TWI398335B - Workpiece conveying system - Google Patents

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TWI398335B
TWI398335B TW096144607A TW96144607A TWI398335B TW I398335 B TWI398335 B TW I398335B TW 096144607 A TW096144607 A TW 096144607A TW 96144607 A TW96144607 A TW 96144607A TW I398335 B TWI398335 B TW I398335B
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Yasuyuki Kitahara
Shigeyuki Kaino
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Nidec Sankyo Corp
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Description

工件搬送系統
本發明係關於具有在匣中裝載/卸載工件之際使用之多關節型機器人之工件搬送系統。
為了將半導體晶圓等工件裝載/卸載至匣中，通常使用可互相旋轉地連結有複數臂，且傳達旋轉動源之旋轉力而使其施行伸縮等動作之多關節型機器人。而，利用收納工件之複數匣、對工件施以特定處理之工件處理裝置、及此多關節型機器人構成1個工件搬送系統。茲利用圖5詳述有關以往之工件搬送系統(例如參照專利文獻1)。
如圖5所示，以往之工件搬送系統具有多關節型機器人100、工件處理裝置200、及收納工件301~303之複數匣(匣1~3)。又，複數匣係將工件積載載置成擱板狀，多關節型機器人100係將工件對匣之各擱板段搬出搬入。又，在此，作為匣之一例，考慮SEME(Semiconductor Equipment and Materials International)標準E47.1規定之正面開口式匣一體型搬送、保管箱之FOUP(Front－Opening Unified Pod)等。此等複數匣係等間隔地被並列載置著。多關節型機器人100具有手部101、臂部102、臂部側連桿部103、基台側連桿部104、及基台105，例如，可由匣(匣3)取出工件303而搬送至工件處理裝置200。
多關節型機器人100係被配置於工件處理裝置200與複數匣(匣1~3)之中間位置。更具體而言，多關節型機器人100係被配置於假設連結被收納於複數匣之工件301~303之各中心點之直線為直線1，包含於工件處理裝置200之背面之直線，且處於與直線1平行之關係之直線為直線2時，由與直線1及與直線2之距離均相等之點之集合所構成之直線3之線上。
在此，在圖5所示之工件搬送系統中，採用處理收納3個工件301~303之3個匣之3FOUP方式，但假使採用處理4個匣之4FOUP方式之情形，則必須延長上述之臂部102、臂部側連桿部103、及基台側連桿部104之全部或一部分之長度。處理5個以上之匣之情形亦同。
[專利文獻1]日本特開2006－289555號公報
但，延長臂部102、臂部側連桿部103、及基台側連桿部104之全部或一部分之長度之情形，雖可向圖5中之X方向施行更遠之存取(可實現對應於4FOUP之動作)，但機器人之干涉區域會向圖5中之Y方向擴大，導致多關節型機器人100之整個裝置，進而導致工件搬送系統之整個系統增大(機器人設置空間擴大)。舉圖5為例時，具有圖5中之Y方向之尺寸M之干涉區域，即作業所需區域(確保不干涉到收納工件之匣且不干涉到工件處理裝置而可施行作業之區域)增大之結果，尺寸N也會增大。
本發明係鑑於此種問題點而完成者，其目的在於提供即使在處理多數匣之情形，也可防止整個系統增大，進而可謀求省空間化之工件搬送系統。
為解決如以上之問題，本發明提供以下之工件搬送系統。
