DE4344716C2 - Roboterhand-Vorrichtung - Google Patents
Roboterhand-VorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gegenüber Hitze
widerstandsfähige Roboterhand-Vorrichtung mit einem Hand-Abschnitt zum Tragen
eines zu erwärmenden Gegenstandes, wie etwa eines
Halbleiter-Wafers. Sie dient zum Einlegen und
Entfernen des Gegenstandes in eine Kammer bzw. aus einer Kammer mit einer
hohen Temperatur und mit vermindertem Druck, die in einer
Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern und dergleichen
verwendbar ist.
Die Fig. 8 zeigt im Schnitt eine zum internen Stand der Technik der Anmelderin gehörende Roboterhand zum
Einlegen eines zu erwärmenden Gegenstandes, wie etwa eines
Halbleiter-Wafers in eine Kammer und zum Entfernen aus ihr. In
der Kammer ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, um den Gegenstand
zu trocknen. Die schachtelförmige Kammer 1 dieser Figur enthält
eine Heizeinrichtung 5, die von der Oberseite der Kammer 1
abgehängt ist, um einen Halbleiter-Wafer 3 zu erwärmen, sowie
eine Aufhängung 7, die aus einer Mehrzahl L-förmiger Arme
besteht, die den Halbleiter-Wafer 3 tragen. Die Kammer 1 ist auf
einer Seite mit einer Öffnung 9 versehen, durch die der
Halbleiter-Wafer 3 in die Kammer 1 mit Hilfe der Roboterhand
eingeführt werden kann, welche allgemein mit dem Bezugszeichen
11 bezeichnet ist. Der Roboterarm 11 umfaßt einen Hand-Abschnitt
13, der aus einer allgemein vierseitigen flachen Platte besteht,
um darauf den Halbleiter-Wafer 3 zu tragen sowie einen Arm-
Abschnitt 17, der mittels Schrauben 15 fest mit einem Ende des
Hand-Abschnitts 13 verbunden ist. Nicht dargestellt ist eine
Einrichtung zur Verringerung des Druckes, wie etwa eine
Vakuumpumpe, die mit der Kammer 1 verbunden ist, um den Druck in
der Kammer 1 auf einen passenden Pegel abzusenken.
Die Funktionsweise der Roboterhand 11, die in Fig. 8
dargestellt ist, wird nun erläutert. Der Arm-Abschnitt 17 wird
zunächst durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung dazu
veranlaßt, den Hand-Abschnitt 13 aus der Kammer 1 zu ziehen. In
diesem Zustand wird der Halbleiter-Wafer 3 auf den Hand-Abschnitt
13 gelegt, und der Arm-Abschnitt 17 wird durch die nicht
dargestellte Antriebsvorrichtung in die Kammer 1 zurückbewegt, um
den Halbleiter-Wafer 3 in die Kammer 1 einzuführen. Bevor der
Hand-Abschnitt 13 in die Kammer 1 eingeführt wird, wird das Ende
der Aufhängung 7 durch eine nicht dargestellte
Antriebsvorrichtung gesenkt, um unter den Hand-Abschnitt 13 zu
gelangen. Wenn der Hand-Abschnitt 13 und der Wafer 3 in eine
vorbestimmte Position in der Kammer 1 eingeführt ist, wird die
Aufhängung 7 so weit angehoben, daß sich die Oberseite des Wafers
3 an der Unterseite der Heizeinrichtung 5 anlegt, während die
Klauen 7a am unteren Ende der Aufhängung 7 den Wafer 3 halten. In
der Folge wird die Heizeinrichtung 5 von einer nicht
dargestellten Energiequelle mit Energie versorgt, um den Wafer 3
zu erwärmen und zu trocknen. Nachdem der Wafer 3 in ausreichender
Weise getrocknet worden ist, wird die Aufhängung 7 abgesenkt, so
daß der Wafer 3 auf den Hand-Abschnitt 13 gelegt wird, der
unterhalb der Heizeinrichtung 5 gewartet hat. Zu diesem Zeitpunkt
wird die Aufhängung 7 geringfügig unter den Hand-Abschnitt 13
abgesenkt, wodurch der Wafer 3 von der Aufhängung 7 freigegeben
wird und nur vom Hand-Abschnitt 13 getragen wird. Der Arm-
Abschnitt 17 wird von der Kammer 1 nach außen bewegt, und so wird
der Hand-Abschnitt 13 zusammen mit dem Wafer 3 durch die Öffnung
9 aus der Kammer 1 gezogen. In der Folge wird der so getrocknete
Wafer 3 von dem Hand-Abschnitt 13 entfernt und zur
Weiterverarbeitung zur nächsten Stufe befördert. Der nächste zu
trocknende Wafer 3 wird auf den Hand-Abschnitt 13 gelegt, und die
oben beschriebenen Vorgänge werden wiederholt.
