CN201877413U - 取送硅片的机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种取送硅片的机械手，它包括水平驱动机构、/垂直驱动机构和旋转驱动机构，以及气路系统，垂直驱动机构、旋转驱动机构和机械手在水平驱动机构的带动下，整体水平移动；旋转驱动机构和机械手在垂直驱动机构的带动下沿竖直方向移动；机械手在旋转驱动机构的带动下旋转取片。所述旋转驱动机构为两个，每一旋转驱动机构连接一内臂，两内臂同轴套设，其中内侧的内臂伸出外侧的内臂，各内臂顶部连接叉爪。本实用新型通过两套旋转机构带动同轴系的两内臂间隔往复取送硅片，使效率提高了一倍。

Description

取送硅片的机械手

技术领域

本实用新型涉及一种取送硅片的机械手，特别是关于一种取送薄型基片的双叉式机械手。

背景技术

目前在半导体硅片制造行业中，需要将硅片在各工艺设备中高速、准确、洁净且绝对安全的反复传送！因此必须要用高性能的专用机械手来完成。现在使用最多的是一种三折臂形式的机械手，该类机械采用主臂、副臂和手腕三个关节结构连接叉爪，其结构复杂且体积大，在运动过程中易产生机械颗粒对硅片造成二次污染。还有一种是目前新开发的单臂单叉形式的机械手，这种机械手虽然能够避免关节的复杂性，但是它同三折臂形式的机械手存在一样的缺陷是：它们都仅是在主臂上连接一个叉爪，当这个叉爪取送硅片时，由于只有一只叉爪在工作，对取或放的过程就会产生一个时间间歇，这样，就势必大大降低工作效率，加长了芯片制造过程的无效时间。为了提高效率，目前国际上多采用的双叉机械手为双三折臂结构型式来实现双叉爪(即六折臂双叉)，该机械手的结构形式使前述的缺点增加的一倍！

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是基于单臂单爪机械手的结构和原理，提出一种工作效率高的，单臂双叉的取送硅片机械手。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种取送硅片的机械手，它包括用于驱动机械手的水平驱动机构、垂直驱动机构和旋转驱动机构，以及气路系统，其特征在于：所述旋转驱动机构为两组，分别包括一旋转驱动电机，各所述旋转驱动电机分别通过传动装置连接一第一内臂和第二内臂，所述两内臂同轴套设，其中第二内臂在内且两端伸出第一内臂，在所述两内臂的顶部分别连接一叉爪。

所述水平驱动机构包括一水平驱动电机，水平驱动电机通过一传动装置连接一沿水平方向移动的水平支架，所述水平支架上设置所述垂直驱动机构和旋转驱动机构。所述垂直驱动机构包括一垂直驱动电机，所述垂直驱动电机通过一传动装置连接一沿垂直方向移动的升降架，所述升降架上设置有所述旋转驱动机构。所述升降架设置在所述水平支架上。

还可设置一限位机构，所述限位机构包括设置在所述第一、第二内臂上的限位片，和一设置在所述垂直驱动机构上的限位柱，所述限位柱上间隔设置有多个限位环，相邻限位环的间距与硅片盒中相邻两硅片的间距一致，所述限位环的数量大于硅片盒中的硅片数量。

上述的水平驱动机构和垂直驱动机构所用的传动装置可为电机带动下的丝杠和导轨光杠的组合。旋转驱动机构所用的传动装置为齿轮传动机构。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型通过四个电机带动三种驱动，一个水平驱动电机带动机构整体做水平直线运动；一个垂直驱动电机带动安装有外主臂的升降架做上、下垂直运动；在外主臂内同轴套设两个内臂，两个旋转驱动电机分别驱动同轴的两个内臂各自旋转。本实用新型主要是通过外主臂上的内、外两套同轴且各自独立运动的轴系实现单臂双叉的简捷机构，在往复取送硅片时，节省了大量的时间，提高了效率。2、外主臂内同轴系的两个独立内臂各自通过转动与水平移动的合成运动构成函数关系，实现两叉爪在另一水平方向上的各自直线运动，再加上升降运动的复合，实现了在任一高度上的三维取送硅片的运动。3、本实用新型在升降运动方向上设置了双保险机构，即除了通过计算机程序设定升降行程控制外，还在竖直方向上设置了一限位柱，在限位环上设置了与硅片盒中硅片数量和位置对应的间隔环和限位环，并在内臂上设置了一凸头限位片，因此无论发生任何故障，都可以保证叉爪不会发生上、下窜动，保证了昂贵的硅片不受损坏。本实用新型结构简单，单臂双叉式机械手，体积小，成本低，三种运动可以同时协调动作，也可以单独动作，大大节省了时间。本实用新型可以广泛用于各种硅片或薄片基板的取送搬运过程中。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是垂直驱动机构和旋转驱动机构组合示意图；

