CN204397909U - 机械手臂辅助装置及机械手臂系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种机械手臂辅助装置及机械手臂系统，所述机械手臂通过机台控制端进行水平或垂直方向运动，所述机械手臂辅助装置包括用于探测机械手臂在水平或垂直方向中任一方向上的运动状态的第一探测装置、用于探测机械手臂在另一方向上的运动状态的第二探测装置、继电器和电源，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述电源、第一探测装置、第二探测装置和线圈串联，所述机台控制端包括告警信号端子和机械手臂停止控制模块，所述继电器开关的两端分别连接所述告警信号端子和机械手臂停止控制模块。本实用新型能够有效地避免在马达控制器异常时机械手臂在水平及垂直方向上同时运动而碰撞的问题，并实现了更早的报警，将损失降到最低。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造领域，尤其是涉及机械手臂辅助装置及机械手臂系统。
背景技术
在晶圆生产过程中，每次刻蚀完成后，都要使用酸槽机台进行很多道不同的清洗，用于去除晶圆表面上不同的污染物质。
利用酸槽机台对晶圆清洗时，是通过机械手臂运送晶圆，进而将晶圆放置在酸槽机台内进行清洗。具体的说，马达控制器控制马达带动机械手臂进行水平或者垂直运动，一般来说，为了提高生产效率，酸槽机台会同时采用多个机械手臂同时运动晶圆，多个机械手臂必须同时做水平运动或同时做垂直运动，如果多个机械手臂同时在水平和垂直方向上运动，就会产生碰撞进而导致晶圆的报废。之所以发生这种情况，通常是由于马达或马达控制器内部电子元器件的老化进而使得马达控制器内部互锁功能失效，目前并没有预防机械手臂碰撞的方法，只能等机械手臂停止运动后更换马达及马达控制器。
因此，提供一种可以检测机械手臂运动状态，在水平方向和垂直方向上均有机械手臂作动时迅速停止一个方向上或所有方向上的机械手臂的机械手臂辅助装置，是需要解决的一个技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种机械手臂辅助装置，可以检测机械手臂运动状态并在多个机械手臂水平方向和垂直方向同时作动时迅速停止任一个或多个机械手臂以解决机械手臂的碰撞问题。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种机械手臂系统，用于检测机械手臂运动状态并在多个机械手臂水平方向和垂直方向同时作动时迅速停止任一个或多个机械手臂，机台控制端通过多个马达控制器和马达控制多个机械手臂进行水平或垂直方向运动，所述机台控制端包括告警信号端子和机械手臂停止控制模块，所述机械手臂辅助装置包括继电器、电源以及探测装置，所述探测装置包括用于探测所述多个机械手臂在水平方向上的运动状态的多个第一探测装置以及用于探测所述多个机械手臂在垂直方向上的运动状态的多个第二探测装置，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述电源、多个第一探测装置、多个第二探测装置和线圈串联，所述继电器开关的两端分别连接所述告警信号端子和机械手臂停止控制模块。
进一步地，所述马达控制器包括第一马达控制器和第二马达控制器，所述马达包括第一马达和第二马达，所述第一马达控制器、第二马达控制器分别通过输出端电源线与第一马达和第二马达连接，所述机械手臂的数量为两个，所述第一马达带动一机械手臂移动，所述第二马达带动另一机械手臂移动。
进一步地，所述第一探测装置、第二探测装置和继电器的初始状态均为断开。
进一步地，所述第一探测装置为电流感应器，并套接在所述第一马达控制器的输出端电源线上。
进一步地，所述第二探测装置为电流感应器，并套接在所述第二马达控制器的输出端电源线上。
进一步地，所述第二探测装置为常开式位置传感器，当所述常开式位置传感器探测的机械手臂运动时由断开状态切换为闭合状态。
进一步地，所述常开式位置传感器固定在机械手臂上。
进一步地，所述电流感应器的电流感应范围为0.8～2安培，当所述电流感应器探测的机械手臂运动时，所述电流感应器由断开状态切换为闭合状态。
进一步地，所述电源为24伏直流电源。
本实用新型还提供了一种机械手臂系统，包括多个机械手臂、多个马达、多个马达控制器以及机台控制端，所述机台控制端通过所述多个马达控制器和马达控制多个机械手臂进行水平或垂直方向运动，所述机械手臂系统还包括上述机械手臂辅助装置。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种机械手臂辅助装置，所述机械手臂辅助装置包括继电器、电源以及探测装置，所述探测装置包括用于探测所述多个机械手臂在水平方向上的运动状态的多个第一探测装置以及用于探测所述多个机械手臂在垂直方向上的运动状态的多个第二探测装置，当水平方向和垂直方向上均有机械手臂运动时，水平方向上运动的机械手臂对应的第一探测装置以及垂直方向上运动的机械手臂对应的第二探测装置与继电器、电源构成一个电路回路，继电器状态发生变化，进而产生一机械手臂停止控制命令给机台控制端，机台控制端通过马达控制器和马达控制水平方向和/或垂直方向上运动的机械手臂停止动作，避免机械手臂发生碰撞导致晶圆报废，并实现了更早的报警，将损失降到最低。
附图说明
图1为本实用新型的机械手臂辅助装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的探测装置的工作原理图；
