搬运系统和自动制造系统的制作方法

专利名称：搬运系统和自动制造系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如半导体元件、硬盘驱动器、液晶显示器、等离子显示器或印刷电路 板等经过多个连续步骤被自动处理的产品的搬运系统(conveyance system)。此外，本发明 还涉及应用该搬运系统的自动制造系统。
背景技术：
对于例如半导体元件、硬盘驱动器(HDD)、液晶显示器、等离子显示器或印刷电路 板等先进装置产品的制造步骤，在例如需要化学反应的处理、微加工或微组装等制造步骤 中，可能存在在不允许操作员直接进行操作的情况下通过例如机械臂或机床等自动制造系 统来制造先进装置产品的情况。此外，可能还存在制造系统由数十个乃至数百个连续步骤 构成的情况。此外，可能还存在在制造处理过程中对半成品(工件)进行测试的情况。
例如，在制造硬盘驱动器时，多个磁头和磁盘与例如心轴电动机和框体等其它零 件一起组装至硬盘驱动器，并在多个连续的自动步骤中测试硬盘驱动器的磁性特性和存储 容量后，作为产品而完成。 对于印刷电路板，使用自动化机器将例如半导体芯片和电容器等微小电子零件布 置在印刷电路板上，这些微小电子零件在回流焊接炉中被自动附着至印刷电路板，并且接 受自动化机器的电测试，然后作为产品而完成。 在这种产品制造步骤中，自动制造系统生产率的提高从投资回收观点来说是至关 重要的任务。当将这种生产率的提高定义为单位时间的产量时，要提高生产率，则有必要縮 短净操作时间和辅助操作时间。特别在自动制造系统中，除降低系统出现故障的频率外，縮 短辅助操作时间也变得至关重要，例如縮短安装操作时间，或者縮短在操作步骤进入允许 搬运工件的状态前使工件流程停止的等待时间。 例如，在硬盘驱动器的制造中，多个连续的自动步骤包括伺服轨道写入(servo track write)步骤和测试步骤，在所述伺服轨道写入步骤中相对于所有硬盘驱动器将控制 信号写入磁盘中，在所述测试步骤中相对于所有硬盘驱动器进行功能测试和耐久测试。在 这些步骤中，常规上，存在这样一种批量操作方法，其中数十乃至数百个硬盘驱动器被成批 地安装到装置中并接受处理，此后，这些硬盘驱动器又被成批地安装到下一个步骤的装置 中并接受处理。这种批量操作方法具有如下问题(l)硬盘驱动器特性问题，其中即使硬盘 驱动器具有相同容量，但由于固有的读写性能差异而导致硬盘驱动器的处理时间不同；(2) 操作问题，即相对于所有硬盘驱动器，在对预定数量或更多的硬盘驱动器的处理没有完成 前，不能从装置中取出硬盘驱动器，从而导致辅助操作时间被延长的问题。也就是说，由于 上述问题(1)和(2)，在批量操作方法中，在对其它硬盘驱动器的处理完成前，已经进行过 处理的硬盘驱动器必须处于等待状态。这延长了辅助操作时间，从而阻碍了自动制造系统 生产率的提高。 为克服该问题，存在这样一种单独操作方法，其中硬盘驱动器被逐个安装在装置 中并接受处理，此后，硬盘驱动器被逐个安装在下一步骤的测试装置中并接受处理。于是，存在这样一种自动制造系统，其具有数十乃至数千个使用上述方法的装置的集合体，并且 该方法使用机械臂手部将硬盘驱动器逐个搬运至各装置以进行硬盘驱动器测试。在这种系 统中，当未依次搬运处于等待机械臂手部来搬运的状态的多个硬盘驱动器时，会产生如下 问题(a)即使完成了一个步骤，但下一步骤的装置还被另一硬盘驱动器占据着，以致无法 搬运硬盘驱动器；(b)即使装置处于空闲状态，但前一步骤的装置还在进行测试，以致无法 搬运硬盘驱动器，因此延长了辅助操作时间，从而阻碍了自动制造系统生产率的提高。
