CN102554924B - 机械手定位装置及传送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机械手定位装置及传送系统，其中机械手定位装置包括中央控制器、皮带、机械臂和停止传感器；停止传感器设置于皮带上，停止传感器用于检测机械臂是否到达载板上的预设位置，且皮带用于带动停止传感器沿载板的侧边运动；中央控制器分别与机械臂、皮带和停止传感器相连，用于控制机械臂从载板上取放基片，控制皮带传动，且在停止传感器检测到机械臂到达预设位置时控制机械臂停止运动。本发明机械手定位装置通过将停止传感器设置于相对于载板之外的皮带上，不需要在载板上设置大量停止传感器，防止多个停止传感器之间发生检测信号干扰，避免机械臂将基片放置到错误的格框中，同时简化了载板的结构，减少了机械手定位装置的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及机械传送技术领域，具体地，涉及一种机械手定位装置及传送系统。
背景技术
在现有的制备太阳能电池或其它半导体产品时，通常使用机械手定位装置中的机械臂将数量众多的半导体产品依次放置在载板的格框中，再将载板传送到工艺腔室中进行等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition，PECVD)等半导体工艺流程。
图1为现有的传送装置机械手定位装置中载板地结构示意图。如图1所示，现有的机械手定位装置包括机械手臂、沿载板在横向的第一方向侧边缘所设置有的一行传感器(每个传感器与格框的右框边对应；)、在沿载板纵向的第二方向侧边缘所设置有的一列传感器(每个传感器的位置与格框的上框边对应)以及中央控制器，该中央控制器与机械手臂及每个传感器相连接。传感器可以为激光传感器，例如当中央控制器控制传感器11和传感器22开启时，传感器11发射的检测信号L1沿着第二方向传播，机械臂首先沿着第一方向运动，当机械臂的前端运动到检测信号L1所在的线路时，会将检测信号L1反射回传感器11，传感器11接收到反射回来的检测信号后，将向中央控制器传送机械臂到达检测信号L1所在线路的位置，中央控制器将控制机械臂停止运动，然后控制机械臂沿着第二方向运动，当机械臂的前端运动到传感器22发出的检测信号L2所在的线路上时，机械臂会将检测信号L2反射回传感器22，传感器22接收到反射回来的检测信号后，将向中央控制器传送机械臂到达检测信号L2所在的线路的位置，中央控制器将控制机械臂停止运动，然后控制机械臂将夹持的基片放到目的格框C中。
在现有机械手定位装置中，由于数量众多的传感器设置于载板上，导致连接传感器的线路多、载板的结构复杂以及成本高，容易因发生传感器的误开或误关而发生相互干扰的情况。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种机械手定位装置及系统，用于现有技术中结构复杂、传感器之间相互干扰的问题。
为此，本发明提供一种机械手定位装置，其中，包括：中央控制器、皮带、机械臂和停止传感器；
所述停止传感器设置于所述皮带上，所述停止传感器用于检测所述机械臂是否到达载板上的预设位置，且所述皮带用于带动所述停止传感器沿所述载板的侧边运动，用以设定所述停止传感器的位置以使其检测所述机械臂是否到达所述载板上的不同预设位置；
所述中央控制器分别与所述机械臂、皮带和停止传感器相连，用于控制所述机械臂从所述载板上取放基片，控制所述皮带传动，且在所述停止传感器检测到所述机械臂到达预设位置时控制所述机械臂停止运动。
其中，所述停止传感器包括：第一停止传感器和第二停止传感器，所述皮带包括第一皮带和第二皮带；
所述皮带包括第一皮带和第二皮带分别沿载板的其中一相邻两侧边设置；且述第一停止传感器设置于第一皮带上，所述第二停止传感器设置于第二皮带上；
在所述第一停止传感器检测到所述机械到达第一方向上对应的所述载板的预设位置时，所述中央控制器控制所述机械臂停止运动；
在所述第二停止传感器检测到所述机械到达第二方向上对应的所述载板的预设位置时，所述中央控制器控制所述机械臂停止运动。