Die oben beschriebene Roboterhand besitzt jedoch die
folgenden Nachteile. Während der Wafer 3 von der Aufhängung 7
getragen wird und durch die Heizeinrichtung 5 erwärmt und
getrocknet wird, ist die Roboterhand 11 der Strahlungswärme von
der Heizeinrichtung 5 und dem Wafer 3 ausgesetzt. Auch wenn der
erhitzte Wafer 3 auf den Hand-Abschnitt 13 gelegt wird, wird die
vom Wafer 3 ausgehende Hitze über die Kontaktfläche zwischen dem
Wafer 3 und dem Hand-Abschnitt 13 direkt auf den Hand-Abschnitt
13 übertragen. Die Roboterhand 11 ist daher während eines
längeren Verwendungszeitraumes einer Abnützung, Zerstörung und
Verformung durch die Hitze ausgesetzt. Dadurch ändert sich die
Position des Wafers 3 bei der Übergabe zwischen dem Hand-
Abschnitt 13 und der Aufhängung 7, wodurch Störungen bei der
Übergabe auftreten können. Ebenso können in der Roboterhand 11,
insbesondere im Hand-Abschnitt 13, Risse entstehen, die durch die
thermische Beanspruchung bedingt sind. Darüber hinaus wird Hitze
von dem Hand-Abschnitt 13 auf den Arm-Abschnitt 17 übertragen, so
daß eine nicht dargestellte Regelvorrichtung zur Bewegung des
Armes durch Hitzeeinwirkung zerstört werden kann.
Ferner ist aus der DE 37 14 045 A1 ist ein beweglicher Roboter-
Handhabungsarm für Halbleitersubstrate bekannt, der aus zwei
Kurvengliedern und zwei Armen besteht. Ein Arm dient dazu, ein
Halbleitersubstrat aufzunehmen und zu halten. Die Bewegung des
Roboter-Handhabungsarmes erfolgt über einen Riemen, der sich
auf den Kurvengliedern auf- oder abwickelt, so daß ein Gleiten
der Teile vermieden wird. Ziel dieser Vorrichtung ist es, ein
unerwünschtes Staubaufwirbeln weitestgehend zu verhindern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile
zu vermeiden und eine gegenüber Hitze widerstandsfähige
Roboterhand-Vorrichtung zu schaffen, die für einen langen
Nutzungszeitraum innerhalb der hoch erhitzten Kammer geeignet
ist. Nachteilige Einflüsse durch die vom zu erwärmenden
Gegenstand, wie einem Halbleiter-Wafer, und einer Heizeinrichtung
ausgestrahlten Wärme sollen so weit als möglich vermieden werden,
und die Wärmeleitung von dem Gegenstand soll unterbunden werden,
so daß Verformung und Zerstörung durch Hitzeeinfluß vermieden
werden und die Präzision der Positionierung des Hand-Abschnittes
so weit als möglich beibehalten werden kann.
Um diese Aufgaben zu erfüllen, sieht die vorliegende
Erfindung eine gegenüber Hitze widerstandesfähige Roboterhand
vorrichtung vor, umfassend: einen Hand-Abschnitt, der das zu
erwärmende Material trägt und eine Wärmereflexionsplatte, die die
Strahlungswärme reflektiert, wobei die Platte parallel und
benachbart zu dem Hand-Abschnitt angeordnet ist, der den
Gegenstand mit einem zwischenliegenden Spalt trägt.
