TWI436868B - Transfer arm, transfer method and control method - Google Patents

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Yaskawa Denki Seisakusho Kk
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Description

移送機械手臂、移送方法以及控制方法
本發明是關於將液晶用的玻璃基板或半導體晶圓等的薄板狀工件朝貯藏庫(stocker)進行出入之移送機械手臂、移送方法以及控制方法。
習知的移送機械手臂，是讓腳部彎曲伸縮來進行上下移動，且藉由配置於上部之臂部來移送工件(例如參照專利文獻1~3)。
習知的第1移送機械手臂，如第7圖所示係具備：讓手構件180在與紙面正交的水平方向(X方向，其符號未記載於圖中)移動自如的手構件動作機構108、以及用來讓該手構件動作機構108整體進行移動的連桿機構109。該連桿機構109係具備：其一端部是透過連結部193a而以旋轉自如的方式連結於基座構件190之第1臂191、透過連結部193b來連結於該第1臂191的另一端部之第2臂192；且在該第2臂192的另一端部，是透過連結部193c將手構件動作機構108的基部181連結成可旋轉。
然而，在要求手構件能在更寬廣的區域內移動，且手構件能在水平及垂直方向直線移動的情況下，習知的第1移送機械手臂，藉由該第1及第2臂191、192旋轉雖能讓工件在Y方向(第7圖之與紙面正交的方向)及Z方向直線移動，但移動範圍較狹窄。
為了解決此問題，有第2習知例被提出。使用第8圖來說明第2習知例。第2習知例係具備：基座構件201、連桿構件202、以及具有2個手構件230(230A、230B)之手構件動作機構203。基座構件201是形成具有一定高度的箱形，例如是固定在地板。但如後述般，也能將該基座構件201設置成可在Y方向移動自如。連桿機構202，是利用第1~第4的連結部224a~224d來連結第1、第2臂221、222和中間臂223。第1~第4的連結部224a~224d各個的軸心C1~C4的軸線都是朝相同方向延伸。第1臂221的一端部，是透過第1的連結部224a來連結於基座構件201的一側面的上部，且能繞軸心C1旋轉自如。從軸心C1至第1臂221的另一端部前端的長度，是比地板到軸心C1的高度更短。藉此，使第1臂221能在軸心C1的全周圍形成旋轉自如。中間臂223的長度和第1臂221的長度大致相同。該中間臂223的一端部是透過第3連結部224c來連結於第1臂221的另一端部，藉此使第3臂223相對於第1臂221能繞軸心C3旋轉自如。第2臂222的長度，是比第1臂221和中間臂223形成更短。第2臂222的一端部是透過第4連結部224D來連結於中間臂223的另一端部，藉此使第2臂222相對於中間臂223能繞軸心C4旋轉。第2臂222的另一端部，是透過第2連結部224b來連結於手構件動作機構203的基座部231，因此，手構件動作機構203相對於第2臂222能繞軸心C2旋轉。
接著用第9圖來說明第3習知例。第3習知例的昇降裝置310係具備：具有複數個支柱321、322之基座單元312、用來支承工件之工件支承單元313、一端連結於基座單元312的支柱321、322且另一端連結於工件支承單元313之昇降機構314(具有複數個伸曲型的臂單元341、342、343、344)。在工件上昇時，工件支承單元313配設於比複數個支柱321、322更高的位置；在工件下降時，工件支承單元313的至少一部分配置於複數個支柱321、322之間。
專利文獻1：日本特開平11-238779號公報(第4頁，第2圖)
專利文獻2：日本特開2002-210684號公報(第6頁，第2圖)
專利文獻3：日本特開2006-176276號公報(第4頁，第1圖)
在貯藏庫，是從近乎天花板的高度到接近地板為止，將液晶用的玻璃基板、太陽能面板等的薄板狀的工件隔著一定間隔堆積來進行保管。這種貯藏庫是配置在移送機械手臂的前後或左右。因此移送機械手臂變得大型化，且必須具備長行程的昇降機構和迴旋機構。由於變得大型化，貯藏庫安裝成相對於移送機械手臂的取出方向朝側搖(rolling)方向傾斜，且這種配置逐漸增多。在這種情況 下，當移送機械手臂的手構件接收工件時，由於手構件相對於貯藏庫形成傾斜狀態，在接收工件時會產生工件的移位，而發生到搬運目的地的無法配置於既定的位置等的問題。因此，必須具備側搖方向的校正功能。此外，關於貯藏庫內的工件的配置也是，工件不一定是位於正確的位置。例如，相對於工件的取出方向，可能產生橫搖(yawing)方向的傾斜，或是朝橫方向滑動。因此，為了在搬運目的地配置於既定的位置，必須具備校正功能。迄今為止，為了校正這些偏差，除了移送機械手臂以外還必須具備校正機構，如此會發生裝置複雜化、設置面積變大等的問題。
