板狀物搬運機器人的製作方法
2023-10-05 06:44:19 2
專利名稱：板狀物搬運機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種板狀物搬運機器人，所述板狀物搬運機器人用於搬運半導體基片、液晶顯示板和其它板狀物。
背景技術：
機器人在各個工業領域內具有多種用途。例如在半導體生產領域內，機器人用於搬運板狀物。所述″板狀物″係指半導體基片、液晶顯示(LCD)板、磁碟驅動器的單位磁碟(unit disc)等。將這些板狀物裝入通稱為盒子(cassette)的運送容器內之後，輸送到生產線的相應的加工區。板狀物搬運機器人用於取出裝在盒子中的板狀物，以便在生產線的單元製造過程中進行相應的加工處理。
圖1A為習用的板狀物搬運機器人的立體圖。如圖1A所示，用於控制垂直移動的兩個垂直軸臂102和104連接到垂直軸基座124上，使它們可以圍繞各自的樞軸轉動。所述第一垂直軸臂102連接到垂直軸基座124上，可以圍繞樞軸152轉動。第二垂直軸臂104連接到第一垂直軸臂102的上端，可以圍繞樞軸154轉動，並且所述第二垂直軸臂連接到垂直軸基座166上，可以圍繞樞軸156轉動。電動機110作為旋轉第一垂直軸臂102的動力源。
連接到水平軸基座166上的第一水平軸臂106可以圍繞樞軸158轉動，所述水平軸基座166與第二垂直軸臂104的上端連接。第二水平軸臂108與第一水平軸臂106的上端連接。電動機112作為旋轉第一水平軸臂106的動力源。末端執行機構122與第二水平軸臂108的上端連接，利用作為動力源的電動機114使所述末端執行機構122圍繞樞軸162轉動。用於抓持板狀物120的手118連接到末端執行機構122上，所述手118可以圍繞樞軸164轉動。由於手118可圍繞樞軸164轉動，因而可垂直地和水平地對板狀物120抓持。
圖1B示出圖1A所示的板狀物搬運機器人，該板狀物搬運機器人的水平軸臂106和108處於最大限度的摺疊狀態。如圖1B所示，儘管水平軸臂106和108處於最大限度的摺疊狀態，但是存在一個死區(dead zone)，在所述死區內，手108無法進一步進入垂直軸基座124的中心。由於存在該死區，因而勢必增大板狀物搬運機器人的工作半徑。
因為習用板狀物搬運機器人僅具有一隻手，所以導致工作效率受到如下制約。即，將板狀物送入生產線進行相應的加工，再將加工後的板狀物重新搬運和裝入盒子，這一過程被看作是單周期。因此，直到對一個板狀物的一個周期的作業完成為止，習用板狀物搬運機器人才能進行另一個作業(例如，搬運新的板狀物)。這樣，工作效率不會得到大幅度的提高。即，板狀物機器人必須等待在生產線旁邊，直到送入生產線的板狀物完全加工處理完畢，這必然會降低工作效率。
為了提高工作效率，可以考慮應用在具有圖1A的結構的板狀物搬運機器人中對兩隻手進行操縱的方法。然而，在使用兩隻手的方法時，必須額外設置一套水平軸臂，而且各個水平軸臂的工作區必須明顯分開，以避免在兩套水平軸臂之間發生互相干擾。結果工作效率不但沒有顯著提高並且板狀物搬運機器人的控制系統也變得更加複雜。因此，上述對兩隻手進行操縱的方法並不是一個提高工作效率而採取的令人滿意的解決方案。
發明內容
因此，本發明一個方面提出一種板狀物搬運機器人，其中水平軸臂和手的結構得到改進，以減小板狀物搬運機器人的工作半徑和提高其工作效率。
本發明的其它方面和優點部分將從下述的說明中得出，部分根據說明是顯而易見的，或部分在實施本發明的過程中了解到。
