CN116834046B - 一种自调节定位销及末端执行器、foup搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自调节定位销及末端执行器、FOUP搬运机器人，其中自调节定位销包括：基座，平移单元，伸缩定位单元，其中该基座顶部开口并设有内腔，以供在容纳平移单元的同时，为平移单元在基座内腔中留有水平位移空间，其中所述伸缩定位单元设置在平移单元上，并至少部分容纳在基座内腔中，且所述伸缩定位单元的销柱端常态下伸出基座顶部开口，其中所述伸缩定位单元的销柱端呈弹性伸缩状，以当销柱端经FOUP底面销孔引导其水平位移，以同轴对准并继续下压后，可压迫销柱退缩，令其底端抵住基座内腔底面，从而同步形成水平位移后的位置固定。籍此以自调节末端执行器上定位销的位置，消除与各FOUP底面销孔的位置偏差，并固定位置。

Description

一种自调节定位销及末端执行器、FOUP搬运机器人

技术领域

本发明涉及晶圆加工设备领域的定位销技术，尤其涉及一种自调节定位销及末端执行器、FOUP搬运机器人。

背景技术

FOUP（Front Opening Unified Pod前开式晶圆传送盒）作为半导体晶圆储存的载体，在晶圆制成工艺流程中，其运输、传送是不可或缺且十分频繁使用的装置。根据SEMI标准，传统FOUP底部共有6个销孔（如附图1所示），用于FOUP的搬运、传输。其中外圈的3个为一组，一般用于与放置台上的销配合，实现FOUP的放置、定位。里圈的3个为一组，一般用来与搬运FOUP的末端执行器上的销配合，实现在末端执行器上的放置、定位。通过这两组销，可以实现FOUP的取放，并且FOUP能够得到精准的定位。因此传统搬运FOUP的末端执行器，便是通过设置3个固定的销，与FOUP底面的3个内圈销孔配合，来实现FOUP的搬运。

然而，发明人观察到，由于机器人自身精度及示教精度等问题，当末端执行器从放置台上取FOUP时，末端执行器上的3个销，不可能与FOUP底面的3个内圈销孔完全同心，这就导致取FOUP时，会因末端执行器上的3个销与FOUP底面的3个内圈销孔有偏差，从而产生晃动，并且长期如此会导致FOUP底面销孔的磨损，从而产生颗粒，以污染晶圆生产所必须的洁净环境。同理，末端执行器将FOUP放置在放置台上时，同样存在此问题。

本发明提出一种搬运FOUP的自适应末端执行器，进行FOUP的取放时，若末端执行器上的3个销，与FOUP底面的3个内圈销孔不同心，可以自适应调节末端执行器上3个销的位置，从而消除偏差，避免FOUP取放时的晃动，减少FOUP的磨损。

发明内容

为此本发明的主要目的在于提供一种自调节定位销及末端执行器、FOUP搬运机器人，以自调节末端执行器上定位销的位置，消除与各FOUP底面销孔的位置偏差，并固定位置。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种自调节定位销，其包括：基座，平移单元，伸缩定位单元，其中所述平移单元收纳在基座内腔中，所述基座顶部设有与内腔连通的开口，所述伸缩定位单元设置在平移单元上，并至少部分容纳在基座内腔中，其中所述平移单元包括：内环座、滑动环，滚珠，所述滑动环上设有滚珠槽以供滚珠部分嵌入，所述内环座底部设有环壁，所述滑动环套接在环壁外，促使滚珠支撑内环座来与基座底面接触，以支持内环座于基座内腔中水平移动，所述伸缩定位单元包括：销柱，弹性件，所述销柱腰部呈收窄状，以供插入内环座的内环口中，且销柱头部自基座顶部开口伸出，所述弹性件套接在销柱腰部，以在内环座与销柱头部之间形成弹性伸缩支撑，当销柱受压时令其底部伸出抵在基座内腔底面形成定位。