此外，所保管的工件也變得大型化，由於重量變重，用來進行移送之移送機械手臂的剛性必須提高，又要求具備安全對策，以防止萬一昇降機構故障時工件落下而發生損傷。再者，由於基板的生產數量年年增加，因此要求產能增加，又隨著基板大型化也要求產能的增加。
再者，移送工件的系統環境，必須具備能確保其周圍的清淨度的設備，又對於大型化的移送機械手臂也是要求縮小佔地面積。
然而，習知之第1移送機械手臂，係藉由讓第1及第2臂旋轉來使工件在水平方向及垂直方向進行直線移動，但在垂直方向上，由於手和基座構件產生干涉，物理上無法下降至比基座構件更下面，而造成昇降範圍變窄。此外，由於並不具備用來校正貯藏庫內的工件的移位之校正 手段，因此發生無法實施校正的問題。但若設置用來校正的機構，則構造會變大或變得複雜，因此會發生適用上的困難。
此外，習知的第2移送機械手臂，是採用3連桿的構造來使可動範圍變大，但在用來驅動連桿之驅動機構發生故障的情況下，由於並不具備用來防止工件落下的機構，故高價的工件可能發生損傷而造成問題。
此外，由於連桿機構相對於基座構件是形成向外彎曲，故在下降位置必須具有較大的設置面積，而發生無法縮小佔地面積的問題。又在最下降位置，由於手和基座構件會發生干涉，物理上無法下降至比基座構件更下面，因此昇降範圍變窄。
又由於能在維持垂直方向的位置下沿水平方向移動，藉此或許可校正貯藏庫內的工件的橫向偏移，但由於未具備校正用的感測器，故無法進行校正。此外，由於無法進行側搖方向和橫搖方向的校正，故會發生無法搬運至既定位置的問題。
又關於習知的第3移送機械手臂，由於是利用4根連桿機構來支承工件搬運部並進行昇降，即使其中1根的連桿機構的驅動機構發生故障，可能仍不會讓工件落下，而將工件移送至安全的位置。然而，習知的第3移送機械手臂，由於連桿機構外向彎曲，故在下降位置必須具有較大的設置面，而發生無法縮小佔地面積的問題。又雖然相對於工件的取出方向，可朝縱搖(pitching)方向傾斜，但 由於並不具備用來校正側搖方向、橫搖方向以及橫向偏移的校正機構，故無法定位於既定的位置。
本發明係有鑑於上述問題點而構成者，其目的係提供一種移送機械手臂，可配置於較小的設置面積，可加大上下的昇降範圍，可安全地移送工件，又能實施傾斜校正以在進行移送時定位於既定的位置。
為了解決上述問題，本發明係採用以下的構造。
請求項1記載的發明之移送機械手臂，係含有水平臂機構以及昇降機構之移送機械手臂，該水平臂機構，至少具備：載置搬送物之手部、將前述手部予以可轉動地支承之第2臂、以及將前述第2臂予以可旋轉地支承之第1臂，以使前述手部朝單方向移動的方式讓前述第1，第2臂旋轉；該昇降機構係使前述水平臂機構上下移動；其特徵在於，前述昇降機構係具備第1連桿機構及第2連桿機構；該第1連桿機構係具備：在基座之單側藉由單側第1關節部予以可轉動地支承之單側第1腳部、以及在前述單側第1腳部藉由單側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之單側第2腳部；該第2連桿機構係具備：在前述基座之另一側藉由另一側第1關節部予以可轉動地支承之另一側第1腳部、以及在前述另一側第1腳部藉由另一側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之另一側第2腳部；配置成使前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部和前述單側第2關節部和 前述另一側第2關節部各個的旋轉軸方向與前述手部之移動方向平行；從前述手部之移動方向觀察，以使前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部分別朝前述第1連桿機構和前述第2連桿機構的內側伸出的方式讓前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部朝彼此相反的方向旋轉，同時使前述手部在前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部之間上下移動。
在請求項2記載的發明，前述基座係具備：在前述基座的一端往上延伸之單側腳部支承構件、以及在前述基座之另一端往上延伸之另一側腳部支承構件；前述單側第1腳部，是藉由前述單側腳部支承構件的上端之前述單側第1關節部予以可轉動地支承，前述另一側第1腳部，是藉由前述另一側腳部支承構件的上端之前述另一側第1關節部予以可轉動地支承，前述單側第1腳部形成為比前述單側腳部支承構件更長，前述另一側第1腳部形成為比前述另一側腳部支承構件更長。
在請求項3記載的發明，前述單側第2腳部，是藉由前述單側第1腳部的前端之前述單側第2關節部予以可轉動地支承，且形成為比前述單側第1腳部更短；前述另一側第2腳部，是藉由前述另一側第1腳部的前端之前述另一側第2關節部予以可轉動地支承，且形成為比前述另一側第1腳部更短。