通過提出一種板狀物搬運機器人實現了本發明的上述方面和其它方面，所述機器人包括至少一個垂直軸臂，所述垂直軸臂用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制，和水平軸臂，所述水平軸臂使至少一隻手水平移動，以實現對物件的抓持。另外，水平軸臂固定連接在頭部上，所述頭部旋轉連接在垂直軸臂的上端，以便使水平軸臂在水平方向和垂直方向之間移動。此外，板狀物搬運機器人具有兩隻手，所述手的結構應使它們沿在水平軸臂上彼此平行形成的兩個導軌相互平行移動。
下面將對照優選實施例並結合附圖對本發明的這些以及其它的方面和優點加以詳細說明。圖中示出圖1A為習用板狀物搬運機器人的立體圖；圖1B為說明圖1A的板狀物搬運機器人的示意圖，其中該板狀物搬運機器人的水平軸臂處於最大限度的摺疊狀態；圖2A是本發明實施例的板狀物搬運機器人的立體圖；圖2B示出圖2A的板狀物搬運機器人，其中兩隻手處於垂直狀態；圖3A和3B示出圖2A的板狀物搬運機器人的垂直軸臂的內部構造，和圖4示出本發明另一實施例的另一板狀物搬運機器人。
具體實施例方式
下面將具體參照本發明的具體實施例，該實施例的例子在附圖中示出，其中相同的附圖標記表示相同的部件。為了便於對本發明的理解，下面將參照附圖對實施例加以說明。
下面參照圖2A至圖4對本發明的板狀物搬運機器人的實施例加以詳細說明。圖2A是本發明實施例的板狀物搬運機器人的立體圖，其中手214和218處於水平狀態。如圖2A所示，本發明的板狀物搬運機器人用於在生產線(加工室或熔爐等)224與盒子226之間對板狀物進行搬運。
板狀物搬運機器人200的基座204設置成沿著軌道202直線運動，和該基座在X-Y平面內可以旋轉360度。必要時，可以加長所述軌道202的長度。第一和第二垂直軸臂在基座204上順序設置。在本實施例中，利用電動機208作為動力源使第一垂直軸臂206垂直於X-Y平面旋轉。第二垂直軸臂210對第一垂直軸臂206隨動，也可以做垂直於X-Y平面的旋轉，同時逆第一垂直軸臂206旋轉方向旋轉。
頭部222連接到第二垂直軸臂210的上端，利用作為動力源的安裝在第二垂直軸臂210上部的電機(圖3A的222a)實現所述頭部的垂直旋轉。與對第一垂直軸臂206的隨動的第二垂直軸臂210相反，頭部222的旋轉不受第一垂直軸臂206和第二垂直軸臂210的影響。
水平軸臂212設置在頭部222上，其中水平軸臂212的縱向垂直於垂直軸臂206、210的旋轉方向。沿水平軸臂212的縱向在水平軸臂212上形成兩個導軌216和220。另外，附加構成兩隻手214和218，所述手在水平軸臂212的縱向上分別沿導軌216和220作直線往復運動。手214和218用於抓取板狀物228。第一手214為矩形形狀，具有中空部分，所述中空部分可以使第二手218穿過第一手214。第一手214的矩形下部的中間位置設置有可以使第二手218的支撐部分218a穿過的切口。在水平軸臂212上具有一機械機構，所述機械結構可以使第一手214和第二手218往復運動。通過這種結構，第一手214和第二手218可以沿著水平軸臂212的縱向自由地直線往復運動，而不會出現互相干擾。
通過使用上述兩隻手214和218，在單操作周期中可以搬運兩塊板狀物。下面對此加以詳細說明(1)利用第一手214將送入加工流程的第一板狀物從盒子226內取出；(2)通過將基座202旋轉180度使手214和218被調整到面對生產線224；(3)將放在第一手214上的第一板狀物送入生產線224；
