CN212953024U - 一种晶圆搬运机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种晶圆搬运机械手，包括机壳，所述机壳内设有顶升机构，所述顶升机构输出端伸出所述机壳并连接有转盘机构，所述转盘机构与所述机壳密封设置；所述转盘机构上连接有两组伸缩臂，所述伸缩臂端部设有末端执行器，两组伸缩臂的末端执行器上下设置；本机械手通过设置了两组伸缩臂，配合自身转动，能够适应多工位搬运，大大提高搬运效率；使用电缸驱动升降，运动速度快，并且结构简单紧凑，减小整个设备体积；整个伸缩臂上密封设置，减少运行过程中有微粒进入齿轮和轴承，影响传动工作；设置了张紧轮能够调整同步带张紧度，减少由于同步轮老化引起的传动不精准的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶圆搬运领域，尤其涉及晶圆搬运机械手。
背景技术
在超大规模集成电路(IC)制造过程中，晶圆需要在数百道工艺之间频繁传输，晶圆生产线工序集中，加工速度快，工作环境洁净度要求高，需要高性能的晶圆传输机器人。现有的晶圆传输机器人，多使用伺服电机驱动配以减速器减速再带动传动轴转动，传动结构复杂，安装困难，且多数减速机构会使传动轴偏置，更易造成偏载和冗余径向力的产生，导致电机扭矩损失和精度降低。采用直驱电机驱动，可以减少减速机构的使用，直驱电机直接连接负载，无偏载产生，传动精度高，无扭矩损失。现有R-θ型晶圆传输机器人，参见专利公告号为：CN 104723332 A公开的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人的发明专利。也是利用行星轮系传动原理，使用一个电机驱动大臂、小臂和手腕关节，能够保证末端的执行器能够保持直线路径，该结构是现有的大部分结构一样，通过丝杆传动的方式实现升降，该种方式传动效率较低，影响搬运速度，并且是使用单臂结构，在一些晶圆需要搬运至多个不同工位时，效率较低，并且结构不紧凑，设备运行过程中会有微粒，影响设备正常运行。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种晶圆搬运机械手，包括机壳，所述机壳内设有顶升机构，所述顶升机构输出端伸出所述机壳并连接有转盘机构，所述转盘机构与所述机壳密封设置；所述转盘机构上连接有两组伸缩臂，所述伸缩臂端部设有末端执行器，两组伸缩臂的末端执行器上下设置；
所述伸缩臂包括固定于所述转盘机构上的转动机构，所述转动机构输出端连接有一级臂，所述一级臂末端同轴连接有二级臂，所述二级臂末端同轴连接有三级臂，所述三级臂末端设有真空头，所述真空头与所述末端执行器连通。
优选的，所述转动机构包括定子，所述定子内设有转子，所述转子伸出定子部分的外壁设有第一齿轮。
优选的，所述一级臂包括第一臂框，所述转子和第一齿轮伸于所述第一臂框的端部，所述第一臂框的另一端设有第一转轴，所述第一转轴外部设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮之间套有第一同步带，所述第一同步带上设有张紧轮，所述第一臂框密封设置。
优选的，所述二级臂包括第二臂框，所述第一转轴伸于所述第二臂框端部并连接有第三齿轮，所述第二臂框另一端设有第二转轴，所述第二转轴上设有第四齿轮，所述第三齿轮和第四齿轮之间套有第二同步带，所述第二同步带上设有张紧轮，所述第二臂框密封设置。
优选的，所述三级臂包括第三臂框，所述第二转轴伸于所述三级臂内且所述第二转轴端部设有轴套，所述轴套与所述第二转轴之间设有轴承，所述轴套上连接有固定环，所述固定环与所述第三臂框固定连接，所述第三臂框上设有安装孔和所述真空头。
优选的，所述张紧轮上设有转动块，所述转动块上设有弧形调节槽。
优选的，所述末端执行器包括Y形臂，所述Y形臂内设有第一气路，所述第一气路与所述真空头连通，所述Y形臂端部设有吸气孔，所述吸气孔与第一气路连通。
优选的，所述顶升机构包括电缸，所述电缸输出端向下并固定于所述机壳底部，所述电缸上设有升降盘，所述升降盘上设有升降柱，所述升降柱设于所述电缸外部，并与所述转盘机构连接。
优选的，所述机壳内壁设有滑轨，所述升降盘上设有滑块，所述滑块卡于所述滑轨上。
优选的，一所述伸缩臂与末端执行器之间设有垫高板，所述垫高板内设有第二气路，所述垫高板上设有安装孔。
本实用新型提出的晶圆搬运机械手有以下有益效果：1、本机械手通过设置了两组伸缩臂，配合自身转动，能够适应多工位搬运，大大提高搬运效率；2、使用电缸驱动升降，运动速度快，并且结构简单紧凑，减小整个设备体积；3、整个伸缩臂上密封设置，减少运行过程中有微粒进入齿轮和轴承，影响传动工作；4、设置了张紧轮能够调整同步带张紧度，减少由于同步轮老化引起的传动不精准的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为本实用新型的俯视图；
