CN104723345A - 一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件 - Google Patents

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Abstract

一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件，机器人手腕壳体连接在小臂一端，手腕壳体内安装伺服电机，电机带轮安装在伺服电机输出轴上，钢带连接在电机带轮和回转机构带轮之间，回转机构带轮固定在回转机构上，回转机构一端固定在手腕壳体内部，另一端连接真空吸附末端，其中回转机构左端连接真空气管接头。在其他实施例中伺服电机也可用其他电机代替。吸附晶圆时，固定弯管和固定外管内首先产生真空，旋转内管在回转的同时也可产生真空，真空吸附末端中空孔道与真空末端连接轴内孔道产生真空压，依靠内外压差吸附晶圆，实现回转机构自身回转的同时，内部孔道产生真空压。避免线路缠绕，实现翻转动作与真空产生动作的同轴设计。

Description

一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件
技术领域
该发明涉及一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件，属于晶圆机器人设计技术领域。
背景技术
在晶圆搬运过程中，多种工况需要晶圆在搬运过程中的翻转。如大连理工大学康仁科等发明的晶圆传输机器人，专利号：ZL200420113013.1，公开号：CN2762970Y，授权公布日：2006年3月8号。其末端翻转机构采用旋转气缸驱动，同样设计了旋转气路组件，实现真空气路传输，同时实现末端的翻转。但旋转气缸额外增加气路的设计，另外旋转气缸还存在精度问题和气密性问题。采用电机驱动，控制线路布置相对简单，电机驱动更为精确，同样真空气路的回转与气路传输需要综合同轴设计。
发明内容
该发明的目的是提供应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件。在晶圆传输过程中，多种工况下需要晶圆的翻转操作，末端可翻转机器人可以满足此种需求。采用电机驱动可以避免旋转气缸存在的精度误差和气密性差的缺点。电机作为晶圆传输真空机器人末端翻转机构的驱动方式，避免旋转气缸在真空环境下不能使用的缺点。
本发明采用如下技术方案，可翻转末端组件包括手腕壳体401、伺服电机423、电机带轮422、钢带411、回转机构40、真空吸附末端3。机器人手腕壳体401连接在小臂5一端，手腕壳体401内安装伺服电机423，电机带轮422安装在伺服电机输出轴上，钢带411连接在电机带轮422和回转机构带轮410之间，回转机构带轮410固定在回转机构40上，回转机构40一端(左端)固定在手腕壳体401内部，另一端(右端)连接真空吸附末端3，其中回转机构40左端连接真空气管接头(图中未画出)。在其他实施例中伺服电机也可用其他电机代替。
手腕壳体401可绕小臂5右端回转，手腕壳体401内伺服电机423带动电机带轮422回转，钢带411可绕电机带轮422和回转机构带轮410缠绕，进而驱动回转机构40回转，带动真空吸附末端3实现翻转动作。
上述回转机构40包括固定弯管416、固定外管418、旋转内管413、真空轴承419、J型真空密封组件a407、J型真空密封组件b415和真空末端连接轴409、深沟球轴承403组成；固定弯管416左端连接真空气管接头，右端连接固定外管418，固定外管418内部同轴安装旋转内管413，固定外管418和旋转内管413之间安装真空轴承419支撑，旋转内管413与固定外管418右端处用J型真空密封组件b415密封，以保证回转机构40内部真空环境与回转机构40外部非真空环境间的密封隔绝。旋转内管413伸出端(右端)连接真空末端连接轴409，真空末端连接轴409中间固定回转机构带轮410，右端靠一个深沟球轴承403支撑在手腕壳体401侧壁上，真空末端连接轴409右端伸出端连接真空吸附末端3。轴承外圈内压盖402固定在手腕壳体401的内壁上；密封组件内压盖408固定在轴承外圈内压盖402外端；J型真空密封组件a407安装在轴承外圈内压盖402内壁上。
回转机构带轮410带动真空末端连接轴409回转，进而带动真空吸附末端3的翻转。同时，真空末端连接轴409带动旋转内管413相对固定外管418回转。
