专利名称：机器人手和机器人的制作方法
机器人手和机器人技术领域
本文所讨论的实施方式涉及机器人手和机器人。
背景技术：
已知用于基板输送的常规机器人，该机器人输送诸如半导体晶片的盘状基板。机 器人具有机器人手，该机器人手包括诸如夹持爪的多个夹持构件并且将被放置在机器人手 上的基板的周缘部夹在夹持构件之间以将基板夹持在预定位置。
例如，日本特开平10-279068号公报公开了一种基板输送装置，该装置包括机器 人手，该机器人手具有为可动夹持构件的移动导向件和为固定夹持构件的固定导向件，该 机器人手通过使用移动导向件将基板压到固定导向件的壁表面以执行夹持操作。
然而，常规的机器人手存在夹持构件由于反复挤压而易于磨坏的问题。为此，夹持 构件被高度频繁地更换，因此给维修带来了许多麻烦。
鉴于上述问题已经实现了实施方式的一方面，并且实施方式的目的在于提供一种 能抑制构件的磨蚀以降低维修成本的机器人手和机器人。发明内容
根据实施方式的一方面的机器人手和机器人包括支撑单元。所述支撑单元布置在 基座上并且接触基板的周缘部以夹持该基板。所述支撑单元中的至少一个单元在抵接所述 基板的所述周缘部的同时进行旋转。
根据实施方式的一方面，构件的磨蚀能被抑制以降低维修成本。
本发明的更全面的理解和本发明伴随的优点中的许多优点将容易获得，因为当结 合附图考虑时通过参考下列详细说明能更好地理解本发明，附图中
图1是示出根据实施方式的机器人的构造示例的示意图2是示出根据实施方式的机器人手的构造示例的示意图3是示出可动爪的操作的示意图4A和图4B是示出固定爪的构造示例的示意图5A和图5B是示出辊的操作的示意图6A和图6B是示出根据替代实施例的机器人手的构造示例的示意图；以及
图7是示出常规的固定爪的构造示例的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地说明根据本公开内容的实施方式的机器人手和机器 人。
在下文中，主要说明的是，基板是半导体晶片。
假定夹持构件主要被描述为“夹持爪”，该夹持构件将基板的周缘部夹入中间并且 夹持该周缘部。而且，假定“夹持爪”的“夹持”除将基板的周缘部夹入中间之外还包括将 基板支撑在预定位置处。换言之，“夹持爪”可以被称为“支撑单元”。
图1是示出根据实施方式的机器人I的构造示例的示意图。为了使该说明可以理 解，在图1中示出了三维直角坐标系，该坐标系包括其正向是竖直向上方向的Z轴。直角坐 标系可以由其它附图采用，该其它附图用于在下文被说明。
如图1所示，机器人I是关节型机器人，并且包括基座2，臂3、5和7，关节4、6和 8，以及机器人手10。
控制装置20连接至机器人I。由机器人I执行的基板夹持操作和输送操作受控制 装置20控制。而且，基于被预先存储在控制装置20中的教导数据执行该控制。
臂3被沿竖直方向(Z轴方向)从基座2以可滑动的方式设置(见示意图中的双 头箭头a0)。结果，机器人手10能沿竖直方向上升和下降。
臂5经由关节4连接到臂3。这时,臂5绕关节4的旋转轴线al以可旋转的方式 支撑(见绕旋转轴线al的双头箭头)。类似地，臂7经由关节6连接到臂5。这时，臂7绕 关节6的旋转轴线a2以可旋转的方式支撑(见绕旋转轴线a2的双头箭头)。
机器人手10是夹持放置在其上的诸如半导体晶片的基板的末端执行器。机器人 手10经由关节8连接到臂7的末端。这时，机器人手10绕关节8的旋转轴线a3以可旋转 的方式支撑(见绕旋转轴线a3的双头箭头)。
在此，关节4、关节6和关节8中的每个均包括诸如致动器和马达的驱动机构(未 示出)。臂5、臂7和机器人手10根据驱动机构的驱动在沿着示意图中的XY平面执行转动 操作。
