TW201421605A

TW201421605A - 晶圓搬運機器人

Info

Publication number: TW201421605A
Application number: TW101143215A
Authority: TW
Inventors: Fu-Ching Wang; Yaw-Zen Chang; Tsung-Ying Lin
Original assignee: Hiwin Tech Corp
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-01
Also published as: TWI470723B

Abstract

本發明係為一種晶圓搬運機器人，其中包含：驅動一立柱運行的滾珠螺桿及線性滑軌；由該滾珠螺桿之螺桿的中心延伸一條延伸線，由該線性滑軌之滑軌的中心延伸一條延伸線，兩該延伸線係交於一點，該點係與該立柱的中心點約重疊，且兩該延伸線的夾角係約等於９０度，藉由該線性滑軌與滾珠螺桿的配置關係，以降低在驅動該立柱時所產生的力矩，而使該立柱的運行精度提升。

Description

晶圓搬運機器人

　　本發明係為一種產業用機器人，尤指一種應用於半導體產業的晶圓搬運機器人。

　　半導體製程中為了減少人力成本及提高產出，係利用多種機器人來協助搬運物件，而習知常見的晶圓搬運機器人的機構如特許公開第２００９－５００８６５號專利，請參閱該案圖４Ｂ圖、５Ａ及圖５Ｂ所示，機器人的基座中具有驅動部３６，驅動部３６上設有一塔柱８４，該驅動部３６可帶動該塔柱８４旋轉，而該驅動部３６係分別與一滾珠螺桿５２及兩線性滑軌２６Ｒ作連接，而藉由直線驅動部３４驅動該滾珠螺桿５２運行時，係帶動該驅動部３６作Ｚ軸向線性平移，而兩該線性滑軌２６Ｒ係提供導引之功能；
　　而前述習知技術存在有以下問題點：
　　因為該滾珠螺桿與線性滑軌的相對位置係位於同一平面上，故線性滑軌所承受的力矩較大且也會引響到滾珠螺桿運行時順暢度，另因此種型式的配置使得線性滑軌必須使用兩支，故增加了基座的加工及零件成本，還有延長了滾珠螺桿及線性滑軌的組立校正時程，實有改良之必要。

　　基於上述習知技術之問題點，本發明人經過研究改良後，終有確能達成以下發明之目的之發明誕生。
　　即，本發明首要目的在於，開發一種便於組立且剛性較佳的立柱驅動機構，以降低組立成本及提升品質。
　　為達上述之目的，本發明係為一種晶圓搬運機器人，係包含：
　　一基座，其包含：一底板、一立板及頂板，該立板外型為長條型板狀之型態，定義該長方向的兩端分別為第一端及第二端，該第一端及第二端分別供該底板與頂板固定而形成一Ｕ字型的結構型態，該頂板係設有一穿設孔；
　　一立柱，係穿設於該穿設孔，並可相對該穿設孔往復位移；
　　一滾珠螺桿，係包含：一螺桿及一螺帽，該螺桿係沿一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向，該螺桿之軸方向的兩端分別定義為第一端及第二端，該第一端係固定於該頂板，該第二端係固定於該底板，其設有螺旋狀之第一滾動溝；該螺帽設有供該螺桿穿設之貫穿孔，該貫穿孔之內緣面係設有相對該第一滾動溝之第二滾動溝，該第一滾動溝及第二滾動溝之間係設有複數第一滾動件；該螺帽係與該立柱連結；
　　一線性滑軌，係包含：一滑軌及一滑塊，該滑軌係沿一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向，該滑軌係固定於該立板，該滑軌之軸方向兩側係分別設有第三滾動溝；該滑塊係套設於該滑軌、並可相對該滑軌運行，該滑塊係設有相對該第三滾動溝之第四滾動溝，該第三滾動溝及第四滾動溝之間係設有複數第二滾動件；該滑塊係與該立柱連結；
　　一動力源，其固定於該底板，該動力源與該螺桿之第二端連接並驅動該螺桿旋轉；
　　其中，該螺桿的中心延伸一條延伸線，該滑軌的中心延伸一條延伸線，兩延伸線係交於一點，該點係與該立柱的中心點約重疊，且兩該延伸線的夾角係約等於９０度；
　　其中，該螺桿經由該動力源驅動旋轉時，使該滑塊作線性位移並帶動該立柱相對該穿設孔位移。
　　為了更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之實施方式說明及圖式，然而此實施方式及圖式僅供說明及參考用，而非用以對本發明做任何限制者。

