CN103448055A - 搬运机器人和包括搬运机器人的设备前端模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搬运机器人和包括搬运机器人的设备前端模块。根据实施方式的搬运机器人包括：臂单元、基部单元、引导单元、升降单元和通风部。所述臂单元包括机器人手，所述机器人手能够保持待被搬运的物体。所述基部单元形成为大体盒形形状。所述引导单元包括竖直地设置在所述基部单元中的竖直轴。所述升降单元设置成能够沿着所述竖直轴升降并且在上端部处支承所述臂单元。所述通风部在所述基部单元的上表面中开口，并且将向下流从所述基部单元的外部引至其内部。

Description

搬运机器人和包括搬运机器人的设备前端模块

技术领域

本文所公开的实施方式涉及搬运机器人和包括搬运机器人的设备前端模块。

背景技术

常规上，已知有一种搬运机器人，该搬运机器人设置在形成于设备前端模块（EFEM）中的空间内并且搬运诸如半导体晶片的基板。

搬运机器人通常包括臂主体，并且例如通过在由臂主体保持基板的情况下沿水平方向移动臂主体以及移动设置在臂主体的末端部处的末端执行器来搬运基板。臂主体自身通常由能够执行升降操作的升降单元来支承。

因为诸如半导体晶片的产品在EFEM中***纵，因此特别需要保持EFEM内的空气极其清洁。因此，通常从EFEM的上部产生清洁空气的向下流，然而，还是提出通过利用附加方法来防止被颗粒物污染的各种搬运机器人。

例如，提出一种这样的搬运机器人，该搬运机器人通过利用罩构件覆盖包括上述的臂主体和升降单元的搬运单元来防止由向下流的扰动而分散的颗粒物的附着（例如，参见日本专利特开公报H10-261690）。

然而，常规的搬运机器人在抑制由升降操作产生的颗粒物方面具有进一步改进的余地。具体地，当搬运机器人具有其中上述升降单元借助从搬运机器人的主体单元（以下文中，描述为“基部单元”）突出而升降的结构时，基板可能被因升降操作从基部单元的内部分散的颗粒物污染。

考虑到以上内容获得实施方式的一方面，并且实施方式的一方面的目的在于提供一种搬运机器人和包括该搬运机器人的设备前端模块，所述搬运机器人能够抑制因升降操作而产生颗粒物。

发明内容

根据实施方式的一方面的搬运机器人包括：臂单元、基部单元、引导单元、升降单元以及通风部。所述臂单元包括机器人手，所述机器人手能够保持待被搬运的物体。所述基部单元形成为大体盒形形状。所述引导单元包括竖直地设置在所述基部单元中的竖直轴。所述升降单元设置成能够沿着所述竖直轴升降并且在上端部处支承所述臂单元。所述通风部在所述基部单元的上表面中开口，并且将向下流从所述基部单元的外部引至其内部。

根据实施方式的一方面，能够抑制因升降操作而产生颗粒物。

附图说明

由于通过结合附图参照下列详细说明更好地理解对本发明的更全面的认识以及本发明的许多附带优点，因此能够容易地获得对本发明的更全面的认识以及本发明的许多附带优点，在附图中：

图1是示出根据一实施方式的搬运机器人的整体构造的示意性立体图；

图2A是从上方所看的基部单元的第一示意图；

图2B是示出从侧表面所看的常规技术和当前实施方式之间的对比的示意图；

图2C是从上方所看的基部单元的第二示意图；

图3A是从Y轴的正向所看的基部单元的内部示意图；

图3B是从Y轴的负向所看的基部单元的示意图；

图4A是从X轴的正向所看的基部单元的内部示意图；

图4B是从上方所看的基部单元的示意图，用于说明在表面A侧的通风部的宽度；以及

图5是从X轴的正向所看的基部单元的内部示意图，示出了所引入的向下流的流路。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地说明在本申请中公开的搬运机器人和包括搬运机器人的设备前端模块的实施方式。本发明不局限于下列实施方式。