其中，所述中央控制器通过控制步进电机而使所述第一皮带和第二皮带做步进运动。
其中，还包括：第一减速传感器和第二减速传感器，分别设置于所述第一皮带和所述第二皮带上，且分别与所述中央控制器相连；
在所述第一减速传感器和所述第二减速传感器检测到所述机械臂时，所述中央控制器控制降低所述机械臂的运动速度。
其中，所述第一减速传感器的数量至少为1个，以用于所述机械臂在到达第一方向的预设位置前进行至少一次减速；
所述第二减速传感器的数量至少为1个，以用于所述机械臂在到达第二方向的预设位置前进行至少一次减速。
其中，所述停止传感器、所述第一减速传感器和所述第二减速传感器为光电传感器或光学传感器。
本发明还通过了一种传送系统，其中包括：
传送带、载板和上述的任意一种机械手定位装置；
所述传送带用于将基片传送到原点位置，且所述机械手定位装置的机械臂从所述原点位置夹取基片。
其中，所述原点位置设置有原点传感器，所述原点传感器与所述机械手定位装置的中央控制器相连接，所述原点传感器用于检测所述机械臂是否到达所述原点位置；
且在所述原点传感器检测到所述机械臂到达所述原点位置时，所述中央控制器用于控制所述机械臂从所述原点位置夹取所述基片。
其中，所述原点传感器包括：第一原点传感器和第二原点传感器，所述第一原点传感器和第二原点传感器分别与所述中央控制器相连；所述第一原点传感器与所述第二原点传感器发出检测信号的方向相互垂直，且所述第一原点传感器与所述第二原点传感器发出检测信号的方向分别与所述载板的其中一相邻两侧边相平行。
其中，所述第一原点传感器和第二原点传感器为光电传感器或光学传感器。
本发明具有下述有益效果：
本发明提供的机械手定位装置，通过将停止传感器设置于相对于载板之外的皮带上，通过运动皮带来设定停止传感器的位置，不需要在载板上设置大量停止传感器，防止多个停止传感器之间发生检测信号干扰，避免机械臂将基片放置到错误的格框中，同时简化了载板的结构，减少了机械手定位装置的制造成本。
本发明提供的传送系统，通过将减速传感器和停止传感器设置于载板之外的皮带上，通过运动皮带来设定减速传感器和停止传感器的位置，不需要在载板上设置大量减速传感器和停止传感器，避免多个停止传感器之间的干扰，不仅简化载板的结构、减少了机械臂机械手定位装置的制造成本，而且使机械臂的运动过程更加安全和稳定。
附图说明
图1为现有的机械手定位装置中载板地结构示意图；
图2为本发明提供的机械手定位装置第一实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的机械手定位装置第二实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的机械手定位装置中机械臂的运动流程图；
图5为本发明提供的传送系统实施例的结构示意图；
图6为本发明提供的传送系统中传送带的结构示意图；
图7为本发明提供的传送系统的工作流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的机械手定位装置及系统进行详细描述。
图2为本发明提供的机械手定位装置第一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例机械手定位装置包括中央控制器、机械臂201、、皮带和停止传感器，其中，中央控制器分别与机械臂201、皮带和停止传感器相连，中央控制器控制机械臂201从载板202上取、放基片，以及控制皮带的传动，停止传感器用于检测机械臂201是否到达载板202上的预设位置，当停止传感器检测到机械臂201到达载板202上预设位置时控制机械臂停止运动，载板202上设置有多个格框，每个格框承载一片基片，以使多组基片能同时进行半导体的工艺制程，皮带沿着载板202的侧边运动；在本实施例中，皮带包括第一皮带203和第二皮带204，停止传感器包括第一停止传感器 205和第二停止传感器206，沿载板202的其中一相邻两侧边分别设置第一皮带203和第二皮带204，将第一停止传感器205和第二停止传感器206分别设置于第一皮带203和第二皮带204上，第一皮带203和第二皮带204分别沿着图2中所示的第一方向和第二方向运动，第一停止传感器205和第二停止传感器206可以是光电传感器、激光传感器等。