(1)一種工件搬送系統，其特徵在於包含：複數匣，其係收納工件；工件處理裝置，其係配置於至少與前述複數匣之排列相對向之位置；及多關節型機器人，其係在匣中裝載/卸載工件；前述多關節型機器人係包含：保持工件之手部；可旋轉地保持前述手部之臂部；及可旋轉地保持前述臂部之基端側之臂關節部，且以前述臂關節部之移動軌跡成為與前述裝載/卸載之方向大致正交之方向之直線之方式動作之連桿機構；前述連桿機構係藉連桿關節部連結可旋轉地被保持於前述多關節型機器人之基台之基台側連桿部、及位於前述臂部側之臂部側連桿部；且前述複數匣係被並列配置成與前述臂關節部之移動軌跡平行，前述連桿機構之前述基台側連桿部之旋轉中心及前述臂關節部之旋轉中心係位於比前述工件處理裝置與前述複數匣之中間位置更偏向前述工件處理裝置與前述複數匣中任一方側之位置，且隨著前述連桿機構之驅動，對前述複數匣及前述工件處理裝置裝載/卸載前述工件時，前述連桿關節部向與前述一方側相反側彎曲而突出。
依據本發明，由於工件搬送系統係包含：複數匣、工件處理裝置及多關節型機器人，此多關節型機器人係包含：保持工件之手部；可旋轉地保持其之臂部；及以臂部之基端側之臂關節部之移動軌跡成為與裝載/卸載之方向大致正交之方向之直線之方式動作之連桿機構；此連桿機構係藉連桿關節部連結基台側連桿部、及臂部側連桿部；且複數匣係被並列配置成與臂關節部之移動軌跡平行，連桿機構之前述基台側連桿部之旋轉中心及臂關節部之旋轉中心係位於比工件處理裝置與複數匣之中間位置更偏向工件處理裝置與複數匣中任一方側之位置，且隨著連桿機構之動，對前述複數匣及前述工件處理裝置裝載/卸載前述工件時，連桿關節部向與一方側相反側彎曲而突出，故例如在延長臂部及連桿機構之各部之長度之情形，也可防止連桿機構之連桿關節部突出而觸及工件處理裝置或觸及收納複數匣之匣殼。
因此，可防止整個工件搬送系統大型化，進而可謀求省空間化。
在此，所謂工件處理裝置與複數匣之「中間位置」可設定為：例如，設連結被收納於複數匣之工件之各中心點之直線1，設包含於工件處理裝置之背面之直線，且處於與直線1平行之關係之直線為直線2時，由距直線1及距直線2之距離均相等之點之集合所構成之直線位置。
或者，所謂工件處理裝置與複數匣之「中間位置」可設定為下列中間位置中之一者：前述工件處理裝置與前述複數匣之互相對向而使手部與工件處理裝置與複數匣不相干涉之面間之中間位置；形成於前述工件處理裝置與前述複數匣之間之前述多關節型機器人之作業所需區域之前述工件處理裝置與前述複數匣之中間位置；及對前述工件處理裝置側之前述手部可到達之最遠位置與對前述複數匣側之前述手部可到達之最遠位置之中間位置。
另外，也可延長手部、臂部、基台側連桿部、及臂部側連桿部之任一長度。既可為1個部位，也可為2個以上之部位。又，最好以基台側連桿部4與臂部側連桿部5之旋轉角度比為1：2，使兩者之長度相同。藉此，可簡易地施行直線內插。又，使手部之長度不變，關於手部，於3FOUP用或4FOUP用可共通化，可提高通用性。
又，本發明不僅連桿機構之基台側連桿部之旋轉中心，臂關節部之旋轉中心也位於偏離上述「中間位置」之位置，故與例如僅連桿機構之基台位於「中間位置」時相比，可容易施行內插(直線內插或仿直線內插)。
(2)在前述一方側規定前述臂部之迴旋範圍。
依據本發明，由於在上述一方側規定上述臂部之迴旋範圍，故可將臂部之動作範圍限定於一定範圍，進而可更有效地使用工件搬送系統之設置空間。更具體而言，前述臂部可構成為於與前述一方側相反側迴旋240度。
如以上所說明，依據本發明，由於多關節型機器人之基台側連桿部之旋轉中心與臂關節部之旋轉中心位於比工件處理裝置與複數匣之中間位置更偏向於工件處理裝置與複數匣中任一方側之位置，故即使增加匣數(例如由3FOUP變成4FOUP)，延長多關節型機器人之各部之情形，也可防止連桿機構之連桿關節部與工件處理裝置或匣殼等接觸，進而可防止整個工件系統大型化。又，亦可有助於省空間化。
以下，一面參照圖式，一面說明實施本發明之最佳型態。
[系統構成]
圖1係表示本發明之實施型態之工件搬送系統之系統構成之圖。又，在圖1中，揭示3種姿勢之多關節型機器人1。
在圖1中，工件搬送系統具有多關節型機器人1、工件處理裝置20、及分別收納工件31~34(例如圓形之半導體晶圓)之4個匣(4FOUP方式)。