在請求項4記載的發明，在前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部各個，分別具備有使前述單側第1 腳部和前述另一側第1腳部轉動之驅動機構；在前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部各個，分別具備有使前述單側第2腳部和前述另一側第2腳部轉動之驅動機構。
在請求項5記載的發明，前述單側第1腳部之連桿長度形成為與前述另一側第1腳部之連桿長度相同，前述單側第2腳部之連桿長度形成為與前述另一側第2腳部之連桿長度相同。
在請求項6記載的發明，進一步具備讓前述基座迴旋之迴旋機構，讓前述迴旋機構以前述基座的中央為迴旋軸進行迴旋。
在請求項7記載的發明，前述水平臂機構具備有：下側連桿臂機構、上側連桿臂機構、支承基座、支承構件以及支柱；該下側連桿臂機構包含：載置前述搬送物之下側手部、將前述下側手部藉由下側第3水平關節部予以可轉動地支承之下側第2臂、以及將前述下側第2臂藉由下側第2水平關節部予以可轉動地支承之下側第1臂；該上側連桿臂機構包含：載置前述搬送物之上側手部、將前述上側手部藉由上側第3水平關節部予以可轉動地支承之上側第2臂、以及將前述上側第2臂藉由上側第2水平關節部予以可轉動地支承之上側第1臂；該支承基座，係將前述下側第1臂藉由下側第1水平關節部予以可轉動地支承，並藉由前述單側第2腳部和前述另一側第2腳部所支承；該支承構件，係將前述上側第1臂藉由上側第1水平 關節部予以可轉動地支承；該支柱，是從前述支承基座之一端豎設，用來支承前述支承構件的一端；前述下側連桿臂機構和前述上側連桿臂機構是在前述支承構件和前述支承基座之間配置成上下對置，使前述下側連桿臂機構和前述上側連桿臂機構在前述支承構件和前述支承基座之間動作。
在請求項8記載的發明，配置成使前述下側第1水平關節部之旋轉軸和前述上側第1水平關節部之旋轉軸位於同一鉛直軸上。
在請求項9記載的發明，前述下側第1水平關節部之旋轉軸和前述上側第1水平關節部之旋轉軸，是在前述下側手部及前述上側手部的移動方向上偏移配置。
在請求項10記載的發明，前述下側連桿臂機構之前述下側第2水平關節部和前述上側連桿臂機構之前述上側第2水平關節部，以相對於前述下側手部及前述上側手部之移動方向的軸朝同一側伸出的方式進行動作。
在請求項11記載的發明，前述下側連桿臂機構之前述下側第2水平關節部和前述上側連桿臂機構之前述上側第2水平關節部，以相對於前述下側手部及前述上側手部之移動方向的軸朝不同側伸出的方式進行動作。
在請求項12記載的發明，進一步具備使前述基座迴旋之迴旋機構，前述下側第1水平關節部之旋轉軸和前述上側第1水平關節部之旋轉軸配置成，相對於前述迴旋機構之迴旋軸在前述下側手部及前述上側手部之移動方向上 偏移的位置。
在請求項13記載的發明，進一步具備：在前述下側手部和前述上側手部分別設有2個之感測器、以及分別設置於前述支承基座和前述支承構件之距離檢測感測器；藉由前述感測器，檢測在前述下側手部和前述上側手部所載置的前述搬送物之角度偏移，藉由前述各距離檢測感測器，檢測前述下側手部和前述上側手部所載置的前述搬送物相對於前述手部的移動方向之橫向偏移。
請求項14記載的發明之移送機械手臂之控制方法，該移送機械手臂係含有水平臂機構以及昇降機構之移送機械手臂，該水平臂機構，至少具備：載置搬送物之手部、將前述手部予以可轉動地支承之第2臂、以及將前述第2臂予以可旋轉地支承之第1臂，以使前述手部朝單方向移動的方式讓前述第1，第2臂旋轉；該昇降機構係使前述水平臂機構上下移動且具備有第1連桿機構及第2連桿機構；該第1連桿機構係具備：在基座之單側藉由單側第1關節部予以可轉動地支承之單側第1腳部、以及在前述單側第1腳部藉由單側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之單側第2腳部；該第2連桿機構係具備：在前述基座之另一側藉由另一側第1關節部予以可轉動地支承之另一側第1腳部、以及在前述另一側第1 腳部藉由另一側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之另一側第2腳部；配置成使前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部和前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部各個的旋轉軸方向與前述手部之移動方向平行；其特徵在於，從前述手部的移動方向觀察，以使前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部分別朝前述第1連桿機構和前述第2連桿機構的內側伸出的方式讓前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部朝彼此相反的方向旋轉，同時使前述手部在前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部之間上下移動。