　　以下茲配合圖式列舉一較佳實施例，用以對本發明之組成構件及功效作進一步說明，其中各圖式之簡要說明如下：
　　第一圖為本發明晶圓搬運機器人系統圖。
　　第二圖為本發明晶圓搬運機器人的立柱驅動機構立體圖。
　　第三圖為本發明晶圓搬運機器人組合圖。
　　第四圖為本發明晶圓搬運機器人俯視圖。
　　第五圖、第六圖為本發明晶圓搬運機器人作動狀態圖，為直向剖視圖。
　　首先，請參閱第一圖至第四圖係為本發明一較佳實施例，本創作之晶圓搬運機器人係包含：一基座、
滾珠螺桿（５Ａ）、線性滑軌（５Ｂ）、螺桿底座（７Ａ）、馬達底座（７Ｂ）、動力源（８）、第一皮帶輪（９Ａ）、第二皮帶輪（９Ｂ）、皮帶（１０）、兩軸承座（５７）、載座（６）、立柱（Ａ）及複數螺絲（Ｇ）；
　　該基座包含：一底板（１）、一立板（２）及頂板（３），該立板（２）外型為長條型板狀之型態，該立板（２）的長方向兩端分別與該底板（１）與頂板（３）結合，而形成一ㄇ字型的結構型態，該頂板（３）係設有一穿設孔（３１）及安裝孔（３２），於本實施例，該底板（１）、頂板（３）及立板（２）之間的連結係藉由複數螺絲（Ｇ）鎖固，以結合該底板（１）、頂板（３）及立板（２）；另外，為了強化該基座的剛性，本實施例於該立板（２）對面設有一輔助立板（４），而該輔助立板（４）亦藉由螺絲（Ｇ）與該底板（１）及頂板（３）鎖固，以將該輔助立板（４）、頂板（３）與底板（１）做結合；
　　該立柱（Ａ），係穿設於該穿設孔（３１），並可相對該穿設孔（３１）往復位移，該立柱（Ａ）具有底端（Ａ１）及頂端（Ａ２），該底端（Ａ１）係凹設有一容置空間（Ａ３），該容置空間（Ａ３）上方係設有第一馬達（Ａ４）及第二馬達（Ａ５），該第一馬達（Ａ４）及第二馬達（Ａ５）係堆疊設置，且該第一馬達（Ａ４）及第二馬達（Ａ５）的驅動軸係凸伸至該頂端（Ａ２），用以與手臂（未顯示）做連結並能驅動該手臂取物及搬運物的功能；
　　該載座（６），其設有一基座面（６３）、貫穿該基座面（６３）的容置孔（６１）及一第二配合面（６２），該基座面（６３）係與該立柱（Ａ）之底端（Ａ１）連結（其連結方式可使用螺絲（Ｇ）將兩者鎖固結合），該底端（Ａ１）與該基座面（６３）結合後，該容置孔（６１）係相對該容置空間（Ａ３）設置，該第二配合面（６２）係與該滑塊（５５）所設之第一配合面（５５２）作連結（其連結方式可使用螺絲（Ｇ）將兩者鎖固結合），且該載座（６）係設有一套孔（６４），於本實施例該套孔（６４）係為Ｃ字型結構；
　　該螺桿底座（７Ａ）及馬達底座（７Ｂ）係皆固定於該底板（１），該螺桿底座（７Ａ）係設有一第一通孔（７１Ａ），該馬達底座（７Ｂ）係設有一第二通孔（７１Ｂ），該第二通孔（７１Ｂ）係提供該動力源（８）之軸心（８１）穿設其中，該軸心（８１）上係設有第一皮帶輪（９Ａ）；
　　兩該軸承座（５７）係分別固定於該安裝孔（３２）及該螺桿底座（７Ａ），兩該軸承座（５７）中係設有軸承；
　　該滾珠螺桿（５Ａ），係包含：一螺桿（５０）及一螺帽（５１），該螺桿（５０）係沿一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向（Ｚ），該螺桿（５０）之軸方向（Ｚ）的兩端分別定義為第一端（５０２）及第二端（５０３），該第一端（５０２）穿設於固定在該安裝孔（３２）的軸承座（５７），該第二端（５０３）係穿設於該第一通孔（７１Ａ）後，再穿設在該螺桿底座（７Ａ）的軸承座（５７）並凸伸出於該軸承座（５７）外部，凸伸於該軸承座（５７）外部的第二端（５０３）係設有該第二皮帶輪（９Ｂ）如第二圖所示，該第一皮帶輪（９Ａ）與第二皮帶輪（９Ｂ）係藉由一皮帶（１０）套設聯結，而藉由該動力源（８）輸出動力以驅動該螺桿（５２）旋轉；該螺桿（５０）設有螺旋狀之第一滾動溝（５０１）；該螺帽（５１）設有供該螺桿（５０）穿設之貫穿孔（５１１），該貫穿孔（５１１）之內緣面係設有相對該第一滾動溝（５０１）之第二滾動溝（５１２），該第一滾動溝（５０１）及第二滾動溝（５１２）之間係設有複數第一滾動件（５２）；該螺帽（５１）係套設於該套孔（６４）而與該載座（６）連結（其連結方式可使用螺絲將兩者鎖固結合）；
　　該線性滑軌（５Ｂ），係包含：一滑軌（５４）及一滑塊（５５），該滑軌（５４）係沿一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向（Ｚ），該滑軌（５４）係固定於該立板（２）（其連結方式可使用螺絲（Ｇ）將兩者鎖固結合），該滑軌（５４）之軸方向（Ｚ）兩側係分別設有第三滾動溝（５４１），於本實施該滑軌（５４）係使用寬版型，與先前技術相較下，本發明之滑軌（５４）寬度係為先前技術的滑軌的寬度兩倍大，故該滑軌（５４）只須使用一支即可；該滑塊（５５）係套設於該滑軌（５４）、並可相對該滑軌（５４）運行，該滑塊（５５）係設有相對該第三滾動溝（５４１）之第四滾動溝（５５１），該第三滾動溝（５４１）及第四滾動溝（５５１）之間係設有複數第二滾動件（５６）；該滑塊（５５）係設有第一配合面（５５２），該第一配合面（５５２）係與該第二配合面（６２）結合（其連結方式可使用螺絲（Ｇ）將兩者鎖固結合）；
　　最後，請參閱第五圖及第六圖所示，係為機器人運作之狀態圖，當該動力源（８）給予螺桿（５０）一動力時使該螺桿（５０）旋轉，而帶動該螺帽（５１）及該載座（６）線性位移，使該滑塊（５５）相對該滑軌（５４）作線性位移，且該滑塊（５５）係帶動該戴座（６）及立柱（Ａ）朝軸方向（Ｚ）位移，值得說明的是，本發明的動力源（８）係相對該容置空間（Ａ３）及容置孔（６１）設置，故當該立柱（Ａ）縮於該基座內部時，該動力源（８）有局部會容置於該容置空間（Ａ３）及容置孔（６１），如此，即可縮小該基座整體的體積，並簡化該基座的結構設計。
　　另，請參閱第四圖所示，由俯視圖觀之由該螺桿（５０）的中心延伸一條延伸線（Ｘ），另由該滑軌（５４）的中心延伸一條延伸線（Ｙ），兩延伸線係交於一點，該點係與該立柱（Ａ）的中心點（Ｗ）約重疊，且兩該延伸線的夾角（Ｑ）係約等於９０度，藉由該線性滑軌與滾珠螺桿的配置關係，以降低在驅動該立柱時所產生的力矩，而使該立柱的運行精度提升。
　　為求清楚說明本發明之實施特點，以下說明本發明較習用進步之處及實用方式：
1.藉由該線性滑軌與滾珠螺桿的配置關係，以降低在驅動該立柱時所產生的力矩，而使該立柱的運行精度提升。
2.當該立柱縮於該基座內部時，該動力源有局部會容置於該容置空間及容置孔，如此，即可縮小該基座整體的體積，並簡化該基座的結構設計。
　　綜所上述，所以本發明之『具有產業之可利用性』應已毋庸置疑，除此之外，在本案實施例所揭露出的特徵技術，於申請之前並未曾見於諸刊物，亦未曾被公開使用，不但具有如上所述功效增進之事實，更具有不可輕忽的附加功效，是故，本發明的『新穎性』以及『進步性』都已符合專利法規，爰依法提出發明專利之申請，祈請惠予審查並早日賜准專利，實感德便。
　　以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡數值之變化與等效元件之置換，仍應隸屬本發明之範疇。