图3为本实用新型的转动机构示意图；
图4为本实用新型的伸缩臂内部示意图；
图5为本实用新型的三级臂安装示意图；
图6为本实用顶升机构的剖视图；
图7为本实用新型的末端执行器示意图；
其中，1、机壳；2、转盘机构；3、伸缩臂；4、一级臂；5、二级臂；6、三级臂；7、真空头；8、定子；9、转子；10、第一齿轮；11、第一臂框；12、第一转轴；13、第二齿轮；14、第一同步带；15、第二臂框；16、第三齿轮；17、第二转轴；18、轴套；19、第四齿轮；20、第二同步带；21、张紧轮；22、第三臂框；23、固定环；24、转动块；25、弧形调节槽；26、Y形臂；27、第一气路；28、吸气孔；29、滑轨；30、滑块；31、升降盘；32、升降柱；33、电缸；34、垫高板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实用新型提出了一种晶圆搬运机械手，包括机壳1，所述机壳1内设有顶升机构，所述顶升机构输出端伸出所述机壳1并连接有转盘机构2，所述转盘机构2与所述机壳1密封设置，转盘机构2包括无刷电机，无刷电机的转子9上连接转盘，转盘机构上连接连接有两组伸缩臂3，所述伸缩臂3端部设有末端执行器，两组伸缩臂3的末端执行器上下设置。
具体的说：如图4所示，所述伸缩臂3包括固定于所述转盘机构2上的转动机构，转动机构的作用是用于驱动单个伸缩臂3转动，所述转动机构输出端连接有一级臂4，所述一级臂4末端同轴连接有二级臂5，所述二级臂5末端同轴连接有三级臂6，如图2所示，所述三级臂6末端设有真空头7，所述真空头7与所述末端执行器连通，如图3所示，所述转动机构包括定子8，所述定子8内设有转子9，所述转子9伸出定子8部分的外壁设有第一齿轮10，转动机构作为动力源能够控制一级臂4、二级臂5和三级臂6传动，并通过下述结构最终能够实现末端的三级臂6实现直线运动。其中，如图3所示，所述一级臂4包括第一臂框11，所述转子9和第一齿轮10伸于所述第一臂框11的端部，所述第一臂框11的另一端设有第一转轴12，所述第一转轴12外部设有第二齿轮13，所述第一齿轮10和第二齿轮13之间套有第一同步带14，所述第一同步带14上设有张紧轮21，所述第一臂框11密封设置，所述二级臂5包括第二臂框15，所述第一转轴12伸于所述第二臂框15端部并连接有第三齿轮16，所述第二臂框15另一端设有第二转轴17，所述第二转轴17上设有第四齿轮19，所述第三齿轮16和第四齿轮19之间套有第二同步带20，所述第二同步带20上设有张紧轮21，两个张紧轮21都是固定在转动块24，所述转动块24上设有弧形调节槽25，第一臂框11和第二臂框15内设有固定螺钉，穿过所述弧形调节槽25即可定位转动块24，当同步带出现扩张等问题时，则通过转动定位转动块24来调整同步带的张紧度，提高设备使用寿命以及精准度，所述第二臂框15密封设置，另外，第一臂框11和第二臂框15的上设置的壳体与第一臂框11和第二臂框15之间均设置密封条，保证整个结构的紧凑度，防止运行过程中结构之间产生微粒，影响设备运行。如图5所示，所述三级臂6包括第三臂框22，所述第二转轴17伸于所述三级臂6内且所述第二转轴17端部设有轴套18，所述轴套18与所述第二转轴17之间设有轴承(图中未显示)，所述轴套18上连接有固定环23，所述固定环23与所述第三臂框22固定连接，所述第三臂框22上设有安装孔和所述真空头7，通过上述结构，当伸缩臂3端部的转动机构通电控制转子9转动后，能够驱动一级臂4的同步带转动，进而带动一级臂4、二级臂5、三级臂6向前伸出，三级臂6是固定在轴套18上的，第二转轴17转动时，轴套18与第二转轴17之间的轴承转动，保证三级臂6的方向不会发生改变。
如图6所示，而设置的顶升机构能够控制整个转盘上下运动，来调整机械手取放晶圆的位置，所述顶升机构包括电缸33，所述电缸33输出端向下并固定于所述机壳1底部，所述电缸33上设有升降盘31，所述升降盘31上设有升降柱32，所述升降柱32设于所述电缸33外部，并与所述转盘机构2连接，所述机壳1内壁设有滑轨29，所述升降盘31上设有滑块30，所述滑块30卡于所述滑轨29上，通过电缸33的方式，动作敏捷度高，并且结构紧凑，配合即可内壁的滑轨29能够保证升降的稳定性。
如图7所示，而要实现晶圆的抓取，所述末端执行器包括Y形臂26，所述Y形臂26内设有第一气路27，所述第一气路27与所述真空头7连通，所述Y形臂26端部设有吸气孔28，所述吸气孔28与第一气路27连通，Y形臂26的端部通过螺钉固定在三级臂6的末端，并且真空头7下部连接抽真空装置，能够沿着Y形臂26抽真空，当Y形臂26压于晶圆上时，能够吸附晶圆，实现取放，另外要说明的是，本装置设置的是两个工位的伸缩臂3，而为了防止两个伸缩臂3相互干涉，在一所述伸缩臂3与末端执行器之间设有垫高板34，所述垫高板34内设有第二气路，所述垫高板34上设有安装孔，安装孔与三级臂6末端的安装孔通过螺钉固定，并保证第二气路的进气口与真空头7对准，为保证气密性设置密封圈，垫高块的指向与Y形臂26的运动方向垂直，由于垫高块的厚度，能够防止两个Y形臂26碰撞，并且两个伸缩臂3分别设置与两侧，结构仍紧凑，并且提高工作效率。