在請求項15記載的發明，藉由前述昇降機構使前述水平臂機構上下移動時，是使前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部同時旋轉，且使前述單側第2腳部和前述另一側第2腳部同時旋轉，並將前述水平臂機構維持水平而使前述水平臂機構上下移動。
在請求項16記載的發明，前述移送機械手臂具備有：在前述基座之一端往上延伸之單側腳部支承構件、以及在前述基座之另一端往上延伸之另一側腳部支承構件，前述單側第1腳部是在前述單側腳部支承構件的上端藉由前述單側第1關節部予以可轉動地支承，前述另一側第1腳部是在前述另一側腳部支承構件的上端藉由前述另一側第1關節部予以可轉動地支承；從前述手部之移動方向觀 察，控制成讓前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部旋轉，而到達前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部分別與前述單側腳部支承構件和前述另一側腳部支承構件重疊的位置，藉此使前述手部移動到最下降位置。
依據本發明，昇降機構是由至少2個連桿機構所構成，藉由使連桿機構在腳部支承構件的內側迴旋以讓水平臂機構昇降，當水平臂機構位在最下降位置時是配置於腳部支承構件的內側，如此可擴大昇降範圍。此外，由於是由至少2個連桿機構所構成，即使萬一其中1個連桿機構故障而無法產生驅動力，仍可由另一方的連桿機構來獲得驅動力，因此可提供雙重化的安全機構，以防止水平臂機構落下而避免發生工件損傷。再者，由於將水平臂機構配置於腳部支承構件的內側，且連桿機構是在不致大幅跑出腳部支承構件外側的位置進行迴旋而使水平臂機構位於最下降位置，又由於不是採用連桿機構大幅跑出外側之彎曲構造，因此可配置於較小的設置面積，而能縮小佔地積面。
又依據本發明，在手部移動方向上配置同軸上的第1水平關節，且藉由在單方向伸縮的臂使手部移動，因此可利用2個手部來使工件對貯藏庫的出入高速化。亦即可提昇產能。
又依據本發明，藉由具備設置於昇降機構(由2組連桿機構所構成)之至少2個旋轉關節，能使水平臂機構在手部的移動方向上朝側搖方向及左右方向中的任一方向移 動，如此藉由移送機械手臂的動作可校正移送機械手臂和貯藏庫的相對位置偏移，因此不須使用習知移送機械手臂的校正機構即可完成校正，如此不會造成裝置的複雜化，而能在維持較小的設置面積下進行校正。
又依據本發明，藉由具備設置於昇降機構(由2組連桿機構所構成)之至少2個旋轉關節，且利用移送機械手臂的迴旋軸，使水平臂機構在手部的移動方向上朝側搖方向、橫搖方向及左右方向移動，以將搬運物裝載於手部時之搬運物的位置偏移予以校正，如此不論貯藏庫內的搬運物的配置如何，都能將搬運物移送至搬運目的地之既定位置。
以下參照圖式來說明本發明的實施形態。
<實施例1>
第1圖係本發明的移送機械手臂之立體圖。
本發明的移送機械手臂，為了將配置於未圖示的貯藏庫的工件取出後移送至作業區，係由迴旋機構17、昇降機構20以及水平臂機構30所構成。
迴旋機構17，是將迴旋軸配置於基座2(安裝在台座1)的大致中心。又在基座2的兩端設置腳部支承構件3a、3b。
昇降機構20，係用配置於腳部支承構件3a、3b之未 圖示的驅動部來驅動第1關節部4a、4b，在第1關節部4a、4b連結第1腳部5a、5b的一端，第1腳部5a、5b的另一端是在未圖示的驅動部所具備之第2關節部6a、6b來和第2腳部7a、7b的一端連結。第2腳部7a、7b的另一端，是以可旋動的方式連結於支承座8。第1腳部5a、5b是比腳部支承構件3a、3b形成更長，以使水平臂機構30朝最下降位置的移動能變得更低。第2腳部7a、7b的長度是比第1腳部5a、5b的長度形成更短，以在水平臂機構30移動至最下降位置時，避免第1腳部5a、5b的側面從腳部支承構件3a、3b的側面向外側跑出。
在此記載的實施例，雖是分別具備用來驅動第1關節部及第2關節部之驅動部，但例如藉由用來驅動第1關節部的驅動部，透過皮帶驅動來驅動第2關節部亦可。
接著說明水平臂機構30。水平臂機構30，係由讓2個手部14a、14b移動(為了使未圖示的工件相對於貯藏庫進行出入)的雙連桿機構所構成。手部14a、14b的移動方向包括：藉由昇降機構20使水平臂機構30在上下方向垂直移動的方向、將手部14a、14b拉入昇降機構20時對第2水平關節部的突出方向正交的方向；手部14a、14b係朝單方向直線移動。
接著對水平臂機構30作詳細說明。在具備未圖示的驅動機構(配置於支承座8)的第1水平關節部9a，連結第1臂10a的一端，第1臂10a的另一端，是在第2水平關節部11a，連結第2臂12a的一端，第2臂12a的另一 端，是在第3水平關節部13a連結於第1手部14a。
