CN117445006A - 一种机械手传动手臂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种机械手传动手臂装置，解决了常规人工取放晶圆的方式费事费力，且容易损坏晶圆等问题，其方案包括：内部镂空的机座、置于机座内的第一驱动件以及第二驱动件、相互独立的第一基板以及第二基板，机座开口顶端一侧通过固爪板封口，所述固爪板上转动连接有第一转轴，第一转轴顶端与所述第一基板同轴固定，其底端轴段通过第一同步轮与第一驱动件传动，第一转轴在第一同步轮与固爪板之间对应的轴段上还设置有第二同步轮，第二同步轮底端转动连接在所述第一同步轮顶端，其顶端通过第二转轴固定连接第二基板，第一转轴穿过第二转轴设置，第二驱动件用以第二同步轮传动，第一驱动件与第二驱动件相对设置且二者对应传动结构在高度上相错位。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆运输技术领域，尤其涉及一种机械手传动手臂装置。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。
晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。
晶圆在加工过程中常常需要将晶圆运输到各种流水线，且晶圆在未加工或加工完成后，在其上一般都会有镭雕信息，以便对晶圆进行区分，因此需要取出晶圆进行识别；然而传统的运输取放过程一般是通过人工用手取出或放下，这样由于人工长期工作会疲劳，会导致效率降低，且人工不易控制力道，在取放晶圆时常容易损坏晶圆，为此，我们提出一种机械手传动手臂装置以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种能够实现晶圆运输流水线中自动化取放的机械手传动手臂装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种机械手传动手臂装置，包括：内部镂空的机座、置于机座内的第一驱动件以及第二驱动件、相互独立的第一基板以及第二基板，所述机座开口顶端一侧通过固爪板封口，所述固爪板上转动连接有第一转轴，所述第一转轴顶端与所述第一基板同轴固定，其底端轴段通过第一同步轮与所述第一驱动件传动，所述第一转轴在第一同步轮与固爪板之间对应的轴段上还设置有第二同步轮，所述第二同步轮底端转动连接在所述第一同步轮顶端，其顶端通过第二转轴固定连接所述第二基板，所述第一转轴穿过所述第二转轴设置，所述第二驱动件用以所述第二同步轮传动，所述第一驱动件与第二驱动件相对设置且二者对应传动结构在高度上相错位。
进一步地，所述第一驱动件与第二驱动件均包括电机、固机板、谐波减速机、固谐板、同步带、带轮、固轮块以及固轮轴，所述固机板与所述固谐板并列固定在所述机座内，且分别用以固定所述电机与所述谐波减速器，所述固轮块与所述固轮板连接成拱形结构且螺栓固定在机座内，所述固轮轴转动连接在所述固轮板中心，所述电机输出端与所述固轮轴顶端通过带轮以及同步带传动，所述固轮轴底端同样通过带轮以及同步带分别与所述第一同步轮以及第二同步轮传动。
进一步地，所述第一同步轮底部还设有与其对应的限位板以及限位片，所述限位板固定设置在机座内底，其上开设有优弧式的滑槽，所述限位片一端与所述第一转轴底端同轴固定，另一端滑动连接在所述滑槽内。
进一步地，所述滑槽弧度不超过270°。
进一步地，所述固爪板上固定连接有两个第一螺丝，所述第二基板在对应固爪板的地面还固定有第二螺丝，所述第二螺丝用以对第二基板的转动进行硬限位且限位幅度不超过270°。