图1已经示出机器人I包括一个机器人手10。然而，机器人手的数量不限于一个。 例如，多个机器人手可以以如模拟时钟的分针和时针一样的重叠方式绕旋转轴线a3设置。
接着，参照图2说明根据实施方式的机器人手10的构造示例。图2是示出根据实 施方式的机器人手10的构造示例的示意图。图2所示的示意图是当从Z轴的正向观察时 的机器人手10的平面图。在此，省略了关于图1中已示出的臂5、关节6、臂7、关节8、旋转 轴线a2以及旋转轴线a3的说明。
如图2所示，机器人手10包括板11、固定爪12、可动爪13、接收座14以及驱动单 元15。固定爪12包括辊12a和接收座12b，该辊12a能沿着基板W的周缘部旋转。而且， 辊12a和接收座12b —体连接，并且接收座12b连同辊12a —起旋转。
板11是也被称为基底或基座的构件，基板W被放置在该板11上。在此，图2中已 经示出板11的形状像铲。然而，板11的形状不限于铲。而且，板11可以就其功能被称为 “放置单元”。
固定爪12是固定夹持爪，该固定夹持爪设置在板11中并且不从给定位置移位。例 如，固定爪12放置在板11的前端附近。而且，图2中示出一对固定爪12放置在板11的前 端的两端处。
在固定爪12的情况下，辊12a接触基板W的周缘部并且接收座12b从下侧(换言 之，沿Z轴的正向)支撑基板W。而且，在下文参照图4A和图4B说明固定爪12的细节。
可动爪13是可动夹持爪。例如，可动爪13设置在板11的末端附近以能沿着示意图中的X轴滑动。在下文参照图3说明可动爪13的操作细节。
类似于接收座12b，接收座14是从下侧支撑基板W的构件。而且，图2示出了一对 接收座14被放置在板11的末端的两端处。
驱动单元15是使可动爪13滑动的驱动机构。例如，驱动单元15由空气缸体等构 成。
在此，参照图3说明可动爪13的操作。图3是示出可动爪13的操作的示意图。图 3简单地示出当从Y轴的负向观察时的机器人手。在该情况下，图3的上部示出基板W被放 置且未被夹持的情况，并且图3的下部示出基板W被夹持的情况。
如图3的上部所示，在基板W被夹持之前，基板W由接收座12b和接收座14仅从 下侧支撑。这时，间隙“i”存在于基板W和夹持爪(例如固定爪12的辊12a)之间。而且， 虽然间隙也可以存在于基板W和可动爪13之间，但是省略了该情况的说明。
接收座12b和接收座14具有预定高度，并且支撑基板W并同时基于在基板W的下 表面和板11的上表面之间的高度设置预定间隙。结果，能防止颗粒粘附于基板W。
如图3的下部所示，当基板W被夹持时，机器人I使得驱动单元15将可动爪13朝 向板11的前端(换言之，朝向示意图中X轴的正向)滑动(见示意图中的箭头101)。
然后，滑动的可动爪13沿基板W接触固定爪12的方向挤压基板W以消除间隙“i”， 并因而使基板W的周缘部接触固定爪12的棍12a (见不意图中的箭头102)。
结果，基板W的周缘部被夹在固定爪12和可动爪13之间，并因而夹持基板W。
在此，将参照图7说明常规的固定爪12’的构造示例。图7是示出常规的固定爪 12’的构造示例的示意图。如图7所示,常规的固定爪12’例如由侧壁和接收座一体地或固 定地形成，基板W被挤压到侧壁，并且接收座从下侧支撑基板W。
为此，当基板W被反复地挤压到侧壁时(见示意图中的双头箭头106)，应力被反复 加到侧壁的特定区域并因而易于出现磨蚀“a”(见示意图中由闭合曲线Ml围绕的部分)。
因为当出现磨蚀“a”时基板W在板11上的定位具有偏差，因此必须每次更换固定 爪12’。换言之，这给维修带来许多麻烦。