在本实施例中，所有传感器都以激光传感器、载板上的格框以正方形为例来介绍技术方案，需要将基片放置在载板的目的格框C1上时，将第一停止传感器205移动到与目的格框C1对应的第一方向上的预设位置A1，将第二停止传感器206移动到与目的格框C1对应的第二方向上的预设位置B1，当机械臂201到达第一方向上对应的载板202的预设位置A1时，机械臂201将会反射第一停止传感器205发出的检测信号使其返回到第一停止传感器205，第一停止传感器205接收到被反射回来的检测信号后，将向中央控制器发出关于检测到机械臂201到达第一方向上的预设位置的位置信号，中央控制器将控制机械臂201使其停止在第一方向上的预设位置上；然后中央控制器控制机械臂201从A1点沿着第二方向运动，当机械臂201到达第二方向上的预设位置时，机械臂201会将反射第二停止传感器206发出的检测信号使其返回到第二停止传感器206，第二停止传感器206接收到被反射回来的检测信号后，将向中央控制器发出检测到机械臂201到达第二方向上的预设位置的位置信号，中央控制器将控制机械臂201使其停止，然后控制机械臂201将基片放置在载板202的相应格框里；中央控制器还与载板202连接，当载板202放满基片后，中央控制器将控制载板202进入到工艺制程的反应腔室中。
在实际应用中，第一方向和第二方向相互垂直，以使第一停止传感器205发出的检测信号和第二停止传感器206发出的检测信号交叉点在目的格框中，确保能在二维空间平面上检测到机械臂201依次到达对应方向上的预设位置，从而使机械臂201到达目的格框。其中，也可以以第一方向为横向，第二方向为纵向来介绍本发明的 技术方案。
在本实施例中，通过将停止传感器设置于相对于载板之外的皮带上，通过运动皮带来设定停止传感器的位置，不需要在载板上设置大量停止传感器，避免多个停止传感器发生误开而造成检测信号干扰，导致机械臂将基片放置到错误的格框中，同时简化载板的结构，减少了机械手定位装置的制造成本。
图3为本发明提供的机械手定位装置第二实施例的结构示意图。如图3所示，进一步的，本实施例机械手定位装置在图2所示的结构的基础上，在第一皮带203和第二皮带204上还分别设置于有第一减速传感器207和第二减速传感器208，第一减速传感器207和第二减速传感器208分别与中央控制器相连，减速传感器的作用是在机械臂201在到达载板202的预设位置之前，向中央控制器返回机械臂201的位置信号，中央控制器根据减速传感器返回的位置信号控制机械臂201做减速运动，以使机械臂201在到达该方向上载板202的预设位置之前就开始减速，可以提高机械臂201传递基片时的稳定性和安全性，避免机械臂201到达预设位置时因突然停止而导致基片脱落损坏。在实际应用中，第一皮带203和第二皮带204可以是在步进电机，中央控制器通过控制步进电机来控制第一皮带203和第二皮带204做步进运动，每一步进运动的距离为载板202上一个格框在该方向上的长度。
在实际应用中，第一减速传感器207的数量可为1个或多个，以用于机械臂201在到达第一方向的预设位置前进行1次或多次减速；同样，第二减速传感器208的数量也可为1个或多个，以用于机械臂201在到达第二方向的预设位置前进行1次或多次减速，机械臂201在经过1次或多次减速后停止在预设位置，可以有效避免机械臂201夹持的基片脱落损坏，有利于提高机械臂201夹持和传递基片时的安全性和稳定性。
图4为本发明提供的机械手定位装置中机械臂的运动流程图。如图4所示，本实施例提供的机械手定位装置中机械臂的运动流程图包括：
步骤401、机械臂夹取基片。
本实施例以图3所示的机械手定位装置为例来介绍技术方案。机械臂201在中央控制器的控制下夹取到基片后，进入步骤402。
步骤402、机械臂沿着第一方向运动。
