CN103247556A - 搬运装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及搬运装置。根据实施方式一方面的搬运装置包括：搬运室；机器人，所述机器人设置在所述搬运室中的一个长侧壁附近；以及线性移动机构，所述线性移动机构具有轨道，所述机器人沿所述轨道在所述搬运室的纵向方向上线性地移动。所述机器人的臂被限定具有如下长度，该长度使得即使所述臂绕所述臂支轴旋转所述臂也不会与另一个长侧壁干涉。所述线性移动机构的所述轨道具有如下长度，该长度使得与所述轨道垂直的所述手的前端到达设置于长侧壁中的多个连接口部之中的位于端部处的连接口部中的预定位置。

Description

搬运装置
技术领域
本文所讨论的实施方式涉及搬运装置。
背景技术
已知一种常规搬运装置，该搬运装置将多关节机器人设置在所谓的EFEM（设备前端模块）的搬运室中，所述多关节机器人搬运用于半导体晶片或液晶面板的基板。
常规搬运装置的搬运室大致具有由壁围绕的长方体的形状。构成周壁的一部分的长侧壁设置有多个连接口部，这些连接口部与外界连通。基板的收纳容器和处理室借助这些连接口部彼此连通。
设置在搬运室中的多关节机器人大致设置成靠近搬运室的一个侧壁。在本文中，一般的多关节机器人包括具有第一臂和第二臂的臂部，所述第一臂的底端借助第一支轴连接到基座，所述第二臂的底端借助第二支轴连接到第一臂的前端，并且第二臂的前端设置有手。多关节机器人驱动臂部的多个臂以及手，以使得所述手接近收纳容器和处理室。
已知的常规技术如例如在日本特开专利第2008-28134号公报中所公开的。
然而，当基板被搬入或搬出期望的收纳容器或处理室时，该常规搬运装置应当在将多关节机器人的第一臂、第二臂和手彼此连动的情况下使得该多关节机器人执行极其复杂的运动。因此，存在这样的可能性，即，手到收纳容器或处理室的接近速度降低。此外，存在这样的可能性，即，伴随该复杂的运动，手的接近位置的精度也降低。
实施方式的一方面的目的在于提供一种能够改善手至收纳容器或处理室的接近速度以及改善接近位置的精度的搬运装置。
发明内容
根据实施方式的一方面的搬运装置包括：具有基板搬运空间的搬运室；机器人，所述机器人设置在所述搬运室的一个长侧壁附近；以及线性移动机构，所述线性移动机构具有轨道，所述机器人沿着所述轨道在所述搬运室的纵向方向上线性地运动。所述搬运室的所述基板搬运空间由壁所围绕的大致矩形体形成并且设置有多个连通口部，这些连接口部在周壁的长侧壁中并排地设置，用于与外界连通。所述机器人的底端设置在基座上以借助臂支轴水平地旋转，并且所述机器人的前端设置有单个臂，在所述臂上设置有用于水平地旋转的手，所述手保持通过所述连接口部而被搬入和搬出的基板。所述机器人的所述臂被限定具有如下长度，该长度使得即使所述臂绕所述臂支轴旋转所述臂也不会与另一长侧壁干涉。此外，所述线性移动机构的所述轨道具有如下长度，该长度使得与所述轨道垂直的所述手的前端到达所述多个连接口部之中的位于端部处的连接口部中的预定位置。
根据实施方式的一方面，可以改善手至收纳容器或处理室的接近速度以及接近位置的精度。
附图说明
通过参考结合附图考虑时的下面详细描述，将容易获得并更好地理解对本发明的更全面认识以及本发明的许多附带优点，在附图中：
图1是示出根据实施方式的搬运装置的示意性平面图；
图2是搬运装置的示意性侧视图；
图3是搬运装置的框图；
图4是示出搬运装置的搬运操作的示例的示意性说明图；
图5是示出搬运装置的搬运操作的示例的示意性说明图；
图6A是示出根据第一变形例的搬运装置的示意性平面图；
图6B是示出根据第二变形例的搬运装置的示意性平面图；以及
图6C是示出根据第三变形例的搬运装置的示意性平面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地说明本公开内容的实施方式的搬运装置。此外，下文公开的实施方式不旨在限制本发明。
