机械手和具备机械手的机器人的制作方法

专利2022-05-09  136



1.本发明涉及机械手和具备机械手的机器人。


背景技术:

2.以往,公知有用于与基板的边缘上的至少两个部位抵接来把持上述基板的机械手。例如在专利文献1的晶片搬运机器人中提出有这样的机械手。
3.在专利文献1中记载有以下内容,即,通过使超声波马达的移动件向手的前端侧前进,从而可移动爪向固定于机械手的前端侧的固定爪侧挤压晶片,由可移动爪和固定爪把持晶片的周边。
4.专利文献1:日本特开2002

264065号公报
5.然而,专利文献1和其他的现有的机械手一般具备规定在宽度方向的中央从基端侧向前端侧延伸的中心线、和基板的中心位于该中心线上那样的把持位置的基座体。
6.而且,对于上述现有的机械手而言,在把持基板时,挤压该基板的部分(例如,专利文献1的可移动爪等)由于从该基板受到反作用力,因此以与基座体分离的方式移动。由此,上述现有的机械手存在不能可靠地把持基板的情况。


技术实现要素:

7.因此,本发明的目的在于提供一种能够可靠地把持基板的机械手和具备机械手的机器人。
8.为了解决上述课题,本发明所涉及的机械手是用于与基板的边缘上的至少两个部位抵接来把持上述基板的机械手,其特征在于,上述机械手具备:基座体,规定将基端与前端连接的长度方向、与上述长度方向正交的宽度方向、与上述长度方向及上述宽度方向正交的厚度方向、在上述宽度方向的中央沿着长度方向延伸的中心线、以及使上述基板的中心位于在上述长度方向上延伸的中心线上的把持位置;第1抵接部,设置于上述基座体的前端侧,在把持上述基板时,与上述基板的边缘上的第1部分抵接;第2抵接部,设置于上述基座体的基端侧,在把持上述基板时,在沿着上述长度方向延伸的中心线上与上述基板的边缘上的第2部分抵接;旋转部,能够以存在于比在上述长度方向上延伸的中心线上的上述第2抵接部靠基端侧的位置的被支承点为中心,在上述长度方向与上述厚度方向相交的平面上与上述第2抵接部一体地旋转,并且能够与上述第2抵接部一体地移动;以及可移动体,设置于比在上述长度方向上延伸的中心线上的上述旋转部靠基端侧的位置,具有以使上述旋转部能够以上述被支承点为中心在上述长度方向与上述厚度方向相交的平面上旋转的方式支承上述被支承点的支承点,在把持上述基板时,在沿着上述长度方向延伸的中心线上向前端侧移动,由此在上述支承点挤压上述被支承点来使上述旋转部和上述第2抵接部向前端侧移动,在把持上述基板时,由于上述第2抵接部从上述基板受到反作用力,使得上述旋转部和上述第2抵接部以上述被支承点为中心在上述长度方向与上述厚度方向相交的平面上向上述基座体侧一体地旋转。
9.根据上述结构,由于第2抵接部从基板受到反作用力,使得旋转部和第2抵接部以被支承点为中心在长度方向与上述厚度方向相交的平面上向上述基座体侧一体地旋转。由此,在把持基板时,能够抑制因第2抵接部从该基板受到反作用力而以与基座体分离的方式移动。其结果是,本发明所涉及的机械手能够可靠地把持基板。
10.也可以构成为:上述第2抵接部和上述旋转部分别包括在相同的部件中。
11.根据上述结构,能够使本发明所涉及的机械手为简单的结构。
12.也可以构成为:具备旋转部件,上述旋转部件当在上述厚度方向上观察时具有圆形状的缘,并且在其中心贯穿设置轴孔,上述第2抵接部构成为上述旋转部件的圆形状的缘的一部分,上述旋转部构成为上述旋转部件的比上述圆形状的缘靠中心侧的部分,上述被支承点构成为上述旋转部件的轴孔的内壁的一部分,上述可移动体具有轴部,上述轴部通过插通于上述旋转部件的轴孔而在上述长度方向与上述宽度方向相交的平面上将上述旋转部件支承为能够旋转,上述被支承点构成为上述轴部的外表面的一部分。
13.根据上述结构,能够抑制因第2抵接部抵接而基板的边缘磨损。
14.也可以构成为:上述旋转部件具有在上述厚度方向上沿着周向设置于上述基座体侧的第1部分,上述可移动体设置为具有在比上述轴部靠基端侧的位置、并且沿着上述旋转部件的径向在比上述第1部分靠外侧的位置与上述第1部分对置的第2部分,在把持上述基板时,由于上述第2抵接部从上述基板受到反作用力,使得上述第1部分与上述第2部分抵接。
15.根据上述结构,由于旋转部件的第1部分与可移动体的第2部分抵接,使得在旋转部件的第2抵接部没有从基板受到反作用力的稳定状态时,能够抑制旋转部件沿着轴部移动。
16.也可以构成为:上述支承点构成为铰链的旋转轴。
17.根据上述结构,能够使本发明所涉及的机械手为简单的结构。
18.例如也可以构成为:上述旋转部具有当在上述宽度方向上观察时从上述被支承点向上述基座体侧延伸为直线状的一个对置部,上述可移动体具有当在上述宽度方向上观察时从上述支承点向上述基座体侧延伸为直线状并与上述一个对置部对置的另一个对置部,上述一个对置部和上述另一个对置部分别以当在上述宽度方向上观察时随着从上述支承点和上述被支承点朝向上述基座体侧而分离的方式相互倾斜并延伸为直线状,在把持上述基板时,上述一个对置部以上述被支承点为中心向上述另一个对置部侧旋转。
19.例如也可以构成为:在上述厚度方向上,上述第2抵接部从上述基板受到的反作用力的力点位置、与上述可移动体在沿着上述长度方向延伸的中心线上向前端侧移动的推力的力点位置不同。
20.也可以构成为:上述基座体具有设置于其基端侧的基座基部、和从上述基座基部分支并向前端侧延伸的至少两个基座支部,与上述基座基部的主面接近或者抵接来设置上述第2抵接部,并且在上述至少两个基座支部各自的主面突出设置上述第1抵接部。
21.根据上述结构,至少两个第1抵接部与基板的前端侧抵接,因此能够更可靠地把持基板。
22.也可以构成为:上述基板构成为圆板状的半导体晶片,上述第1抵接部当在上述厚度方向上观察时是与上述半导体晶片的边缘对应的圆弧状。
23.根据上述结构,能够抑制因第1抵接部抵接而基板的边缘磨损。另外,与第1抵接部的基板抵接的面积变大,因此能够更可靠地把持基板。
24.也可以构成为:上述第1抵接部构成为在把持上述基板时与上述基板的边缘上的第1部分卡合的卡合部件的一部分。
25.根据上述结构,能够与基板的边缘上的第1部分卡合,因此能够更可靠地把持基板。
26.为了解决上述课题,本发明所涉及的机器人是具备上述任一项所述机械手、和将上述机械手安装于其前端的机器人臂的机器人,其特征在于,在用上述机械手把持了上述基板的状态下,至少变更上述机器人臂的姿势来搬运上述基板。
27.根据上述结构,本发明所涉及的机器人具备上述任一项所述的机械手,因此能够可靠地把持基板。
28.根据本发明,能够提供可以可靠地把持基板的机械手和具备机械手的机器人。
附图说明
29.图1是表示本发明的实施方式所涉及的机器人系统的整体结构的简图。
30.图2是在厚度方向上观察本发明的实施方式所涉及的机械手时的简图。
31.图3是表示本发明的实施方式所涉及的机械手的卡合部件的图2的iii