进一步地，所述机座底部两端分别设有槽型传感器以及固传板，所述槽型传感器通过固传板与机座连接固定，其用以分别感应所述第一驱动件原点位置以及第二驱动件原点位置，所述第二驱动件对应固轮轴的底端还设有感应片。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：由第一驱动件驱动第一转轴在固爪板上转动，继而带动第一转轴顶端的第一基板进行转动，实现晶圆运输流水线中夹取作业的传动自由度需求，同样的，由转动连接在第一转轴轴段上的第二同步轮连接第二转轴，再通过第二驱动件对应带动第二转轴转动以实现第二转轴顶部固定的第二基板的夹取传动需求，再以第一转轴穿过空心轴式的第二转轴设置。以此保证二者转动过程的互不干涉，整体设备空间利用率高、结构轻巧，无需多余传动结构，成本更低。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的整体内部结构示意图；
图2示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的背面内部结构示意图；
图3示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的第一基板及其限位结构示意图；
图4示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的第二基板及其限位结构示意图；
图5和图6示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的第一螺丝以及第二螺丝位置结构示意图。
图中标号：1、机座；2、第一驱动件；3、第二驱动件；301、电机；302、固机板；303、谐波减速机；304、固谐板；305、同步带；306、带轮；307、固轮块；308、固轮轴；309、固轮板；4、第一基板；5、第二基板；6、固爪板；7、第一转轴；8、第一同步轮；9、第二同步轮；10、第二转轴；11、限位板；12、限位片；13、滑槽；14、槽型传感器；15、固传板；16、感应片；17、第一螺丝；18、第二螺丝。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1-图6示出。
如图1和图2所示，对于整体结构而言，在本实施例中，一种机械手传动手臂装置，包括：内部镂空的机座1、置于机座1内的第一驱动件2以及第二驱动件3、相互独立的第一基板4以及第二基板5，所述机座1开口顶端一侧通过固爪板6封口，所述固爪板6上转动连接有第一转轴7，所述第一转轴7顶端与所述第一基板4同轴固定，其底端轴段通过第一同步轮8与所述第一驱动件2传动，所述第一转轴7在第一同步轮8与固爪板6之间对应的轴段上还设置有第二同步轮9，所述第二同步轮9底端转动连接在所述第一同步轮8顶端，其顶端通过第二转轴10固定连接所述第二基板5，所述第一转轴7穿过所述第二转轴10设置，所述第二驱动件3用以所述第二同步轮9传动，所述第一驱动件2与第二驱动件3相对设置且二者对应传动结构在高度上相错位。
通过上述结构，在本申请中，由第一驱动件2驱动第一转轴7在固爪板6上转动，继而带动第一转轴7顶端的第一基板4进行转动，实现晶圆运输流水线中夹取作业的传动自由度需求，同样的，由转动连接在第一转轴7轴段上的第二同步轮9连接第二转轴10，再通过第二驱动件3对应带动第二转轴10转动以实现第二转轴10顶部固定的第二基板5的夹取传动需求，需要注意的是，所述第一转轴7穿过所述第二转轴10设置，及第二转轴10为空心轴，以此保证二者转动过程的互不干涉，即第一基板4与第二基板5抓取晶圆过程中是相互独立的。
而对于两个驱动件的具体结构设置，在本实施例中，如图1和图2所示，所述第一驱动件2与第二驱动件3均包括电机301、固机板302、谐波减速机303、固谐板304、同步带305、带轮306、固轮块307以及固轮轴308，所述固机板302与所述固谐板304并列固定在所述机座1内，且分别用以固定所述电机301与所述谐波减速器，所述固轮块307与所述固轮板309连接成拱形结构且螺栓固定在机座1内，所述固轮轴308转动连接在所述固轮板309中心，所述电机301输出端与所述固轮轴308顶端通过带轮306以及同步带305传动，所述固轮轴308底端同样通过带轮306以及同步带305分别与所述第一同步轮8以及第二同步轮9传动。