首先，将参考图1至图3来描述根据实施方式的搬运装置10的概要。图1是示出根据本实施方式的搬运装置10的示意性平面图。图2是搬运装置10的示意性侧视图。图3是搬运装置10的框图。
如图1和图2所示，搬运装置10包括：搬运室1，该搬运室设置有多个连接口部11，这些连接口部与外界连通；以及水平搬运机器人2，该水平搬运机器人设置在搬运室1中并且能够搬运用于半导体晶片或液晶面板的基板4。
搬运室1通常是所谓的EFEM（设备前端模块）的局部清洁室，并且具有由壁围绕的大致长方体的基板搬运空间170。这些壁包括第一长侧壁110、第二长侧壁120、第一短侧壁130、第二短侧壁140、顶壁150以及底壁160。在本文中，第一长侧壁110、第二长侧壁120、第一短侧壁130、第二短侧壁140可以被称为周壁。此外，底壁160的下表面设置有腿部180，这些腿部180将搬运室1支承在安装面100上。
搬运室1在顶壁150内设置过滤器单元190，在该过滤器单元中收纳用于净化气体的过滤器。在搬运室1与外界隔绝的情况下，搬运室由过滤器单元190来净化并且通过使用落下的净化气流来清洁其内部。
在构成所述搬运室1的周壁的一部分的第一长侧壁110和第二长侧壁120中以直线的方式设置多个连接口部11。
在本实施方式中，收纳容器3附接到以预定间隔形成在第一长侧壁110中的两个连接口部11，该收纳容器被称为FOUP（前端开口式片盒）并且在其中能够以多段的方式收纳诸如晶片的基板4。
此外，处理室5附接到形成于第二长侧壁120中的三个连接口部11，所述处理室对基板4执行预定处理，例如CVD（化学气相沉积）、曝光、蚀刻和抛光。
同时，收纳容器3和处理室5借助诸如遮挡板（shutter）的开闭构件（未示出）被附接到连接口部11。驱动开闭构件的开闭机构7（见图3）被设置在保持收纳容器3的收纳容器台30以及保持处理室5的处理室台50中。
在根据本实施方式的搬运装置10中，中央处理室5与两侧的处理室5相比是大型处理室。然而，处理室5的尺寸或形状能够被合适地设置。此外，只要所谓的FOUP的收纳容器3以及连接这些容器的搬运室1的形状和构造具有基于SEMI（国际半导体设备及材料协会）标准的结构即可。
根据本实施方式的机器人2设置在第一长侧壁110附近，并且包括设置有手23的单个臂21，所述手23保持通过连接口部11搬入和搬出的基板4。
臂21的底端借助臂支轴210设置在基座20上以能够水平旋转，并且前端设置有待借助手支轴230能水平地旋转的手23（在下文中，“水平旋转”能够被表述为“转动”）。此外，手23可具有借助该手的叉形前端供放置基板4并且搬运该基板4的构造、其中手能够吸附基板4的构造、或者其中手能够夹持基板4的构造。
臂支轴210和手支轴230连接到转动机构（未示出），所述转动机构包括马达、减速器等。
支承臂21的柱形臂支轴210被附接到基座20以能够由收纳在基座20中的升降机构250自由地升降。
此外，搬运装置10包括具有轨道60的线性移动机构6，机器人2沿该轨道60在搬运室1的纵向方向上线性地移动。
如图1和图2所示，线性移动机构6被设置在搬运室1的第一长侧壁110的大致中央，而由左收纳容器和右收纳容器3夹设。
换句话说，线性移动机构6包括外壳600，该外壳600设置成定位在左收纳容器和右收纳容器3之间而位于第一长侧壁110的大致中央。用作线性致动器的滚珠丝杠机构61设置在外壳600中。此外，轨道60具有与基板搬运空间170和外壳600连通的狭缝，所述轨道60形成在外壳600的面向所述搬运室1的基板搬运空间170的侧面上。
如图2所示，滚珠丝杠机构61包括滚珠丝杠轴610和驱动马达620，所述滚珠丝杠轴在外壳600的下部沿纵向方向延伸，所述驱动马达联接到滚珠丝杠轴610的一端。此外，能够使用线性马达来取代滚珠丝杠机构。
此外，根据本实施方式的线性移动机构6包括收纳框架630，在该收纳框架中能够收纳机器人2，并且该收纳框架沿着轨道60移动。如图2所示，机器人2能够移动到该机器人被收纳在收纳框架630中的状态。