在支承座8安裝支柱15(具備支承構件16)，在具備未圖示的驅動機構(配置於支承構件16)的第1水平關節部9b，連結第1臂10b的一端。第1臂10b的另一端，是在第2水平關節部11b和第2臂12b的一端連結。第2臂12b的另一端，是在第3水平關節部13b和第1手部14b連結。第1臂10a、10b和第2臂12a、12b互相對向而形成對面構造。第1水平關節部9a、9b，在本實施例是以上下對面的方式在上下方向配置於同軸上。然而，即使採用在手部14a、14b的移動方向上互相偏位的構造，只要改變第1臂10a、10b和第2臂12a、12b的臂長度，即可獲得與本實施例相同的動作。第1水平關節部9a、9b，和第3水平關節部13a、13b在手部14a、14b的移動方向上是位於直線上，當手部14a、14b在上下方向重疊的情況下，是配置於上下方向的同軸上。
此外，第1水平關節部9a、9b的旋轉軸，在本實施例是比迴旋機構17的迴旋軸在手部移動方向上朝前方偏位，而配置成不會和迴旋機構17發生干涉。然而，即使是在手部14a、14b的移動方向上，採用朝前後的任一方向或左右方向偏位的構造，只要改變第1臂10a、10b和第2臂12a、12b的臂長度，即可獲得與本實施例相同的動作。
接著說明其動作。首先用第2圖及第3圖來說明昇降機構的動作。第2圖係昇降機構20移動至最上昇位置的 情況下，第3圖係昇降機構20移動至最下降位置的情況下。僅說明一方的昇降機構，由於另一方的動作呈面對稱，因此省略其說明。
使用第1圖及第2圖來說明移動至最上昇位置的情況下。藉由第1關節部4a及第2關節部6a之未圖示的馬達等構成的驅動機構進行驅動，從手部14的移動方向正面觀察，使第1腳部5a以第1關節部4a為中心進行順時針方向迴旋，使第2腳部7a以第2關節部6a為中心進行順時針方向迴旋，藉此使水平臂機構30移動至最上昇位置。
接著使用第1圖及第3圖來說明移動至最下降位置的情況下。藉由第1關節部4a及第2關節部6a之未圖示的馬達等構成的驅動機構進行驅動，從手部14的移動方向正面觀察，使第1腳部5a以第1關節部4a為中心進行順時針方向迴旋，使第2腳部7a以第2關節部6a為中心進行逆時針方向迴旋，藉此使水平臂機構30下降，當第1腳部5a的高度與基座2面的高度相同時，進一步使第1腳部5a以第1關節部4a為中心進行順時針方向迴旋，而迴旋成第1腳部5a的側面不會大幅跑出腳部支承構件3a的側面的程度，又使第2腳部7a以第2關節部6a為中心進行順時針方向迴旋，藉此移動至最下降位置。
在水平臂機構30移動至最下降位置的情況下，水平臂機構30是配置在昇降機構20之間。如此，可利用安裝於支承座8的手部14a，來取出未圖示的貯藏庫的最低位 置的工件。
此外，即使一方的昇降機構20故障，由於能利用另一方的昇降機構20來驅動，故水平臂機構不會落下，可安全地移動至最低位置，而不致發生工件損傷。
迴旋區域，是以迴旋機構17為中心，以到達腳部支承構件3a、3b側面的長度為迴旋半徑，因此能形成較小的設置面積。
接著，使用第4圖來說明，在手部的移動方向上，貯藏庫朝側搖方向傾斜設置時的昇降機構的校正動作。
在此說明傾斜的方向。側搖方向是指，相對於手部的移動方向的軸，在旋轉方向的傾斜。又後述的橫搖方向是指，相對於昇降機構之在垂直上下方向移動的方向的軸，在旋轉方向的傾斜。
第4圖係從工件朝貯藏庫移送的方向觀察之昇降機構的局部示意圖。
在貯藏庫以傾角θ傾斜設置的情況下，讓第1腳部5a從水平維持狀態以第1關節部4a為中心順時針方向旋轉角度θ，讓第2腳部7a從水平維持狀態以第2關節部6a為中心逆時針方向旋轉角度θ。又讓第1腳部5b從水平維持狀態以第1關節部4b為中心逆時針方向旋轉角度θ，且讓第2腳部7b從水平維持狀態以第2關節部6b為中心順時針方向旋轉角度θ。藉此，支承座8會從水平狀態變成以角度θ傾斜的狀態，配置於支承座8上的未圖示的水平臂機構，會從水平狀態變成以角度θ傾斜的狀態。
用來校正這種傾斜的動作，例如在操作者指示移送機械手臂進行將工件從貯藏庫取出而予以移送的動作時，經由操作者的手動操作來進行。這時進行校正動作的軸，如第4圖所示是藉由迴旋機構17調整成既定角度。一旦指示動作後，移送機械手臂會以和搬運工件時通過相同軌道的方式進行動作。
接著說明，在手部的移動方向上，貯藏庫朝橫搖方向傾斜設置時的校正動作。用來校正這種傾斜的動作，例如在操作者指示移送機械手臂進行將工件從貯藏庫取出而予以移送的動作時，經由操作器的手動操作來進行。這時進行校正動作的軸，如第4圖所示是藉由迴旋機構17調整成既定角度。一旦指示動作後，移送機械手臂會以和搬運工件時通過相同軌道的方式進行動作。
其次，使用第5圖來說明，在手部的移動方向上，貯藏庫朝左橫向偏移設置時的昇降機構的校正動作。第5圖是從將工件朝貯藏庫移送的方向觀察的昇降機構的局部示意圖。
在貯藏庫朝橫向偏移設置的情況下，讓第1腳部5a從水平維持狀態以第1關節部4a為中心逆時針方向旋轉角度θ，讓第2腳部7a從水平維持狀態以第2關節部6a為中心順時針方向旋轉角度θ。又讓第1腳部5b從水平維持狀態以第1關節部4b為中心順時針方向旋轉角度θ，且讓第2腳部7b從水平維持狀態以第2關節部6b為中心順時針方向旋轉角度θ。如此，支承座8會維持水平 狀態而朝左右移動，配置於支承座8上之未圖示的水平臂機構也會維持水平狀態而朝左右方向移動。