返回到图3，假定板W的周缘部接触辊12a，该辊能在根据本实施方式的机器人手 10中沿着周缘部旋转。结果，因为能够抑制应力被反复施加到特定区域，所以能抑制固定爪 12的磨蚀以降低维修成本。
而且，在如图3的上部所示基板W仅被从下侧支撑的状态下，除沿着X轴方向的间 隙之外，常常出现沿着XY平面的偏差。
结合该方面，根据本实施方式的机器人手10使得辊12a被动地旋转，该辊12a沿 着基板W的周缘部抵接该基板W以修正沿着XY平面的偏差并且将基板W引导到预定位置。 在下文参照图5A和5B说明该方面的细节。
返回到图2，将描述基板W的预定位置。在图2中，基板W由一对固定爪12和可动 爪13夹持使得在三点被支撑。
在此，假定基板W的预定位置是处于该状态的基板W的位置。在下文中，假定处于 预定位置的基板W的中心是中心P，平行于X轴并且经过中心P的轴线是轴线Cl，并且平行 于Y轴并且经过中心P的轴线是轴线C2。
可以设置有通知单元，该通知单元计数可动爪13的操作次数并且根据操作次数通知使用者固定爪12的更换时间。例如，图2示出驱动单元15包括通知灯15a,该通知灯 根据可动爪13的操作次数照亮。使用者能将通知灯15a的照亮用作指示固定爪12的更换 时间的信号。通知灯15a可以被放置在除了驱动单元15的部位上。通知装置不限于灯。
接着，参照图4A和图4B说明固定爪的构造示例。图4A和图4B是示出固定爪12 的构造示例的示意图。图4A示出当从Z轴的正向观察时的固定爪12的平面图，并且图4B 示出当从Y轴的负向观察时的图4A的A-A’截面的截面图。
在图4A和图4B中，示出了图2所示的由轴线Cl分开的一对固定爪12之中的左 侧固定爪12。假定右侧固定爪12具有相同的构造。
虽然说明与图2的说明部分重叠，但是固定爪12包括辊12a和接收座12b，如图 4A和图4B所示。而且，辊12a和接收座12b—体连接。辊12a抵接基板W的周缘部以沿着 基板W的周缘部被动地旋转。
接收座12b是也被称为底座的构件，该接收座与辊12a成一体以随同辊12a—起 旋转。换言之，辊12a和接收座12b构成旋转体，该旋转体能沿着基板W的周缘部旋转。而 且，接收座12b具有超过辊12a的直径的最大宽度。接收座12b在其上在其宽度超过辊12a 的直径的区域中放置基板W，以从下侧支撑基板W。
辊12a和接收座12b被设置以绕旋转轴线a4在板11上以可旋转的方式旋转(见 示意图中的双头箭头103)。换言之，固定爪12是固定的可旋转式夹持爪，该夹持爪如上所 述不移位并且被以可旋转的方式支撑在板11上。固定爪12可以具有安装结构，该安装结构 包括支承销12aa和支承件12ab，被设置成穿过板11的支承销12aa由支承件12ab支承，该 支承件12ab附接至板11的内部，辊12a和接收座12b是一体形成的，例如，如图4B所示。
当采用安装结构时，优选的是在“辊12a和接收座12b”与板11之间，或者在板11 与支承销12aa之间设置预定间隙，使得辊12a和接收座12b能平稳地旋转。
如图4A和图4B所示，辊12a和接收座12b能根据各自的形状被分别称为“圆筒 部”和“凸缘(collar)部”，该“圆筒部”形成为圆筒形状，该“凸缘部”以凸缘的形状从圆筒 部突出。换言之，“圆筒部”的外周面接触基板W的周缘部的端面，并且“凸缘部”的上表面 接触基板W的周缘部的下表面。
接着，参照图5A和图5B说明当基板W抵接时的辊12a的操作。图5A和图5B是 示出辊12a的操作的示意图。在图5A和图5B中，仅说明所必需的构件被简单示出并且随 同辊12a —起旋转的接收座12b未被示出。而且，图5A所示的M2区域在图5B中被放大和 示出。