沿纵向方向延伸的引导轴632被设置在外壳600中。另一方面，如图2所示，与引导轴632接合以便滑动的引导臂631被设置在收纳框架630的背部中。引导臂631从形成于外壳600的顶部上的轨道60延伸到外壳600中，并且此外该引导臂631的前端向下折叠。该折叠部与引导轴632彼此接合。
因此，在驱动线性移动机构6的驱动马达620之后，机器人2借助收纳框架630沿搬运室1的纵向方向与基座20一起平滑并且稳定地线性移动。
此外，如图3所示，根据本实施方式的搬运装置10包括控制装置8，该控制装置8执行机器人2的操作控制（包括臂21和手23的旋转操作）以及线性移动机构6的操作控制。
如图3所示，控制装置8包括通信I/F（接口）81、控制单元82、存储单元83和指示单元84。
机器人2的每个驱动***、线性移动机构6（其包括使得机器人2线性移动的线性致动器）、以及开闭机构7（其驱动收纳容器3和处理室5的开闭构件）都被连接到控制装置8。此外，将在下文描述的上级装置9借助通信I/F81连接到控制装置8。
在本文中，通信I/F81是在控制装置8和上级装置9之间执行通信数据的发送和接收的装置。例如，为了更新存储在存储单元83中的各种类型的程序，通信I/F81能够从上级装置9接收合适数据。
存储单元83是诸如RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）和硬盘的装置。存储单元83存储机器人2、线性移动机构6以及开闭机构7的驱动程序。
控制单元82包括诸如中央处理单元（CPU）的计算单元。控制单元82根据存储在存储单元83中的驱动程序借助指示单元84输出驱动信号到机器人2、线性移动机构6以及开闭机构7。通常，用于开闭机构7的驱动信号从上级装置9输出。
此外，控制单元82计算机器人2在基座20和臂部200上的预定基准点的位置，并且基于所述基准点执行手23至收纳容器3和处理室5的移动距离的计算处理。
在根据本实施方式的机器人2中，臂支轴210的中心、手支轴230的中心以及放置在手23上的基板4的中心被用作臂部200的基准点。基座20的下表面中心被用作基座20的基准点。
如上所述，控制单元82计算并管理机器人2的位置信息，以便控制机器人2的运动。
然后，控制单元82基于计算结果来控制线性移动机构6、臂部200和升降机构250。例如，控制单元82使得机器人沿搬运室1的纵向方向移动到该搬运室的合适位置，同时在需要时驱动“升降机构250”与“臂21和手23”两方或其中一方，使得基板4能够在最短的时间内被搬运到期望位置。由此，机器人2能够合适地提升或降下以及转动臂21，以通过连接口部11将基板4搬入和搬出以及将所保持的基板4搬运到期望位置。
换言之，根据本实施方式的搬运装置10的控制装置8能够同步地致动仅用于简单直线动作的线性移动机构6以及机器人2的单个臂21和手23，以使得手23接近期望位置。
如上所述，根据本实施方式的搬运装置10不需要用于移动常规搬运装置的机器人的两个或更多个臂的复杂控制，且因此仅执行简单操作控制的组合。因此，可以改善手23到收纳容器3和处理室5的接近速度。此外，可以改善手23的接近位置的精度。
根据本实施方式的搬运装置10除了上述构造以外还具有下述构造。
换言之，即使机器人2的单个臂21绕臂支轴210旋转，臂21的长度也被限定为使其前端不与第二长侧壁120干涉。换言之，如图1所示，臂21的转动轨迹R不接触第二长侧壁120和处理室5。
因此，如果手23具有其中该手不从臂21的前端突出的姿势，那么控制装置8能够在任何时刻驱动该线性移动机构6并且能够将机器人2以高速移动到轨道60的两端之间的期望位置。
换言之，由于线性移动机构6的线性运动不需要复杂的控制，因此机器人能够以高速移动。此外，由于根据本实施方式的控制装置8同步致动线性移动机构6和机器人2的“臂21和手23”，因此控制装置8能够使得手23在最短时间内接近期望的收纳容器3或处理室5。