在本实施例中，当需要将基板放置到载板202上的目的格框C1时，将第一皮带203上的第一停止传感器205的位置与载板202上的A1点对应，将第二皮带204上的第二停止传感器206与载板202上的B1点对应，以使第一停止传感器205和第二停止传感器206发出的检测信号的交叉点位于目的格框C1处，夹取着基片的机械臂201在中央控制器的控制下沿着第一方向前进。
步骤403、检测机械臂是否到达第一方向上的预设位置。
当第一减速传感器207接收到机械臂201反射回来的检测信号时，第一减速传感器207将向中央控制器发出检测到机械臂201的位置信号，中央控制器根据该位置信号降低机械臂201的运动速度；当机械臂201沿着第一方向前进到达载板202上预设位置A1点时，第一停止传感器205发出的检测信号将会被机械臂201反射而返回到第一停止传感器205上，第一停止传感器205检测到被机械臂201反射回来的检测信号时，说明机械臂201到达第一方向上的预设位置，然后，第一停止传感器205将机械臂201到达第一方向上的预设位置的位置信号发送到中央控制器，中央控制器将控制机械臂201使其停止，然后进入步骤404。
步骤404、机械臂沿着第二方向运动。
在中央控制器的控制下，机械臂201从第一方向上的预设位置A1点沿着第二方向前进。
步骤405、检测机械臂是否到达第二方向上的预设位置。
在机械臂201沿着第二方向运动的过程中，当第二减速传感器208接收到机械臂201反射回来的检测信号时，第二减速传感器208将向中央控制器发出检测到机械臂201的位置信号，中央控制器根据该位置信号降低机械臂201的运动速度；机械臂201继续前进，当机械臂201到达载板202上的预设位置B1点时，第二停止传感器 206发出的检测信号将会被机械臂201反射而返回到第二停止传感器206上，第二停止传感器206接收到被机械臂201反射回来的检测信号时，说明机械臂201到达第二方向上的预设位置，然后第二停止传感器206将检测到的机械臂201到达第二方向上的预设位置B1点的位置信号发送到中央控制器，中央控制器控制机械臂201使其停止，然后进入步骤406。
步骤406、将基片放置到载板的目的格框中。
机械臂201沿着第一方向运动到载板202的A1点后，再从A1点沿着第二方向运动到载板202的B1点的所在线路，此时机械臂201到达载板202的目的格框C1，然后中央控制器控制机械臂201将基片放置在目的格框C1中。
本实施例中，通过将减速传感器和停止传感器设置于载板之外的皮带上，通过运动皮带来设定减速传感器和停止传感器的位置，不需要在载板上设置大量减速传感器和停止传感器，避免多个停止传感器之间发生干扰，不仅简化了载板结构，减少了机械手定位装置的制造成本，提高了机械臂的运动过程的安全性和稳定性。
图5为本发明提供的传送系统实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例中的传送系统包括机械手定位装置、载板202和传送带209，其中，机械手定位装置可以采用采用图2或图3所示的任意一种结构，在本实施例中，机械手定位装置采用图3所示的结构，传送带209用于将基片传递到预设的原点位置，机械臂201到达原点位置后从传送带209上夹取基片，然后再将基片放置到载板202上的目的格框中，原点位置为空间中的固定位置，在原点位置设置有原点传感器，原点传感器与机械手定位装置中的中央控制器连接，原点传感器用于检测机械臂201是否到达原点位置，以确保机械臂201能准确地到达原点位置，避免机械臂201与基片或传送带209发生碰撞而损坏，当原点传感器检测到机械手定位装置10中的机械臂到达原点位置后，中央控制器控制机械臂201从传送带209上夹取基片然后将其传送到载板202上的目的格框中。