在可能的优选实施方式中，其中所述内环座顶面设有滚珠槽以供滚珠部分嵌入使其与基座内腔顶面接触，以使内环座经滚珠在基座内腔中纵向限位。

在可能的优选实施方式中，其中所述基座内腔顶面设有滚珠槽以供滚珠部分嵌入使其与内环座顶面接触，以使内环座经滚珠在基座内腔中纵向限位。

在可能的优选实施方式中，其中所述基座内腔底面位于销柱底部水平位移途径处铺设有摩擦垫。

在可能的优选实施方式中，其中所述基座内腔底面位于销柱底部水平位移途径处设有沉孔，所述沉孔内铺设有不超出内腔底面的摩擦垫。

在可能的优选实施方式中，其中所述销柱顶部呈弧面状。

在可能的优选实施方式中，其中所述销柱底部呈面状，且销柱底部面上设有纹路槽，所述基座内腔底面位于销柱底面水平位移途径处设有沉孔，所述沉孔内铺设有不超出内腔底面的橡胶垫。

在可能的优选实施方式中，其中所述销柱底部及所述基座内腔底面位于销柱底部水平位移途径处，皆设有摩擦垫。

为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，还提供了一种末端执行器，其包括：安装板，定位销，其中所述安装板上位处对应FOUP销孔处设置有定位销，其中所述定位销采用如上第一个方面中任一所述自调节定位销的结构。

为了实现上述目的，根据本发明的第三个方面，还提供了一种FOUP搬运机器人，其包括：机械臂单元，末端执行器，其中所述机械臂单元的腕部与末端执行器连接，所述末端执行器为上述第二个方面中所述的末端执行器的结构。

通过本发明提供的该自调节定位销及末端执行器、FOUP搬运机器人，巧妙的设计了基座与平移单元结合，以形成水平位移机构，并和伸缩定位单元集合，以在水平位移后可以随FOUP的自重压迫销柱形成自定位，从而不但能实现自调节定位销的位置以消除与各FOUP底面销孔的位置偏差，同时还能同步固定住定位销的当前位置，以避免FOUP取放时的晃动，减少因FOUP磨损所产生的颗粒物，从而保持加工环境的洁净。此外本方案的结构小巧紧凑，安装位占积较小，能够广泛的配装各种FOUP搬运设备，并能有效减少末端执行器的自重，以降低机械臂的承载负担，从而具有较高的实用价值。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为SEMI标准中规定的FOUP底部6个销孔位置示意图；

图2为本发明的自调节定位销第一实施例的剖面结构示意图；

图3为本发明的自调节定位销第一实施例的装配结构示意图；

图4为本发明的自调节定位销第二实施例的剖面结构示意图；

图5为本发明的自调节定位销第三实施例的剖面结构示意图；

图6为本发明的末端执行器的结构示意图；

图7为本发明的FOUP搬运机器人的结构示意图。

附图标记说明

基座1，平移单元2，伸缩定位单元3，摩擦垫4，安装板5，定位销6，机械臂单元7，末端执行器8，内腔11，内环座21，滑动环22，滚珠23，销柱31，弹性件32，连接部51，定位部52，环壁211。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本发明中的具体含义。此外在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。且图示中的部件中的一个或多个可以是必须的或非必须的，以及上述图示的各部件之间的相对位置关系可以根据实际需要进行调整。

为了实现自调节末端执行器8上定位销6的位置，消除与各FOUP底面销孔的位置偏差，并同步固定位置，如图2所示，本发明第一实施例，提供了一种自调节定位销，其包括：基座1，平移单元2，伸缩定位单元3，其中该基座1顶部开口并设有内腔11，且内腔11尺寸大于平移单元2，以供在容纳平移单元2的同时，为平移单元2在基座1内腔11中留有水平位移空间，其中所述伸缩定位单元3设置在平移单元2上，并至少部分容纳在基座1内腔11中，且所述伸缩定位单元3的销柱31端常态下伸出基座1顶部开口，其中所述伸缩定位单元3的销柱31端呈弹性伸缩状，以当销柱31端经FOUP底面销孔引导其水平位移，以同轴对准并继续下压后，可压迫销柱31退缩，令其底端抵住基座1内腔11底面，从而同步形成水平位移后的位置固定。

具体来说，如图2至图3所示，本示例中所述平移单元2优选包括：内环座21、滑动环22，滚珠23，其中所述滑动环22上设有滚珠槽以供滚珠23部分嵌入，形成滚动连接，所述内环座21底部设有环壁211，所述滑动环22套接在环壁211外，以促使滚珠23支撑内环座21来与基座1底面接触，从而支持内环座21在基座1内腔11中水平移动。其中需要注意的是，该滚珠23支撑后的内环座21高度，优选与基座1内腔11顶面基本平齐，留有微量间隙，以对内环座21的纵向形成约束，防止其跳动。