下面将举例说明通过单独操作方法来提高自动制造系统的生产率的现有技术。美 国专利No. 4870592公开了一种想法，其中在水平移动的托台上安装多个关节式机械臂，机 械臂所承担的操作取决于多个步骤中的载荷和操作内容，并且在机械臂之间设置处理中的 工件，从而调节整体生产平衡。美国专利No. 5471561公开了一种将例如硬盘驱动器或光盘 等工件搬运至布置成矩阵列的架子的系统，其中在风扇形旋转轴上安装有两个机械臂操作 部，并且在系统中组入有托台型移动机构以实现机械臂操作部的水平移动和垂直移动。美 国专利No. 6639879公开了一种将例如硬盘驱动器或光盘等工件搬运至布置成矩阵列的架 子的系统，其中导轨沿水平方向延伸，在导轨上移动的机械臂操作部搬运工件，并且机械臂 操作部通过独立设置的升降机在多阶导轨上移动。美国专利公开2005/0083795公开了一 种将例如硬盘驱动器或光盘等工件搬运至布置成矩阵列的架子的系统，其中在系统中组入 有托台型移动机构以实现一个机械臂操作部的垂直移动和水平移动。美国专利No. 5336030 公开了这样一种系统，其中用于例如硬盘驱动器、光盘或磁带盒等存储介质的工件以多阶 方式布置成圆柱形形状，在工件的中心布置有圆柱坐标机械臂，以搬运工件。美国专利公开 2006/0241813公开了一种涉及用于半导体制造的晶片(wafer)搬运系统的想法，其中在水 平移动机构上安装有多个关节式机械臂，并且控制机械臂的操作以防止当机械臂的操作区 域彼此重叠时机械臂发生冲突。 在上述现有系统控制方法中，托台型可水平/垂直移动的装置和关节式机械臂是 同时移动的。总的来说，与关节式机械臂的移动速度相比，托台型可水平/垂直移动的装 置的移动速度极慢，因此当可水平/垂直移动的装置和关节式机械臂以组合方式同时移动 时，会发生这样一种问题，即整个系统的搬运速度将取决于呈现低移动速度的托台型可水 平/垂直移动装置的移动速度。

发明内容
本发明的目的是使用机械臂和托台来提高搬运系统对被搬运物品的搬运速度。 本发明的另一目的是提高使用搬运系统的自动制造系统的生产率。 为克服上述问题，本发明的特征是，在一定情形下，优先搬运位于关节式机械臂的
工作范围内的处于搬运等待状态的工件，并且是在托台保持为停止状态的同时，通过关节
式机械臂来搬运工件。 本发明的典型搬运系统涉及这样一种搬运系统，该搬运系统为了进行一系列制 造处理而配置成在安装于布置成矩阵列的架子中的被搬运物品中，从对被搬运物品完 成了一个步骤的制造处理的架子中取出被搬运物品，将该被搬运物品搬运至不同的架 子以进行下一步的制造处理，并将该被搬运物品安装在所述不同的架子中，其中所述 搬运系统包括用于搬运被搬运物品的可垂直和水平移动的可动装置以及安装在所述可
5动装置上并在手部具有把持器的关节式机械臂(articulated robot)或正交式机械臂 (orthogonalrobot);优先选择允许在所述关节式机械臂或正交式机械臂的当前位置的工 作范围内进行由取出、搬运和安装被搬运物品所组成的一系列搬运操作的被搬运物品；并 且在所述工作范围内的搬运操作中，通过所述关节式机械臂或正交式机械臂来搬运被搬运 物品，而所述可垂直和水平移动的可动装置保持不动。 本发明的典型搬运系统涉及这样一种自动制造系统，该自动制造系统包括在布 置成矩阵列的架子中安装有制造处理装置的多个模块；第一控制部，该第一控制部将处理 程序传输至位于所述多个模块内的制造处理装置；可垂直和水平移动以将安装在所述制造 处理装置中的被搬运物品搬运至另一制造处理装置的可动装置以及安装在该可动装置上 并在手部具有把持器的关节式机械臂或正交式机械臂；和第二控制部，该第二控制部控制 所述可动装置和所述关节式机械臂或正交式机械臂，其中所述第一控制部基于所述可动 装置的当前位置和所述机械臂的当前位置来识别所述机械臂的工作范围，并基于所述各制 造处理装置的处理进展状态来识别处于搬运等待状态的被搬运物品的位置，而且在不移动 所述可动装置的情况下向所述第二控制部下达搬运命令，同时给位于所述机械臂的工作范 围内的被搬运物品分配高优先级，而给位于所述机械臂的工作范围外的被搬运物品分配低 优先级；并且所述第二控制部控制所述机械臂和所述可动装置，以按照优先级来搬运被搬 运物品。 根据本发明，在搬运系统中，能在托台保持停止状态的同时，通过只操作关节式机 械臂来搬运工件，因此与现有技术相比，在一定条件下能够大幅提高搬运速度。此外，这种 搬运系统的应用能有助于提高自动制造系统的生产率。