iii剖视图。
32.图4是表示本发明的实施方式所涉及的机械手的引导部件的图2的iv

iv剖视图。
33.图5是表示用本发明的实施方式所涉及的机械手把持纵置的半导体晶片的情形的简图,(a)表示把持半导体晶片前的状态,(b)表示把持并拿起了半导体晶片的状态。
34.图6是表示在用本发明的实施方式所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到反作用力前的状态的放大剖视图,(a)表示可移动体和旋转部件及其周边部分,(b)表示轴部件、旋转部件以及其周边部分,(c)表示被支承点、支承点以及其周边部分。
35.图7是表示在用本发明的实施方式所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到了反作用力的状态的放大剖视图,(a)表示可移动体、旋转部件以及其周边部分,(b)表示轴部件、旋转部件以及其周边部分,(c)表示被支承点、支承点以及其周边部分。
36.图8是在本发明的实施方式所涉及的机器人系统中从上方观察将容纳于容纳装置内的半导体晶片向外部取出的情形的简图,(a)表示初始状态,(b)表示使机械手以在铅垂方向上延伸的方式旋转的状态。
37.图9是在本发明的实施方式所涉及的机器人系统中从上方观察将容纳于容纳装置内的半导体晶片向外部取出的情形的简图,(a)表示用机械手把持了半导体晶片的状态,(b)表示将半导体晶片向外部取出的情形。
38.图10是表示本发明的实施方式的第1变形例所涉及的机械手的轴部件及其周边部分的放大剖视图。
39.图11是表示在用本发明的实施方式的第2变形例所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到反作用力前的状态的被支承点、支承点以及其周边部分的
放大图,(a)是外观立体图,(b)是剖视图。
40.图12是表示在用本发明的实施方式的变形例所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到了反作用力的状态的被支承点、支承点以及其周边部分的放大图,(a)是外观立体图,(b)是剖视图。
41.图13是表示在用现有的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到了反作用力的状态的可移动体、旋转部件以及其周边部分的举动的简图。
具体实施方式
42.以下,基于附图对本发明的实施方式所涉及的机械手、具备机械手的机器人以及机器人系统进行说明。此外,本发明并不限定于本实施方式。另外,以下,在所有的附图中,对相同或者相当的元件标注相同的附图标记,并省略其重复的说明。
43.(机器人系统10)
44.图1是表示本实施方式所涉及的机器人系统的整体结构的简图。如图1所示,本实施方式所涉及的机器人系统10具备把持并搬运圆板状的半导体晶片w(基板)的机器人20、和用于容纳半导体晶片w的容纳装置110。
45.(机器人20)
46.如图1所示,本实施方式所涉及的机器人20构成为具有可旋转的手臂部36的水平多关节型的3轴机器人,并具备3个关节轴。机器人20具备基台22、和设置于该基台22的上表面的能够在上下方向上伸缩的升降轴24。升降轴24例如构成为能够通过未图示的气缸等进行伸缩。
47.另外,机器人20还具备安装于升降轴24的上端部的机器人臂30、安装于机器人臂30的前端部的机械手40、以及控制机器人臂30和机械手40的动作的机器人控制装置90。
48.(机器人臂30)
49.机器人臂30具有在水平方向上延伸的第1连杆32、与该第1连杆32的前端部连结并在水平方向上延伸的第2连杆34、与该第2连杆34的前端部连结的手臂部36、以及与手臂部36的前端部连结的手基部38。
50.第1连杆32的基端部经由通过未图示的伺服马达驱动的关节轴与升降轴24的上端部连结。由此,第1连杆32能够绕着通过升降轴24的轴心并在铅垂方向上延伸的第1轴线ax1转动。
51.第2连杆34的基端部经由通过未图示的伺服马达驱动的关节轴与第1连杆32的前端部连结。由此,第2连杆34能够绕着通过第1连杆32的前端部并在铅垂方向上延伸的第2轴线ax2转动。
52.手臂部36的基端部经由通过未图示的伺服马达驱动的枢轴与第2连杆34的前端部连结。由此,手臂部36能够绕着通过第2连杆34的轴心并在水平方向上延伸的枢轴线ax