在吸附晶圆时，固定弯管416和固定外管418内首先产生真空，旋转内管413在回转的同时也可产生真空，真空吸附末端3中空孔道与真空末端连接轴409内孔道产生真空压，依靠内外压差吸附晶圆，实现回转机构40自身回转的同时，内部孔道产生真空压。避免线路缠绕，实现翻转动作与真空产生动作的同轴设计。
实施例中回转机构40实现末端翻转与真空气路的同轴防缠绕设计，便于一体化安装，真空气路密封性较好，便于真空气路的连接。在不使用真空吸附方式承载晶圆的场合，可以直接去除如附图3所示的整套回转机构40。参考附图2所示，伺服电机423经减速器426减速，通过联轴器427直接连接末端连接轴428，驱动非真空吸附式末端30翻转，增强该可翻转末端组件的适用性。
采用上述技术方案，实现晶圆传输机器人的末端翻转运动，同时产生真空压吸附晶圆，满足晶圆搬运过程中的多任务要求。钢带传动的使用，可以提高传动精度，增强机器人的可靠性，减少污染微粒的产生，提高机器人的洁净度等级。翻转传动方式在真空机器人设计时同样适用。回转机构的设计，保证了真空吸附末端与真空气路的同轴布置，简化结构，避免电机控制线路与真空气路的混合缠绕，提高真空吸附末端的翻转精度和速度。
附图说明
图1是翻转末端的立体结构图及臂体结构。
图2是非真空吸附式翻转末端结构图。
图3是图1的回转机构内部剖视图。
图中：3、真空吸附末端，30、非真空吸附式末端，40、回转机构，401、手腕壳体，402、轴承外圈内压盖，403、深沟球轴承，404、轴承外圈外端盖，405、末端连接螺钉，406、轴承内圈挡圈，407、J型真空密封组件a，408、密封组件内压盖，409、真空末端连接轴，410、回转机构带轮，411、钢带，412、带轮挡圈，413、旋转内管，414、旋转内管压盖，415、J型真空密封组件b，416、固定弯管，417、手腕壳体上盖，418、固定外管，419、真空轴承，420、真空轴承内圈挡圈，421、旋转内管端盖，422、电机带轮，423、伺服电机，426、减速器，427、联轴器，428、末端连接轴，5、小臂，6、大臂。
具体实施方式
以下结合具体图例详细阐述本发明的具体实施例。
如图1-3所示，可翻转末端组件包括手腕壳体401、伺服电机423、电机带轮422、钢带411、回转机构40、真空吸附末端3。机器人手腕壳体401连接在小臂5一端，手腕壳体401内安装伺服电机423，电机带轮422安装在伺服电机输出轴上，钢带411连接在电机带轮422和回转机构带轮410之间，回转机构带轮410固定在回转机构40上，回转机构40一端(左端)固定在手腕壳体401内部，另一端(右端)连接真空吸附末端3，其中回转机构40左端连接真空气管接头(图中未画出)。在其他实施例中伺服电机也可用其他电机代替。
手腕壳体401可绕小臂5右端回转，手腕壳体401内伺服电机423带动电机带轮422回转，钢带411可绕电机带轮422和回转机构带轮410缠绕，进而驱动回转机构40回转，带动真空吸附末端3实现翻转动作。
上述回转机构40，由固定弯管416、固定外管418、旋转内管413、真空轴承419、J型真空密封组件a407、J型真空密封组件b415和真空末端连接轴409、深沟球轴承403组成；固定弯管416左端连接真空气管接头，右端连接固定外管418，固定外管418内部同轴安装旋转内管413，固定外管418和旋转内管413之间安装真空轴承419支撑，旋转内管413与固定外管418右端处用J型真空密封组件415密封，以保证回转机构40内部真空环境与回转机构40外部非真空环境间的密封隔绝。旋转内管413伸出端(右端)连接真空末端连接轴409，真空末端连接轴409中间固定回转机构带轮410，右端靠一个深沟球轴承403支撑在手腕壳体401侧壁上，真空末端连接轴409右端伸出端连接真空吸附末端3。
回转机构带轮410带动真空末端连接轴409回转，进而带动真空吸附末端3的翻转。同时，真空末端连接轴409带动旋转内管413相对固定外管418回转。
在吸附晶圆时，固定弯管416和固定外管418内首先产生真空，旋转内管413在回转的同时也可产生真空，真空吸附末端3中空孔道与真空末端连接轴409内孔道产生真空压，依靠内外压差吸附晶圆，实现回转机构40自身回转的同时，内部孔道产生真空压。避免线路缠绕，实现翻转动作与真空产生动作的同轴设计。
实施例中回转机构40实现末端翻转与真空气路的同轴防缠绕设计，便于一体化安装，真空气路密封性较好，便于真空气路的连接。在不使用真空吸附方式承载晶圆的场合，可以直接去除如附图3所示的整套回转机构40。参考附图2所示，伺服电机423经减速器426减速，通过联轴器427直接连接末端连接轴428，驱动非真空吸附式末端30翻转，增强该可翻转末端组件的适用性。