图1是实施例1的搬运系统和自动制造系统的示意性构成图。 图2示出了使用实施例1的自动制造系统对硬盘驱动器进行自动伺服轨道写入和
功能测试时制造处理装置与硬盘驱动器之间的连接关系。 图3是示出实施例1的自动制造系统所承担的处理的示意性构造的流程图。
图4是图l所示的搬运系统和自动制造系统的功能框图。 图5示出了图4所示功能框图中的中央控制器与调度器之间的通信协议的一个示 例。 图6用于说明根据图1所示的搬运系统和自动制造系统的一种模型，图4和图5 所示的调度器的操作计划是基于该模型而做出的。 图7是将对应于图6所示机械臂和托台的当前位置的机械臂工作范围投影到模块 中的装置上的视图。 图8是相对于图4和图5所示调度器的操作计划，当采用图6和图7所示模型时，
与实施例1有关的工作步骤的流程图。 图9是示出图8所示流程图的详情的流程图。 图10是示出图8所示流程图的详情的流程图。 图11是用于图解地说明参考图10所说明的流程图的图。 图12示出了相对于参考图11所说明的实施例1的搬运操作计划最有效地进行搬运操作的理想情况。 图13是通过实际计算系统移动速度来示出实施例1的优越性的图。
图14是实施例2的搬运系统和自动制造系统的示意性构成图。
具体实施例方式
下面将参考附图来说明本发明的实施例。
(实施例l) 图1是实施例1的搬运系统以及应用该搬运系统的自动制造系统的示意性构成 图。自动制造系统10包括布置成矩阵列的多个架子，在这些架子中安装有构成工件(被搬 运物品)的硬盘驱动器(磁性记录装置)100。在硬盘驱动器的制造处理中，自动制造系统 10承担自动伺服轨道写入处理和测试处理。为自动伺服轨道写入处理设置有伺服轨道写入 模块14。在伺服轨道写入模块14的架子中布置有多个制造处理装置20(见图2)，每个制 造处理装置20对一个硬盘驱动器进行自动伺服轨道写入。此外，测试处理由功能测试和耐 久测试构成，其中为功能测试设置有功能测试模块16，而为耐久测试设置有耐久测试模块 18。在各个架子中布置有用于对一个硬盘驱动器进行功能测试和耐久测试的多个制造处理 装置20。 为了将这些硬盘驱动器搬运至这些模块，而将搬运系统50配置成在可垂直和水 平移动的托台(可动装置)52上安装有关节式机械臂60，并在该机械臂60的手部安装有 机械臂操作部(把持器)62。通过这种构造，搬运系统50将硬盘驱动器100搬运至制造处 理装置20，并在使用机械臂操作部62完成处理后从制造处理装置20取出硬盘驱动器100。 在图1中，用白边(white bordered)矩形表示其中未安装硬盘驱动器100因而处于空闲状 态的制造处理装置20，而用黑边矩形表示其中安装有硬盘驱动器100因而处于处理状态的 制造处理装置20。此外，作为将硬盘驱动器100载入系统的场所以及从该系统卸载硬盘驱 动器100的场所，设置了装载/卸载模块12。机械臂操作部62取出载置在装载/卸载模块 12上的硬盘驱动器100并将该硬盘驱动器100搬运至制造处理装置20，而且机械臂操作部 62将从制造处理装置20取出的硬盘驱动器100搬运至装载/卸载模块12。除托台竖轴54 和托台横轴56引起的垂直与水平移动外，机械臂操作部62也可进行由关节式机械臂60引 起的三维移动和旋转。也就是说，由于设置了具有双轴的托台和具有6个轴的机械臂，所以 搬运系统50合计具有八个自由度，因此搬运系统50具有两个多余的自由度。也就是说，即 使当托台52停止时，由于机械臂60的操作，机械臂操作部62也能到达机械臂60的工作范 围内的所需位置。 图2示出了图1所示自动制造系统10进行自动伺服轨道写入处理和测试处理时 制造处理装置20与硬盘驱动器100之间的连接关系。制造处理装置20中形成有硬盘驱动 器IOO安装穿过的插槽(slot) 22，插槽22的深端布置有与硬盘驱动器100电连接的承窝 (socket) 24。硬盘驱动器100的一个表面上形成有与制造处理装置20的承窝24相对应的 承窝102。