其中所述伸缩定位单元3优选包括：销柱31，弹性件32，其中所述销柱31腰部呈收窄状，以供插入内环座21的内环口中，所述弹性件32本示例优选为弹簧以套接在销柱31腰部，以在内环座21与销柱31头部之间形成弹性伸缩支撑，其中销柱31的底部存于环壁211内，仅在销柱31受压时，才令其底部伸出环壁211，抵在基座1内腔11底面形成定位。

其中值得一提的是，通过上述示例结构的设计，当FOUP底面销孔下压时，将经历2个阶段，其一是引导阶段，随着FOUP底面销孔逐渐下移，销柱31将逐渐随该销孔的引导带动平移单元2位移，直至销柱31与销孔同轴，以允许销柱31插入销孔，因此可见该同轴调整的过程是柔性的，不会对FOUP形成明显磕碰或晃动。其二是定位阶段，此时由于销柱31与销孔已经同轴，因此随着FOUP的继续下压，销柱31将会在销孔中触底，此时销柱31受压后，将会压缩弹簧向下收缩下降，直至销柱31底面抵在基座1内腔11底面上为止，此时由于FOUP自身存在重量，因此凭借其重力便可持续压制住销柱31抵在内腔11底面，从而使面与面之间形成摩擦产生阻力，经此便可固定住该销柱31的当前位置，只要FOUP不被取走，该位置将持续保持，而不会产生晃动等问题，经此设置便可减少磨损产生的颗粒物污染。

由此可见，本示例中该自调节定位销的机构设计上，可以顺应FOUP的下放过程，以自动形成同轴调节，直至自动固定位置，即在一个工艺步骤中同时实现两项自动作业。

另一方面，如图4所示，为了保持平移单元2在基座1内腔11中，不会因为伸缩定位单元3的弹性伸缩机构产生纵向跳动，同时也为了提高平移单元2在基座1内腔11中水平位移的顺滑，避免不必要的摩擦，在本发明的自调节定位销第二实施例中，示例所述内环座21顶面也设有滚珠槽以供滚珠23部分嵌入，使其与基座1内腔11顶面接触，以使内环座21经滚珠23在基座1内腔11中纵向限位。从而既能避免内环座21顶面与基座1内腔11顶面的面接触，减少摩擦力，同时也可以限制该内环座21仅能水平移动，以实现上述预期改善目的，提高了机构整体可靠性。

另一方面，如图5所示，为了保持平移单元2在基座1内腔11中，不会因为伸缩定位单元3的弹性伸缩机构产生纵向跳动，同时也为了提高平移单元2在基座1内腔11中水平位移的顺滑，避免不必要的摩擦，在本发明的自调节定位销第三实施例中，示例所述基座1内腔11顶面设有滚珠槽以供滚珠23部分嵌入使其与内环座21顶面接触，以使内环座21经滚珠23在基座1内腔11中纵向限位。从而既能避免内环座21顶面与基座1内腔11顶面的面接触，减少摩擦力，同时也可以限制该内环座21仅能水平移动，以实现上述预期改善目的，提高了机构整体可靠性。

进一步的，在上述各示例的基础上，为了尽可能的提高自调节定位销的水平位置的固定效果，在优选示例中，所述基座1内腔11底面位于销柱31底部水平位移途径处铺设有摩擦垫4（例如橡胶材质摩擦垫4）。并且该销柱31底部呈圆面状，从而增加与摩擦垫4的摩擦面积，更有效的锁定水平位置。

进一步的，如图2所示，在上述各示例的基础上，为了尽可能的提高自调节定位销的水平位置的固定效果，并且不妨碍滚珠23在基座1底面上的移动，在优选示例中，所述基座1内腔11底面位于销柱31底部水平位移途径处设有沉孔，所述沉孔内铺设有不超出内腔11底面的摩擦垫4。并且该销柱31底部呈圆面状，从而增加与摩擦垫4的摩擦面积，更有效的锁定水平位置，同时由于摩擦垫4嵌入在基座1底部与底面平齐，因此不会阻碍滚珠23的滚动，从而提高机构的可靠性。

进一步的，在上述各示例的基础上，为了尽可能的提高自调节定位销的水平位置的固定效果，在优选示例中，所述销柱31底部呈面状，且销柱31底部面上设有纹路槽，所述基座1内腔11底面位于销柱31底面水平位移途径处设有沉孔，所述沉孔内铺设有不超出内腔11底面的橡胶垫。籍此当销柱31底部面下压至橡胶垫上时，可对橡胶垫形成挤压，迫使橡胶垫部分嵌入纹路槽中，从而更有效的锁定水平位置。