首先，假定一对辊12a被布置在轴线Cl的对称位置处，其中每个辊12a和轴线Cl 之间的距离是“n”，如图5A所示。这样，优选的是，该对辊12a被布置在轨道的对称位置处， 可动爪13沿着该轨道挤压基板W。
在此，如由图5A的实线基板W所示，在很多情况下基板W在被夹持之前被放置成 从位于预定位置处的虚拟基板WO沿着XY平面偏离。例如，如图5A所示，假定基板W的中 心Q从预定中心位置P偏离到轴线Cl的左侧并且偏离到轴线C2的下侧。
在该状态下，假定可动爪13沿着X轴线方向挤压基板W。在该情况下，基板W此时 不会抵接一对辊12a而是抵接由闭合曲线M2围绕的左侧辊12a。
在此，假定基板W在接触点“m”处抵接辊12a，如图5B所示。在该情况下，基板W抵接位于轴线C3的右侧处的接触点“m”，该轴线C3经过辊12a的旋转中心并且平行于可动 爪13的挤压方向，该基板W通过利用抵接表面的挤压力和摩擦力以使得辊12a逆时针方向 被动地旋转(见箭头104)。虽然未被示出，通过在接收座12b (见图4A和图4B)和基板W 的周缘部的下表面之间进一步增加摩擦力能执行旋转,接收座12b的上表面接触基板W的 周缘部的下表面。
根据辊12a的旋转，基板W将其方向从挤压方向改变到箭头105的方向并且在使 基板W本身旋转的同时进行移动。然后，基板W通过抵接位于轴线Cl的相对的对称位置处 的右侧辊12a来停止其运动并且被放置在由基板WO所指示的预定位置。换言之，基板W在 修正沿着XY平面引起的偏差的同时被引导到预定位置并且被一对固定爪12和可动爪13夹持。
于是，因为在基板W被引导时辊12a在旋转的同时抵接基板W，所以仅辊12a的外 周面的特定区域没有接收由抵接引起的应力。换言之，因为辊12a的磨蚀能被抑制，所以能 降低关于更换操作等的维修成本。
虽然未被示出，但是接收座12b (见图4A和图4B)在从下侧支撑基板W的同时随 同棍12a —起旋转，因而基板W平稳地移动而不刮擦下表面。
如上所述，因为辊12a和接收座12b (见图4A和图4B)当它们被动地旋转时导致 来自辊12a和接收座12b与基板W之间的抵接表面的摩擦力，所以优选的是，构成辊12a和 接收座12b的外周面的材料是这样的一种材料，当外周面接触基板W的周缘部时该材料产生预定摩擦力。
已说明的是，位于轴线Cl的左侧处的辊12a在图5A和图5B中被示出。然而，显 然，位于右侧的辊12a执行相似的操作，尽管在左右之间存在差异。
到目前为止，已经说明的是，通过抵接基板W而被动地旋转的辊12a被包括在固定 爪12中。然而，辊12a可以被设置在夹持构件中，该夹持构件位于基板W在被挤压的一侧 处。
因此，参照图6A和图6B说明替代实施例。图6A是示出根据替代实施例的机器人 手IOA的构造示例的示意图。图6B是示出根据另一替代实施例的机器人手IOB的构造示 例的示意图。
仅当需要关于部件的说明时，图6A和图6B的与根据实施方式的机器人手10的那 些部件相同的部件具有附图标记。
如图6A所示，根据替代实施例的机器人手IOA包括作为夹持构件的辊13a，该辊 13a由驱动单元15滑动以挤压基板W。辊13a绕旋转轴线a5被以可旋转的方式设置。
当基板W被放置成沿着XY平面偏离时，由于与图5A和图5B相同的原因，当辊13a 抵接基板W时辊13a也旋转。换言之，因为外周面的仅特定区域难以经受应力，所以能抑制 磨蚀以降低维修成本。