Wie oben dargestellt, wird die vom Gegenstand bei einer
hohen Temperatur abgestrahlte Strahlungswärme durch die
Wärmereflexionsplatte reflektiert und abgefangen, wenn der hoch
erhitzte und getrocknete Gegenstand von dem Hand-Abschnitt
getragen wird, wodurch die auf den Hand-Abschnitt übertragene
Strahlungswärme merklich verringert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der gegenüber Hitze
widerstandsfähigen Roboterhand-Vorrichtung entsprechend der
vorliegenden Erfindung kann die Wärmereflexionsplatte vom Hand-
Abschnitt über eine wärmeisolierende Trageeinrichtung mit einem
Spalt getragen werden, der die Wärmedehnung der Reflexionsplatte
aufnimmt. Der Spalt, der im Verbindungsabschnitt zwischen der
Wärmereflexionsplatte und dem Hand-Abschnitt gebildet ist, nimmt
die Wärmedehnung und -verformung der Wärmereflexionsplatte auf
und verhindert so auf wirksame Weise nachteilige Einflüsse auf
den Hand-Abschnitt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante der
gegenüber Hitze widerstandsfähigen Roboterhand-Vorrichtung,
entsprechend der vorliegenden Erfindung, kann der Hand-Abschnitt
über wärmeisolierende Paßstücke mit einem dazwischen liegenden
wärmeisolierenden Raum mit dem Arm-Abschnitt verbunden sein. Die
vom Hand-Abschnitt auf den Arm-Abschnitt übertragene Wärme kann
so durch den wärmeisolierenden Raum deutlich verringert werden,
wodurch die Wärmedehnung und -verformung des Arm-Abschnittes
weiter verringert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der
gegenüber Wärme widerstandsfähigen Roboterhand-Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung können Auflagen des Hand-Abschnittes, die
den Gegenstand berühren und tragen, getrennt und unabhängig vom
Hand-Abschnitt aufgebaut sein. Obwohl Hitze von dem hocherhitzten
Gegenstand über die Auflagen auf den Hand-Abschnitt übertragen
wird, wird so die Wärmedehnung der Auflagen nicht direkt auf den
Hand-Abschnitt übertragen, da die Auflagen getrennt vom Hand-
Abschnitt ausgeführt sind. Daher muß nur die Wärmedehnung des
Hand-Abschnittes berücksichtigt werden. Obwohl die Auflagen und
der Hand-Abschnitt aus unterschiedlichen Materialien hergestellt
sind, werden durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen keine
Wärmespannungen zwischen diesen Komponenten erzeugt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der
Erfindung ist eine gegenüber Hitze widerstandsfähige Roboterhand-
Vorrichtung mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung der
Wärmereflexionsplatte ausgestattet. Da die Wärmereflexionsplatte
durch die Kühleinrichtung gekühlt wird, kann die Wirkung der
Reflexion und des Abfangens von Strahlungswärme von dem
Gegenstand durch die Wärmereflexionsplatte verbessert werden.
Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung werden im folgenden
anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 ist ein Schnitt einer Kammer mit einer gegenüber Hitze
widerstandsfähigen Roboterhand-Vorrichtung einer ersten
Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie III-III von Fig. 4.
Fig. 4 ist ein vertikaler Schnitt des Details B von Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab.
Fig. 5 ist ein vertikaler Schnitt des Details C von Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab.
Fig. 6 ist ein vertikaler Schnitt des Details D von Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab.
Fig. 7 ist ein vertikaler Schnitt ähnlich dem von Fig. 1, der
eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist ein vertikaler Schnitt ähnlich dem von Fig. 1, der
ein Beispiel einer Roboterhand nach dem internen Stand der Technik zeigt, die in
einer Kammer angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer gegenüber
Hitze widerstandsfähigen Roboterhand-Vorrichtung. Eine im
wesentlichen schachtelförmige Kammer 101 mit einer Öffnung 103
auf einer Seite enthält in ihrem Inneren eine Heizeinrichtung
107, die über Aufhängungen 109 von der Oberseite der Kammer 101
abgehängt ist und die dazu vorgesehen ist, einen Gegenstand 105,
wie etwa einen Halbleiter-Wafer oder dergleichen, zu erwärmen.