图6为本发明提供的传送系统中传送带的结构示意图。如图6 所示，传送带209的原点O附近固定设置原点传感器包括两个第一原点传感器210和第二原点传感器211，原点传感器210可以为光电传感器或激光传感器等，第一原点传感器210发出的检测信号L3和第二原点传感器211发出的检测信号L4相互垂直，且分别与上述载板202的其中一相邻两侧边分别平行，以保证机械臂201分别在原点及载板202处的取片、放片的准确性。当机械臂201到达原点时，其将第一原点传感器210发出的检测信号L3和第二原点传感器211发出的检测信号L4分别反射回去，当第一原点传感器210和第二原点传感器211接收到该被反射回来的检测信号后，将向控制机械臂201的中央控制器发出关于检测到机械臂到达的原点位置的位置信号，然后中央控制器将控制机械臂201在原点位置从传送带209上夹取基片，第一原点传感器210和第二原点传感器211有利于机械臂准确地到达传送带209的原点O，避免机械臂201和传送带209或基片发生碰撞等。
图7为本发明提供的传送系统的工作流程图。如图7所示，本实施例传送系统的具体工作流程包括如下步骤：
步骤701、传送带将基片传递到原点位置。
当运动的传送带209将基片传送到到原点位置时，传送带209停止运动并向中央控制器发出到基片到达原点位置的位置信号，中央控制器根据基片位于原点位置的位置信号控制机械臂201向原点位置运动，然后进入步骤702。
步骤702、机械臂夹取到基片。
机械臂201运动到传送带209的原点位置，第一原点传感器210和第二原点传感器211将向中央控制器发出机械臂201到达原点位置的位置信号，中央控制器将控制机械臂在原点位置从传送带209上夹取基片，然后进入步骤703。
步骤703、机械臂沿着第一方向运动。
在本实施例中，当需要将基片放置到载板202上目的格框C1时，首先将第一皮带203上的第一停止传感器205与载板202上的A1点对应，将第二皮带204上的第二停止传感器206与载板202上的B1 点对应，夹取着基片的机械臂201在中央控制器的控制下沿着第一方向前进。
步骤704、检测机械臂是否到达第一方向上的预设位置。
当第一减速传感器207接收到机械臂201反射回来的检测信号时，第一减速传感器207将向中央控制器发出检测到机械臂201的位置信号，中央控制器根据该位置信号控制机械臂201做减速运动；当第一停止传感器205接收到被机械臂201反射回来的检测信号时，说明机械臂201到达第一方向上的预设位置A1点，第一停止传感器205将机械臂201到达第一方向上预设位置的位置信号发至中央控制器，中央控制器控制机械臂201使其停止，然后进入步骤705。
步骤705、机械臂沿着第二方向运动。
机械臂201在中央控制器的控制下，从第一方向上的预设位置A1点沿着第二方向前进。
步骤706、检测机械臂是否到达第二方向上的预设位置。
当第二减速传感器208接收到机械臂201反射回来的检测信号时，第二减速传感器208将向中央控制器发送检测到机械臂201的位置信号，中央控制器将控制机械臂201做减速运动；当机械臂201沿着第二方向前进到达载板202上预设位置B1点所在线路时，第二停止传感器206发出的检测信号将会被机械臂201反射而返回到第二停止传感器206上，第二停止传感器206接收到被机械臂201反射回来的检测信号时，说明机械臂201到达第二方向上的预设位置，然后第二停止传感器206将检测到机械臂201到达第二方向上的预设位置B1点的位置信号发送到中央控制器，中央控制器控制机械臂201使其停止，然后进入步骤707。
步骤707、将基片放置到载板的目的格框中。
机械臂201沿着第一方向运动到载板202的A1点后，再沿着第二方向运动到载板202的B1点的所在沿线，此时机械臂201到达载板202的目的格框C1，然后中央控制器控制机械臂201将基片放置在C1格框中。
在步骤704中，在中央控制器控制机械臂201停止沿着第一方 向前进之后，中央控制器将控制第一停止传感器205步进一个格框长度的距离，以使机械臂201再次夹取基片并将其放置到与本次目的格框相邻的下一个格框，等到机械臂201到达目的格框所在的格框行的终点后，设置于第一皮带203上的第一停止传感器205将返回到载板202的第一起始点A0，同时中央控制器控制第二停止传感器206沿着第二方向步进一个格框的距离，以使机械臂201将基片放置到下一个格框行中，等到载板202上的所有格框都放置有基片之后，控制第二停止传感器206返回到第二起始点B0，然后将放满基片的载板202运输到反应腔室。上述情况是先将载板202第一方向上的一行格框放满基片，再在载板202第二方向上的下一行格框放置基片，也可以先在载板202第二方向上的一行格框放满基片，再在载板202第一方向上的下一行格框放置基片。