旋转。
53.手基部38的基端部经由通过未图示的伺服马达驱动的关节轴ax3与手臂部36的前端部连结。由此,手基部38能够绕着通过手臂部36的前端部并在铅垂方向上延伸的第3轴线ax3转动。
54.(机械手40)
55.图2是在厚度方向上观察本实施方式所涉及的机械手时的简图。如图2所示,本实施方式所涉及的机械手40装配于手基部38的前端部。机械手40具备规定将基端与前端连接的长度方向、与长度方向正交的宽度方向、以及与长度方向及宽度方向正交的厚度方向的基座体41。基座体41还规定在宽度方向的中央沿着长度方向延伸的中心线l、和半导体晶片w的中心位于该中心线l上那样的把持位置(参照图5的(b))。
56.基座体41具有设置于其基端侧的基座基部42、和从该基座基部42分支并向前端侧延伸的两个基座支部44。基座基部42和两个基座支部44形成为一体。另外,在基座基部42的基端侧贯穿设置当在厚度方向上观察时为四缘形状的切口43。通过如上述那样构成,当在其厚度方向上观察时,基座体41为大致y字形状。
57.机械手40还具备:卡合部件50,分别突出设置于两个基座支部44的主面的前端部,并与半导体晶片w的边缘上的第1部分w1(参照图5的(b))卡合;和引导部件55,分别突出设置于基座基部42的主面的宽度方向上的两边缘部。
58.图3是表示本实施方式所涉及的机械手的卡合部件的图2的iii

iii剖视图。两个卡合部件50分别固定并设置于对应的基座支部44的主面上。此外,如图2所示,该两个卡合部件50分别具有相对于中心线l相互线对称的形状。因此,这里,仅对一个卡合部件50进行说明,不重复另一个卡合部件50的相同的说明。
59.如图3所示,卡合部件50具有:倾斜面51,倾斜为随着朝向基座支部44的主面的前端侧而与基座支部44的主面分离;直立面52,从该倾斜面51的前端弯曲并在基座体41的厚度方向上直立;以及凸缘53,在该直立面52的上端朝向基座体41的基端侧突出设置。
60.在本实施方式中,直立面52构成在把持半导体晶片w时与该半导体晶片w的边缘上的第1部分w1抵接的第1抵接部52a(参照图5的(b))。该第1抵接部52a(和直立面52)当在基座体41的厚度方向上观察时为与半导体晶片w的边缘对应的圆弧状。
61.图4是表示本实施方式所涉及的机械手的引导部件的图2的iv

