CN107511847B - 一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置，机器人末端由电机同步带实现翻转的动作，密封组件末端连接法兰连接翻转抓手，定管与前端的气路连接并由法兰固定在末端壳体内。吸附晶圆时的密封过程如下，气阀在气路内部产生负压，洁净室相对气路为正压，此时内外气压差将橡胶密封圈外圈压在定管上，由此气路密封可以进行晶圆的吸附抓取。因为密封是靠内外气压差进行的，所以进行翻转动作时完全不会影响气路的密封效果。此种气路方案避免线路缠绕，实现翻转动作与真空产生动作的同轴设计，并且极大程度的降低了加工成本。

Description

一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置
技术领域
本发明公开了一种应用于晶圆传输机器人的可翻转末端气路密封组件，属于晶圆机器人设计技术领域。
背景技术
在硅片加工过程中，很多加工工艺需要机械臂的翻转功能。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。北京工业大学申请的专利：专利申请号：CN201510121322.6，公开号：CN104723345B，授权公布日：2016年8月24号。采用电机驱动。但不论采用何种机械机构实现翻转功能，翻转机构的密封装置都因相对复杂或使用气密性密封轴承而成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种应用于晶圆机器人的末端可翻转密封连接装置，该装置可针对IC加工业的R-θ机器人末端可翻转功能实现气路密封。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置；该装置包括定管(121)、压紧螺母(122)、橡胶密封圈(123)、小密封圈(124)、动管(125)、滤网(126)、末端连接法兰(127)和小橡胶圈(128)。
定管(121)的一端端部为阶梯状，两个小橡胶圈(124)沿径向方向并列套设在定管(121)的阶梯状处；橡胶密封圈(123)沿圆周方向套设在定管(121)的阶梯状处，压紧螺母(122)与定管(121)通过螺纹相配合，压紧螺母(122)用以固定橡胶密封圈(123)。然后将这部分连接到动管(125)的一端。末端连接法兰(127)用以将滤网(126)和小橡胶圈(128)压好并固定在动管(125)的另一端。
前端气路与动力气缸相接，定管(121)与前端气路连接后一起固定在晶圆搬运机器人末端(1)上，末端连接法兰(127)与晶圆搬运机器人末端抓手(2)连接。
橡胶密封圈(123)除承担密封功能外，工作状态时还与动管(125)进行摩擦，为兼顾橡胶材料的密封和耐磨的性能。
动管(125)的橡胶材料选用HNBR氢化丁腈橡胶。
小密封圈(124)和小橡胶圈(128)只需考虑其密封性能和成本，用NBR丁腈橡胶密封圈。
与现有产品技术相比，本发明具有如下特点：
1、相比于现有产品主要利用气管直接连接翻转末端不能长期使用的缺点，本发明利用橡胶密封圈在吸附晶圆时自然产生的内外压力差对气路进行密封，不会因为对气管的多次弯折而出现气管断裂，从而引起末端吸附功能的完全失效。
2、相比于现有可翻转机械臂产品采用昂贵的密封轴承，本发明因为铁和橡胶材料的成本和装配工艺的简单性，量产后的加工成本很低，相对几百上千的密封轴承，量产后的密封装置可至少减少成本90％以上。
3、相较于申请的专利号为CN201510121322.6的专利技术方案而言，原方案中一端固定在手腕壳体内部，另一端连接真空吸附末端，其有相对旋转运动部分的连接方式使用的就是密封轴承，采用本专利的方案时，只需将密封轴承替换，法兰将定管与末端壳体固定，动管的法兰将与前端可翻转结构固定，实现在现有传统晶圆机器人结构上的替换。
附图说明
图1：可翻转末端的结构图。
图2：可翻转末端的末端部件图。
图3：可翻转末端的密封部件结构图。
图4：密封原理图。
图5：密封部件效果图。
图中：1、晶圆搬运机器人末端，2、晶圆搬运机器人末端抓手，11、末端翻转动力机构，12、末端翻转气路密封装置，13、末端翻转传动机构，121、定管，122、压紧螺母，123、橡胶密封圈，124、小密封圈，125、动管，126、滤网，127、末端连接法兰，128、小橡胶圈。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。
附图1表示的是机器人的末端总体结构，末端总体结构由晶圆搬运机器人末端(1)和晶圆搬运机器人末端抓手(2)组成。附图2表示的是末端内部的可旋转结构，末端翻转动力机构(11)是一个电机，提供翻转的动力。末端翻转传动机构(13)是带传动结构，提供电机动力源到翻转执行机构间的动力传动和减速比要求。末端翻转气路密封装置(12)连接在末端翻转传动机构(13)的输出端。
当通过外部气阀控制末端机械爪手吸附晶圆时，气阀在气路内部产生负压，洁净室相对气路为正压，此时内外气压差将橡胶密封圈(123)外圈压在定管(121)上，由此气路密封进行晶圆的吸附抓取。
末端抓手进行翻转时会将动管(125)、滤网(126)、末端连接法兰(127)和小橡胶圈(128)组成的转动部分带动一起旋转，因为橡胶密封圈(123)和动管(125)的连接是靠内外气压差进行的密封，所以完全不会影响气路的密封效果。
压紧螺母(122)和小密封圈(124)的作用是辅助橡胶密封圈(123)与定管(121)的密封效果。滤网(126)和小橡胶圈(128)的作用是保持加持晶圆的洁净，防止气路内部浮尘污染被加工晶圆。
采用上述技术方案，可使末端的重量相对使用密封轴承大幅下降，也可大幅降低生产成本。

Claims (3)

1.一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置，其特征在于：该装置包括定管(121)、压紧螺母(122)、橡胶密封圈(123)、小密封圈(124)、动管(125)、滤网(126)、末端连接法兰(127)和小橡胶圈(128)；
定管(121)的一端端部为阶梯状，两个小密封圈(124)沿径向方向并列套设在定管(121)的阶梯状处；橡胶密封圈(123)沿圆周方向套设在定管(121)的阶梯状处，压紧螺母(122)与定管(121)通过螺纹相配合，压紧螺母(122)用以固定橡胶密封圈(123)；然后将定管(121)连接到动管(125)的一端；末端连接法兰(127)用以将滤网(126)和小橡胶圈(128)压好并固定在动管(125)的另一端；
前端气路与动力气缸相接，定管(121)与前端气路连接后一起固定在晶圆搬运机器人末端(1)上，末端连接法兰(127)与晶圆搬运机器人末端抓手(2)连接；
橡胶密封圈(123)除承担密封功能外，工作状态时还与动管(125)进行摩擦。
2.根据权利要求1所述的一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置，其特征在于：动管(125)的橡胶材料选用HNBR氢化丁腈橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种应用于末端可翻转晶圆机器人的末端气路密封装置，其特征在于：小密封圈(124)和小橡胶圈(128)选用NBR丁腈橡胶密封圈。
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