Weiters ist in der Kammer 101 eine Aufhängung 111 vorgesehen, die
aus einer Mehrzahl L-förmiger Arme zur vertikalen Bewegung des
Gegenstandes 105 zwischen einer in der Folge detaillierter
beschriebenen Roboterhand 113 und der Heizeinrichtung 107
besteht. In dieser Ausführungsvariante ist der Gegenstand 105 ein
allgemein kreisförmiger Halbleiter-Wafer. Die Roboterhand 113 ist
unterhalb der Heizeinrichtung 107 angeordnet, um den Gegenstand
105 über die Öffnung 103 in die Kammer einzuführen und aus ihr zu
entnehmen.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt die Roboterhand
113 einen Hand-Abschnitt 117, um den zu erwärmenden Gegenstand
105 mittels wärmeisolierender Auflagen 141, die in der Folge
beschrieben werden, zu tragen, einen Arm-Abschnitt 119, der fest
an einem Ende des Hand-Abschnittes 117 befestigt ist, um diesen
Hand-Abschnitt 117 über die Öffnung 103 in die Kammer 101
einzuführen und aus ihr zu entfernen, und eine
Wärmereflexionsplatte 123, die oberhalb angeordnet ist und über
wärmeisolierende Stützvorrichtungen vom Hand-Abschnitt 117
getragen wird.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, umfaßt die
wärmeisolierende Stützeinrichtung 121, die zum wärmeisolierenden
Tragen der Wärmereflexionsplatte 123 vorgesehen ist, folgende
Teile: einen inneren wärmeisolierenden Kragen 129 in der Form
eines kurzen Zylinders mit einem Flansch 125 von vergrößertem
Durchmesser und einer axialen Bohrung 127, die sich axial durch
den Mittelabschnitt der wärmeisolierenden Stützeinrichtung 121
erstreckt; einen äußeren wärmeisolierenden Kragen 131, der um den
inneren wärmeisolierenden Kragen 129 angeordnet ist und in
axialer Richtung kürzer ist als der innere wärmeisolierende
Kragen 129; eine Schraube 135, die durch die axiale Bohrung 127
im inneren wärmeisolierenden Kragen 129 tritt und im Hand-
Abschnitt 117 eingeschraubt ist, um den inneren wärmeisolierenden
Kragen 129 an dem Hand-Abschnitt 117 zu befestigen. Wenn der
innere wärmeisolierende Kragen 129 und der äußere
wärmeisolierende Kragen 131 mit der Schraube 135 fest mit dem
Hand-Abschnitt 117 verbunden sind, wird ein Spalt 137 von einer
Größe bzw. Breite, die größer ist als die Dicke der
Wärmereflexionsplatte 123, zwischen der Oberseite des äußeren
wärmeisolierenden Kragens 131 und dem Flansch 125 des inneren
wärmeisolierenden Kragens 129 gebildet. Die Wärmereflexionsplatte
123 ist in dem Spalt 137 angeordnet, um darin zwischen dem
Flansch 125 des inneren wärmeisolierenden Kragens 129 und dem
oberen Ende des äußeren wärmeisolierenden Kragens 131 verklammert
oder gehalten zu werden. Der Durchmesser der axialen Bohrung 127
im inneren wärmeisolierenden Kragen 129 ist größer als der äußere
Durchmesser des Schaftabschnittes der Schraube 135, der durch die
axiale Bohrung 127 tritt und ist kleiner als der Kopf der
Schraube 135. Daher ist die Schraube 135 in den inneren
wärmeisolierenden Kragen 129 mit einem gewissen Spiel eingepaßt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist eine Mehrzahl von (in dieser
Ausführungsvariante vier) Auflagen 141 zum Tragen des zu
erwärmenden Gegenstandes 105, etwa eines Halbleiter-Wafers, an
den vier Ecken der Oberseite des Hand-Abschnitts 117 vorgesehen,
um den kreisförmigen Gegenstand 105 sicher zu tragen. Die Sitze
141 sind aus einem hoch hitzebeständigen Material, wie etwa
Keramik, aufgebaut. Die tragenden Flächen 143, die zum
Mittelpunkt des Hand-Abschnitts 117 hin geneigt sind und die auf
der Oberseite der Auflagen 141 gebildet sind, berühren die
Umfangskante des kreisförmigen Gegenstandes 105 und tragen ihn
mit einer sehr geringen Kontaktfläche. Die Auflagen 141 sind am
Hand-Abschnitt 117 mit Paßschrauben 145 befestigt. Der
Durchmesser der Bohrungen 147 in den Auflagen 141 zur Aufnahme
der Schrauben 145 ist größer als der Außendurchmesser des
Schaftabschnittes der Paßschrauben 145, um thermische
Verformungen der Paßschrauben 145 und der Auflagen 141 zufolge
der Hitze aufzunehmen.
