实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术人工装载石墨舟,自动化程度不高、影响工艺质量且不安全的技术问题,提供了一种PECVD自动装卸舟装置。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为设计一种PECVD自动装卸舟装置,包括一控制系统、机械手装置和与机械手装置平行的小车升降机构;其中:
所述机械手装置包括一沿Z轴方向的竖直轴;与竖直轴可上下运动连接且沿Y轴方向的水平轴;与水平轴可沿Y轴方向前后运动连接的机械手臂;与机械手臂可沿Y轴方向前后运动连接的机械手爪;
小车升降机构具有一可前后运动和上下运动的小车升降平台;
控制系统与所述水平轴、机械手臂、机械手爪和小车升降机构相连并控制其运动。
所述竖直轴与水平轴之间通过一丝杆传动机构连接,水平轴与机械手臂之间、机械手臂与机械手爪之间通过带传动机构连接,且所述丝杆传动机构和带传动机构均与控制系统相连并受控制系统控制。
所述竖直轴包括相对设置的第一竖直轴和第二竖直轴;所述机械手臂包括与所述第一竖直轴和第二竖直轴分别连接的第一机械手臂和第二机械手臂,第一机械手臂与第二机械手臂之间连接有一机械手臂连接轴;所述机械手爪包括相对设置的第一机械手爪和第二机械手爪。
所述第一机械手爪和第二机械手爪均成“L”型且相对设置在机械手臂的下部。
所述竖直轴上还设有石墨舟暂存区。
本实用新型PECVD自动装卸舟装置设置一受控制系统控制的小车升降机构和机械手装置,通过小车升降机构可将装载在小车上的石墨舟运动到需要工位,人工只需将装载有石墨舟的小车在起始位置推入或推出小车升降机构即可,装卸均非常安全。同时,机械手装置通过一控制系统控制可上下运动的水平轴、可沿Y轴方向前后运动的机械手臂和机械手爪的运动,实现对石墨舟的自动装卸,相比现有技术人工装卸又具有自动化程度高且不会影响工艺质量的优点。
具体实施方式
请参见图1。本实用新型PECVD自动装卸舟装置包括一控制系统、机械手装置9和与机械手装置平行的小车升降机构6。
为便于描述,在本实施例中,如图所示,定义上下方向为Z轴方向,前后方向为Y轴方向,左右方向为X轴方向。
机械手装置9包括Z轴方向的竖直轴1、沿Y轴方向连接在竖直轴上的水平轴2、连接在水平轴上的机械手臂3、连接于机械手臂上的机械手爪5和控制系统。其中:
竖直轴1包括一第一竖直轴11和第二竖直轴12,并通过一Z轴传动机构与水平轴2相连,且水平轴2在Z轴传动机构的带动下可沿Z轴方向上下运动。第一竖直轴11和第二竖直轴12的内侧还分别对称设有石墨舟暂存区13,用于暂时放置石墨舟。石墨舟暂存区的数量为每个工位对应设置一套。在本具体实施例中,一套对称分别设置在第一竖直轴和第二竖直轴上的石墨舟暂存区13配合用于放置石墨舟,其为一杆状结构。
水平轴2包括一第一水平轴21和第二水平轴22,第一水平轴21和第二水平轴22通过Z轴传动机构分别对应连接在第一竖直轴11和第二竖直轴12上。水平轴2通过一Y轴传动机构与机械手臂3相连,机械手臂3在Y轴传动机构的带动下可沿水平轴2所在的Y轴方向前后运动。
机械手臂3包括一第一机械手臂31和第二机械手臂32,第一机械手臂31和第二机械手臂32通过Y轴传动机构分别对应连接在第一水平轴和第二水平轴上。机械手臂3上固定连接有一位于X轴方向的机械手臂连接轴4,当Y轴传动机构带动第一机械手臂沿Y轴方向运动时,该连接轴可带动第二机械手臂以同样的速度沿相同方向随第一机械手臂从动。
机械手臂通过同步带和导轨与机械手爪5相连,机械手爪可在Y轴传动机构的带动下沿Y轴方向前后运动。
机械手爪5包括一第一机械手爪51和第二机械手爪52,第一机械手爪51和第二机械手爪52均呈“L”型,且相对设置在机械手臂的下部。第一机械手爪51和第二机械手爪52相对运动到抓取位置即石墨舟两端的正下方时,两个手爪同时以相同的速度竖直上升,其相对的水平端配合即可将石墨舟平稳端于水平端上并随机械手装置适时的进行水平或者上下运动。
在竖直轴和水平轴的预定位置还可以设置限定所述传动机构运行的限位传感器。