iv剖视图。两个引导部件55分别固定并设置于基座基部42的主面上。此外,如图2所示,该两个引导部件55分别具有相对于中心线l相互线对称的形状。因此,这里,仅对一个引导部件55进行说明,不重复另一个引导部件55的相同的说明。
62.如图4所示,引导部件55具有:倾斜面56,倾斜为随着朝向基座基部42的主面的前端侧而与基座基部42的主面接近;和直立面57,从该倾斜面56的前端弯曲并在基座体41的厚度方向上直立。
63.图5是表示用本实施方式所涉及的机械手把持纵置的半导体晶片的情形的简图,(a)表示把持半导体晶片前的状态,(b)表示把持并拿起了半导体晶片的状态。另外,图6是表示在用本实施方式所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到反作用力前的状态的放大剖视图,(a)表示可移动体和旋转部件及其周边部分,(b)表示轴部件、旋转部件以及其周边部分。此外,图6的(a)和(b)分别是在图2和图5所示的中心线l的位置沿着厚度方向将机械手40切断的剖视图。
64.如图5和图6所示,机械手40还具备与基座基部42的主面接近来设置的旋转部件60、和能够沿着中心线l往复运动的可移动体70。旋转部件60和可移动体70分别设置于中心线l上。
65.旋转部件60具有当在基座体41的厚度方向上观察(即,如图5那样观察)时为圆形
状的缘62,并且在其中心贯穿设置轴孔68。当在基座体41的宽度方向上观察时,圆形状的缘62在从基座体41侧的端部沿着基座体41的厚度方向延伸后向基座体41的前端侧弯曲并在基座体41的厚度方向上进一步延伸。
66.对于本实施方式所涉及的机械手40而言,通过旋转部件60的圆形状的缘62具有上述那样的形状,从而能够限制被把持的状态的半导体晶片w的第2部分w2在厚度方向上向与基座体41分离的一侧移动。另外,如上述那样通过两个卡合部件50分别具有凸缘53,从而该两个卡合部件50分别与被把持的状态的半导体晶片w的第1部分w1卡合。通过这样的构造,机械手40能够稳定地把持半导体晶片w。
67.而且,在本实施方式中,旋转部件60的圆形状的缘62的一部分构成在把持半导体晶片w时在中心线l上与该半导体晶片w的边缘上的第2部分w2抵接的第2抵接部62a(参照图5的(b))。另外,在本实施方式中,旋转部件60的比圆形状的缘62靠中心侧的部分构成能够与第2抵接部62a一体地移动的旋转部65。由此,在本实施方式中,第2抵接部62a和旋转部65双方都包括在旋转部件60(相同的部件)中。另外,设置于比中心线l上的第2抵接部62a靠基端侧的位置,旋转部65能够与第2抵接部62a一体地移动。
68.并且,旋转部件60的轴孔68的内壁的一部分构成后述的被支承点68a、和当在基座体41的宽度方向上观察时从该被支承点68a向基座体41侧延伸为直线状的后述的一个对置部68b。
69.如图6所示,可移动体70具有可移动部件71、和固定于该可移动部件71的前端部的轴部件75(轴部)。这里,如图6所示,机械手40还具备:导轨部件80,在基座体41的厚度方向上,以基座体41为基准设置于与旋转部件60及轴部件75相反的一侧;和未图示的致动器,用于驱动可移动部件71。
70.导轨部件80沿着中心线l延伸,并将可移动部件71的基端部安装为能够滑动。致动器例如可以是具有电动马达和动力传递机构(例如,齿轮齿条或者滚珠丝杠等)的构造,也可以由气动气缸、或者液压缸等构成。通过机器人控制装置90控制致动器的动作。致动器也可以支承于装配机械手40的手基部38。
71.可移动部件71具有:第1部分72,其基端部安装于导轨部件80,并沿着中心线l延伸;和第2部分74,从该第1部分72的前端部的上表面沿着中心线l延伸。而且,在设置于第2部分74的前端部的上表面的凹部74a连结轴部件75的基端部。凹部74a和轴部件75分别配置为:当在基座体41的厚度方向上观察时(即,在如图5那样观察时),与贯穿设置于基座基部42的切口43重叠。
72.可移动部件71的第2部分74配置为:其上表面在基座体41的厚度方向上以基座体41为基准位于与导轨部件80相反的一侧。通过具有上述构造,可移动部件71(和轴部件75及旋转部件60)不妨碍基座体41和其他的部件就能够沿着中心线l往复运动。另外,通过具有上述构造,从而在基座体41的厚度方向上,第2抵接部62a从半导体晶片w受到的反作用力r的力点位置与可移动体70在中心线l上向前端侧移动的推力t的力点位置不同。
73.轴部件75具有其基端部与可移动部件71的凹部74a连结的主轴部76、和从该主轴部76的上端向径向突出的凸缘78。轴部件75的主轴部76是在基座体41的厚度方向上均匀的直径尺寸。另外,该直径尺寸与旋转部件60的轴孔68的直径尺寸对应。轴部件75的凸缘78的直径尺寸大于旋转部件60的轴孔68的直径尺寸。
74.轴部件75的外表面在基座体41的厚度方向上延伸。而且,轴部件75的外表面的一部分构成后述的支承点75a、和当在基座体41的宽度方向上观察时从该支承点75a向基座体41侧延伸为直线状的后述的另一个对置部75b。
75.在本实施方式中,通过将轴部件75的主轴部76插通于旋转部件60的轴孔68,从而限制旋转部件60相对于轴部件75在长度方向与宽度方向相交的平面上能够移动的范围。并且,通过将旋转部件60的轴孔68的边缘部夹持并配置于可移动部件71的凹部74a的边缘部与轴部件75的凸缘78之间,从而限制旋转部件60相对于轴部件75在厚度方向上能够移动的范围。
76.如图6的(c)所示,在机械手40的稳定状态下,轴部件75的支承点75a以旋转部件60能够以被支承点68a为中心在基座体41的长度方向与厚度方向相交的平面上旋转的方式支承被支承点68a。
77.而且,旋转部件60的一个对置部68b相对于轴部件75的另一个对置部75b倾斜角度α。换言之,一个对置部68b和另一个对置部75b分别以当在基座体41的宽度方向上观察时随着从支承点75a和被支承点68a朝向基座体41侧而分离的方式相互倾斜并延伸为直线状。
78.在把持半导体晶片w时,可移动体70通过在中心线l上向前端侧移动,能够在轴部件75的支承点75a挤压旋转部件60的被支承点68a来使旋转部件60(即,旋转部65和第2抵接部62a)向前端侧移动。
79.图7是表示在用本实施方式所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到反作用力的状态的放大剖视图,(a)表示可移动体、旋转部件以及其周边部分,(b)表示轴部件、旋转部件以及其周边部分,(c)表示被支承点、支承点以及其周边部分。
80.如图7所示,在把持半导体晶片w时,由于旋转部件60的第2抵接部62a从半导体晶片w受到反作用力r,因此如在图中用空心箭头表示的那样,旋转部件60以被支承点68a为中心在基座体41的长度方向与厚度方向相交的平面上向基座体41侧旋转。换言之,旋转部65和第2抵接部62a以被支承点68a为中心在基座体41的长度方向与厚度方向相交的平面上向基座体41侧一体地旋转。
81.进一步换言之,一个对置部68b以被支承点68a为中心向另一个对置部75b侧旋转。而且,通过一个对置部68b与被支承点68a抵接,从而停止上述旋转。
82.(机器人控制装置90)
83.机器人控制装置90设置于基台22的内部。并不特别地限定机器人控制装置90的具体的结构,但例如也可以通过公知的处理器(例如,cpu等)根据储存于存储部(例如,存储器等)的程序进行动作来实现。
84.(容纳装置110)
85.如图1所示,容纳装置110固定并设置于作业现场的壁面。另外,容纳装置110具有以在铅垂方向上延伸的方式纵置地容纳半导体晶片w的构造。这里,基于图8的(a),对容纳装置110的构造进行说明。
86.图8的(a)是在本实施方式所涉及的机器人系统中从上方观察将容纳于容纳装置内的半导体晶片向外部取出的情形的简图,(a)表示初始状态,(b)表示使机械手以在铅垂方向上延伸的方式旋转的状态。
87.如图8的(a)所示,容纳装置110具备将与机器人20对置的前表面敞开的箱状的壳
体112、和设置于该壳体112的前方的可开闭的门(未图示)。
88.在壳体112的底板114的内面设置多个底板槽116。该多个底板槽116分别在将壳体112的前表面与背面连接的方向上延伸,并在将同左面与右面连接的方向上以等间隔(例如,5mm以上15mm以下的间隔)并列设置。如图5所示,当在将壳体112的左面与右面连接的方向上观察时,多个底板槽116的内壁分别为与半导体晶片w的边缘对应的圆弧状。
89.在壳体112的背板124的内面设置多个背板槽126。该多个背板槽126分别在将壳体112的底面与上表面连接的方向上延伸,并在将同左面与右面连接的方向上以等间隔(例如,5mm以上15mm以下的间隔)并列设置。而且,多个背板槽126分别在将壳体112的左面与右面连接的方向上设置于与多个底板槽116相同的位置。
90.通过具有上述结构,容纳装置110使半导体晶片w的边缘与壳体112的底板槽116及背板槽126嵌合,由此纵置地收纳多个该半导体晶片w。
91.这里,基于图8和图9,对将纵置地收纳于容纳装置110内的半导体晶片w向容纳装置110的外部取出的顺序的一个例子进行说明。如上述的那样,图8的(a)表示将容纳于容纳装置内的半导体晶片向外部取出的情形的从初始状态到使手臂部旋转为止的情形。另外,图9是在本发实施方式所涉及的机器人系统中从上方观察将容纳于容纳装置内的半导体晶片向外部取出的情形的简图,(a)表示用机械手把持半导体晶片的状态,(b)表示将半导体晶片向外部取出后的情形。
92.首先,从图8的(a)所示的初始状态使机器人臂30的手臂部36旋转,如图8的(b)所示,成为机械手40的基座体41在铅垂方向上延伸的状态。
93.接下来,如图9的(a)所示,通过变更机器人臂30的姿势,从而使机械手40成为能够把持纵置地收纳于容纳装置110内的半导体晶片w的位置和姿势。这里,上述能够把持半导体晶片w的位置和姿势是指,如图5的(a)所示,两个卡合部件50的直立面52、两个引导部件55的直立面57、以及旋转部件60的圆形状的缘62全部与半导体晶片w的边缘对置(或者抵接)那样的机械手40的位置和姿势。
94.而且,通过可移动体70在中心线l上向前端侧移动,从而在旋转部件60的第2抵接部62a向前端侧挤压半导体晶片w。由此,半导体晶片w被旋转部件60从基座体41的基端侧向两个卡合部件50的直立面52按压。如上述那样,机械手40把持纵置的半导体晶片w。
95.并且,机械手40通过在把持半导体晶片w的状态下向与载置半导体晶片w的部位(在图5的(b)中与底板槽116)分离的方向移动,从而使该半导体晶片w与容纳装置110的底板槽116分离。此时的状态如图5的(b)所示。
96.最后,如图9的(b)所示,通过变更机器人臂30的姿势,从而使机械手40向容纳装置110的外部移动。如上述那样,本实施方式所涉及的机器人系统10能够将纵置地收纳于容纳装置110内的半导体晶片w向容纳装置110的外部取出。
97.(效果)
98.图13是表示在用现有的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到反作用力的状态的可移动体、旋转部件以及其周边部分的举动的简图。如图13所示,对于现有的机械手200而言,在把持半导体晶片w时,由于挤压该半导体晶片w的旋转部件202从半导体晶片w受到反作用力r,因此如在图中用空心箭头表示的那样,可移动体204(即,可移动部件206和轴部件208)欲以其基端部为中心以与基座体201分离的方式旋转。伴随于此,旋转
部件202的第2抵接部202a以与基座体201分离的方式移动。其结果是,上述现有的机械手200存在不能可靠地把持半导体晶片w的情况。
99.另一方面,对于本实施方式所涉及的机械手40而言,由于旋转部件60的第2抵接部62a从半导体晶片w(基板)受到反作用力r,因此旋转部件60(即,旋转部65和第2抵接部62a)以被支承点68a为中心在基座体41的长度方向与厚度方向相交的平面上向基座体41侧一体地旋转。由此,能够抑制第2抵接部62a因从半导体晶片w受到反作用力r而以与基座体41分离的方式移动。其结果是,本发明所涉及的机械手40能够可靠地把持半导体晶片w。
100.在本实施方式中,第2抵接部62a和旋转部65双方都包括在旋转部件60(相同的部件)中,因此能够使本实施方式所涉及的机械手40为简单的结构。
101.在本实施方式中,第2抵接部62a构成为旋转部件60的圆形状的缘62的一部分,并且支承点75a构成为轴部件75的外表面的一部分,因此能够抑制因第2抵接部62a抵接而半导体晶片w的边缘磨损。
102.在本实施方式中,例如,与现有的机械手相同,反作用力r的力点位置与推力t的力点位置不同。由此,产生可移动体70欲以其基端部为中心以与基座体41分离的方式旋转的力矩。但是,对于本实施方式所涉及的机械手40而言,由于旋转部件60的第2抵接部62a从半导体晶片w受到反作用力r,因此旋转部件60以被支承点68a为中心向基座体41侧旋转,从而能够抵消上述力矩。
103.在本实施方式中,在两个基座支部44各自的主面突出设置卡合部件50。由此,两个第1抵接部52a与半导体晶片w的前端侧抵接,因此能够更可靠地把持半导体晶片w。
104.在本实施方式中,当在基座体41的厚度方向上观察时,卡合部件50的第1抵接部52a为与半导体晶片w的边缘对应的圆弧状,因此能够抑制因第1抵接部52a抵接而半导体晶片w的边缘磨损。另外,与第1抵接部52a的半导体晶片w抵接的面积变大,因此能够更可靠地把持半导体晶片w。
105.在本实施方式中,第1抵接部52a构成为在把持半导体晶片w时与该半导体晶片w的边缘上的第1部分w1卡合的卡合部件50的一部分,从而能够与半导体晶片w的边缘上的第1部分w1卡合,因此能够更可靠地把持半导体晶片w。
106.由本实施方式所涉及的机器人20和机器人系统10起到的效果与由上述机械手40起到的效果相同,因此这里不重复相同的说明。
107.(第1变形例)
108.根据上述说明,对于本领域技术人员而言,本发明的许多改进、其他的实施方式是显而易见的。因此,上述说明应作为例示来解释,并且是以向本领域技术人员教导执行本发明的最优的形态的目的而提供的。只要不脱离本发明的精神,就能够实质上变更其构造和/或功能的详细内容。
109.图10是表示上述实施方式的第1变形例所涉及的机械手的轴部件及其周边部分的放大剖视图。此外,本变形例所涉及的机械手除了在旋转部件60突出设置第1突起部66并在可移动部件71突出设置第2突起部73之外,具有与上述实施方式所涉及的机械手40相同的结构。因此,对相同部分标注相同的附图标记,不重复相同的说明。
110.如图10所示,本变形例所涉及的机械手40