多關節型機器人1係用於在匣中裝載/卸載工件31~34，而具有保持工件之手部7、可旋轉地保持手部7之臂部6、可旋轉地保持臂部6之基端側之臂關節部J1 ，且以使臂關節部J1 之移動軌跡成為與裝載/卸載之方向大致成正交之方向之直線之方式執行動作之連桿機構3、及可旋轉地支持連桿機構3之基端側之基台2。
連桿機構3係位於多關節型機器人1之基端(基台2)側，藉連桿關節部J2 連結可旋轉地被保持於基台2之基台側連桿部4、及位於臂部6側之臂部側連桿部5。有關更詳細之機械構成，將在[多關節型機器人之機械構成]中予以詳述。
工件處理裝置20係對工件31~34施以特定處理之裝置，配置於與4個匣之排列相對向之位置。又，在圖1中，雖僅配置於與4個匣之排列相對向之位置，但配置於其他之場所也無妨。例如，配置於臂關節部J1 之移動軌跡之延長直線上也無妨。
4個匣係以與臂關節部J1 之移動軌跡平行方式，保持距離間隔L而被並列配置。又，匣係被設置於搬出搬入工件31~34之目標位置，只要屬於可界定此種搬入搬出位置，除了匣以外，也可使用加工裝置等。
在此，在本實施型態之工件搬送系統中，連桿機構3之基台2之位置，即可旋轉地被保持於基台2之基台側連桿部4之旋轉中心及旋轉中心位置之臂關節部J1 係比工件處理裝置20與4個匣之中間位置更偏向4個匣之側(僅長度P)之位置。而，隨著連桿機構3之驅動，可使連桿關節部J2 向與此偏向之位置相反側彎曲而突出。
因此，在增多並列配置之匣數之情形，即使延長臂部6與連桿機構3之各部之長度時，也可防止連桿機構3之連桿關節部J2 接觸到工件處理裝置20及匣。其結果，可防止整個工件搬送系統大型化，進而可謀求省空間化。具體而言，與圖5所示之以往之工件搬送系統相比，幾乎不會(或完全部會)改變作業所需區域之尺寸M及尺寸N，可施行對更多之匣之搬送，故可實現更省空間之搬送系統。
又，在本實施型態中，雖設定為比上述中間位置更偏離4個匣之側之位置，但例如也可設定為更偏向工件處理裝置20之側之位置。此情形，臂關節部J1 (旋轉中心)之移動軌跡變成位於偏向工件處理裝置20之側之位置，連桿關節部J2 會向比中間位置更偏向匣側彎曲而突出。又，在本實施型態中，作為「中間位置」，考慮設定為與連結被收納於複數匣之工件之各中心點之直線、及平行於此直線而包含於工件處理裝置之背面之直線之雙方之距離均相等之點之集合所構成之直線位置(在圖1中通過距離2N之中間位置之直線之位置)，但，例如作為「中間位置」，考慮設定為與複數匣中包含於多關節型機器人1側之面之直線、及平行於此直線而包含於工件處理裝置20中多關節型機器人1側之面之直線之雙方之距離均相等之點之集合所構成之直線位置(在圖1中通過距離M之中間位置之直線之位置)也無妨。即，考慮設定為在圖1中距離M所示之前述工件處理裝置20之多關節型機器人1側之前面與前述複數匣之多關節型機器人1側之前面之相互對向之面間之中間位置也無妨。或者，作為「中間位置」，考慮設定為形成在圖5中尺寸M所示之前述工件處理裝置與前述複數匣之間之前述多關節型機器人之作業所需區域之前述工件處理裝置與前述複數匣之中間位置、或對前述工件處理裝置側之前述手部之可到達之最遠位置與對前述複數匣側之前述手部之可到達之最遠位置與之中間位置也無妨。
[多關節型機器人之機械構成及機械動作]
利用圖1~圖3說明有關圖1所示之多關節型機器人1之機械構成及機械動作。圖2係表示圖1所示之多關節型機器人1之機械構成之剖面圖，圖2(a)係平面剖面圖，圖2(b)係縱剖面圖。又，圖3係臂部6之迴旋範圍圖。
在圖2中，多關節型機器人1係由基台2、連桿機構3、臂部6、及手部7所構成。連桿機構3係包含可相互旋轉地連結之基台側連桿部4與臂部側連桿部5。基台2係包含藉升降馬達(未圖示)之旋轉而向上下方向升降之升降筒8。又，升降筒8係被以圖中之上下方向為長側方向之導軸(未圖示)所導動而升降。