如同绕图6B所示的机器人手IOB的旋转轴线a6以可旋转的方式移动的辊13a’， 位于挤压侧的多个夹持构件可以被设置并且由连接构件13b连接以平行于彼此滑动。在该 情况下，不但能防止辊13a’的磨蚀，而且机器人手能可靠地响应偏差，即使当基板W的偏差 大时也是如此。
如上所述，根据实施方式的机器人手包括作为基座的板以及多个夹持爪，所述多个夹持爪布置在板上并且接触基板的周缘部以夹持基板。夹持爪中的至少一个在抵接基板 的周缘部的同时进行旋转。
因此，根据依照实施方式的机器人手，能抑制构件的磨蚀以降低维修成本。
虽然在实施方式中已经说明的是，当机器人手包括一对固定爪时，两个固定爪都 包括相应的辊。然而，本实施方式不限于此。例如，仅其中一个固定爪可以包括辊。
在该情况下，当放置在板上的基板的偏差被始终朝向恒定方向偏压时，或者当仅 基板的周缘部的一部分具有R形状时，仅抵接该范围的固定爪包括辊，因而能至少抑制该 范围的磨蚀。因此，基板的形状可以不限于圆形。
因此仅特定的固定爪以这种方式包括辊的这方面可以类似地应用于可动爪。
在实施方式中主要已经说明的是，旋转体是辊。然而，本实施方式不限于此。例如， 本实施方式可以采用夹持构件，在该夹持构件中，抵接基板的区域是球形旋转体。
而且，在实施方式中已经说明的是，夹持构件被放置在板的前端或末端附近。夹持 构件的布置位置不限于此。
而且，在实施方式中主要已经说明的是，基板作为示例是半导体晶片。显然，基板 能被广泛适用而不存在类型的区别。
权利要求
1.一种机器人手，该机器人手包括多个支撑单元，所述支撑单元布置在基座上并且接触基板的周缘部以夹持该基板，所述支撑单元中的至少一个在抵接所述基板的所述周缘部的同时进行旋转。
2.根据权利要求1所述的机器人手，其中 所述支撑单元中的至少一个是可动支撑单元，该可动支撑单元沿所述基板抵接另一支撑单元的方向挤压该基板，并且 其它支撑单元是旋转式支撑单元，所述旋转式支撑单元以可旋转的方式被支撑在所述基座上并且沿着所述基板的借助所述可动支撑单元的挤压而被抵接的所述周缘部旋转。
3.根据权利要求2所述的机器人手，其中，所述旋转式支撑单元包括以下这样的至少一对支撑单元，所述至少一对支撑单元布置在所述可动支撑单元挤压所述基板所沿的轨道上的对称位置处。
4.根据权利要求2或3所述的机器人手，其中，所述旋转式支撑单元包括 圆筒部，该圆筒部形成为圆筒形状，并且所述圆筒部的外周面接触所述基板的所述周缘部的端面；和 凸缘部，该凸缘部形成为以凸缘形状从所述圆筒部突出，并且所述凸缘部的上表面接触所述基板的所述周缘部的下表面，并且 所述旋转式支撑单元当抵接所述基板的所述周缘部时基于所述凸缘部与该基板的所述周缘部的下表面之间的摩擦力而旋转。
5.根据权利要求2所述的机器人手，其中 所述旋转式支撑单元被放置在所述基座的前端附近，并且 所述可动支撑单元被放置在所述基座的末端附近。
6.根据权利要求2所述的机器人手，该机器人手还包括通知单元，该通知单元计数所述可动支撑单元的操作次数，以根据该操作次数通知使用者所述旋转式支撑单元的更换时间。
7.一种包括根据权利要求1所述的机器人手的机器人。
全文摘要
本发明涉及一种机器人手和机器人。根据实施方式的机器人手和机器人包括支撑单元。所述支撑单元布置在基座上并且接触基板的周缘部以夹持该基板。所述支撑单元中的至少一个在抵接所述基板的周缘部的同时进行旋转。
文档编号H01L21/683GK103009385SQ201210074159
公开日2013年4月3日 申请日期2012年3月19日 优先权日2011年9月26日
发明者日野一纪, 安藤隆治, 岛田克彦 申请人:株式会社安川电机