(4)在對第一板狀物進行生產線224加工的同時，使用第一手214將待送入生產線224的第二板狀物從盒子226中取出；(5)在第一板狀物加工完畢之後，使用第二手218將加工後的第一塊板狀物從生產線224上取出，並將第一手214上抓牢的第二板狀物送入生產線224；(6)對在第二手218上抓牢的加工好的第一板狀物進行運送並裝入到盒子226中；(7)重複進行步驟(1)至(6)。
如在上述步驟(1)到(7)所述，本發明的板狀物搬運機器人可以從盒子226內取出板狀物，並且在對另一塊板狀物進行加工的同時使該板狀物可以在生產線224上等待。所以，在完成對送入生產線224的板狀物的加工之後，可以立刻從生產線上取下已加工好的板狀物並將新的板狀物送入生產線224。另外，當對送入生產線224的板狀物進行加工的同時，將加工好的板狀物裝入盒子226內，然後，立即從盒子226中取出新的板狀物，在生產線224上等待。如上所述，由於板狀物搬運機器人使用兩隻手214和218進行操作，因而提高了工作效率。
圖2B示出圖2A中的板狀物搬運機器人，其中手214和218處於垂直狀態。如圖2B所示，因為頭部222可不受第一垂直軸臂206和第二垂直軸臂210影響進行旋轉，所以手214和218可以移動到垂直狀態，因此便於進行垂直取出板狀物和垂直裝入板狀物的作業。
圖3A和3B示出圖2A的板狀物搬運機器人的垂直軸臂206和210的內部結構。即，圖3A示出垂直軸臂206和210之間的轉動關係。如圖3A所示，當第一垂直軸臂206在電動機(圖2A的208)的驅動下轉動時，其轉動力通過皮帶206a被傳送到第二垂直軸臂210，從而使第二垂直軸臂210轉動。此時，兩個減速器206b和206c的傳動比是1∶2，並且可以使頭部222位置保持不變的同時實現垂直定向。所以，為了使水平軸臂212保持在水平方向上，兩個減速器206b和206c以及電動機222a的傳動比是1∶2∶1。然而，由於在電動機222a的作用下所述頭部222獨立轉動，因而頭部222可以以不同於上述傳動比的傳動比進行轉動。在本實施例中，手214和218可以通過頭部222的轉動實現向垂直方向的移動。因此，手214和218向垂直方向移動，以便將板狀物垂直地取出或垂直地裝入。
圖3B示出本發明的板狀物搬運機器人的垂直軸臂206和210內的布線結構。如圖3B所示，布線孔304a和304b設置在基座204內，使電線302可以穿過垂直軸臂206、210和水平軸臂212。因此，控制電纜和電源電纜可以通過布線孔304a和304b安裝在臂206、210和212內。
圖4示出本發明另一實施例的另一板狀物搬運機器人，和示出旋轉頭部402電動機404和旋轉`水平軸臂408的電動機406安裝在頭部402內。所述電動機404使頭部402轉動，實現手412和414從水平方向向垂直方向的移動。電動機406使水平軸臂408在水平面上轉動。在圖4所示的實施例中，電動機406僅使水平軸臂408轉動，其中與通過基座410的旋轉而實現完全轉動的本發明的板狀物搬運機器人的實施例相比，圖4實施例中的板狀物搬運機器人使用小功率輸出的電動機，從而降低了生產成本。
如上所述，本發明提出了一種板狀物搬運機器人，所述板狀物搬運機器人通過改進其水平軸臂和手的構造，減少了其工作半徑並提高了其工作效率。
儘管上面僅對本發明的幾個優選實施例做了表述和說明，但是對本領域的普通技術人員來說顯然可以對這些實施例加以變化，而不會偏離本發明的原則和精神。
權利要求
1.一種板狀物搬運機器人，包括至少一個垂直軸臂，所述垂直軸臂用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制；水平軸臂，所述水平軸臂的設置應使至少一隻手直線運動，以實現對物件的抓持；和頭部，所述頭部固定連接在水平軸臂上，並且可旋轉地連接到垂直軸臂的上端，實現水平軸臂在垂直方向和水平方向之間的移動。