当通过机械臂操作部62将硬盘驱动器100安装到插槽22中时，承窝102与承窝 24相连接。此外，按照安装在制造处理装置20中的处理程序来操作硬盘驱动器100，以进 行伺服轨道写入处理和测试处理。 图3是用于示意性地说明图1所示自动制造系统10所承担的步骤的流程图。首先，硬盘驱动器接受伺服轨道写入处理，并且合格的硬盘驱动器接受功能测试。然后，合格 的硬盘驱动器接受耐久测试。各处理中，硬盘驱动器以一定的比率被驳回或接受再处理 (再伺服轨道写入处理、再功能测试、再耐久测试)。被驳回的工件被分解后重新组装。然 后，组装好的工件再次从伺服轨道写入处理开始接受上述处理。然而，当该工件被驳回一定 次数或该次数以上时，该工件就被报废。 图4是图1所示自动制造系统10的功能框图。自动制造系统10由中央控制器 30、机械臂控制器40、伺服轨道写入模块和测试模块13构成。中央控制器30将处理程序传 输至伺服轨道写入模块和测试模块13，并向布置在各模块中的制造处理装置(设备)20下 达处理开始命令或处理中断命令。布置在伺服轨道写入模块和测试模块13中的装置20分 别向中央控制器30报告处理进展状态。基于该处理进展状态，中央控制器30向机械臂控 制器40下达搬运命令，以决定硬盘驱动器的搬运起点和搬运终点。响应于搬运命令，机械 臂控制器40对装载/卸载模块12、托台52和机械臂60进行硬盘驱动器搬运控制。这里， 伺服轨道写入模块和测试模块13中布置有多个装置20，因此在这些装置20中被处理的硬 盘驱动器的数量达到数百个乃至上千个或更多。也就是说，在装置20的处理进展状态报告 中，一些硬盘驱动器的处理已完成而另一些完成处理后的硬盘驱动器处于搬运等待状态的 大量报告总是被报告至中央控制器30。因此，有必要通过总是计算将哪个硬盘驱动器搬运 至哪个装置对搬运来说是最有效的方法来制作操作计划。这里，本系统在中央控制器中包 括制作操作计划的调度器(dispatcher) 32。调度器32掌握(grasp)托台52的当前位置和 机械臂60的当前位置以及相应装置20的处理进展状态，并制作操作计划以从基于机械臂 操作部62的当前位置搬运效率最高的硬盘驱动器开始依次搬运硬盘驱动器。
图5示出了图4所示功能框图中的中央控制器30与调度器32之间的通信协议的 一个示例。当中央控制器30从装置20接收到在布置于各模块中的任一个装置20中对硬 盘驱动器的处理已完成因而该硬盘驱动器处于搬运等待状态的报告时，中央控制器30首 先使用"HNDS"命令将托台52的位置、机械臂60的位置以及机械臂操作部62目前所把持 的硬盘驱动器报告给调度器32。然后，中央控制器30使用"RPAP"命令向调度器32询问下 一个要搬运的是哪个硬盘驱动器以及该硬盘驱动器的终点是哪里。调度器32通过从中央 控制器30接收基于"HNDS"命令的状态信息来制作操作计划，并使用"APAP"命令将该操作 计划的结果返回中央控制器30。这里，当托台52保持为停止状态而只通过机械臂的操作 来搬运硬盘驱动器时，在各搬运操作数据的末端添加符号"SINGLE";而当通过同时移动托 台52和机械臂60来搬运硬盘驱动器时，在各搬运操作数据的末端添加符号"DUAL"。在图 5所示的示例中，调度器32向中央控制器30答复这样一个搬运操作计划，该搬运操作计划 是以"SINGLE"模式从装置20中取得(GET)两个硬盘驱动器，并以"DUAL"模式将这两个硬 盘驱动器设置(SET)到两个装置20中。 图6用于说明图1所示自动制造系统中的一种模型，图4和图5所示的调度器32 的操作计划是基于该模型而做出的。调度器32掌握托台竖轴54的位置、托台横轴56的位 置以及机械臂基底原点(robot base origin) 64的位置。调度器32进一步掌握机械臂60 的手部坐标原点66，从而总是掌握模块中最靠近机械臂60所把持的硬盘驱动器的装置20， 即硬盘驱动器与装置20之间的位置关系。此外，调度器32基于托台52、机械臂60和模块 之间的位置关系来计算处于当前位置的机械臂的工作范围，并掌握布置于机械臂工作范围
