搬运系统和自动制造系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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，本专利技术 还涉及应用该搬运系统的自动制造系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术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，本专利技术的特征是，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。 本专利技术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。 本专利技术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；本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
JP 2008-10-22 272097/08一种搬运系统，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：野中洋一，西内繁人，津山雅史，中川孝浩，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]