在下文中，以设置在EFEM中并且搬运作为待搬运物体的半导体晶片的搬运机器人为例进行说明。此外，“半导体晶片”被描述为“晶片”。而且，作为末端执行器的“机器人手”被描述为“手”。

首先，将参照图1说明根据一实施方式的搬运机器人的构造。图1是示出根据该实施方式的搬运机器人10的构造的示意性立体图。

为了便于理解说明，在图1中，示出了包括Z轴的三维卡笛尔坐标系，在该Z轴中，正向为竖直向上方向，负向为竖直向下方向。因此，沿着XY平面的方向表示“水平方向”。在一些情况下，在用于下文说明的其它图中也示出该卡笛尔坐标系。

而且，在下文中，对于由多个元件组成的部件，这些元件中的仅一个元件被标以附图标记，并且在一些情况下省略其它元件的附图标记。在该情况下，标记有附图标记的那个元件以及其它元件具有相同的构造。

如图1所示，搬运机器人10包括手11、升降单元12、第一臂13、第二臂14和基部单元15。基部单元15包括通风部15a和排风部15b。

第一臂13和第二臂14构成作为搬运机器人10的臂的臂单元。

基部单元15形成为大体盒形，并且是搬运机器人10的固定到EFEM的底壁部（未示出）的主体。基部单元15不必固定到EFEM的底壁部，并且例如可以固定到侧壁部。而且，基部单元15可以形成为能够沿着设置在EFEM中的行进机构等移动而不固定。

通风部15a是开通在基部单元15的上表面中的开口。通风部15a将经由设置在EFEM的上部中的过滤器单元（未示出）形成的清洁空气的向下流引入基部单元15中，以进行通风。

此外，排风部15b竖直向下排出从外部通到基部单元15的内部的向下流的排气流。稍后将参照图2A和随后的附图描述通风部15a和排风部15b的详细构造。

升降单元12设置成能够沿着竖直地布置在基部单元15中的竖直轴升降（参见图1中的双头箭头a1），并且沿着竖直方向（Z轴方向）升降支承在上端部处的整个臂单元。

第一臂13经由绕轴线a2的旋转关节（未示出）连接到升降单元12，以能够相对于升降单元12枢转（参见图1中的绕轴线a2的双头箭头）。

第二臂14经由绕轴线a3的旋转关节（未示出）连接到第一臂13，以能够相对于第一臂13枢转（参见图1中的绕轴线a3的双头箭头）。

作为保持晶片的末端执行器的手11经由绕轴线a4的旋转关节（未示出）连接到第二臂14，以能够相对于第二臂14枢转（参见图1中的绕轴线a4的双头箭头）。因此，包括手11的整个臂单元沿水平方向移动。

上述各旋转关节均根据诸如马达的驱动源的驱动而旋转。例如，使旋转关节绕轴线a2旋转的驱动源设置在形成为包括开通在升降单元12的上表面中的开口12a的空间中。

接下来，将参照图2A和图2C说明基部单元15的详细构造。图2A和图2C是从上方所看的基部单元15的示意图。

如参照图1已经说明的，如图2A所示，基部单元15在其上表面中包括通风部15a。通风部15a沿着升降单元12的外周形成。

如图2A所示，开口12a在升降单元12的上表面中设置在X轴的负向侧的部分中。与开口12a一起，升降单元12自身也设置在X轴的负向侧。

这样，开口12a和升降单元12设置成沿预定方向偏移，因此，臂单元的枢转区域在预定方向侧能够增大。

然后，在该情况下，如图2A所示，通风部15a沿着升降单元12的外周的一部分（即，沿着基部单元15的不包括沿上述预定方向的侧壁的其他侧壁）形成为由区域A、区域B和区域C构成的大体U形。此时，通风部15a形成为使得区域A、区域B和区域C均具有足够的宽度。

将参照图2B说明上述足够的宽度。图2B是示出从侧表面所看的常规技术和本实施方式之间的对比的示意图。图2B示意性地示出位于纸面的左侧的常规技术中的升降单元12和基部单元15’，并示出位于纸面的右侧的本实施方式中的升降单元12和基部单元15。