(1)．．．底板

(2)．．．立板

(3)．．．頂板

(31)．．．穿設孔

(32)．．．安裝孔

(4)．．．輔助立板

(5A)．．．滾珠螺桿

(5B)．．．線性滑軌

(50)．．．螺桿

(501)．．．第一滾動溝

(502)．．．第一端

(503)．．．第二端

(51)．．．螺帽

(511)．．．貫穿孔

(512)．．．第二滾動溝

(52)．．．第一滾動件

(54)．．．滑軌

(541)．．．第三滾動溝

(55)．．．滑塊

(551)．．．第四滾動溝

(552)．．．第一配合面

(56)．．．第二滾動件

(57)．．．軸承座

(6)．．．載座

(61)．．．容置孔

(62)．．．第二配合面

(63)．．．基座面

(64)．．．套孔

(7A)．．．螺桿底座

(71A)．．．第一通孔

(7B)．．．馬達底座

(71B)．．．第二通孔

(8)．．．動力源

(81)．．．心軸

(9A)．．．第一皮帶輪

(9B)．．．第二皮帶輪

(10)．．．皮帶

(A)．．．立柱

(A1)．．．底端

(A2)．．．頂端

(A3)．．．容置空間

(A4)．．．第一馬達

(A5)．．．第二馬達

(G)．．．螺絲

(Z)．．．軸方向

(Q)．．．夾角

(X)．．．螺桿中心延伸線

(Y)．．．滑軌中心延伸線

(W)．．．立柱中心點

　　第一圖為本發明晶圓搬運機器人系統圖。
　　第二圖為本發明晶圓搬運機器人的立柱驅動機構立體圖。
　　第三圖為本發明晶圓搬運機器人組合圖。
　　第四圖為本發明晶圓搬運機器人俯視圖。
　　第五圖、第六圖為本發明晶圓搬運機器人作動狀態圖，為直向剖視圖。