图3是旋转驱动机构示意图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是限位机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型机械手要在机床上实现水平动、垂直动、旋转动的功能，因此本实用新型包括一水平驱动机构1，一垂直驱动机构2和两旋转驱动机构3、4，在两旋转驱动机构上分别安装两个机械手5、6。垂直驱动机构2、旋转驱动机构3、4和机械手5、6可以在水平驱动机构的带动下，整体沿机架水平移动；旋转驱动机构3、4和机械手5、6可以在垂直驱动机构的带动下，沿竖直方向移动；机械手5、6可以分别在各自旋转驱动机构的带动下，实现旋转取片动作。

本实用新型的水平驱动机构1包括一安装在机架上的水平驱动电机11，水平驱动电机11的输出端连接一丝杠12，丝杠12上连接一水平支架13，水平支架13同时滑设在与丝杠平行的上、下两导轨光杠14上，在丝杠的带动下，可以沿两导轨光杠进行水平方向的运动。

本实用新型的垂直驱动机构2包括一设置在水平支架13底部的垂直驱动电机21，垂直驱动电机21通过联轴器连接一丝杠22，丝杠22通过轴承转动连接在水平支架11上。丝杠22上连接一升降架23，升降架23同时穿设在与丝杠平行设置的垂向导轨光杠24上，升降架23在丝杠22的旋转带动及垂向导轨光杠24的导向作用下，进行垂直上、下运动。升降架23上连接一外主臂25。

本实用新型的旋转驱动机构3包括一设置在升降架23底部的旋转驱动电机31，旋转驱动电机31的输出端连接一主动轮32。主动轮32经过至少一级传动，最后通过从动轮33的中心连接一第一内臂51，第一内臂51套设在外主臂25的内部，之间由轴承支撑。第一内臂51为机械手5的一部分，第一内臂51上端穿出外主臂25、升降架23及水平支架11后，连接叉爪52。

旋转驱动机构4与旋转驱动机构3一样，也包括一设置在升降架23底部的旋转驱动电机41，旋转驱动电机41的输出端连接一主动轮42，主动轮42经过至少一级传动，最后通过从动轮43的中心连接一第二内臂61，第二内臂61套设在第一内臂51的内部。第二内臂61为机械手6的一部分，第二内臂61上端穿出第一内臂51、升降架23及水平支架11后，连接叉爪62。

上述的主动轮、从动轮构成的传动机构，一般为齿轮机构，也可为其他可能实现的传动机构。

本实用新型中，机械手5和6采用同轴系。外主臂25、第一内臂51均为空心轴，第一内臂51套设在外主臂25之内，第一内臂51上端伸出外主臂连接叉手；第二内臂61穿过第一内臂51的中心，其底部和顶部都露在第一内臂51之外，底部外接从动轮43，顶部穿出第一内臂51后连接叉爪62。这样，在旋转驱动机构3、4的分别带动下，机械手5和6就可互不干扰地同轴转动，通过计算机程序控制，轮流地取送硅片，有效弥补了闲置时间。