图3为本实用新型实施例二提供的探测装置的工作原理图。
具体实施方式
本实用新型提供一种机械手臂辅助装置以及机械手臂系统，所述机械手臂辅助装置用于检测机械手臂运动状态并在多个机械手臂水平方向和垂直方向同时作动时迅速停止任一个或多个机械手臂，所述机械手臂系统包括多个机械手臂、机台控制端、多个马达、多个马达控制器，所述机台控制端通过所述多个马达控制器和马达控制多个机械手臂进行水平或垂直方向运动，所述机台控制端包括告警信号端子和机械手臂停止控制模块，其中，所述机械手臂系统还包括机械手臂辅助装置，所述机械手臂辅助装置包括继电器、电源以及探测装置，所述探测装置包括探测所述多个机械手臂在水平方向上的运动状态的多个第一探测装置以及探测所述多个机械手臂在垂直方向上的运动状态的多个第二探测装置，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述电源、多个第一探测装置、多个第二探测装置和线圈串联，所述继电器开关的两端分别连接所述告警信号端子和机械手臂停止控制模块。
下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述。根据下列描述并结合权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
实施例一
如图1和图2所示，在本实施例的机械手臂辅助装置中，机械手臂通过机台控制端进行水平或垂直方向运动，所述机械手臂辅助装置包括探测装置10、继电器20和电源30，所述探测装置10包括第一探测装置11以及第二探测装置12，所述继电器20包括线圈和继电器开关，所述电源30、第一探测装置11、第二探测装置12和线圈串联，所述机台控制端包括告警信号端子(图中未示出)和机械手臂停止控制模块(图中未示出)，所述继电器开关的两端分别连接所述告警信号端子和机械手臂停止控制模块。
在本实施例中，所述电源30为直流电源，所述机械手臂的数量为两个，马达包括第一马达和第二马达，所述马达控制器包括第一马达控制器和第二马达控制器，所述第一马达控制器通过一输出端电源线与第一马达连接，所述第二马达控制器通过另一输出端电源线与第二马达连接，所述第一马达带动一机械手臂移动，所述第二马达带动另一机械手臂移动。
优选地，每个机械手臂均可以在水平方向及垂直方向这两个方向上运动，为了使得单个机械手臂在上述两个方向上均可运动，可以采用两个马达控制器分别与两个马达连接来实现，也可以通过一个马达控制器及一个马达实现，在本实施例中，所述第一马达带动一机械手臂在水平方向或垂直方向中的一方向上运动，所述第二马达带动另一机械手臂在水平方向或垂直方向中的一方向上运动。
在本实施例中，所述第一探测装置11、第二探测装置12和继电器20的初始状态均为断开。
本申请发明人经过研究发现，在运动和静止状态时，机械手臂的马达控制器的输出功率并不相同，静止时马达控制器的电压输出约为220±10V，输出电流大约为0.3A，运动时电压输出并未有太大差别，但电流输出大约为1A，故根据电流的不同，利用电流感应的特性，去实时的侦测机械手臂的马达是否动作，即可获得马达的运动状态。在本实施例中，采用电流感应器作为所述第一探测装置11，并套接在第一马达控制器的输出端电源线上，所述电流感应器的电流感应范围为0.8～2安培，当电流感应器探测的机械手臂(即与第一马达连接的机械手臂)静止时，流经电源线的电流小于0.5安培，电流感应器为断开状态，当电流感应器探测的机械手臂运动时，所述电流感应器由断开状态切换为闭合状态。
此外，在本实施例中，所述第二探测装置12为常开式位置传感器，用于获得其探测的机械手臂的运动状态，并在其探测的机械手臂运动时，所述位置传感器由断开状态切换为闭合状态。
所述常开式位置传感器可以设置在多个地方，只要实现探测机械手臂的运动状态即可，在本实施例中，所述常开式位置传感器固定在其探测的机械手臂(即与第二马达连接的机械手臂)上，选取的所述位置传感器的响应时间需要小于0.5秒。
在本实施例中，所述电源30为24伏直流电源，将所述电流感应器及位置传感器串联在同一个回路里，并通过所述继电器20与机台控制端的告警信号(告警信号来自所述告警信号端子)及机械手臂停止控制信号(即Robot stop controlsignal，且机械手臂停止控制信号来自所述机械手臂停止控制模块)相关联，当电流感应器和位置传感器两个器件中任一个器件输出闭合(即其开关状态为闭合状态)时，不影响正常运行，但当两个器件输出同时闭合时，所述电源30使得继电器20得电而激发，所述继电器开关切换为闭合状态，继电器20基于告警信号产生所述机械手臂停止控制信号，机台控制端收到继电器20发出的所述机械手臂停止控制信号，机台控制端报警并且停止机械手臂。
当水平方向和垂直方向上均有机械手臂运动(即在本实施例中，与第一马达连接的机械手臂在一个方向上运动，同时与第二马达连接的机械手臂在另一个方向上运动)时，机台控制端报警并且停止机械手臂，机台控制端可以只停止在水平方向运动的机械手臂或只停止在垂直方向运动的机械手臂，还可以同时停止在水平方向以及垂直方向运动的机械手臂。在本实施例中，机台控制端报警并且同时停止所有在水平方向以及垂直方向运动的机械手臂。
在本实施例中，通过测试，该电路总的响应时间小于1秒，机械手臂的制动距离大约在1cm左右。
需要指出的是，在本实施例中，机械手臂作为酸槽机台的组成部分，用于运送晶圆，然而，本实用新型提供的机械手臂辅助装置及机械手臂系统还能广泛应用在其他领域，如应用在机械领域。
实施例二