基台側連桿部4係經由連桿軸8b被連結於升降筒8，被內藏於升降筒8之連桿機構馬達8a可旋轉地保持著。又，基台側連桿部4係隨著升降筒8之升降而可對基台2升降。在基台側連桿部4，內藏有基台側滑輪4a、臂部側滑輪4b、皮帶4c。而，基台側滑輪4a與臂部側滑輪4b之徑之比為2：1。又，臂部側滑輪4b與臂部側連桿部5係被連結軸4d所連結。因此，基台側連桿部4以基台側滑輪4a之旋轉中心為中心旋轉時，基台側滑輪4a與臂部側滑輪4b之旋轉角度比，即基台側連桿部4與臂部側連桿部5之旋轉角度比為1：2。另外，基台側連桿部4與臂部側連桿部5之長度相等。其結果，連桿機構3可旋轉地連結臂部側連桿部5與臂部6之連結軸5a之中心點(臂關節部J1 )之移動軌跡可被規制於特定之直線上。
臂部6係經由連結軸5a被連結於臂部側連桿部5之前端，被內藏於臂部側連桿部5之臂部馬達51可旋轉地保持著。又，在圖2中，為說明之方便起見，使臂部馬達51內藏於臂部側連桿部5，但本發明並不限定於此，例如既可使臂部馬達51內藏於臂部6，也可設置於其他任何處。
手部7係由平行之2支之上支持架7a與下支持架7b所構成，上支持架7a及下支持架7b係分別經由連結軸6c及連結軸6d被連結於臂部6之前端，且分別被內藏於臂部6之下支持架馬達6a及上支持架馬達6b可旋轉地保持著。
又，驅動未圖示之升降馬達、連桿機構馬達8a、臂部馬達51、下支持架馬達6a及上支持架馬達6b之控制信號係依據操作員所輸入之程式，由未圖示之控制器適宜地被發送。此控制器係被配置成可藉纜線而與機械手(機器人本體1)連結，只要是與其他裝置不相干涉之位置，配置於任何處均無妨。
在圖3中，在本實施型態之多關節型機器人1中，臂部6之迴旋範圍係被前述一方之側所規制。具體而言，臂部6如圖3所示，只能在左右Q(例如Q＝120度，但此角度可依需要自由設定)之範圍旋轉。即，就圖1而言，雖可在與所謂前述一方之側相反側之工件處理裝置20側自由旋轉，但在匣側，則呈現不能旋轉一定角度以上之狀態。藉此，臂部6之動作範圍由以往之橢圓形(參照圖5)變成切下一部分之扁平形(參照圖1)，故可更有效地使用工件搬送系統之設置空間。
茲概略說明圖1所示之多關節型機器人1之機械動作。多關節型機器人1之姿勢假設現在呈現圖1中之右方之多關節型機器人1之姿勢(實線)。首先，手部7之上支持架7a為了由匣中取出工件34，一面保持該方向，一面向Y軸之正方向直線移動。更詳言之，臂部6係藉臂部馬達51(參照圖2)以臂關節部J1 為中心向左轉(反時針方向)旋轉，手部7之上支持架7a係藉上支持架馬達6b以連結軸6c為中心向右轉(順時針方向)旋轉。此時，臂關節部J1 之移動軌跡(J1 →J1 ')呈現與工件之卸載方向成正交之方向(X軸之負方向)之直線。又，連桿關節部J2 彎曲而突出至連桿關節部J2 '之位置。當手部7之上支持架7a向Y軸之正方向移動特定距離時，手部7之上支持架7a會進入匣內。又，在此所謂「順時針方向」，係由上方看多關節型機器人1時之(參照圖1)右轉方向，所謂「反時針方向」，係由上方看多關節型機器人1時之(參照圖1)左轉方向。又，在此所謂「X軸之負方向」，係由上方看多關節型機器人1時之(參照圖1)左方向，「X軸之正方向」，係由上方看多關節型機器人1時之(參照圖1)右方向。
而，工件被載置於手部7之上支持架7a後(參照圖1中之右方之多關節型機器人1之姿勢後(鏈線))，施行與上述動作相反順序之動作，返回圖1中之右方之多關節型機器人之姿勢(實線)。又，作為其次之作業，為了取出被收納於左端之匣中之工件31，連桿機構3及臂部6執行動作使臂關節部J1 向X軸之負方向移動後(參照圖1中之左方之多關節型機器人1之姿勢(鏈線)後)，施行上述同樣之動作。又，對匣之各擱板之工件之載置係藉升降馬達(未圖示)之旋轉而使升降筒8向上下方向微量地升降而施行。又，藉升降馬達(未圖示)之旋轉而使升降筒8向上下方向升降時，可對各匣之不同高度之擱板，將工件31~34適宜地搬出搬入，或施行對工件處理裝置20之搬出搬入。
圖4係表示對工件處理裝置20裝載/卸載工件之情形之圖。
如圖4所示，例如為了由匣中取出之工件31，也可一面使臂關節部J1 向X軸之正方向移動，一面使臂部以臂關節部J1 為中心向左轉(反時針方向)旋轉(參照圖4中之右方之多關節型機器人1之姿勢(實線))，使手部7之上支持架7a進入工件處理裝置20。