8内的模块中的装置20。这样，基于时时变化的机械臂60的位置和托台52的位置，调度器 32总是掌握布置在机械臂的工作范围内的装置20。 图7是将机械臂的工作范围投影到布置于模块中的装置上的视图，其中图6所示 机械臂和托台位于当前位置。在图7中，图6所示的机械臂基底原点64和手部坐标原点66 被投影到模块中的装置上。此外，在图7中，位于机械臂的当前位置的机械臂工作范围用矩 形粗线表示。能在托台52保持为停止状态的同时，只通过操作机械臂来搬运位于该工作范 围内的硬盘驱动器。本系统只包括一个坐标系，其中，在图7中X轴被限定为水平方向，而 Z轴被限定为垂直方向。也就是说，可通过围绕机械臂基底原点64的四个参数+X、 -X、 +Z 和-z来限定机械臂工作范围。 图8是相对于图4和图5所示调度器的操作计划，当采用图6和图7所示模型时， 与实施例1有关的工作步骤(algorithm)的示意性流程图。首先，如参考图7所述那样，识 别机械臂60的工作范围(步骤800)。然后，基于图l所示的处于处理状态的装置和处于空 闲状态的装置，识别整个系统中处于搬运等待状态的硬盘驱动器的位置(步骤802)。此后， 在不移动托台的情况下，通过向位于当前机械臂工作范围内的工件分配高优先级而向位于 机械臂工作范围外的硬盘驱动器分配低优先级，来选择被搬运的硬盘驱动器(步骤804)。 然后，搬运选定的硬盘驱动器(步骤806)。 图9和图10详细示出了图8所示示意性流程图。正如已参考图4说明的，该流程 图是通过假定如下情况而形成的在相应装置中布置有处理完成后处于搬运等待状态的大 量硬盘驱动器，某一时间在机械臂工作范围内以及工作范围外均存在多个处于搬运等待状 态的硬盘驱动器，并且机械臂操作部能同时把持两个硬盘驱动器。在该情况下，要制作最有 效的搬运计划，则有必要基于机械臂的当前位置取得被搬运的硬盘驱动器，并且制作能够 縮短与安装硬盘驱动器的终点装置的搬运距离的计划。图9详细地示出了最有效的搬运计 划。首先，确认处于搬运等待状态的所有可选硬盘驱动器的下一步处理程序编号，并且确认 在下一步处理中能够在其中安装硬盘驱动器的空闲装置的下一步处理程序编号，并且将处 理程序编号一致的空闲装置单元和处于搬运等待状态的硬盘驱动器进行组合(步骤900)。 其次，在处理程序编号一致的空闲装置和处于搬运等待状态的硬盘驱动器的组合中，如图7 所示，将位于机械臂工作范围内的装置取出(步骤902)。这里，根据机械臂工作范围内是 否存在两个或两个以上的处于搬运等待状态的硬盘驱动器，以两种方式之一进行处理(步 骤904)。首先，当机械臂的工作范围内存在两个或两个以上的处于搬运等待状态的硬盘驱 动器时，在这些处于搬运等待状态的硬盘驱动器中选择两个处于搬运等待状态的硬盘驱动 器(步骤906)，此后，基于机械臂的当前位置以及所选定的两个处于搬运等待状态的硬盘 驱动器，来决定能够以最短搬运距离搬运两个硬盘驱动器的搬运顺序(步骤908)。相对于 处于搬运等待状态的可选硬盘驱动器的所有组合来决定这种搬运顺序(步骤910)，并且相 对于处于搬运等待状态的所有可选硬盘驱动器来选择使搬运距离最短的两个处于搬运等 待状态的硬盘驱动器的组合(步骤912)。当上述所选定的处于搬运等待状态的硬盘驱动器 位于当前机械臂工作范围内时，从图5所示通信协议的"APAP"命令的数据中选择机械臂操 作模式"SINGLE",而当选定的硬盘驱动器不位于当前机械臂工作范围内时，从通信协议的 "APAP"命令的数据中选择机械臂操作模式"DUAL"(步骤914)。 当在按条件分支步骤中选择了在机械臂的工作范围内不存在两个或两个以上处