小车升降机构6设在机械手装置的前方,其设有一可前后运动和上下运动的小车升降平台,以用于放置装载有石墨舟的小车,并可带动小车前后运动和上下运动到合适的位置。小车升降平台的前后运动和上下运动可以采用现有技术的机械传动机构来实现,如气缸传动机构等。
控制系统与Z轴传动机构、Y轴传动机构和小车升降机构均相连且控制所述Z轴传动机构、Y轴传动机构和小车升降机构工作。
Z轴传动机构为丝杆传动机构,Y轴传动机构为带传动机构,所述传动机构包括步进电机、伺服电机、同步带、导轨和丝杆。本实用新型并不限定传动机构的结构,可采用现有技术的任何结构,但由于丝杆传动机构具有较高的精度,并且能承受较大的重量,因此控制机械手臂上下运行的Z轴传动机构优选采用丝杆传动机构。
请一并参见图2。本实用新型PECVD自动装卸舟装置的工作过程如下:装舟之前,机械手装置9在进舟机构8前方的无障碍空间处于待命状态,进舟机构具有一装载石墨舟的双SIC悬臂杆81,其受一X轴传动机构的带动而在X轴方向运动,X轴传动机构为带传动机构,包括同步带、导轨和步进电机,X轴传动机构也可以受所述控制系统控制。小车升降机构6处于装舟时的起始位置。先由人工将装载硅片的石墨舟71放置到小车7上,并把小车推入到小车升降机构中。当PLC接收到装舟指令后,控制系统控制小车升降机构带动小车沿Y轴往双SIC悬臂杆方向运动,到达预定位置后再沿Z轴竖直向上运行,直到其到达设定的小车上下位置,即小车的工位后停止小车升降机构的运动。
然后机械手装置开始工作:控制系统控制Z轴传动机构带动水平轴2沿竖直轴向下运动到设定位置,然后,Y轴传动机构带动机械手臂3向置于小车升降平台上的小车7方向运动,到小车上的石墨舟71位置时,Y轴传动机构带动机械手爪运行到该石墨舟的正下方,此时Y轴传动机构停止运动。控制系统控制Z轴传动机构带动第一机械手臂沿竖直轴向上运行,第二机械手臂在机械手臂连接轴的带动下跟着第一机械手臂以同样的速度和方向竖直向上运行,同时,连接在机械手臂上的机械手爪也随机械手臂沿竖直轴向上运行将小车上的石墨舟平稳抬起后往上提升。Z轴传动机构带动水平轴沿竖直轴向上运动到相应工位的进舟机构8的双SIC悬臂杆81上方位置后停止,然后,Y轴传动机构带动机械手臂和机械手爪沿Y轴方向向双SIC悬臂杆81方向运动,当机械手爪和石墨舟位于双SIC悬臂杆正上方时停止Y轴传动机构的运动,然后Z轴传动机构带动水平轴向下运动将石墨舟平稳放置在双SIC悬臂杆上,机械手爪脱离石墨舟。接着由Y轴传动机构带动机械手臂水平后退到进舟机构前方的无障碍空间。随后进舟机构8带动双SIC悬臂杆81沿X轴方向运动将石墨舟送往反应室,当其到达平移终点位置时,进舟机构再沿Z轴方向竖直向下运行,把舟平稳放入反应室后沿X轴导轨水平后退至进舟机构平移运行的起始位置,实现石墨舟与反应室的软着陆。
等到工艺结束,进舟机构带动双SIC悬臂杆将石墨舟从反应室内取出后,机械手装置再沿装舟时的路径反向运行,把石墨舟放置到位于竖直轴内侧对应工位的石墨舟暂存区,待舟充分冷却以后,机械手再沿竖直轴竖直向下运行把石墨舟放置到小车升降机构中的小车上。然后由控制系统控制小车升降机构带动小车沿Y轴水平后退到预定位置,再沿Z轴竖直向下运行到装舟时的起始位置后,由人工取走石墨舟。
本PECVD自动装卸舟装置,可通过独立的控制系统联机检测各个工位的工作状况,适时的进行X、Y、Z轴运动和装卸片小车平台放置处理,装舟时只需人工将装好片的舟放置在小车上并将小车推至小车升降机构,控制系统控制小车升降机构运动到装载工位,机械手装置将自动完成装载至双SIC悬臂杆的全部动作;卸舟时机械手装置会自动将出炉的双SIC悬臂杆上的石墨舟取出并放置在小车上,人工只需把小车从小车升降机构推至装片台,待石墨舟充分冷却后取走硅片即可。
全套动作由控制系统控制,各种动作通过电机与导轨配合自动完成,系统可通过与各个工位现场计算机及限位传感器进行联锁,保护石墨舟及反应片的安全。
本实用新型的PECVD自动装卸舟装置大大的提高了减反射膜生长工艺的自动化操作程度,配合另置的自动或半自动装卸片机械,可以大量的节省操作所需人工,且避免了人工操作的随意性对工艺产生的影响。