CN2412709Y - 应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构 - Google Patents

Abstract

一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构,该两组机构是利用双导螺杆连动进给与差动螺纹间,螺杆与螺帽互相连动关系,进而达到更具效率的定位与夹爪取放的目的;本实用新型更兼具有结构简单化、定位准确及较不占空间的特性,亦能在维护成本及空间运用的考量上,对于集成电路的生产更具极大的成本与效益。

Description

应用于标准机械介面双导螺杆倍行程 与螺纹差动取放机构

本实用新型是关于一种应用于标准机械介面的双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，特别是关于一种籍由导螺杆与螺帽间的传动与螺纹差动相互连动原理，而达到可倍行程与差动运动效果的应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构。

有鉴于半导体厂中，厂房使用空间的限制、无尘室使用维护费用的高昂及对洁净度的严格要求，于是发展出标准机械界面(SMIF)的概念与机台设计，用来区隔机台与操作人员使用的不同洁净度无尘室等级的设计，以减少粉尘污染的机会，并提高无尘室的洁净度的等级及降低维护成本，提升集成电路(IC)晶圆生产良率，其中，标准机械界面手臂(SMIF ARM)的设计更形重要。当SMIF ARK结合在制程设备机台时，传送臂须前进到制程机台中去抓取晶舟(cassette)，当ARM收回时更需能移至SMIF机台的中心点，因此夹爪需移动约两倍螺杆进给长度的距离。本实用新型在设计出能达到此行程，且其所占机台尺寸能更优于现行产品设计者，同时能达到洁净(classl)程度的洁净需求。另外IC晶圆制程环境洁净程度要求愈来愈高。在ARM的夹爪取放机引起震动，再则运动连杆数目设计得愈多，愈会造成粉尘微粒的产生，及机构抖动。习用的SMIF ARM设计，有的是利用肘节摇臂机构，利用Z轴上下、夹爪运动的方式来完成晶舟取放动作(如ASIST公司设计)；有的是于机台内侧边装置一只无杆气压缸机构，做为夹爪的前后往复进给，达到取放晶舟的目的(INFAB公司设计)；或是于机台上方设置一组机械手臂，利用手臂伸长与缩回的机构动作，达到取放晶舟的动作(FORTREND公司设计)，另一种于机台内侧边装置单一支导螺杆，并配合时规皮带轮达到夹爪倍行程，以取放晶舟(工研院机械所)。但上述机构不是因机构太过复杂，而造成机械运作时产生相互摩擦机率增加，提高微粒粉尘的生成，就是造价昂贵，维护成本高。因此，如上所述，要如何防止粉尘微粒的产生及将之有效率隔离及如何减化机构设计亦是本实用新型的主要重点。

本案实用新型人鉴于上述习用应用于标准机械介面的双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成本件应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构。

本实用新型的目的即在于提供一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，该双导螺杆倍行程机构由于采用双导螺杆连动机构便可达到倍行程目的，因可大幅减少机台纵深长约1／2，故对于机台所占的空间亦可大幅减少。与市场产品的比较，机台尺寸变小，机构刚性更强，行程更长，ARM所占的空间为最小。

本实用新型的次一目的是在于提供一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，该双导螺杆倍行程机构在机台设置时，可采外罩的方式密封SMIF ARM传动机构，可大幅减少粉尘微粒(particle)的产生及飞散。

本实用新型的另一目的是在于提供一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，该双导螺杆倍行程机构由于在设计上采用线性滑轨及导螺杆间的最佳化设计，利用其相互的支撑，固定及滑移，可大幅增加运动机构的刚性，并可减少末端取放机构夹爪震动的发生。

本实用新型的又一目的是在于提供一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其中该螺纹差动取放机构由于传动轴传动的一致性，可减少末端夹爪抓取失误的发生。

本实用新型的再一目的是在于提供一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其中该螺纹差动取放机构造简单，可大幅减少末端夹爪的重量及机构的复杂度，因此亦可减少机构的震动及惯性的发生。

本实用新型的他一目的是在于提供一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其中该螺纹差动取放机构各机构元件接触变少，减少因相互摩擦而产生的粉尘微粒。

具有上述优点的本件应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，包括有：

一双导螺杆倍行程机构，该双导螺杆倍行程机构(相对于该双导螺杆倍行程机构内的其它机件，视为一固定基板)内设置有一导引架，该导引架与固定基板内部接触的面，设有一组线性滑轨，该导引架内部固设有一驱动马达，该驱动马达经由皮带，可带动一设于该导引架内部的动力传输时规皮带轮运转，该动力传输时规皮带轮装置于导螺杆螺帽上；该导螺杆螺帽能配合一滚珠导螺杆，该滚珠导螺杆配合有一固设于导引架上的斜角滚珠轴承；当动力传输时规皮带轮传输动力的同时，以皮带传输动力至一设于导引架内部的一末端时规皮带轮，该末端时规皮带轮固接于一设于导引架内部的传动轴，该传动轴连结有一导螺杆，并配合有一导螺杆螺帽，该导螺杆螺帽与固定基板伸出部内部接触的一面，设有一组线性滑轨，并能与导螺杆螺帽相互配合滑动。