在第一内臂51和第二内臂61的内部，分别设置有与叉爪连通的真空气道，以及在手爪上设置有吸盘，这些均属于现有技术，在此不做赘述。

上述实施例中，为了保证机械手在抓取硅片的过程中，即使发生机械或电器或程序控制故障，也不会造成对硅片盒中硅片的损坏，本实用新型设置了限位机构7。如图5所示，限位机构7包括一设置在支架上的限位柱71，在限位柱71上间隔设置有多个限位环72。对应地，在两内臂上分别设置有限位片73，限位片裸露在外，并在各限位片上设置有凹部和凸部。限位片73随各目的内臂一起转动，限位片73的凸部可以插设在两相邻的限位环72之间从而限制轴向移动。两相邻限位环72之间的间距，与硅片盒中两相邻硅片的间距一致。限位环的数量与磁盘盒中排列的硅片数量相同，或者至少不能少于硅片的数量。限位片73在相邻的两限位环72之间的有效行程要小于叉爪在两硅片之间的有效行程，才可以有效地保护硅片不受损害。当内臂带动叉爪上下移动时，限位片73的凸部远离限位环72；当内臂带动叉爪转动到达取送硅片位置时，限位片73的凸部恰好旋入到两相邻的限位环72之间，即使此时发生任何故障，两限位环都可以保证内臂带动的叉爪不会上、下窜动，进而可以保证其它硅片不受损坏。本实用新型的限位机构还可以采用其它方式，在此不再一一赘述。

本实用新型在工作时，水平驱动机构1驱动水平支架13及垂直驱动机构2和旋转驱动机构3、4沿两导轨光杠进行水平运动，使整个装置水平移动到位。垂直驱动机构2驱动升降架23及旋转驱动机构3、4垂直运动，使内臂带动叉爪升降到欲取送硅片的高度。两套旋转驱动机构3、4通过主、从动轮带动两内臂51、61做自身转动，使叉爪伸入到欲取硅片的下方，然后垂直驱动机构略微上移，贴近硅片底部。这时旋转驱动电机停止转动，启动真空泵，通过真空气道抽真空，使吸盘吸住硅片；再启动旋转驱动电机带动手爪转到存放硅片盒，接着真空气道进入空气，吸盘松开硅片，垂直驱动机构略微下移退出。旋转驱动机构3、4在程序控制下，间歇式重复上述动作，由此，当机械手5抓取硅片时，机械手6等候，当机械手5送放硅片时，机械手6伸出取片，以后两者如此往返工作。本实用新型的突出特点就在于设置了两个机械手，这两个机械手可以同轴并且间歇式运动。

上述实施例中，水平驱动机构1、垂直驱动机构2和旋转驱动机构3、4中的传动装置还可以采取其它不同的结构方式，比如在水平驱动机构1中，传动装置既可以是一对链轮组，也可以是一对带轮组，还可以是丝杠组。这些不同结构的传动装置的等效替换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种取送硅片的机械手，它包括用于驱动机械手的水平驱动机构、垂直驱动机构和旋转驱动机构，以及气路系统，其特征在于：所述旋转驱动机构为两组，分别包括一旋转驱动电机，各所述旋转驱动电机分别通过传动装置连接一第一内臂和第二内臂，所述两内臂同轴套设，其中第二内臂在内且两端伸出第一内臂，在所述两内臂的顶部分别连接一叉爪。

2.如权利要求1所述的取送硅片的机械手，其特征在于：所述水平驱动机构包括一水平驱动电机，水平驱动电机通过一传动装置连接一沿水平方向移动的水平支架，所述水平支架上设置所述垂直驱动机构和旋转驱动机构。

3.如权利要求1所述的取送硅片的机械手，其特征在于：所述垂直驱动机构包括一垂直驱动电机，所述垂直驱动电机通过一传动装置连接一沿垂直方向移动的升降架，所述升降架上设置有所述旋转驱动机构。

4.如权利要求2所述的取送硅片的机械手，其特征在于：所述垂直驱动机构包括一垂直驱动电机，所述垂直驱动电机通过一传动装置连接一沿垂直方向移动的升降架，所述升降架上设置有所述旋转驱动机构。

5.如权利要求4所述的取送硅片的机械手，其特征在于：所述升降架设置在所述水平支架上。

6.如权利要求1所述的取送硅片的机械手，其特征在于：还包括一限位机构，所述限位机构包括设置在所述第一、第二内臂上的限位片，和一设置在所述垂直驱动机构上的限位柱，所述限位柱上间隔设置有多个限位环，相邻限位环的间距与硅片盒中相邻两硅片的间距一致，所述限位环的数量大于硅片盒中的硅片数量。

7.如权利要求1所述的取送硅片的机械手，其特征在于：所述传动装置为齿轮传动机构。

8.如权利要求2或3或4所述的取送硅片的机械手，其特征在于：各所述传动装置包括由电机带动的丝杠和与丝杠平行设置的导轨光杠。

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