进一步的，在上述各示例的基础上，为了尽可能的提高自调节定位销的水平位置的固定效果，所述销柱31底部及所述基座1内腔11底面位于销柱31底部水平位移途径处，皆设有摩擦垫4。

进一步的，如图2所示，为了使得伸缩定位单元3的销柱31能够更好的受到FOUP销孔的引导，在优选示例中，所述销柱31顶部呈弧面状。

另一方面，如图6所示，对应上述自调节定位销的示例，本发明还提供了一种末端执行器8，其包括：安装板5，定位销6，其中所述安装板5上位处对应FOUP销孔处设置有定位销6，其中所述定位销6采用如上示例中任一所述自调节定位销的结构。其中该安装板5上设有连接部51和定位部52，所述定位销6设置在定位部52中，除销柱31外基本与安装板5平齐。

另一方面，如图7所示，本发明还提供了一种FOUP搬运机器人，其包括：机械臂单元7，末端执行器8，所述末端执行器8为上述示例中所述的末端执行器8的结构，其中所述机械臂单元7的腕部与末端执行器8中安装板5上的连接部51配接以形成连接。

综上所述，通过本发明提供的该自调节定位销及末端执行器、FOUP搬运机器人，巧妙的设计了基座1与平移单元2结合，以形成水平位移机构，并和伸缩定位单元3集合，以在水平位移后可以随FOUP的自重压迫销柱31形成自定位，从而不但能实现自调节定位销的位置以消除与各FOUP底面销孔的位置偏差，同时还能同步固定住定位销6的当前位置，以避免FOUP取放时的晃动，减少因FOUP磨损所产生的颗粒物，从而保持加工环境的洁净。此外本方案的结构小巧紧凑，安装位占积较小，能够广泛的配装各种FOUP搬运设备，并能有效减少末端执行器8的自重，以降低机械臂的承载负担，从而具有较高的实用价值。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种自调节定位销，其包括：基座，平移单元，伸缩定位单元，其中所述平移单元收纳在基座内腔中，所述基座顶部设有与内腔连通的开口，所述伸缩定位单元设置在平移单元上，并至少部分容纳在基座内腔中，其中所述平移单元包括：内环座、滑动环，滚珠，所述滑动环上设有滚珠槽以供滚珠部分嵌入，所述内环座底部设有环壁，所述滑动环套接在环壁外，促使滚珠支撑内环座来与基座底面接触，以支持内环座于基座内腔中水平移动，所述伸缩定位单元包括：销柱，弹性件，所述销柱腰部呈收窄状，以供插入内环座的内环口中，且销柱头部自基座顶部开口伸出，所述弹性件套接在销柱腰部，以在内环座与销柱头部之间形成弹性伸缩支撑，当销柱受压时令其底部伸出抵在基座内腔底面形成定位。

2.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述内环座顶面设有滚珠槽以供滚珠部分嵌入使其与基座内腔顶面接触，以使内环座经滚珠在基座内腔中纵向限位。

3.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述基座内腔顶面设有滚珠槽以供滚珠部分嵌入使其与内环座顶面接触，以使内环座经滚珠在基座内腔中纵向限位。

4.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述基座内腔底面位于销柱底部水平位移途径处铺设有摩擦垫。

5.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述基座内腔底面位于销柱底部水平位移途径处设有沉孔，所述沉孔内铺设有不超出内腔底面的摩擦垫。

6.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述销柱顶部呈弧面状。

7.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述销柱底部呈平面状，且销柱底部面上设有纹路槽，所述基座内腔底面位于销柱底面水平位移途径处设有沉孔，所述沉孔内铺设有不超出内腔底面的橡胶垫。

8.根据权利要求1所述的自调节定位销，其中所述销柱底部及所述基座内腔底面位于销柱底部水平位移途径处，皆设有摩擦垫。

9.一种末端执行器，其包括：安装板，定位销，其中所述安装板上位处对应FOUP销孔处设置有定位销，其中所述定位销采用如权利要求1至8中任一所述自调节定位销的结构。

10.一种FOUP搬运机器人，其包括：机械臂单元，末端执行器，其中所述机械臂单元的腕部与末端执行器连接，所述末端执行器为权利要求9所述的末端执行器的结构。