Darüber hinaus ist der Hand-Abschnitt 117 am Arm-Abschnitt
119 über eine wärmeisolierende Verbindung 151 befestigt, wie dies
in Fig. 5 dargestellt ist. Insbesonders ist der Hand-Abschnitt
117 an der Oberseite des Arm-Abschnitts 119 mit
Befestigungsmitteln 155, wie etwa Schrauben, befestigt, wobei
kurze zylindrische, wärmeisolierende Krägen 153 dazwischen
angeordnet sind und wobei die Krägen 153 und die Schrauben 155
aus einem Material mit begrenzter Wärmeleitfähigkeit hergestellt
sind. Der Durchmesser der axialen Bohrung 157 im
wärmeisolierenden Kragen 153 ist ebenso größer als der äußere
Durchmesser des Schaftabschnittes der Schraube 155, um thermische
Verformungen des Hand-Abschnittes 117, des Arm-Abschnittes 119
und der Schraube 155 zufolge der Hitze aufzunehmen und um die
Wärmeleitung vom Hand-Abschnitt 117 zum Arm-Abschnitt 119 zu
verringern, wodurch ein ringförmiger wärmeisolierender Raum 158
zwischen der inneren Umfangsfläche der axialen Bohrung 157 und
der äußeren Umfangsfläche der Schraube 155 gebildet wird.
Nun wird die Funktion der oben beschriebenen
Ausführungsvariante beschrieben. Bei dieser Ausführungsvariante
wird der zu erwärmende Gegenstand 105 durch die Öffnung 103 in
die Kammer 101 in der gleichen Art eingeführt und in der gleichen
Art aus ihr entfernt, wie bei der Kammer, die in Fig. 8
gezeigt ist. Die von der Heizeinrichtung 107 und dem zu
erwärmenden Gegenstand 105 ausgestrahlte Strahlungswärme wird
jedoch durch die Wärmereflexionsplatte 123 abgefangen, so daß sie
den Hand-Abschnitt 117 und den Arm-Abschnitt 119 nicht direkt
erreicht. Obwohl die Wärmereflexionsplatte 123 thermisch zufolge
eines Anstieges der Temperatur verändert oder verformt werden
kann, ist sie vom äußeren Umfang des inneren wärmeisolierenden
Kragens 129 mit einem gewissen radialen Spiel eingepaßt, und sie
ist auch zwischen der Oberseite des äußeren wärmeisolierenden
Kragens 131 und dem Flansch 125 des inneren wärmeisolierenden
Kragens 129 mit dem axialen Spalt 137 dazwischen verklammert, so
daß die thermische Veränderung oder Verformung der
Wärmereflexionsplatte 123 durch das radiale Spiel oder den
radialen Spalt und den axialen Spalt 137 aufgenommen werden kann,
wodurch ein nachteiliger Einfluß auf den Hand-Abschnitt 117
vermieden werden kann. Darüber hinaus werden die Strahlungswärme
und die anderen Arten von Wärme nur über den Weg der
wärmeisolierenden Stützeinrichtungen 121 von der
Wärmereflexionsplatte 123 auf den Hand-Abschnitt 117 übertragen,
wodurch die Steigerungsrate der Temperatur des Hand-Abschnitts
117 im Vergleich mit der in Fig. 8 gezeigten
Roboterhand deutlich verringert werden kann.