9于搬运等待状态的硬盘驱动器的分支条件"A"时，处理进入图IO所示的步骤。这里，当在机 械臂的工作范围内存在一个处于搬运等待状态的硬盘驱动器，而在机械臂的工作范围外存 在一个或多个处于搬运等待状态的硬盘驱动器时(步骤iooo)，选择性地固定一个位于工 作范围内的硬盘驱动器，并从位于工作范围外的硬盘驱动器中选择另一个硬盘驱动器(步 骤1002)，决定搬运顺序以使机械臂从位于工作范围内的一个硬盘驱动器移动至位于工作 范围外的那个硬盘驱动器，并获得搬运距离(步骤1004)。相对于布置于工作范围外的所有 处于搬运等待状态的硬盘驱动器来计算这种处理(步骤1006)，并且该处理返回图9所示 分支条件中的分支条件"A'"。当处于搬运等待状态的硬盘驱动器只存在于机械臂的工作 范围外时，从这些硬盘驱动器中选择两个硬盘驱动器(步骤1008)，决定搬运顺序以使相应 硬盘驱动器与机械臂的当前位置之间的搬运距离最短(步骤1010)，相对于所有处于搬运 等待状态的硬盘驱动器来计算这种处理(步骤1012)，此后，该处理返回图9中的分支条件 "A'"。 图ll用于图解地说明参考图IO所说明的详细流程图。图11中，矩形粗线所围绕 的区域表示机械臂工作范围，符号"B"表示机械臂基底原点，而符号"E"表示手部坐标原 点。此外，包含数字的白边矩形表示处于硬盘驱动器安装等待状态的空闲装置，而包含数字 的黑边矩形表示处于搬运等待状态的硬盘驱动器。对于硬盘驱动器搬运操作，基本操作是 从处于硬盘驱动器搬运等待状态的装置中获得硬盘驱动器，并将获得的硬盘驱动器搬运至 并安装于处于硬盘驱动器安装等待状态的空闲装置。在图11中，位于机械臂工作范围内处 于硬盘驱动器搬运等待状态的装置是编号为"7"、" 12"和"13"的装置，而位于机械臂工作 范围内处于硬盘驱动器安装等待状态的空闲装置是编号为"8"、"9"和"11"的装置。此外， 位于机械臂工作范围外的处于硬盘驱动器搬运等待状态的装置是编号为"1"、"6"、"14"、 "16"和"19"的装置，而位于机械臂工作范围外的处于硬盘驱动器安装等待状态的空闲装 置是编号为"2"、"3"、"4"、"5"、"10"、"15"、"17"和"18"的装置。这里，根据图9所示流 程图和图10所示流程图，从布置为最靠近机械臂手部坐标原点"E"的处于硬盘驱动器搬运 等待状态的装置"7"获得硬盘驱动器，并将获得的硬盘驱动器搬运至并安装于布置为最靠 近机械臂手部坐标原点"E"的处于硬盘驱动器安装等待状态的空闲装置"ll"。在这种操 作计划中，例如考虑这样一种情况，其中从布置为最靠近机械臂手部坐标原点"E"的处于硬 盘驱动器搬运等待状态的装置"7"获得硬盘驱动器，并将获得的硬盘驱动器搬运至并安装 于位于当前机械臂工作范围外的处于硬盘驱动器安装等待状态的空闲装置"10"，则除机械 臂60的操作外，还有必要通过操作托台52来移动机械臂基底原点64，因此延长了搬运时 间。此外，考虑这样一种情况，其中从布位于当前机械臂工作范围外的处于硬盘驱动器搬运 等待状态的装置"19"将硬盘驱动器搬运至并安装于位于当前机械臂工作范围外的处于硬 盘驱动器安装等待状态的空闲装置"2"，则同样如上所述，除机械臂60的操作外，还有必要 通过操作托台52来移动机械臂基底原点64，因此延长了搬运时间。因此，实施例1的特征 在于通过只使用机械臂操作而尽量不使用移动速度相对较慢的托台52的操作来优先搬 运位于机械臂工作范围内的处于搬运等待状态的硬盘驱动器，能縮短搬运时间。
图12用于说明一种理想情况，在该理想情况下，能相对于参考图ll所说明的实施 例1的搬运操作计划最有效地进行搬运操作。图12中，粗线矩形表示机械臂工作范围，相 应矩形中的编号表示操作顺序。也就是说，考虑在一个机械臂工作范围内完成硬盘驱动器搬运操作这样一种理想情况，首先，在机械臂工作范围1内，通过只操作机械臂而不操作托 台来进行硬盘驱动器搬运操作。其次，操作托台以使机械臂工作范围2变成机械臂工作范 围。然后，再次停止托台，并通过只操作机械臂来进行硬盘驱动器搬运操作。通过从机械臂 工作范围1到机械臂工作范围8重复这种操作，搬运系统能进行最有效的搬运操作。