雖是針對貯藏庫傾斜或橫向偏移的情況下作說明，但在貯藏庫內工件傾斜、橫向偏移的情況下也是可想像的。關於工件的傾斜，不須考慮工件移送方向上之側搖的情況下，只要考慮橫搖方向即可。亦即，側搖方向的傾斜是代表貯藏庫的配置面傾斜，由於貯藏庫內是以高精度來製作，因此不容易發生側搖方向的傾斜。
使用第6圖的流程圖來說明橫搖方向的傾斜校正和橫向偏移。
(1)在機械手臂的手部上裝載工件。
(2)根據配置於手部之未圖示的2個感測器的相對角度來檢測出角度偏移。
(3)將步驟2所檢測出的角度偏移轉換成迴旋機構的旋轉角度，以進行角度校正。
(4)在將裝載於機械手臂的手部上的玻璃基板拉進來的情況下，利用裝載於支承座及支承構件上的未圖示的距離檢測感測器來檢測出橫向偏移。
(5)若產生橫向偏移，將橫向偏移量轉換成各關節的旋轉角度以進行位置校正。
(6)在維持角度及位置校正後的姿勢下，往作業區域移動。
藉由進行以上的步驟，可將在手部裝載工件時發生的橫搖及橫向偏移予以校正。
用來檢測角度的感測器，是配置於用來安裝第1圖的手部14a、14b的第3水平關節13a的構件。感測器可使用反射型的近接感測器等。又用來檢測橫向偏移的距離檢測感測器，是以與安裝有第1臂10a的支承座8和安裝有第1臂10b的支承構件16相對向的方式，在支承座8的上面和支承構件16的下面，將透過型的感測器在讓工件一邊通過的位置配置於支柱15的附近。
此外，即使在手部不具備用來檢測角度偏移的感測器的情況下，當手部被拉到支承座和支承構件之間而使透過型感測器的檢測值發生變化時，可知在工件發生傾斜，而根據檢測值的差量可求出橫搖方向的傾斜。將算出的傾斜量轉換成迴旋軸的角度，即可進行角度校正。
接著根據第1圖來說明水平臂機構30的動作。第1臂10a、10b的一端和支承座8及支承構件16連結，第1臂10a、10b的另一端，在第2水平關節部11a、11b和第2臂12a、12b的一端連結。第2臂12a、12b的另一端，在第3水平關節部13a、13b和第1手部14a、14b連結。若配置於支承座8及支承構件16之旋轉驅動機構受驅動，例如，利用皮帶驅動等會對各水平關節部傳遞驅動力，而使手部14a、14b朝單方向移動。手部14a表示臂伸長的位置，手部14b表示臂縮短的位置。在本實施例，在上下的水平臂機構30，第2水平關節部11a、11b彼此朝相反方向突出，但不限於此，例如，使第2水平關節部11a、11b彼此朝支柱15的相反側的水平方向突出亦可。
又在本發明，雖是說明具有上臂和下臂之多關節機械手臂，但當然也能是由上下任一方的臂構成之多關節機械手臂。又雖是說明具有第1至第3水平關節部的旋轉關節之移送機械手臂，但對於第3水平關節部固定的移送機械手臂，當然也具有同樣的作用及效果。
在本發明，雖是說明用來移送液晶基板和半導體晶圓之機械手臂，但只要是能搬運如此般的基板，例如太陽能發電用的面板或有機EL基板等的基板，只要是基板都能進行移送。
1‧‧‧台座
2‧‧‧基座
3a、3b‧‧‧腳部支承構件
4a、4b‧‧‧第1關節部
5a、5b‧‧‧第1腳部
6a、6b‧‧‧第2關節部
7a、7b‧‧‧第2腳部
8‧‧‧支承座
9a、9b‧‧‧第1水平關節部
10a、10b‧‧‧第1臂
11a、11b‧‧‧第2水平關節部
12a、12b‧‧‧第2臂
13a、13b‧‧‧第3水平關節部
14a、14b‧‧‧手部
15‧‧‧支柱
16‧‧‧支承構件
17‧‧‧迴旋機構
20‧‧‧昇降機構
30‧‧‧水平臂機構
108‧‧‧手構件動作機構
109‧‧‧連桿機構
180‧‧‧手構件
181‧‧‧基座部
190‧‧‧基座構件
191‧‧‧第1臂
192‧‧‧第2臂
193a、193b、193c‧‧‧連結部
201‧‧‧基座構件
202‧‧‧連桿機構
203‧‧‧手構件動作機構
221‧‧‧第1臂
222‧‧‧第2臂
223‧‧‧中間臂
224a‧‧‧第1連結部
224b‧‧‧第2連結部
224c‧‧‧第3連結部
224d‧‧‧第4連結部
230、230A、230B‧‧‧手構件
231‧‧‧基座部
C1、C2、C3、C4、C5‧‧‧軸心
310‧‧‧昇降機構
312‧‧‧基座單元
313‧‧‧工件支承單元
314‧‧‧昇降機構
321、322‧‧‧支柱
341、342、343、344‧‧‧臂單元
第1圖本發明的移送機械手臂之立體圖。
第2圖係本發明的實施例的水平臂機構移動至最上昇位置的情況下的立體圖。
第3圖係本發明的實施例的水平臂機構移動至最下降位置的情況下的立體圖。
第4圖係本發明之進行側搖校正的昇降機構的動作之示意圖。
第5圖係本發明之進行橫向偏移校正的昇降機構的動作之示意圖。
第6圖係用來校正手部上的工件的偏移之流程圖。
第7圖係第1習知的移送機械手臂的前視圖。
第8圖係第2習知的移送機械手臂的前視圖。
第9圖係第3習知的移送機械手臂的前視圖。