Darüber hinaus wird Wärme vom Hand-Abschnitt 117 zum Arm-
Abschnitt 119 nur durch Wärmestrahlung und durch Wärmeleitung
über die wärmeisolierenden Krägen 153 und die wärmeisolierenden
Schrauben 155 übertragen, so daß die auf den Arm-Abschnitt 119
übertragene Wärme auf ein sehr geringes Ausmaß beschränkt ist.
Die Auflagen 141 werden in direkten Kontakt mit dem auf eine
hohe Temperatur erhitzten Gegenstand gebracht. Da der Gegenstand
105 nur an seinen Kantenabschnitten mit den geneigten oder
konischen Stützflächen 143 der Auflage 141 in Kontakt kommt, ist
das Kontaktgebiet zwischen dem Gegenstand 105 und den Auflagen
141 sehr klein. Darüber hinaus sind die Auflagen 141 aus einem
Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und hoher
Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze aufgebaut, um das Ausmaß der
auf den Hand-Abschnitt 117 übertragenen Wärme wesentlich zu
verringern, so daß eine Zerstörung der Auflagen 141 durch
übertragene Wärme vermieden werden kann. Da weiters die Auflagen
141 unabhängig vom Hand-Abschnitt 117 aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt werden können und am Hand-Abschnitt 117
durch die Paßschrauben 145 befestigt werden, kann die ungleiche
Wärmedehnung der Sitze 141 und des Hand-Abschnittes 117 zufolge
der zwei unterschiedlichen Materialien vernachlässigt werden,
wobei jegliche Wärmespannungen, die ansonsten durch eine solche
Ungleichheit hervorgerufen werden würden, vermieden werden.
Eine zweite Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung
ist in Fig. 7 dargestellt. Der Aufbau und die Funktion dieser
Ausführungsvariante sind ähnlich der des ersten Beispiels mit
Ausnahme, daß eine Kühleinrichtung 161 zur wirksamen Kühlung der
Wärmereflexionsplatte 123 vorgesehen ist. Bestandteile dieser
Ausführungsvariante, die denen der ersten Ausführungsvariante
entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie
sie in der ersten Ausführungsvariante verwendet werden.
Die Kühleinrichtung 161 ist insbesondere folgendermaßen
aufgebaut. Ein hohler Kühlblock 163 ist auf einer Seite der
Wärmereflexionsplatte 123 angeordnet und hat ein offenes oberes
Ende und ein geschlossenes unteres Ende, das die Oberseite der
Wärmereflexionsplatte 123 berührt. Ein U-förmiges Kühlrohr 165
ist weiters innerhalb des Kühlblocks 163 angeordnet. Das obere
Ende des Kühlrohrs 165 tritt durch die Oberseite des Kühlblocks
163 und eine Öffnung 167 in der oberen Wand der Kammer 101 und
ist mit einem nicht dargestellten Kühlwasseranschluß verbunden,
der außerhalb der Kammer 101 vorgesehen ist. Der Kühlblock 163
ist an seinem oberen Ende mit dem unteren Ende eines ausziehbaren
Faltenbalges 169 verbunden, der an seinem oberen Ende im Bereich
der Öffnung 167 an der oberen Wand der Kammer 161 befestigt ist.
Der Faltenbalg 169 verhindert ein Austreten des Vakuums durch die
Öffnung 167 aus der Kammer 101 und trägt auch den Kühlblock 163,
der an der Oberseite der Kammer 101 durch den Faltenbalg 169
elastisch aufgehängt ist.
Wenn der Gegenstand 105 erwärmt wird, zirkuliert Kühlwasser
durch das Kühlrohr 165, wodurch die Wärmereflexionsplatte 163 in
außerordentlich wirksamer Weise gekühlt wird. Die oben
beschriebenen Nachteile, die durch das Erwärmen der
Wärmereflexionsplatte 123 auftreten können, werden so in
wirksamer Weise vermieden.