如图1和图3所示，本实施例与实施例一区别在于，所述第一探测装置11和第二探测装置12均为电流感应器，第二探测装置12套接在第二马达控制器的输出端电源线上。
在实施例二中，第一探测装置11和第二探测装置12设定为初始断开状态，即设定这两路电流感应器均为常开式电流感应器，设定两者的感应电流为0.8～2安培，只有在第一探测装置11和第二探测装置12这两路电流感应器均为闭合状态时，机台控制端才会收到继电器20发出的所述机械手臂停止控制信号，机台控制端报警并且停止机械手臂。
综上，与现有技术相比，本实用新型提供了一种机械手臂辅助装置，所述机械手臂辅助装置包括继电器、电源以及探测装置，所述探测装置包括用于探测所述多个机械手臂在水平方向上的运动状态的多个第一探测装置以及用于探测所述多个机械手臂在垂直方向上的运动状态的多个第二探测装置，当水平方向和垂直方向上均有机械手臂运动时，水平方向上运动的机械手臂对应的第一探测装置以及垂直方向上运动的机械手臂对应的第二探测装置与继电器、电源构成一个电路回路，继电器状态发生变化，进而产生一机械手臂停止控制命令给机台控制端，机台控制端通过马达控制器和马达控制水平方向和/或垂直方向上运动的机械手臂停止动作，避免机械手臂发生碰撞导致晶圆报废，并实现了更早的报警，将损失降到最低。
上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机械手臂辅助装置，用于检测机械手臂运动状态并在多个机械手臂水平方向和垂直方向同时作动时迅速停止任一个或多个机械手臂，机台控制端通过多个马达控制器和马达控制多个机械手臂进行水平或垂直方向运动，所述机台控制端包括告警信号端子和机械手臂停止控制模块，其特征在于，所述机械手臂辅助装置包括继电器、电源以及探测装置，所述探测装置包括用于探测所述多个机械手臂在水平方向上的运动状态的多个第一探测装置以及用于探测所述多个机械手臂在垂直方向上的运动状态的多个第二探测装置，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述电源、多个第一探测装置、多个第二探测装置和线圈串联，所述继电器开关的两端分别连接所述告警信号端子和机械手臂停止控制模块。
2.如权利要求1所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述马达控制器包括第一马达控制器和第二马达控制器，所述马达包括第一马达和第二马达，所述第一马达控制器、第二马达控制器分别通过输出端电源线与第一马达和第二马达连接，所述机械手臂的数量为两个，所述第一马达带动一机械手臂移动，所述第二马达带动另一机械手臂移动。
3.如权利要求2所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述第一探测装置、第二探测装置和继电器的初始状态均为断开。
4.如权利要求3所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述第一探测装置为电流感应器，并套接在所述第一马达控制器的输出端电源线上。
5.如权利要求4所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述第二探测装置为电流感应器，并套接在所述第二马达控制器的输出端电源线上。
6.如权利要求4所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述第二探测装置为常开式位置传感器，当所述常开式位置传感器探测的机械手臂运动时由断开状态切换为闭合状态。
7.如权利要求6所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述常开式位置传感器固定在机械手臂上。
8.如权利要求5或6所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述电流感应器的电流感应范围为0.8～2安培，当所述电流感应器探测的机械手臂运动时，所述电流感应器由断开状态切换为闭合状态。
9.如权利要求1-7任一项所述的机械手臂辅助装置，其特征在于，所述电源为24伏直流电源。
10.一种机械手臂系统，包括多个机械手臂、多个马达、多个马达控制器以及机台控制端，所述机台控制端通过所述多个马达控制器和马达控制多个机械手臂进行水平或垂直方向运动，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任意一项所述的机械手臂辅助装置。
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| CN201520025537.3U CN204397909U (zh) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | 机械手臂辅助装置及机械手臂系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106926278A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-07 | 力源液压系统（贵阳）有限公司 | 机械人第6轴运动手抓防撞机方法及装置 |
| CN111093908A (zh) * | 2017-09-15 | 2020-05-01 | 西门子股份公司 | 冗余的相异的碰撞监控 |
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