的旋转部件60具有在基座体41的厚度方向上沿着周向设置于该基座体41侧的第1突起部66(第1部分)。具体而言,该第1突起部66
遍及该旋转部件60的周向整个区域突出设置于旋转部件60的轴孔68的边缘部的基座体41侧。
111.第1突起部66具有前端面66a(即,与可移动部件71对置的面),上述前端面66a倾斜为随着朝向旋转部件60的径向的外侧而在基座体41的厚度方向上与该基座体41远离。
112.在本变形例中,可移动体70具有第2突起部73(第2部分),上述第2突起部73设置为在比轴部件75(轴部)靠基端侧的位置、并且沿着旋转部件60的径向在比旋转部件60的第1突起部66靠外侧的位置与该第1突起部66对置。
113.该第2突起部73具有:倾斜面73a,当在基座体41的宽度方向上观察时,倾斜为与基座体41形成的角度是与第1突起部66的前端面66a对应的钝角;顶面73b,在该倾斜面73a的边缘部弯曲并在基座体41的长度方向上延伸;以及侧面73c,在该顶面73b的与上述倾斜面73a相反的一侧的边缘部弯曲,在基座体41的厚度方向上延伸并到达至可移动部件71。
114.根据上述结构,通过旋转部件60的第1突起部66与可移动体70的第2突起部73抵接,从而在旋转部件60的第2抵接部62a没有从半导体晶片w受到反作用力r的稳定状态时,能够抑制旋转部件60沿着轴部件75移动。
115.此外,在本变形例中,对旋转部件60的第1部分构成为第1突起部66,可移动体70的第2部分构成为第2突起部73的情况进行了说明,但并不限定于此。
116.例如,也可以构成为:旋转部件60的第1部分构成为与上述变形例相同的第1突起部66,可移动体70的第2部分构成为具有在比轴部件75(轴部)靠基端侧的位置、并且沿着旋转部件60的径向在比旋转部件60的第1突起部66靠外侧的位置与该第1突起部66对置的倾斜面73a的槽。即使是这样的构造,也能够获得与上述变形例相同的效果。
117.或者也可以构成为:可移动体70的第2部分构成为与上述变形例相同的第2突起部73,旋转部件60的第1部分构成为槽,上述槽遍及该旋转部件60的周向整个区域设置于旋转部件60的轴孔68的边缘部的基座体41侧,并具有倾斜为随着朝向旋转部件60的径向的外侧而在基座体41的厚度方向上与该基座体41远离的前端面66a。即使是这样的构造,也能够获得与上述变形例相同的效果。
118.(第2变形例)
119.基于图11和图12,对上述实施方式的第2变形例所涉及的机械手进行说明。此外,本变形例所涉及的机械手除了代替旋转部件60而具备第1部件160并代替轴部件75而具备第2部件175之外,具有与上述实施方式所涉及的机械手40相同的结构。因此,对相同的部分标注相同的附图标记,不重复相同的说明。
120.图11是表示在用本变形例所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到反作用力前的状态的被支承点、支承点以及其周边部分的放大图,(a)是外观立体图,(b)是剖视图。图12是表示在用本变形例所涉及的机械手把持半导体晶片时第2抵接部从半导体晶片受到了反作用力的状态的被支承点、支承点以及其周边部分的放大图,(a)是外观立体图,(b)是剖视图。
121.如图11和图12所示,本变形例所涉及的机械手40