如图2B中的左侧所示，在常规技术中，在升降单元12和基部单元15’之间设置有空间15a’，以能够进行升降操作。然而，例如，当升降单元升起（参见图2B中的箭头201）时，容易产生通过空间15a’的紊流（参见图2B中的弯曲箭头）。

于是，在常规技术中，颗粒物P能借助紊流而分散并且扩散到EFEM中，并且会污染晶片。

因此，如图2B中的右侧所示，在本实施方式中，在升降单元12和基部单元15之间设置具有足够宽度的通风部15a。本实施方式中的足够宽度是指这样的宽度，该宽度足以使得难以造成紊流并且即使升降单元12例如升起（参见图2B中的箭头）也平滑地引导由箭头202所示的向下流。

因而，因为可以使得颗粒物P难以因紊流而分散并且借助向下流容易将颗粒物P限制在基部单元15中，因此能够抑制因升降操作而产生颗粒物P。

稍后将参照图4B详细地描述图2A中所示的区域A的宽度WA被设定得大于通风部15a中的区域B的宽度WB的方面的内容。而且，在下文中，如图2A所示，在一些情况下，区域A的形成基座单元15的一侧的侧壁被描述为“表面A”，并且区域B的形成基座单元15的一侧的侧壁被描述为“表面B”。

如图2C所示，可以设置罩构件15c来覆盖通风部15a，在该罩构件的表面中形成有多个孔并且该罩构件例如由被称为网构件或穿孔金属的材料制成。这些孔的形状、布置等不被具体限制，并且可以采用任何形状和布置，只要其可以引导向下流而不在基座单元15中产生紊流即可。

图2C通过画阴影而示出其中在罩构件15c的表面中大致均匀地形成多个孔的情况。这样，因为能够获得整流作用并且使得在基部单元15中难以出现紊流，因此大致均匀地形成多个孔是更优选的。

因而，向下流能够被整流并且通过这些孔被平滑地排出到基部单元15中。在本实施方式中，罩构件15c设置成覆盖通风部15a，然而，为了便于理解说明，在一些情况下在图中省略了该罩构件15c。

接下来，将参照图3A和图3B说明从侧表面所看的基部单元15的详细构造。图3A是从Y轴的正向所看的（即，从“表面A”侧所看的）基部单元15的内部示意图。图3B是从Y轴的负向所看的（即，从“表面B”侧所看的）基部单元15的示意图。

如图3A所示，基部单元15中包括：滚珠丝杠15SS，该滚珠丝杠为竖直布置的竖直轴；以及一对导轨15SR。滚珠丝杠15SS和一对导轨15SR构成引导单元15S。

此外，基部单元15包括马达M。马达M的输出轴经由正时带TB连接到滚珠丝杠15SS的下端部，并且使滚珠丝杠15SS绕轴心旋转（参见图3A中的双头箭头301）。

如图3A所示，在升降单元12的下端部处设置有升降基座12B。升降基座12B包括滚珠螺母13Ba和升降体12Bb。

滚珠螺母13Ba是这样的构件，其通过与滚珠丝杠15SS接合并且将滚珠丝杠15SS的旋转运动转换为直线运动而能够沿着滚珠丝杠15SS移动。此外，升降体12Bb是以可滑动的方式与导轨15SR接合的构件。

因而，升降基座12B能够随着滚珠丝杠15SS的旋转而沿着引导单元15S移动（参见图3A中的双头箭头302），并且升降所述升降单元12。

此外，如图3B所示，基部单元15包括位于“表面B”中的排风部15b。排风部15b包括风扇15ba和设置成覆盖该风扇15ba的排风罩15bb。

风扇15ba排出通入基部单元15中的向下流。排风罩15bb是成形为竖直向下地排出来自风扇15ba的排出流的罩构件。

在图3B中，以实线表示设置一个排风部15b的情况，然而，排风部15b的数量和排风部15b的布置位置不受限制，例如，可以在与排风部15b对称的位置处设置另一排风部15b，如由双点划线所表示的。