Claims (2)

1.一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件，其特征在于：可翻转末端组件包括手腕壳体(401)、伺服电机(423)、电机带轮(422)、钢带(411)、回转机构(40)、真空吸附末端(3)；机器人手腕壳体(401)连接在小臂(5)一端，手腕壳体(401)内安装伺服电机(423)，电机带轮(422)安装在伺服电机输出轴上，钢带(411)连接在电机带轮(422)和回转机构带轮(410)之间，回转机构带轮(410)固定在回转机构(40)上，回转机构(40)一端固定在手腕壳体(401)内部，另一端连接真空吸附末端(3)，其中回转机构(40)左端连接真空气管接头；在其他实施例中伺服电机也可用其他电机代替；
手腕壳体(401)可绕小臂(5)右端回转，手腕壳体(401)内伺服电机(423)带动电机带轮(422)回转，钢带(411)可绕电机带轮(422)和回转机构带轮(410)缠绕，进而驱动回转机构(40)回转，带动真空吸附末端(3)实现翻转动作；
上述回转机构(40)包括固定弯管(416)、固定外管(418)、旋转内管(413)、真空轴承(419)、J型真空密封组件a(407)、J型真空密封组件b(415)和真空末端连接轴(409)、深沟球轴承(403)；固定弯管(416)左端连接真空气管接头，右端连接固定外管(418)，固定外管(418)内部同轴安装旋转内管(413)，固定外管(418)和旋转内管(413)之间安装真空轴承(419)支撑，旋转内管(413)与固定外管(418)右端处用J型真空密封组件b(415)密封，以保证回转机构(40)内部真空环境与回转机构(40)外部非真空环境间的密封隔绝；旋转内管(413)伸出端连接真空末端连接轴(409)，真空末端连接轴(409)中间固定回转机构带轮(410)，右端靠一个深沟球轴承(403)支撑在手腕壳体(401)侧壁上，真空末端连接轴(409)右端伸出端连接真空吸附末端(3)；轴承外圈内压盖(402)固定在手腕壳体(401)的内壁上；密封组件内压盖(408)固定在轴承外圈内压盖(402)外端；J型真空密封组件a(407)安装在轴承外圈内压盖(402)内壁上；
回转机构带轮(410)带动真空末端连接轴(409)回转，进而带动真空吸附末端(3)的翻转；同时，真空末端连接轴(409)带动旋转内管(413)相对固定外管(418)回转；
在吸附晶圆时，固定弯管(416)和固定外管(418)内首先产生真空，旋转内管(413)在回转的同时也可产生真空，真空吸附末端(3)中空孔道与真空末端连接轴(409)内孔道产生真空压，依靠内外压差吸附晶圆，实现回转机构(40)自身回转的同时，内部孔道产生真空压；避免线路缠绕，实现翻转动作与真空产生动作的同轴设计。
2.根据权利要求1所述的一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端组件，其特征在于：伺服电机(423)经减速器(426)减速，通过联轴器(427)直接连接末端连接轴(428)，驱动非真空吸附式末端(30)翻转，增强该可翻转末端组件的适用性。
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