用性 

本发明的移载装置不但能够在要求避免微粒产生的问题中得到应用，而且能够在要求对应大型化工件进行移载的产业领域中得到应用。 

Claims (3)

1.一种移载装置，其特征在于，具备：

一对自由臂，分别由两条臂构成；

基台，上述一对自由臂的基端侧臂分别以上述基端侧臂的基端为中心转动自如地安装在该基台上；

移载臂，上述一对自由臂的前端侧臂分别以上述前端侧臂的前端为中心转动自如地安装在该移载臂上；以及

滑动部，使上述基台沿移载方向滑动，

在载置有移载物的情况下，与上述基台开始减速的时刻相对应地开始上述移载臂的加速，在上述基台减速结束的时刻达到一定速度，维持该一定速度。

2.如权利要求1所述的移载装置，其特征在于，在载置有移载物的情况下，一边保持上述移载臂处于待机位置的状态，一边通过上述滑动部使上述基台滑动。

3.如权利要求2所述的移载装置，其特征在于，在没有载置移载物的情况下，同时进行上述移载臂的移动、和通过上述滑动部的上述基台的移动。

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