在实际应用中，由于停止传感器和减速传感器分别固定设置于皮带上，所以设置于同一皮带上的减速传感器与停止传感器运动过程一致。
本实施例中，通过将减速传感器和停止传感器设置于载板之外的皮带上，通过运动皮带来设定减速传感器和停止传感器的位置，不需要在载板上设置大量减速传感器和停止传感器，避免多个停止传感器之间的干扰，不仅减少了机械臂机械手定位装置的制造成本、简化了其结构，而且使机械臂的运动过程更加安全和稳定。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种机械手定位装置，其特征在于，包括：中央控制器、皮带、机械臂和停止传感器；
所述停止传感器设置于所述皮带上，所述停止传感器用于检测所述机械臂是否到达载板上的预设位置，且所述皮带用于带动所述停止传感器沿所述载板的侧边运动，用以设定所述停止传感器的位置以使其检测所述机械臂是否到达所述载板上的不同预设位置；
所述中央控制器分别与所述机械臂、皮带和停止传感器相连，用于控制所述机械臂从所述载板上取放基片，控制所述皮带传动，且在所述停止传感器检测到所述机械臂到达预设位置时控制所述机械臂停止运动。
2.根据权利要求1所述的机械手定位装置，其特征在于，所述停止传感器包括：第一停止传感器和第二停止传感器，所述皮带包括第一皮带和第二皮带；
所述皮带包括第一皮带和第二皮带分别沿所述载板的其中一相邻两侧边设置；且所述第一停止传感器设置于第一皮带上，所述第二停止传感器设置于第二皮带上；
在所述第一停止传感器检测到所述机械到达第一方向上对应的所述载板的预设位置时，所述中央控制器控制所述机械臂停止运动；
在所述第二停止传感器检测到所述机械到达第二方向上对应的所述载板的预设位置时，所述中央控制器控制所述机械臂停止运动。
3.根据权利要求2所述的机械手定位装置，其特征在于，所述中央控制器通过控制步进电机而使所述第一皮带和第二皮带做步进运动。
4.根据权利要求2所述的机械手定位装置，其特征在于，还包括：
第一减速传感器和第二减速传感器，分别设置于所述第一皮带和所述第二皮带上，且分别与所述中央控制器相连；
在所述第一减速传感器和所述第二减速传感器检测到所述机械臂时，所述中央控制器控制降低所述机械臂的运动速度。
5.根据权利要求4所述的机械手定位装置，其特征在于：
所述第一减速传感器的数量至少为1个，以用于所述机械臂在到达第一方向的预设位置前进行至少一次减速；
所述第二减速传感器的数量至少为1个，以用于所述机械臂在到达第二方向的预设位置前进行至少一次减速。
6.根据权利要求4所述的机械手定位装置，其特征在于，所述停止传感器、所述第一减速传感器和所述第二减速传感器为光电传感器或光学传感器。
7.一种传送系统，其特征在于，包括：
传送带、载板和权利要求1-6中任意一项所述的机械手定位装置；
所述传送带用于将基片传送到原点位置，且所述机械手定位装置的机械臂从所述原点位置夹取基片。
8.根据权利要求7所述的传送系统，其特征在于，所述原点位置设置有原点传感器，所述原点传感器与所述机械手定位装置的中央控制器相连接，所述原点传感器用于检测所述机械臂是否到达所述原点位置；且在所述原点传感器检测到所述机械臂到达所述原点位置时，所述中央控制器用于控制所述机械臂从所述原点位置夹取所述基片。
9.根据权利要求8所述的传送系统，其特征在于，所述原点传感器包括：第一原点传感器和第二原点传感器，所述第一原点传感器和第二原点传感器分别与所述中央控制器相连；所述第一原点传感器与所述第二原点传感器发出检测信号的方向相互垂直，且所述第一原点传感器与所述第二原点传感器发出检测信号的方向分别与所述载板的其中一相邻两侧边相平行。
10.根据权利要求9所述的传送系统，其特征在于，所述第一原点传感器和第二原点传感器为光电传感器或光学传感器。
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