具备大致长方体状的第1部件160、和设置于比该第1部件160靠基座体41的前端侧的位置的大致长方体状的第2部件175。
122.通过铰链180将第1部件160的基端面(即,存在于基座体41的基端侧的面)的在基座体41的厚度方向上与该基座体41相反的一侧的端缘、与第2部件175的前端面(即,存在于
基座体41的基端侧的面)的在基座体41的厚度方向上与该基座体41相反的一侧的端缘相互连接。
123.该铰链180的旋转轴182设置为:沿着第1部件160的基端面的在基座体41的厚度方向上与该基座体41相反的一侧的端缘(和第2部件175的前端面的在基座体41的厚度方向上与该基座体41相反的一侧的端缘)延伸。而且,第1部件160的一个对置部68b相对于第2部件175的另一个对置部75b倾斜角度α。
124.在本变形例中,第1部件160的前端面(即,存在于基座体41的前端侧的面)的一部分构成与半导体晶片w的第2部分w2抵接的第2抵接部62a。另外,第1部件160的比前端面靠基座体41的基端侧的部分构成旋转部65。并且,第1部件160的基端面构成一个对置部68b。另外,第2部件175的前端面构成另一个对置部75b。而且,铰链180的旋转轴182构成为支承点75a。另外,第1部件160中的安装于铰链180的旋转轴182的部分构成被支承点68a。
125.根据上述结构,如图12所示,在本变形例所涉及的机械手40