1‧‧‧台座
2‧‧‧基座
3a、3b‧‧‧腳部支承構件
4a‧‧‧第1關節部
5a‧‧‧第1腳部
6a‧‧‧第2關節部
7a、7b‧‧‧第2腳部
8‧‧‧支承座
9a、9b‧‧‧第1水平關節部
10a、10b‧‧‧第1臂
11a、11b‧‧‧第2水平關節部
12a、12b‧‧‧第2臂
13a、13b‧‧‧第3水平關節部
14a、14b‧‧‧手部
15‧‧‧支柱
16‧‧‧支承構件
17‧‧‧迴旋機構
20‧‧‧昇降機構
30‧‧‧水平臂機構

Claims (16)

  1. 一種移送機械手臂，係含有水平臂機構以及昇降機構之移送機械手臂，該水平臂機構，至少具備：載置搬送物之手部、將前述手部予以可轉動地支承之第2臂、以及將前述第2臂予以可旋轉地支承之第1臂，以使前述手部朝單方向移動的方式讓前述第1，第2臂旋轉；該昇降機構係使前述水平臂機構上下移動；其特徵在於，前述昇降機構係具備第1連桿機構及第2連桿機構；該第1連桿機構係具備：在基座之單側藉由單側第1關節部予以可轉動地支承之單側第1腳部、以及在前述單側第1腳部藉由單側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之單側第2腳部；該第2連桿機構係具備：在前述基座之另一側藉由另一側第1關節部予以可轉動地支承之另一側第1腳部、以及在前述另一側第1腳部藉由另一側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之另一側第2腳部；配置成使前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部和前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部各個的旋轉軸方向與前述手部之移動方向平行；從前述手部之移動方向觀察，以使前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部分別朝前述第1連桿機構和前述第2連桿機構的內側伸出的方式讓前述單側第1腳部和前述另一側第1 腳部朝彼此相反的方向旋轉，同時使前述手部在前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部之間上下移動。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之移送機械手臂，其中，前述基座係具備：在前述基座的一端往上延伸之單側腳部支承構件、以及在前述基座之另一端往上延伸之另一側腳部支承構件；前述單側第1腳部，是藉由前述單側腳部支承構件的上端之前述單側第1關節部予以可轉動地支承，前述另一側第1腳部，是藉由前述另一側腳部支承構件的上端之前述另一側第1關節部予以可轉動地支承，前述單側第1腳部形成為比前述單側腳部支承構件更長，前述另一側第1腳部形成為比前述另一側腳部支承構件更長。
  3. 如申請專利範圍第1項記載之移送機械手臂，其中，前述單側第2腳部，是藉由前述單側第1腳部的前端之前述單側第2關節部予以可轉動地支承，且形成為比前述單側第1腳部更短；前述另一側第2腳部，是藉由前述另一側第1腳部的前端之前述另一側第2關節部予以可轉動地支承，且形成為比前述另一側第1腳部更短。
  4. 如申請專利範圍第1項記載之移送機械手臂，其中，在前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部各個，分別具備有使前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部轉動之驅動機構；在前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部各個，分 別具備有使前述單側第2腳部和前述另一側第2腳部轉動之驅動機構。
  5. 如申請專利範圍第1項記載之移送機械手臂，其中，前述單側第1腳部之連桿長度形成為與前述另一側第1腳部之連桿長度相同，前述單側第2腳部之連桿長度形成為與前述另一側第2腳部之連桿長度相同。
  6. 如申請專利範圍第1項記載之移送機械手臂，其中，進一步具備讓前述基座迴旋之迴旋機構，讓前述迴旋機構以前述基座的中央為迴旋軸進行迴旋。
  7. 如申請專利範圍第1項記載之移送機械手臂，其中，前述水平臂機構具備有：下側連桿臂機構、上側連桿臂機構、支承基座、支承構件以及支柱；該下側連桿臂機構包含：載置前述搬送物之下側手部、將前述下側手部藉由下側第3水平關節部予以可轉動地支承之下側第2臂、以及將前述下側第2臂藉由下側第2水平關節部予以可轉動地支承之下側第1臂；該上側連桿臂機構包含：載置前述搬送物之上側手部、將前述上側手部藉由上側第3水平關節部予以可轉動地支承之上側第2臂、以及將前述上側第2臂藉由上側第2水平關節部予以可轉動地支承之上側第1臂；該支承基座，係將前述下側第1臂藉由下側第1水平關節部予以可轉動地支承，並藉由前述單側第2腳部和前述另一側第2腳部所支承； 該支承構件，係將前述上側第1臂藉由上側第1水平關節部予以可轉動地支承；該支柱，是從前述支承基座之一端豎設，用來支承前述支承構件的一端；前述下側連桿臂機構和前述上側連桿臂機構是在前述支承構件和前述支承基座之間配置成上下對置，使前述下側連桿臂機構和前述上側連桿臂機構在前述支承構件和前述支承基座之間動作。