线性移动机构6的轨道60被限定为具有如下最小必要长度，该最小必要长度使得垂直于轨道60的手23的前端到达多个连接口部11之中的位于端部的那个连接口部11中的预定位置。换言之，轨道60被限定为具有如下最小必要长度，该最小必要长度使得被保持在手23中的基板4到达多个连接口部11之中的位于端部的那个连接口部11中的预定位置。
换言之，与搬运室1的第一长侧壁110和第二长侧壁120相比，轨道60的长度显著地短。然而，即使机器人2不直接面对借助连接口部11连接的收纳容器3或处理室5（尤其是位于端部处的收纳容器3或处理室5），连接到倾斜臂21的手23的前端也能够以与轨道60垂直的姿势到达连接口部11中的预定位置。
由此，因为轨道60的长度能够被尽可能地减小，因此用于安装诸如机器人控制器的任何装置的空间能够被设置在例如搬运室1的第一长侧壁110的两个角部附近。因此，根据本实施方式的搬运装置10，能够有效地利用搬运室1的内部。
此外，轨道60的长度可以使得手23以如下姿势接近位于端部处的收纳容器3和处理室5，在该姿势中，手直接面对该收纳容器3和处理室5并还能够使得手23接近与机器人2的臂支轴210靠近的收纳容器3和处理室5。换言之，使得手23能够平滑地接近靠近臂支轴210的收纳容器3和处理室5，考虑并限定使得机器人2远离收纳容器3和处理室5的足够长度。
此外，在根据本实施方式的搬运装置10中，线性移动机构6的轨道60不被设置在搬运室1的底壁160上，而是设置在周壁上。因此，不可能对从过滤器单元190落下的清洁空气流具有不良影响。然而，并不禁止在搬运室1的底壁160上提供线性移动机构6的轨道60。
在本文中，具体地说明了根据本实施方式的搬运装置10的基板搬运操作。根据先前描述的驱动程序来执行搬运操作的控制过程。
图4和图5是示出搬运装置10的搬运操作的示例的示意性说明图。首先，将参考图4来说明搬运操作，借助该搬运操作，例如在第二长侧壁120中位于图的左侧的处理室5中的手23接近面向该处理室的左侧收纳容器3。
在图4和图5中，为了方便起见，基板4未被示出并且用于详细部件的附图标记被省除。
图4中的（a）状态是其中对其的预定处理终止的基板4由机器人2保持的状态。如图4中的（a）所示，根据本实施方式的搬运装置10的机器人2定位在线性移动机构6的轨道60（见图1）的一端（图4的左端）处。此时，臂21的前端指向向左倾斜的方向并且手23笔直地进入处理室5中。
从该状态，机器人2沿轨道60的右方向移动，并且臂21绕臂支轴210旋转。由此，线性移动机构6和臂21以及手23被同步致动，因此手23和所保持的基板4被向后引导而不与处理室5的内壁干涉，如图4中的（b）所示。
然后，手23绕手支轴230旋转，并且手23的前端指向第一长侧壁110，如图4中的（c）所示的。
然后，如图4中的（d）所示的，机器人2沿轨道60的左方向移动，并且臂21朝向第一长侧壁110旋转。
接下来，如图4中的（e）所示的，机器人2沿轨道60的右方向移动，并且臂21继续朝向第一长侧壁110旋转。此时，在使得手23旋转的同时控制该手的姿势，该手23接近收纳容器3，并且处理后的基板4被收纳。
接下来，将参考图5来说明用于使得定位在图的左侧的处理室5中的手23接近与该处理室对角线对置的右侧收纳容器3的搬运操作。
图5中的（a）至（c）中的机器人2的操作与上述图4中的（a）至（c）中的操作相同。
通过从其中手23的前端指向第一长侧壁110的图5中的（c）的状态驱动线性移动机构6，机器人2沿轨道60（见图1）的右方向移动，如图5中的（d）所示。
与此同时，臂21绕臂支轴210旋转，并且手23绕手支轴230旋转。臂部200从第二短侧壁140附***行地移动到第一短侧壁130附近，如图5中的（e）所示。
接下来，如图5中的（f）所示，机器人2沿轨道60的左方向移动，并且臂21朝向第一长侧壁110旋转。与此同时，在使得手23旋转的同时控制该手的姿势，该手23接近右侧收纳容器3，并且处理后的基板4被收纳。