2.按照權利要求1所述的板狀物搬運機器人，其中所述頭部可不受所述垂直軸臂的影響獨立轉動。
3.按照權利要求1所述的板狀物搬運機器人，其中所述手具有用於抓持扁平物的結構。
4.一種板狀物搬運機器人，包括至少一個垂直軸臂，所述垂直軸臂用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制；水平軸臂，所述水平軸臂的設置應使第一手和第二手可以互相平行作直線運動，以實現對物件的抓持；和頭部，所述頭部固定連接在水平軸臂上，並且可轉動地連接到垂直軸臂的上端，實現水平軸臂在垂直方向和水平方向之間的移動。
5.按照權利要求4所述的板狀物搬運機器人，其中所述水平軸臂包括在其上互相平行形成的第一導軌和第二導軌，所述第一手和第二手分別沿第一導軌和第二導軌彼此平行運動。
6.按照權利要求5所述的板狀物搬運機器人，其中所述第一手和第二手的結構應使當第一手和第二手分別沿第一導軌和第二導軌互相平行運動時，第二手易於穿過第一手。
7.一種板狀物搬運機器人，包括至少一個垂直軸臂，所述垂直軸臂用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制；水平軸臂，所述水平軸臂具有在其上形成的第一導軌和第二導軌，所述第一導軌和第二導軌的設置應使第一手和第二手可以沿第一導軌和第二導軌互相平行作直線運動；和頭部，所述頭部固定連接在水平軸臂上，並連接在垂直軸臂的上端，從而可不受垂直軸臂的轉動影響實現獨立轉動，實現水平軸臂在垂直方向和水平方向之間的移動。
8.按照權利要求7所述的板狀物搬運機器人，其中所述第一手和第二手的結構應使當第一和第二手分別沿第一和第二導軌互相平行運動時，第二手易於穿過第一手。
9.一種板狀物搬運機器人，包括第一機器人手，所述第一機器人手的設置應實現將第一板狀物從運送容器中取出並將其送入生產線；和第二機器人手，當在生產線上對第一板狀物進行生產作業時，所述第二機器人手的設置應實現從運送容器中取出第二板狀物，當第一機器人手從生產線上取下第一板狀物之後，第二機器人手將第二板狀物送入生產線。
10.按照權利要求9所述的板狀物搬運機器人，其中還包括至少一個垂直軸臂，所述垂直軸臂用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制；水平軸臂，所述水平軸臂的設置應使第一和第二機器人手可以互相平行作直線運動，以實現對物件的抓持；和頭部，所述頭部固定連接在水平軸臂上，並可旋轉地連接在垂直軸臂的上端，使水平軸臂在垂直方向和水平方向之間移動。
11.按照權利要求10所述的板狀物搬運機器人，其中所述水平軸臂包括在其上形成的互相平行的第一和第二導軌，所述第一和第二機器人手分別沿第一和第二導軌彼此平行運動。
12.按照權利要求11所述的板狀物搬運機器人，其中所述第一和第二機器人手的結構應使當第一和第二機器人手分別沿第一和第二導軌互相平行運動時，第二機器人手易於穿過第一機器人手。
13.一種機器人製造方法，包括當在生產線上對第一板狀物進行生產加工時，用第二機器人手從搬運容器內取出第二板狀物；和當第一機器人手從生產線上取下第一板狀物時，第二機器人手將第二板狀物送入生產線，從而最大限度地減少生產線的延遲。
14.按照權利要求13所述的方法，其中還包括使用至少一個垂直軸臂，以便對第一和第二機器人手的高度進行控制；使用水平軸臂，使第一和第二機器人手可以彼此平行地直線移動，和將頭部固定連接到水平軸臂上，並且所述頭部可轉動地連接到垂直軸臂的上端，使水平軸臂在垂直方向和水平方向之間移動。