此外，如由图3B中的双点划线所表示的，例如可以在排风部15b的上方等设置空气入口15d。在设置有空气入口15d的情况下，当待被引导通过通风部15a的向下流变得不足时，向下流例如能够从侧壁侧能够得以补偿并且被引入其中大气压力降低的基部单元15中，并且能够整流基部单元15中的向下流的排出流的由升降单元12的不规则性引起的扰动。

因此，能够将向下流充分地引入基部单元15中并且能够整流基部单元15中的向下流的排出流的扰动，因此能够防止颗粒物分散。如图3B所示，更优选的是，以与通风部15a的情况类似的方式提供罩构件15c来覆盖空气入口15d，以用于获得整流向下流的整流作用。

此外，图3B示出了其中空气入口15d设置在还设置有排风部15b的“表面B”中的示例，然而，供设置空气入口15d的表面不被具体限制，并且该空气入口15d可以设置在形成基部单元15的任何侧壁中。此外，图3B的例示不限制空气入口15d的形状和空气入口15d的数量。

将参照图4A阐述参照图3A和图3B说明的引导单元15S和排风部15b之间的布置关系。图4A是从X轴的正向所看的基部单元15的内部示意图。

如图4A所示，包括滚珠丝杠15SS和导轨15SR的引导单元15S设置成邻近于基部单元15的“表面A”。此外，如上所述，排风部15b设置在基部单元15的“表面B”中。

因此，引导单元15S和排风部15b设置在基部单元的两个相对侧壁上。马达M设置在这两个相对侧壁之间。

基于以上方面的内容，接下来，将说明通过风部15a在表面A侧的宽度（即，图2A中所示的区域A的宽度WA）。图4B是从上方所看的基部单元15的示意图，用于说明通风部15a在表面A侧的宽度。

如图4B所示并且以上的说明，构成引导单元15S的滚珠丝杠15SS和导轨15SR设置成邻近于基部单元15的“表面A”。

因此，升降基座12B的设置成能够相对于引导单元15S滑动的升降体12Bb等也设置在基部单元15的“表面A”附近。

换言之，在本实施方式中，容易因升降单元12的升降操作而使颗粒物P分散的可动单元集中在基部单元15的“表面A”附近。基于此，通风部15a的区域A的宽度WA设置得比其它宽度（例如区域B的宽度WB）大，由此将向下流积极地引入集中有可动单元的“表面A”中。

具体地，如图4B所示，当从上方观看时，通风部15a形成为保持区域A的宽度WA，使得构成引导单元15S的各构件（诸如滚珠丝杠15SS和导轨15SR）的至少一部分与通风部15a重叠。

因而，可以有效地抑制位于容易产生颗粒物P的可动部处的颗粒物P。

接下来，将参照图5说明引入基部单元15中的向下流的流路。图5是从X轴的正向所看的基部单元15的内部示意图，示出了所引入的向下流的流路。图5仅以简单的方式示出了为了说明所必需的构件。

如图5所示，通过移动升降基座12B而使得升降单元12升起（参见图5中的箭头501）。在该情况下，从位于“表面A”侧的区域A引入的向下流（参见图5中的箭头502）在通过升降单元12的升起而形成的空间D中沿着基部单元15的内壁绕流，并且遵循到达排风部15b的流路（参见图5中的箭头504）。

以此方式形成的向下流的流路能够冷却马达M，同时有效地抑制在可动单元处产生的颗粒物P。

此外，如图5所示，从区域A以外的区域（例如，“表面B”侧的区域B）引入的向下流（参见图5中的箭头503）沿着升降单元12的外周以竖直方向向下流动，并且遵循到达排风部15b的流路（参见图5中的箭头505）。