一螺纹差动取放机构；该螺纹差动取放机构，设置于上述双导螺杆倍行程机构所含的导螺杆螺帽的未具线性滑轨的相对另一面，螺纹差动取放机构内含另一驱动马达，该驱动马达可驱动一同时含两端具左螺纹及右螺纹的差动螺杆，该差动螺杆的两端，各配合有一具有阴螺纹并分别可与该左螺纹及右螺纹啮合的夹块机构，该夹块机构，底部设有两组线性滑轨。该夹块机构相对于螺纹差动取放机构外部的两侧，各接有一爪钩，该两爪钩能配合该夹块机构做水平方向的同时作动。

其中该双导螺杆倍行程机构内合的双导程螺杆，可改设为三个导程螺杆，或更多个导程螺杆的组合。

其中该双导螺杆倍行程机构内含的双导程螺杆，该双导程螺杆的导程相同，螺纹方向相反。

其中该双导螺杆倍行程机构内含的双导程螺杆，可设置成其它各轴方向的应用。

请参阅以下有关本实用新型一较佳实施例的详细说明及其附图，将可进一步了解本实用新型的技术内容及其目的功效；有关该实施例的附图为：

图1为习用于标准机械介面运用肘节摇臂机构的取放机构；

图2为习用于标准机械介面运用气压缸机构的取放机构；

图3为习用于标准机械介面运用机械手臂机构的取放机构；

图4为习用于标准机械介面运用导螺杆及时规皮带轮机构的取放机构；

图5为本实用新型应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的应用实施例图；

图6为该应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的正面剖视图；以及

图7为该应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的螺纹差动取放机构侧面剖视图。

请参阅图6，图6为该应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的正面剖视图；其中，该双导螺杆倍行程机构1(相对于该双导螺杆倍行程机构内的其它机件，视为一固定基板)内设置有一导引架10，该导引架10与固定基板内部接触的面，设有一组线性滑轨13，该导引架10内部固设有一驱动马达11，该驱动马达11经由皮带17，可带动一设于该导引架10内部的动力传输时规皮带轮121运转，该动力传输时规皮带轮121装置于导螺杆螺帽194上；该导螺杆螺帽194能配合一滚珠导螺杆12，该滚珠导螺杆12配合有一固设于导引架10上的斜角滚珠轴承15；当动力传输时规皮带轮121传输动力的同时，以皮带18传输动力至一设于导引架10内部的一末端时规皮带轮192，该末端时规皮带轮192固接于一设于导引架10内部的传动轴193，该传动轴193连结有一导螺杆19，并配合有一导螺杆螺帽191，该导螺杆螺帽191与固定基板伸出部内部接触的一面，设有一组线性滑轨16，并能与导螺杆螺帽191相互配合滑动。

当驱动马达11以A方向旋转时，经由皮带17传送动力，使传输时规皮带轮121为顺C方向旋转，因该动力传输时规皮带轮121以螺纹啮合的方式啮合于固设于固定基板的滚珠导螺杆12上，该动力传输时规皮带轮121转动的同时，亦带动导引架10向水平方向E移动。该动力传输时规皮带轮121经由皮带17传动的同时亦带动皮带18，进而带动末端时规皮带轮192为G方向的转动，末端时规皮带轮192转动的同时，亦带动传动轴193及转动螺杆19为G方向的转动，因设于导螺杆19上的导螺杆螺帽191是以螺纹啮合的方式结合，故当导螺杆19为G方向旋转时，导螺杆螺帽191为I向水平移动，而达导引架10伸出部的倍行程外伸。当驱动马达11以B方向旋转时，经由经由皮带17传动动力传输时规皮带轮121为D方向旋转，因该动力传输时规皮带轮121以螺纹啮合的方式，啮合于固设于固定基板的滚珠导螺杆12上，该动力传输时规皮带轮121转动的同时，亦带动导引架10向水平方向下移动。该动力传输时规皮带轮121经由皮带17传动的同时亦带动皮带18，进而带动末端时规皮带轮192为H方向的转动，末端时规皮带轮192转动的同时亦带动传动轴193及导螺杆19为H方向的转动，因设于导螺杆19上的导螺杆螺帽191是以螺纹啮合的方式结合，故当导螺杆19为H方向旋转时，导螺杆螺帽191为J向水平移动，而达导引架10伸出部的倍行程内缩。