把持半导体晶片w时,由于第1部件160的第2抵接部62a从半导体晶片w受到反作用力,因此第1部件160的一个对置部68b以被支承点68a为中心向第2部件175的另一个对置部75b侧旋转。即使是这样的形态,也能够抑制第2抵接部62a因从半导体晶片w受到反作用力r而如在图中用中空心箭头表示的那样以与基座体41分离的方式移动。
126.此外,在本变形例中,通过施力部件(例如,弹簧部件等)对铰链180的旋转轴182施力,使得在没有从半导体晶片w受到反作用力r的稳定状态下,保持第1部件160的一个对置部68b相对于第2部件175的另一个对置部75b当在基座体41的厚度方向上观察时倾斜角度α的状态(即,使得保持图11所示的状态)。
127.另外,铰链180的旋转轴182也可以构成为:第1部件160的一个对置部68b不能向比图11所示的角度α大的方向旋转。由此,在第1部件160的第2抵接部62a没有从半导体晶片w受到反作用力r的稳定状态时,能够抑制第1部件160向与基座体41远离的方向旋转。
128.(其他的变形例)
129.在上述实施方式和变形例中,对第2抵接部62a与旋转部65双方都包括在旋转部件60(相同的部件)中的情况进行了说明,但并不限定于此。即,第2抵接部62a和旋转部65只要能够一体地移动,也可以相互包括在不同的部件中。
130.在上述实施方式和变形例中,对在可移动部件71连结轴部件75的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,也可以通过将可移动部件71与轴部件75一体地形成而由一个部件构成可移动体70整体。换言之,可移动体70也可以是具有可移动部、和与该可移动部一体地形成的轴部的结构。
131.在上述实施方式和变形例中,对第1抵接部52a构成为与半导体晶片w的第1部分w1卡合的卡合部件50的一部分的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,第1抵接部52a也可以由形成为长方体状或者立方体状并且不与半导体晶片w的第1部分w1卡合而仅抵接的部件形成。
132.在上述实施方式和变形例中,对第2抵接部62a与基座基部42的主面接近设置的情况进行了说明,但并不限定于这种情况。即,第2抵接部62a也可以与基座基部42的主面抵接来设置。
133.在上述实施方式和变形例中,对基座体41具有基座基部42、和与该基座基部42一
体形成的两个基座支部44的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,基座体41也可以是通过在其前端侧不分支而不具有基座支部44,而在基座体41的主面的前端侧设置一个或者多个第1抵接部52a的构造。或者,基座体41也可以是具备基座基部42、和与该基座基部42一体形成的3个以上的基座支部44并在3个以上的基座支部44的主面分别设置第1抵接部52a的构造
134.在上述实施方式和变形例中,对基板构成为圆板状的半导体晶片w的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,基板可以构成为当在其厚度方向上观察时为四缘形的板状的半导体晶片,可以是其他的形状的半导体晶片,或者也可以是半导体晶片以外的基板。
135.在上述实施方式和变形例中,对机器人20构成为具有可旋转的手臂部36的水平多关节型的3轴机器人的情况进行了说明,但并不限定于此。例如机器人20可以不具有可旋转的手臂部36,也可以构成为水平多关节型的1轴或者2轴、或者4轴以上的机器人。或者,机器人20可以构成为极坐标型机器人,可以构成为圆筒坐标型机器人,可以构成为直角坐标型机器人,可以构成为垂直多关节型机器人,或者也可以构成为其他的机器人。
136.在上述实施方式和变形例中,对容纳装置110具有以在铅垂方向上延伸的方式纵置地容纳半导体晶片w的构造的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,容纳装置110也可以具有以在水平方向上延伸的方式横置地容纳半导体晶片w的构造。
137.在上述实施方式和变形例中,对机器人系统10具备用于容纳半导体晶片w(基板)的容纳装置110的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,机器人系统10也可以不具备容纳装置110而具备用于对半导体晶片w实施处理的多个处理装置。而且,机器人系统10也可以构成为通过机器人20在上述多个处理装置之间把持并搬运半导体晶片w。此外,上述多个处理装置对半导体晶片w实施的处理例如可以是热处理、杂质导入处理、薄膜形成处理、光刻处理、清洗处理以及蚀刻处理等,也可以是其他的处理。
138.附图标记说明
139.10