变形例
图6A至图6C示出了搬运装置10的变形例。在图6A至图6C所示的变形例中，与根据上述实施方式的搬运装置10的部件相同的部件具有相同的附图标记，并且省除对这些部件的说明。
第一变形例
将说明在图6A中示出的变形例。在上述实施方式中，已经解释了线性移动机构6被设置在搬运室1的第一长侧壁110中（见图1和图2）。但是，在图6A所述的搬运装置10中，线性移动机构6被置于第二长侧壁120中。该变形例与根据该实施方式搬运装置10具有相同的效果。
此外，已经在所述实施方式中说明了线性移动机构6被放置在左收纳容器和右收纳容器3之间。但是，在根据变形例的搬运装置10中，线性移动机构6被放置在设置于第二长侧壁120中的左处理室和右处理室5之间。
此外，基于处理室5和收纳容器3的高度或者通过合适地改变这些尺寸，线性移动机构6能够被设置成当从上方看时与处理室5和收纳容器3大致在同一位置处重叠。
第二变形例
接下来，将说明图6B所示的变形例。在图6B所示的搬运装置10中，三个收纳容器3被附接到第一长侧壁110，并且大致相同尺寸的三个处理室5被设置在第二长侧壁120中。换言之，供附接收纳容器3和处理室5的连接口部11中的一个连接口部沿第一长侧壁110和第二长侧壁120的纵向方向定位在该第一和第二长侧壁的大致中央。
在本文中，线性移动机构6被设置在搬运室1的底壁160（见图2）中。在线性移动机构6的情况下，滚珠丝杠机构61、线性马达等能够被用作线性致动器。例如，线性马达沿纵向方向设置在第一长侧壁110附近，机器人2借助线性马达与基座20一起移动。该变形例与根据上述实施方式的搬运装置10具有相同的效果。
第三变形例
在图6C所示的搬运装置10中，三个收纳容器3被附接到第一长侧壁110，并且大致相同尺寸的三个处理室5被设置在第二长侧壁120中。
如图6C所示，在本变形例中，线性移动机构6设置在底壁160（见图2）的第二长侧壁120附近。在该情况下，线性移动机构6与上述的第二变形例具有相同的构造。
根据第三变形例的搬运装置10与根据上述实施方式和上述那些变形例的搬运装置10具有相同的效果。
同时，图6B所示的第二变形例和图6C所示的第三变形例具有如下构造：与根据所述实施方式和第一变形例的线性移动机构6相比，轨道60相当长。因此，通过将机器人2移动到至合适位置，手23能够容易地接近沿第一长侧壁110和第二长侧壁120的纵向方向并排设置的收纳容器3和处理室5之中的中央的收纳容器3和处理室5。
在图6B和图6C所示的变形例中，线性移动机构6（轨道60）被设置成通过将中央的收纳容器3或处理室5的中间位置用作标准而使其长度向左和向有等量地延伸。然而，优选的是，线性移动机构6的长度满足最小必要长度条件，该最小必要长度使得垂直于轨道60的手23的前端到达多个连接口部11之中的位于端部处的连接口部11中的预定位置。
因此，线性移动机构6还能够被限定为具有如下最小必要长度，该最小必要长度使得垂直于轨道60的手23的前端到达中央的收纳容器3或处理室5或者到达定位在左端和右端的其中一端处的连接口部11中的预定位置。换言之，通过将中央的收纳容器3或处理室5的中间位置用作标准，线性移动机构6能够沿向左和向右的任何方向不均匀地延伸。
在第一和第二变形例中，已经说明了线性移动机构6被设置在底壁160中。然而，线性移动机构6能够被附接到第一长侧壁110和第二长侧壁120的任何壁面上，如在所述实施方式和变形例中所阐述的（见图1至图5）。
由此，线性移动机构6能够被设置在第一长侧壁110和第二长侧壁120的任何壁面上，或者能够设置在其中该线性移动机构与处理室5或收纳容器3重叠的状态。此外，线性移动机构6不被设置在第一长侧壁110和第二长侧壁120上，而是能够设置在与第一长侧壁110和第二长侧壁120中的任何长侧壁接近的底壁160上。