15.按照權利要求14所述的方法，還包括使用在水平軸臂上彼此平行形成的第一和第二導軌，使第一和第二機器人手分別沿第一和第二導軌互相平行移動。
16.按照權利要求15所述的方法，還包括當第一和第二機器人手分別沿第一和第二導軌互相平行移動時，第二機器人手可以穿過第一機器人手。
17.一種板狀物搬運機器人，包括第一機器人手；和第二機器人手，當第一和第二機器人手分別沿第一和第二導軌互相平行移動時，所述第二機器人手的結構應使其置於可以穿過第一機器人手。
18.按照權利要求17所述的板狀物搬運機器人，其中還包括至少一個垂直軸臂，所述至少一個垂直軸臂用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制，和水平軸臂，所述水平軸臂的設置應使至少一隻手直線運動以便實現對物件的抓持。
19.按照權利要求18所述的板狀物搬運機器人，其中還包括頭部，所述頭部可轉動地連接到垂直軸臂的上端，使水平軸臂在垂直方向和水平方向之間移動。
20.按照權利要求18所述的板狀物搬運機器人，其中第一和第二導軌分別互相平行地在水平軸臂上形成。
21.按照權利要求17所述的板狀物搬運機器人，其中第一和第二機器人手分別處於水平方向和垂直方向中的一個方向上。
22.按照權利要求17所述的板狀物搬運機器人，其中還包括在水平軸臂上可獨立旋轉的頭部，所述水平軸臂分別固定在第一和第二機器人手上，頭部的設置應使至少一隻手可以直線運動以實現對物件的抓取。
23.按照權利要求19所述的板狀物搬運機器人，其中還包括第一減速器，所述第一減速器使第一垂直軸臂的一端與基座連接；第二減速器，所述第二減速器使第二垂直軸臂的一端與第一垂直軸臂的另一端連接；和皮帶，所述皮帶分別連接到第一和第二減速器上，其中頭部固定到第二垂直軸臂的另一端上，第一和第二減速器的傳動比分別決定了水平軸臂的方向。
24.按照權利要求23所述的板狀物搬運機器人，其中還包括分別位於基座、第一和第二垂直軸臂、和水平軸臂內的布線孔，用於控制和供電的電源線穿入布線孔內。
25.按照權利要求19所述的板狀物搬運機器人，其中還包括第一電動機，所述第一電動機安裝在頭部內，使頭部轉動並使第一和第二機器人手分別從水平方向向垂直方向運動。
26.按照權利要求25所述的板狀物搬運機器人，其中還包括第二電動機，所述第二電動機安裝在頭部內，使水平軸臂在水平面上轉動。
27.一種在單製造作業周期內將兩塊板狀物分別在第一和第二機器人手上進行搬運的方法，包括第一機器人手與第二機器人手平行，並且分別沿著第一導軌和附加的第二導軌作直線往復運動，而不會出現互相干擾。
全文摘要
本發明披露了一種板狀物搬運機器人，其一方面提出了一種對水平軸臂和手的構造作了改進的板狀物搬運機器人，以減小板狀物搬運機器人的工作半徑並提高工作效率。本發明的板狀物搬運機器人包括用於對板狀物搬運機器人的高度進行控制的至少一個垂直軸臂；和水平軸臂，所述水平軸臂的設置應使至少一隻手直線運動以實現對物件的抓持。水平軸臂固定連接在頭部上。所述頭部可旋轉地連接在垂直軸臂的上端，實現水平軸臂在垂直方向和水平方向之間的移動。板狀物搬運機器人具有兩隻手，所述手的結構其可以沿在水平軸臂上彼此平行形成的兩個導軌實現相互平行運動。
文檔編號B25J9/06GK1483651SQ03104388
公開日2004年3月24日 申請日期2003年2月12日 優先權日2002年9月18日
發明者嚴堯世, 李京哲, 金珉秀 申請人:三星電子株式會社