对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种晶圆搬运机械手，包括机壳，其特征在于，所述机壳内设有顶升机构，所述顶升机构输出端伸出所述机壳并连接有转盘机构，所述转盘机构与所述机壳密封设置；所述转盘机构上连接有两组伸缩臂，所述伸缩臂端部设有末端执行器，两组伸缩臂的末端执行器上下设置；
所述伸缩臂包括固定于所述转盘机构上的转动机构，所述转动机构输出端连接有一级臂，所述一级臂末端同轴连接有二级臂，所述二级臂末端同轴连接有三级臂，所述三级臂末端设有真空头，所述真空头与所述末端执行器连通。
2.根据权利要求1所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述转动机构包括定子，所述定子内设有转子，所述转子伸出定子部分的外壁设有第一齿轮。
3.根据权利要求2所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述一级臂包括第一臂框，所述转子和第一齿轮伸于所述第一臂框的端部，所述第一臂框的另一端设有第一转轴，所述第一转轴外部设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮之间套有第一同步带，所述第一同步带上设有张紧轮，所述第一臂框密封设置。
4.根据权利要求3所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述二级臂包括第二臂框，所述第一转轴伸于所述第二臂框端部并连接有第三齿轮，所述第二臂框另一端设有第二转轴，所述第二转轴上设有第四齿轮，所述第三齿轮和第四齿轮之间套有第二同步带，所述第二同步带上设有张紧轮，所述第二臂框密封设置。
5.根据权利要求4所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述三级臂包括第三臂框，所述第二转轴伸于所述三级臂内且所述第二转轴端部设有轴套，所述轴套与所述第二转轴之间设有轴承，所述轴套上连接有固定环，所述固定环与所述第三臂框固定连接，所述第三臂框上设有安装孔和所述真空头。
6.根据权利要求3或4所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述张紧轮上设有转动块，所述转动块上设有弧形调节槽。
7.根据权利要求1所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述末端执行器包括Y形臂，所述Y形臂内设有第一气路，所述第一气路与所述真空头连通，所述Y形臂端部设有吸气孔，所述吸气孔与第一气路连通。
8.根据权利要求1所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述顶升机构包括电缸，所述电缸输出端向下并固定于所述机壳底部，所述电缸上设有升降盘，所述升降盘上设有升降柱，所述升降柱设于所述电缸外部，并与所述转盘机构连接。
9.根据权利要求8所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，所述机壳内壁设有滑轨，所述升降盘上设有滑块，所述滑块卡于所述滑轨上。
10.根据权利要求1所述的晶圆搬运机械手，其特征在于，一所述伸缩臂与末端执行器之间设有垫高板，所述垫高板内设有第二气路，所述垫高板上设有安装孔。
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| CN113478497A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-10-08 | 天津理工大学 | 立柱维护机器人 |
| CN113620064A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-09 | 佛山市金博特机械有限公司 | 一种瓷砖加工打跺机械设备 |
| CN115312437A (zh) * | 2022-10-10 | 2022-11-08 | 智程半导体设备科技(昆山)有限公司 | 一种晶圆传输装置以及搬运方法 |
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- 2020-08-07 CN CN202021624610.6U patent/CN212953024U/zh active Active
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