如上所述，根据本实施方式的搬运装置10包括臂部200和线性移动机构6的组合，其中所述臂部21包括设置有手23的单个臂21，所述线性移动机构6用于使得臂部200与基座20一起沿搬运室1的纵向方向笔直地移动。然后，搬运装置10同步地致动臂部200和线性移动机构6。因此，可以改善手23至收纳容器3和处理室5的接近速度，以及在有效地利用搬运室1中的基板搬运空间170的同时改善接近位置的精度。
同时，根据本实施方式的搬运装置10的机器人2是单臂机器人，该单臂机器人具有包括臂21和手23的一个臂部200。然而，机器人2能够是具有两个臂部200的双臂机器人或者能够是具有三个或更多个臂部200的多臂机器人。当机器人2是双臂机器人时，机器人2能够通过使用一个臂部200经由预定连接口部11来取出基板4，并且通过使用另一臂部200经由连接口部11来放入新基板4，以同时执行两种作业操作。
已经解释了根据本实施方式的机器人2具有单个手23。但是，机器人2能够具有其中在臂21的前端上以多段的方式设置多个手的构造。

Claims (9)

1.一种搬运装置，所述搬运装置包括：
搬运室，所述搬运室具有由壁围绕的大致矩形体的基板搬运空间，并且所述搬运室具有多个连接口部，这些连接口部在周壁的长侧壁中并排地设置，用于与外界连通；
机器人，所述机器人设置在所述搬运室的一个长侧壁附近，所述机器人的底端设置在基座上以借助臂支轴水平地旋转，并且所述机器人的前端设置有单个臂，在所述臂上设置有用于水平地旋转的手，所述手保持通过所述连接口部而被搬入和搬出的基板；以及
线性移动机构，所述线性移动机构具有轨道，所述机器人沿着所述轨道在所述搬运室的纵向方向上线性地移动，其中：
所述机器人的所述臂被限定为具有如下长度，该长度使得即使所述臂绕所述臂支轴旋转所述臂也不会与另一长侧壁干涉；并且
所述线性移动机构的所述轨道具有如下长度，该长度使得与所述轨道垂直的所述手的前端到达所述多个连接口部之中的位于端部处的连接口部中的预定位置。
2.根据权利要求1所述的搬运装置，其中：
所述多个连接口部中的至少一个连接口部沿长侧壁的纵向方向定位在该长侧壁的大致中央；并且
所述线性移动机构的所述轨道具有如下长度，该长度使得与所述轨道垂直的所述手的前端到达定位在大致中央处的所述连接口部中的预定位置。
3.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，所述线性移动机构的所述轨道被限定为具有如下最小必要长度，该最小必要长度使得与所述轨道垂直的所述手的前端到达所述多个连接口部之中的位于端部处的连接口部中的预定位置。
4.根据权利要求2所述的搬运装置，其中，所述线性移动机构的所述轨道被限定为具有如下最小必要长度，该最小必要长度使得与所述轨道垂直的所述手的前端到达所述多个连接口部之中的位于端部处的连接口部中的预定位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的搬运装置，所述搬运装置还包括控制装置，所述控制装置执行所述机器人的操作控制以及所述线性移动机构的操作控制，其中所述机器人的操作控制包括所述臂的旋转操作。
6.根据权利要求5所述的搬运装置，其中，所述控制装置同步地致动所述线性移动机构以及所述机器人的至少所述臂。
7.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，所述线性移动机构包括线性致动器，所述线性致动器与所述基座一起运送所述机器人。
8.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，所述线性移动机构的所述轨道设置在所述一个长侧壁中。
9.根据权利要求1所述的搬运装置，其中：
所述线性移动机构具有收纳框架，所述收纳框架沿着所述轨道移动；并且
所述机器人被设置在所述收纳框架中。
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