图13是通过实际计算系统的移动速度来说明实施例1的优越性的图。图13以横 向柱形图的形式示出了 在图1所示的系统中假定托台竖轴速度为"l"时，托台的横轴速度 以及托台停止时的机械臂手部的组合速度。从该图可知，假定托台竖轴速度为"l"时，托台 在水平轴方向的托台横轴速度为1.8，而机械臂手部的组合速度为6。也就是说，根据实施 例l，可以得知的是，当只通过操作机械臂而尽量不操作托台来优先搬运位于机械臂工作范 围内的处于搬运等待状态的硬盘驱动器时，系统的生产力能提高6/1. 8倍，即大约3倍。
(实施例2) 图14是实施例2的搬运系统以及应用该搬运系统的自动制造系统的示意性构成 图。在自动制造系统10'中，工件(被搬运的物品)是盘存储装置(磁性记录装置)102， 例如光盘、分立式轨道介质(discrete track media)或比特模式介质(bit-patterned media)。搬运系统50'采用了用于搬运盘存储装置102的机构，其中可垂直和水平移动的 正交式机械臂70安装在可垂直和水平移动的托台(可动装置)52上，并且机械臂操作部 (把持器)72安装在机械臂的手部上。在盘存储装置102的制造处理中，该系统承担轴偏移 调节步骤(axis-deviation adjusting st印)、功能测试步骤和耐久测试步骤。此外，为轴 偏移调节步骤设置有轴偏移调节模块19，在轴偏移调节模块19中布置有多个制造处理装 置(装置)20，每个装置20对一个盘存储装置进行轴偏移调节。如同上述方式，为功能测试 设置有功能测试模块16，并且为耐久测试设置有耐久测试模块18。此外，在功能测试模块 16中布置有多个装置20，并且在耐久测试模块18中也布置有多个装置20。在图14中，用 白边矩形表示其中未安装盘存储装置102的处于空闲状态的装置，而用黑边矩形表示其中 安装有盘存储装置的处于处理状态的装置。此外，作为将盘存储装置102载入系统的场所 以及从系统卸载盘存储装置102的场所，设置了装载/卸载模块12。机械臂操作部72从 所述场所取出盘存储装置并将该盘存储装置搬运至装置，并且通过机械臂操作部72将从 装置取出的盘存储装置搬运至所述场所。机械臂操作部72可使用托台竖轴54和托台横轴 56在垂直方向和水平方向上移动，并且同时可使用机械臂竖轴74和机械臂横轴76在垂直 方向和水平方向上移动。也就是说，机械臂操作部72可使用具有双轴的托台和具有双轴的 机械臂在垂直方向和水平方向上移动，因此机械臂操作部72具有两个多余的自由度。也就 是说，即使当托台52停止时，由于机械臂70的操作，机械臂操作部72也能到达位于机械臂 70的工作范围内的所需位置。本实施例的自动制造系统10'的具体构造与参考图2-图13 说明的构造大致相同。实施例2的自动制造系统能获得与实施例1大致相同的效果。
1权利要求
一种搬运系统，为了进行一系列制造处理而配置成在安装于布置成矩阵列的架子中的被搬运物品中，从对被搬运物品完成了一个步骤的制造处理的架子中取出被搬运物品；将该被搬运物品搬运至不同的架子以进行下一步的制造处理；并将该被搬运物品安装在所述不同的架子中，其中所述搬运系统包括用于搬运所述被搬运物品的可垂直和水平移动的可动装置和安装在所述可动装置上并在手部具有把持器的关节式机械臂或正交式机械臂，优先选择允许在所述关节式机械臂或正交式机械臂的当前位置的工作范围内进行由取出、搬运和安装被搬运物品所组成的一系列搬运操作的被搬运物品，并且在所述工作范围内的搬运操作中，通过所述关节式机械臂或正交式机械臂来搬运所述被搬运物品，而所述可垂直和水平移动的可动装置不动。
2. 如权利要求1所述的搬运系统，其中，假定将所述机械臂的基底作为原点，水平方向 作为X，垂直方向作为Z，则所述工作范围由+X、 _X、 +Z、 -z这四个参数限定出。
3. 如权利要求l所述的搬运系统，其中，当在所述工作范围内使用所述关节式机械臂 或正交式机械臂完成对被搬运物品的搬运时，在垂直方向或水平方向上移动所述可垂直和 水平移动的可动装置，以确定下一个工作范围。
4. 如权利要求1所述的搬运系统，其中，所述关节式机械臂或正交式机械臂的把持器 能够同时把持两个被搬运物品。