请参阅图7，图7为该应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的螺纹差动取放机构侧面剖视图；该螺纹差动取放机构2，设置于双导螺杆倍行程机构1所含的导螺杆螺帽191的未具线性滑轨13的相对另一面，螺纹差动取放机构2内含另一驱动马达21，该驱动马达21可驱动一同时含两端具左螺纹及右螺纹的差动螺杆20，该差动螺杆20的两端，各配合有一具有阴螺纹并分别可与该左螺纹及右螺纹啮合的夹块机构23及24，该夹块机构24及23，底部设有两组线性滑轨231及241。该夹块机构24及23相对于螺纹差动取放机构2外部的两侧，各接有一爪钩233及243，该两爪钩233及243能配合该夹块机构24及23做水平方向的同时作动。当驱动马达21带动差动螺杆20作M方向旋转运动时，由于差动螺杆20两端具不同旋向的螺纹，故能驱使夹块机构23及24带动爪钩233及243向K方向同时作动。反之，当驱动马达21带动差动螺杆20作N方向旋转运动时，由于差动螺杆20两端具不同旋向的螺纹，此时便能驱使夹块机构23及24带动爪钩233及243向L方向同时作动。双导螺杆倍行程机构1与螺纹差动取放机构2的配合运用，即可达快速使定位及取放物品的功能。

请参阅图5，图5为本实用新型应用于标准机械介面的双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的应用实施例图，双导螺杆倍行程机构1与螺纹差动取放机构2结合后，置于联结于单元制程机台4的标准机械界面(SMIF)5上，双导螺杆倍行程机构1可将具螺纹差动取放机构2的机械手臂以倍行程的方式，送入单元制程机台4内进行取放晶舟3的工作；由图5可知本实用新型的双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构的结合实际应用于机台的使用状况。

本实用新型所提供的应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，与前述引证案及其他习用技术相互比较时，更具有下列的优点：

1．采用双导螺杆机构达到倍行程，由于采用双导螺杆连动机构便可达到倍行程的目的，故可大幅减少机台纵深长约二分之一，因此可大幅减少机台所占的体积。此外在晶圆生产时，可利用外罩密封SMIFARM传动机构，与制程机台隔离，因此可大幅减少粉尘粒子的产生，增加晶圆生产的良率。

2．由于在设计上采用线性滑轨及导螺杆间的最佳化设计，利用其相互的支撑、固定及滑移，可大幅增加机构的刚性，并大幅减少末端夹爪震动的发生。

3．与市场上相关产品比较，机台尺寸变小，机构刚性更强，行程更长，AKM机构所占的空间为最小。

4．仅利用单一导螺杆两端左右螺纹的差动原理，便可使夹爪连动达到一致收放的夹紧、放松功能，亦可减少失误发生。且此构造简单可大幅降低末瑞夹爪的重量及机构的复杂度，因此可减少机构震动及惯性的发生。而在此取放机构中的各机构的元件接触变少，减少相互摩擦粉尘粒子的产生。

上列详细说明是针对本实用新型的一可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1．一种应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其特征在于，包括：

一双导螺杆倍行程机构，其内为一固定基板，在该固定基板内设有一导引架，于该导引架与固定基板内部接触的面设有一组线性滑轨；

一驱动马达，该驱动马达固设于前述导引架内部，藉由时规皮带的动力传输，可传动一固设于该导引架内部的动力传输时规皮带轮，该动力传输时规皮带轮装置于滚珠导螺杆螺帽上，利用斜角滚珠轴承与导引架结合；

一末端时规皮带轮，该末端时规皮带轮设于传动螺杆相对于导螺杆螺帽的另一端；

一螺纹差动取放机构，设置于上述导螺杆螺帽的上方，其包含有一驱动马达，该驱动马达可驱动一同时两端具左螺纹及右螺纹的差动螺杆，该差动螺杆的两端各有一夹块机构，该夹块机构其内各含有可与该差动螺杆两端相配合的阴螺纹，另该夹块机构底合设有两组线性滑，于该夹块机构相对于螺纹差动取放机构外部的两侧各接有一爪钩。

2．根据权利要求1所述的应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其特征在于，其中该双导螺杆倍行程机构内合的双导程螺杆，可改设为三个导程螺杆，或更多个导程螺杆的组合。

3．根据权利要求1所述的应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其特征在于，其中该双导螺杆倍行程机构内含的双导程螺杆，该双导程螺杆的导程相同，螺纹方向相反。

4．根据权利要求1所述的应用于标准机械介面双导螺杆倍行程与螺纹差动取放机构，其特征在于，其中该双导螺杆倍行程机构内含的双导程螺杆，可设置成其它各轴方向的应用。

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