于是，该向下流与从区域A引入的向下流一起从排风部15b竖直向下地排出（参见图5中的箭头506）。

换言之，引入到基部单元15中的向下流被排出，使得该向下流不干扰位于基部单元15外的整个EFEM中的向下流，同时在基部单元15中整流并抑制颗粒物P。

因此，能够将供布置搬运机器10的整个EFEM中的向下流环境保持在适当状态，同时抑制因搬运机器人10的升降操作而产生颗粒物P。

如上所述，根据本实施方式的搬运机器人包括臂单元、基部单元、引导单元、升降单元以及通风部。所述臂单元包括机器人手，该机器人手能够保持待被搬运的物体。所述基部单元形成为大体盒形形状。所述引导单元包括竖直地布置在基部单元中的竖直轴。所述升降单元设置成能够沿着竖直轴升降并且在上端部处支承臂单元。所述通风部在基部单元的上表面中开口并且将向下流从基部单元的外部引至其内部。

因此，根据本实施方式中的搬运机器人，能够抑制因升降操作而产生颗粒物。

上述实施方式示出了其中升降单元相对于基部单元设置在预定方向侧的情况，然而，升降单元相对于基部单元的布置位置不受限制。因此，例如，升降单元可以设置在基部单元的中央。

此外，上述实施方式示出了其中将升降所述升降单元的机构（在下文中，被描述为“升降机构”）构造成包括滚珠丝杠和滚珠螺母的情况，然而，升降机构的部件不局限于此。例如，升降机构可以构造成通过驱动一带或驱动一线性马达来升降所述升降单元。

此外，上述实施方式例示了其中通风部沿着升降单元的外周的一部分形成的情况，然而，通风部可以形成为围绕升降单元的整个外周。

此外，上述实施方式例示了其中升降单元支承沿水平方向移动的臂单元的情况，然而，臂单元的移动方向不受限制。

此外，上述实施方式通过例示出单臂机器人来进行说明，然而，臂单元的数量不受限制，只要包括支承臂单元的升降单元即可。因此，可以采用具有两个或更多个臂的多臂机器人。

此外，上述实施方式通过例示了其中在臂单元的末端部设置一个手的情况来进行说明，然而，手的数量不受限制并且可以是两个或更多个。

此外，上述实施方式通过例示了其中待搬运的物体主要为晶片的情况来进行说明，然而，待搬运的物体的类型不受限制。

Claims (9)

1.一种搬运机器人，所述搬运机器人包括：

臂单元，所述臂单元包括机器人手，所述机器人手能够保持待被搬运的物体；

基部单元，所述基部单元形成为大体盒形形状；

引导单元，所述引导单元包括竖直地设置在所述基部单元中的竖直轴；

升降单元，所述升降单元设置成能够沿着所述竖直轴升降并且在上端部处支承所述臂单元；以及

通风部，所述通风部在所述基部单元的上表面中开口，并且将向下流从所述基部单元的外部引至其内部。

2.根据权利要求1所述的搬运机器人，其中，所述通风部沿着所述升降单元的外周形成在所述基部单元的所述上表面中。

3.根据权利要求2所述的搬运机器人，其中，

所述升降单元设置成与形成所述基部单元的侧壁之中的一个侧壁相邻，并且

所述通风部沿着除所述一个侧壁之外的侧壁形成。

4.根据权利要求1、2或3所述的搬运机器人，其中，所述通风部由表面中形成有多个孔的罩构件覆盖。

5.根据权利要求1、2或3所述的搬运机器人，其中，所述通风***的，即：在所述基部单元的所述上表面中与所述引导单元的上部对应的那一部分的宽度被设定成大于在所述基部单元的所述上表面中不与所述引导单元的所述上部对应的部分的宽度。

6.根据权利要求1、2或3所述的搬运机器人，其中，

所述引导单元设置成与形成所述基部单元的侧壁之中的一个侧壁相邻，并且

当从上方观看时所述通风部形成为与所述引导单元的一部分重叠。

7.根据权利要求1、2或3所述的搬运机器人，该搬运机器人还包括排风部，所述排风部包括：风扇，所述风扇设置在所述基部单元的侧壁中；以及排风罩，所述排风罩设置成覆盖所述风扇并且成形为竖直向下地排出来自所述风扇的排出流。

8.根据权利要求7所述的搬运机器人，其中，所述排风部设置在位于所述引导单元所邻近的侧壁的相对侧的侧壁中。

9.一种设备前端模块，该设备前端模块包括根据权利要求1所述的搬运机器人。

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