5. 如权利要求1所述的搬运系统，其中，用于优先选择被搬运物品的处理包括以下步骤识别处于搬运等待状态的被搬运物品；确认所识别出的处于搬运等待状态的被搬运物品的下一步处理程序编号，确认该被搬 运物品能够被搬运至的下一步骤的架子中所安装的制造处理装置的处理程序编号，并且形 成处理程序编号一致的被搬运物品与制造处理装置的一个或多个组合；从所述组合中取出位于所述关节式机械臂或正交式机械臂的工作范围内的一个或多 个组合；从所取出的组合中取出与所述关节式机械臂或正交式机械臂的当前位置形成最短距 离的一个组合。
6. —种自动制造系统，包括在布置成矩阵列的架子中安装有制造处理装置的多个模块；第一控制部，将处理程序传输至位于所述多个模块内的制造处理装置；可垂直和水平移动以将安装在所述制造处理装置中的被搬运物品搬运至另一制造处理装置的可动装置，和安装在该可动装置上并在手部具有把持器的关节式机械臂或正交式机械臂；和第二控制部，控制所述可动装置和所述关节式机械臂或正交式机械臂，其中 所述第一控制部基于所述可动装置的当前位置和所述机械臂的当前位置来识别所述 机械臂的工作范围，并基于所述各制造处理装置的处理进展状态来识别处于搬运等待状态 的被搬运物品的位置，而且在不移动所述可动装置的情况下向所述第二控制部下达搬运命 令，同时给位于所述机械臂的工作范围内的被搬运物品分配高优先级，而给位于所述机械 臂的工作范围外的被搬运物品分配低优先级，并且所述第二控制部控制所述机械臂和所述可动装置，以按照优先级来搬运被搬运物品。
7. 如权利要求6所述的自动制造系统，其中，所述各个架子的制造处理装置包括承窝， 所述被搬运物品也包括承窝，并且当所述被搬运物品被安装在所述制造处理装置中时，所 述制造处理装置的承窝与所述被搬运物品的承窝彼此电连接，从而使制造处理能够按照所 述处理程序来进行。
8. 如权利要求6所述的自动制造系统，其中，所述被搬运物品是磁性记录装置，而所述 多个模块由伺服轨道写入模块、功能测试模块和耐久测试模块构成。
9. 如权利要求6所述的自动制造系统，其中，所述被搬运物品是磁性记录装置，而所述 多个模块由轴向偏移调节模块、功能测试模块和耐久测试模块构成。
10. 如权利要求6所述的自动制造系统，其中，所述第一控制部执行以下处理 识别处于搬运等待状态的被搬运物品；确认所识别出的处于搬运等待状态的被搬运物品的下一步处理程序编号，确认能够搬 运该被搬运物品的制造处理装置的处理程序编号，并且形成处理程序编号一致的被搬运物 品与制造处理装置的一个或多个组合；从所述组合中取出位于所述关节式机械臂或正交式机械臂的工作范围内的一个或多 个组合；从所取出的组合中取出布置成最靠近所述关节式机械臂或正交式机械臂的当前位置 的一个组合，其中当在所述工作范围内取出组合时，所述第二控制部控制所述关节式机械臂或正交式机 械臂，以在不移动所述可动装置的情况下，将所取出的被搬运物品搬运至下一个步骤的制 造处理装置。
全文摘要
本发明涉及一种搬运系统和应用该搬运系统的自动制造系统。该搬运系统配置成在矩阵列的一个架子中取出完成了一个步骤的制造处理的被搬运物品，将该物品搬运至不同的架子以进行下一步制造处理，并将该物品安装在该不同的架子中。其中该搬运系统包括用于搬运被搬运物品的可垂直和水平移动的可动装置和安装在该可动装置上并在手部具有把持器的关节式机械臂或正交式机械臂；优先选择允许在关节式机械臂或正交式机械臂的当前位置的工作范围内进行由取出、搬运和安装被搬运物品所组成的一系列搬运操作的被搬运物品；在所述工作范围内的搬运操作中，通过关节式机械臂或正交式机械臂来搬运被搬运物品，而可垂直和水平移动的可动装置不动。
文档编号B25J9/02GK101722516SQ20091020537
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月21日 优先权日2008年10月22日
发明者中川孝浩, 津山雅史, 西内繁人, 野中洋一 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司