机器人系统;20

机器人;22

基台;24

升降轴;30

机器人臂;32

第1连杆;34

第2连杆;36

手臂部;38

手基部;40

机械手;41

基座体;42

基座基部;43

切口;44

基座支部;50

卡合部件;51

倾斜面;52

直立面;52a

第1抵接部;53

凸缘;55

引导部件;56

倾斜面;57

直立面;60

旋转部件;62

圆形状的缘;62a

第2抵接部;65

旋转部;66

第1突起部;66a

前端面;68

轴孔;68a

被支承点;68b

一个对置部;70

可移动体;71

可移动部件;72

第1部分;73

第2突起部;73a

倾斜面;73b

顶面;73c

侧面;74

第2部分;74a

凹部;75

轴部件;75a

支承点;75b

另一个对置部;76

主轴部;78

凸缘;80

导轨部件;90

机器人控制装置;110

容纳装置;112

壳体;114

底板;116

底板槽;124

背板;126

背板槽;160

第1部件;175

第2部件;180

铰链;182

旋转轴;200

现有的机械手;201

基座体;202

旋转部件;202a

第2抵接部;204

可移动体;206

可移动部件;208

轴部件;ax1…
第1轴线;ax2…
第2轴线;ax3…
第3轴线;ax
′…
枢轴线;w

半导体晶片;w1…
第1部分;w2…
第2部分。

技术特征:
1.一种机械手,用于与基板的边缘上的至少两个部位抵接来把持所述基板,其特征在于,所述机械手具备:基座体,规定将基端与前端连接的长度方向、与所述长度方向正交的宽度方向、与所述长度方向及所述宽度方向正交的厚度方向、在所述宽度方向的中央沿着长度方向延伸的中心线、以及使所述基板的中心位于在所述长度方向上延伸的中心线上的把持位置;第1抵接部,设置于所述基座体的前端侧,在把持所述基板时,与所述基板的边缘上的第1部分抵接;第2抵接部,设置于所述基座体的基端侧,在把持所述基板时,在沿着所述长度方向延伸的中心线上与所述基板的边缘上的第2部分抵接;旋转部,能够以存在于比在所述长度方向上延伸的中心线上的所述第2抵接部靠基端侧的位置的被支承点为中心,在所述长度方向与所述厚度方向相交的平面上与所述第2抵接部一体地旋转,并且能够与所述第2抵接部一体地移动;以及可移动体,设置于比在所述长度方向上延伸的中心线上的所述旋转部靠基端侧的位置,具有以使所述旋转部能够以所述被支承点为中心在所述长度方向与所述厚度方向相交的平面上旋转的方式支承所述被支承点的支承点,在把持所述基板时,在沿着所述长度方向延伸的中心线上向前端侧移动,由此在所述支承点挤压所述被支承点来使所述旋转部和所述第2抵接部向前端侧移动,在把持所述基板时,由于所述第2抵接部从所述基板受到反作用力,使得所述旋转部和所述第2抵接部以所述被支承点为中心在所述长度方向与所述厚度方向相交的平面上向所述基座体侧一体地旋转。2.根据权利要求1所述的机械手,其特征在于,所述第2抵接部和所述旋转部分别包括在相同的部件中。3.根据权利要求2所述的机械手,其特征在于,具备旋转部件,所述旋转部件当在所述厚度方向上观察时具有圆形状的缘,并且在其中心贯穿设置轴孔,所述第2抵接部构成为所述旋转部件的圆形状的缘的一部分,所述旋转部构成为所述旋转部件的比所述圆形状的缘靠中心侧的部分,所述被支承点构成为所述旋转部件的轴孔的内壁的一部分,所述可移动体具有轴部,所述轴部通过插通于所述旋转部件的轴孔而在所述长度方向与所述宽度方向相交的平面上将所述旋转部件支承为能够旋转,所述被支承点构成为所述轴部的外表面的一部分。4.根据权利要求3所述的机械手,其特征在于,所述旋转部件具有在所述厚度方向上沿着周向设置于所述基座体侧的第1部分,所述可移动体具有设置为在比所述轴部靠基端侧的位置、并且沿着所述旋转部件的径向在比所述第1部分靠外侧的位置与所述第1部分对置的第2部分,在把持所述基板时,由于所述第2抵接部从所述基板受到反作用力,使得所述第1部分与所述第2部分抵接。5.根据权利要求1或2所述的机械手,其特征在于,
所述支承点构成为铰链的旋转轴。6.根据权利要求1~5中任一项所述的机械手,其特征在于,所述旋转部具有当在所述宽度方向上观察时从所述被支承点向所述基座体侧延伸为直线状的一个对置部,所述可移动体具有当在所述宽度方向上观察时从所述支承点向所述基座体侧延伸为直线状并与所述一个对置部对置的另一个对置部,所述一个对置部和所述另一个对置部分别以当在所述宽度方向上观察时随着从所述支承点和所述被支承点朝向所述基座体侧而分离的方式相互倾斜并延伸为直线状,在把持所述基板时,所述一个对置部以所述被支承点为中心向所述另一个对置部侧旋转。7.根据权利要求1~6中任一项所述的机械手,其特征在于,在所述厚度方向上,所述第2抵接部从所述基板受到的反作用力的力点位置、与所述可移动体在沿着所述长度方向延伸的中心线上向前端侧移动的推力的力点位置不同。8.根据权利要求1~7中任一项所述的机械手,其特征在于,所述基座体具有设置于其基端侧的基座基部、和从所述基座基部分支并向前端侧延伸的至少两个基座支部,与所述基座基部的主面接近或者抵接来设置所述第2抵接部,并且在所述至少两个基座支部各自的主面突出设置所述第1抵接部。9.根据权利要求1~8中任一项所述的机械手,其特征在于,所述基板构成为圆板状的半导体晶片,所述第1抵接部当在所述厚度方向上观察时是与所述半导体晶片的边缘对应的圆弧状。10.根据权利要求1~9中任一项所述的机械手,其特征在于,所述第1抵接部构成为在把持所述基板时与所述基板的边缘上的第1部分卡合的第1卡合部件的一部分。11.一种机器人,具备权利要求1~10中任一项所述的机械手、和将所述机械手安装于其前端的机器人臂,其特征在于,在用所述机械手把持了所述基板的状态下,至少变更所述机器人臂的姿势来搬运所述基板。
技术总结
本发明是用于与基板的边缘上的至少两个部位抵接来把持上述基板的机械手,其特征在于,上述机械手具备:基座体,规定基板的中心位于在长度方向上延伸的中心线上那样的把持位置;和旋转部,能够以存在于比上述中心线上的第2抵接部靠基端侧的位置的被支承点为中心,在长度方向与厚度方向相交的平面上与第2抵接部一体地旋转,并且能够与上述第2抵接部一体地移动,在把持基板时,由于第2抵接部从基板受到反作用力,因此旋转部和第2抵接部以被支承点为中心在长度方向与厚度方向相交的平面上向基座体侧一体地旋转。向基座体侧一体地旋转。向基座体侧一体地旋转。


技术研发人员:福岛崇行 松冈翔吾
受保护的技术使用者:川崎重工业株式会社
技术研发日:2019.11.05
技术公布日:2021/6/29

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