[實施型態之效果]
如以上所說明，依據本實施型態之工件搬送系統，如圖1或圖4所示，即使在使匣對應4FOUP，延長臂部6及連桿機構3之各部(基台側連桿部4及臂部側連桿部5)之長度之情形，也可使連桿機構3之連桿關節部J2 突出，以防止接觸到工件處理裝置20及複數匣。因此，可防止整個工件搬送系統之大型化，進而可謀求省空間化。又，藉由將臂部6之迴旋範圍限定於一定之範圍，可更有效地使用工件搬送系統之設置空間。
又，在本實施型態中，多關節型機器人1之基台2及臂關節部J1 雖位於由工件處理裝置20與複數匣之中間位置更偏向於複數匣側之位置，但此並非表示必須一直位於此位置。例如，採用使用滑動機構等而可在工件處理裝置20與複數匣之中間位置與偏向位置中來回移動之構成也無妨。
(產業上之可利用性)
如以上所說明，本發明可有效利用作為可一面施行對並列配置之多數匣之工件搬送，一面防止整個系統之大型化之工件搬送系統。
1．．．多關節型機器人
2．．．基台
3．．．連桿機構
4．．．基台側連桿部
5．．．臂部側連桿部
6．．．臂部
7．．．手部
20．．．工件處理裝置
31~34．．．工件
圖1係表示本發明之實施型態之工件搬送系統之系統構成之圖。
圖2(a)、(b)係表示圖1所示之多關節型機器人之機械構成之剖面圖。
圖3係圖1所示之多關節型機器人之臂部之迴旋範圍圖。
圖4係表示對工件處理裝置裝載/卸載工件之情形之圖。
圖5係表示以往之工件搬送系統之系統構成之圖。
1．．．多關節型機器人
2．．．基台
3．．．連桿機構
4．．．基台側連桿部
5．．．臂部側連桿部
6．．．臂部
7．．．手部
20．．．工件處理裝置
31~34．．．工件
J1 ．．．臂關節部
J1 '．．．移動軌跡
J2 、I2 '．．．連桿關節部
L．．．距離間隔
M、N．．．尺寸
P．．．長度

Claims (4)

  1. 一種工件搬送系統，其特徵在於包含：複數匣，其係收納工件；工件處理裝置，其係配置於至少與前述複數匣之排列相對向之位置；及多關節型機器人，其係對於前述複數匣裝載/卸載工件；前述多關節型機器人係包含：保持工件之手部；可旋轉地保持前述手部之臂部；及可旋轉地保持前述臂部之基端側之臂關節部，且以前述臂關節部之移動軌跡成為與前述裝載/卸載之方向大致正交之方向之直線之方式動作之連桿機構；前述連桿機構係藉連桿關節部連結可旋轉地被保持於前述多關節型機器人之基台之基台側連桿部、及位於前述臂部側之臂部側連桿部；且前述複數匣係被並列配置成與前述臂關節部之前述移動軌跡平行；隨著前述連桿機構之驅動，可藉由使前述臂關節部移動至與前述複數匣之配置相對應之位置，而成為使前述手部與前述複數匣之各個相對向；前述連桿機構之前述基台側連桿部之旋轉中心及前述臂關節部之前述移動軌跡係在對於前述複數匣及前述工件處理裝置裝載/卸載前述工件之時皆位於比前述工件處理裝置與前述複數匣之中間位置更偏向前述工件處理裝 置與前述複數匣中任一方側之位置；且隨著前述連桿機構之驅動使前述臂關節部對前述複數匣及前述工件處理裝置之任一者裝載/卸載前述工件而移動之時，前述連桿關節部皆向與前述一方側相反側彎曲而突出。
  2. 如請求項1之工件搬送系統，其中前述工件處理裝置與前述複數匣之中間位置，係指下列位置中之任一者：設連結被收納於前述複數匣之工件之各中心點之直線為直線1，設包含於工件處理裝置之背面之直線中處於與直線1平行之關係之直線為直線2時，由距前述直線1及距前述直線2之距離均相等之點之集合所構成之直線位置；前述工件處理裝置與前述複數匣之互相對向之面間之中間位置；形成於前述工件處理裝置與前述複數匣之間之前述多關節型機器人之作業所需區域處之前述工件處理裝置與前述複數匣之中間位置；及向前述工件處理裝置側之前述手部可到達之最遠位置與向前述複數匣側之前述手部可到達之最遠位置之中間位置。
  3. 如請求項1或2之工件搬送系統，其中在前述一方側規定前述臂部之迴旋範圍。
  4. 如請求項3之工件搬送系統，其中前述臂部可於與前述一方側相反之側迴旋240度。
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