  8. 如申請專利範圍第7項記載之移送機械手臂，其中，配置成使前述下側第1水平關節部之旋轉軸和前述上側第1水平關節部之旋轉軸位於同一鉛直軸上。
  9. 如申請專利範圍第7項記載之移送機械手臂，其中，前述下側第1水平關節部之旋轉軸和前述上側第1水平關節部之旋轉軸，是在前述下側手部及前述上側手部的移動方向上偏移配置。
  10. 如申請專利範圍第7項記載之移送機械手臂，其中，前述下側連桿臂機構之前述下側第2水平關節部和前述上側連桿臂機構之前述上側第2水平關節部，以相對於前述下側手部及前述上側手部之移動方向的軸朝同一側伸出的方式進行動作。
  11. 如申請專利範圍第7項記載之移送機械手臂，其中，前述下側連桿臂機構之前述下側第2水平關節部和前述上側連桿臂機構之前述上側第2水平關節部，以相對於前述下側手部及前述上側手部之移動方向的軸朝不同側伸出的方式進行 動作。
  12. 如申請專利範圍第7項記載之移送機械手臂，其中，進一步具備使前述基座迴旋之迴旋機構，前述下側第1水平關節部之旋轉軸和前述上側第1水平關節部之旋轉軸配置成，相對於前述迴旋機構之迴旋軸在前述下側手部及前述上側手部之移動方向上偏移的位置。
  13. 如申請專利範圍第7項記載之移送機械手臂，其中，進一步具備：在前述下側手部和前述上側手部分別設有2個之感測器、以及分別設置於前述支承基座和前述支承構件之距離檢測感測器；藉由前述感測器，檢測在前述下側手部和前述上側手部所載置的前述搬送物之角度偏移，藉由前述各距離檢測感測器，檢測前述下側手部和前述上側手部所載置的前述搬送物相對於前述手部的移動方向之橫向偏移。
  14. 一種移送機械手臂之控制方法，該移送機械手臂係含有水平臂機構以及昇降機構之移送機械手臂，該水平臂機構，至少具備：載置搬送物之手部、將前述手部予以可轉動地支承之第2臂、以及將前述第2臂予以可旋轉地支承之第1臂，以使前述手部朝單方向移動的方式讓前述第1，第2臂旋轉； 該昇降機構係使前述水平臂機構上下移動且具備有第1連桿機構及第2連桿機構；該第1連桿機構係具備：在基座之單側藉由單側第1關節部予以可轉動地支承之單側第1腳部、以及在前述單側第1腳部藉由單側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之單側第2腳部；該第2連桿機構係具備：在前述基座之另一側藉由另一側第1關節部予以可轉動地支承之另一側第1腳部、以及在前述另一側第1腳部藉由另一側第2關節部予以可轉動地支承且將前述水平臂機構予以支承之另一側第2腳部；配置成使前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部和前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部各個的旋轉軸方向與前述手部之移動方向平行；其特徵在於，從前述手部的移動方向觀察，以使前述單側第2關節部和前述另一側第2關節部分別朝前述第1連桿機構和前述第2連桿機構的內側伸出的方式讓前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部朝彼此相反的方向旋轉，同時使前述手部在前述單側第1關節部和前述另一側第1關節部之間上下移動。
  15. 如申請專利範圍第14項記載之移送機械手臂之控制方法，其中，藉由前述昇降機構使前述水平臂機構上下移動時，是使前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部同時旋轉，且使前述單側第2腳部和前述另一側第2腳部同時旋轉，並將 前述水平臂機構維持水平而使前述水平臂機構上下移動。
  16. 如申請專利範圍第14項記載之移送機械手臂之控制方法，其中，前述移送機械手臂具備有：在前述基座之一端往上延伸之單側腳部支承構件、以及在前述基座之另一端往上延伸之另一側腳部支承構件，前述單側第1腳部是在前述單側腳部支承構件的上端藉由前述單側第1關節部予以可轉動地支承，前述另一側第1腳部是在前述另一側腳部支承構件的上端藉由前述另一側第1關節部予以可轉動地支承；從前述手部之移動方向觀察，控制成讓前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部旋轉，而到達前述單側第1腳部和前述另一側第1腳部分別與前述單側腳部支承構件和前述另一側腳部支承構件重疊的位置，藉此使前述手部移動到最下降位置。
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