二者均为带传动，且对应带传动结构一个位于机座1内顶，一个位于机座1内底，从而在高度上相互错位，保证机座1空间的利用率，此安装布局方式使得整体传动装置一体化程度更高，机座1结构也更为轻巧，避免了多余的传动布局，减少传动结构数量以及对电机301的要求，间接降低装置成本。
更进一步地，对于第一驱动件2夹取晶圆过程中的限位，本申请在所述第一同步轮8底部还设有与其对应的限位板11以及限位片12，所述限位板11固定设置在机座1内底，其上开设有优弧式的滑槽13，所述限位片12一端与所述第一转轴7底端同轴固定，另一端滑动连接在所述滑槽13内，所述滑槽13弧度不超过270°，通过限位片12与限位板11上滑槽13的相抵限位，间接对第一同步轮8的转动幅度进行限位，在本实施例中，滑槽13限位弧度为270°。
而对于第二驱动件3夹取晶圆过程中的限位，本申请在所述固爪板6上固定连接有两个第一螺丝17，所述第二基板5在对应固爪板6的地面还固定有第二螺丝18，所述第二螺丝18用以对第二基板5的转动进行硬限位且限位幅度不超过270°，通过以第二转轴10轴线圆周排列的两个第一螺丝17以及一个第二螺丝18，第二螺丝18跟随第二基板5转动，而后与第一螺丝17硬接触限位，实现270°弧度的转动限制。
同样的，对于第一基板4以及第二基板5的复位原点，本申请在所述机座1底部两端分别设有槽型传感器14以及固传板15，所述槽型传感器14通过固传板15与机座1连接固定，其用以分别感应所述第一驱动件2原点位置以及第二驱动件3原点位置，所述第二驱动件3对应固轮轴308的底端还设有感应片16，槽型传感器14能够检测带轮306结构对应基板原点位置的初始位置，再将光电信号转换为数字信号以反馈控制两个驱动件中的电机301，精确度高。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种机械手传动手臂装置，其特征在于，包括：内部镂空的机座、置于机座内的第一驱动件以及第二驱动件、相互独立的第一基板以及第二基板，所述机座开口顶端一侧通过固爪板封口，所述固爪板上转动连接有第一转轴，所述第一转轴顶端与所述第一基板同轴固定，其底端轴段通过第一同步轮与所述第一驱动件传动，所述第一转轴在第一同步轮与固爪板之间对应的轴段上还设置有第二同步轮，所述第二同步轮底端转动连接在所述第一同步轮顶端，其顶端通过第二转轴固定连接所述第二基板，所述第一转轴穿过所述第二转轴设置，所述第二驱动件用以所述第二同步轮传动，所述第一驱动件与第二驱动件相对设置且二者对应传动结构在高度上相错位。
2.根据权利要求1所述的一种机械手传动手臂装置，其特征在于：所述第一驱动件与第二驱动件均包括电机、固机板、谐波减速机、固谐板、同步带、带轮、固轮块以及固轮轴，所述固机板与所述固谐板并列固定在所述机座内，且分别用以固定所述电机与所述谐波减速器，所述固轮块与所述固轮板连接成拱形结构且螺栓固定在机座内，所述固轮轴转动连接在所述固轮板中心，所述电机输出端与所述固轮轴顶端通过带轮以及同步带传动，所述固轮轴底端同样通过带轮以及同步带分别与所述第一同步轮以及第二同步轮传动。
3.根据权利要求2所述的一种机械手传动手臂装置，其特征在于：所述第一同步轮底部还设有与其对应的限位板以及限位片，所述限位板固定设置在机座内底，其上开设有优弧式的滑槽，所述限位片一端与所述第一转轴底端同轴固定，另一端滑动连接在所述滑槽内。
4.根据权利要求3所述的一种机械手传动手臂装置，其特征在于：所述滑槽弧度不超过270°。
5.根据权利要求1所述的一种机械手传动手臂装置，其特征在于：所述固爪板上固定连接有两个第一螺丝，所述第二基板在对应固爪板的地面还固定有第二螺丝，所述第二螺丝用以对第二基板的转动进行硬限位且限位幅度不超过270°。
6.根据权利要求1所述的一种机械手传动手臂装置，其特征在于：所述机座底部两端分别设有槽型传感器以及固传板，所述槽型传感器通过固传板与机座连接固定，其用以分别感应所述第一驱动件原点位置以及第二驱动件原点位置，所述第二驱动件对应固轮轴的底端还设有感应片。
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