Zum Zweck der Kühlung der Wärmereflexionsplatte 123 kann an
Stelle des Kühlrohres 165, das mit einem Kühlwasseranschluß
verbunden ist, ein wärmeleitfähiges Glied mit einem seiner Enden
mit dem Kühlblock 163 verbunden werden, wobei das andere Ende
nach außen ragt. Die Wärme der Wärmereflexionsplatte 123 kann so
natürlich über das wärmeleitfähige Glied an die Außenseite der
Kammer 101 abgeleitet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung folgt, bietet die
vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile.
Die Wärmereflexionsplatte 123, die zur Reflexion der
Strahlungswärme der Heizeinrichtung 107 dient, ist parallel und
benachbart zu der Oberfläche des Hand-Abschnittes 117 angeordnet,
der den zu erwärmenden Gegenstand 105 mit einem zwischenliegenden
Spalt trägt. Obwohl der Gegenstand 105 auf eine hohe Temperatur
erhitzt wird, wird die Strahlungswärme, die von dem Gegenstand
105 bei einer hohen Temperatur abgestrahlt wird, durch die
Wärmereflexionsplatte 123 abgefangen, wodurch die Wärmemenge, die
vom Gegenstand 105 auf den Hand-Abschnitt 117 übertragen wird,
verringert wird. Der Hand-Abschnitt 117 wird daher nicht der
hohen Temperatur des erwärmten Gegenstandes 105 unterworfen, so
daß die Wärmedehnung des Hand-Abschnittes 117 minimiert werden
kann, wodurch die Präzision der Positionierung des Hand-
Abschnittes aufrecht erhalten werden kann.
Darüber hinaus wird die Wärmereflexionsplatte 123 am Hand-
Abschnitt 117 mittels wärmeisolierender Stützeinrichtungen 121
mit einem zwischenliegenden Spalt getragen. Obwohl die
Wärmereflexionsplatte 123 durch die Strahlungswärme verformt
wird, wird daher diese Verformung durch den Spalt zwischen der
Wärmereflexionsplatte 123 und dem wärmeisolierenden Stützmittel
121 aufgenommen, so daß sie nicht auf den Hand-Abschnitt 117
übertragen wird. Daher kann die Verformung des Hand-Abschnitts
117 durch Wärme weiter verhindert werden, und die Präzision der
Positionierung des Hand-Abschnittes 117 kann weiter gesteigert
werden.
Da der Hand-Abschnitt 117 am Arm-Abschnitt 119 durch die
wärmeisolierenden Befestigungsmittel 151 mit dem
wärmeisolierenden Raum befestigt ist, kann die vom Hand-Abschnitt
auf den Arm-Abschnitt 119 übertragene Wärme verringert werden,
wodurch die Wärmedehnung und -verformung des Arm-Abschnittes 119
verringert wird. Die Präzision der Positionierung des gesamten
Hand-Abschnitts 117 einschließlich des Arm-Abschnittes 119 kann
weiter verbessert werden.
Darüber hinaus sind die Auflagen 141 des Hand-Abschnitts 117
zur Berührung und zum Tragen des zu erwärmenden Gegenstandes 105
unabhängig von dem Hand-Abschnitt 117 aufgebaut. Obwohl die Wärme
von dem auf eine hohe Temperatur erhitzten Gegenstand 105 über
die Auflagen 141 zum Hand-Abschnitt 117 geleitet wird, wird die
Wärmedehnung der Auflage 141 nicht direkt auf den Hand-Abschnitt
117 übertragen. Obwohl die Auflagen 141 und der Hand-Abschnitt
117 aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sind, werden
daher keine Wärmespannungen zufolge der ungleichen Wärmedehnungen
zwischen diesen beiden Komponenten erzeugt. Ebenso sind die
Auflagen 141 aus einem hochtemperaturfesten Werkstoff aufgebaut,
da sie den zu erwärmenden Gegenstand 105 berühren und daher hohen
Temperaturen ausgesetzt sind, wodurch die Widerstandsfähigkeit
der Auflagen 141 verbessert wird und die Wärmedehnung und
-verformung von ihnen verringert wird, wodurch die Präzision der
Positionierung der Auflagen 141 des Hand-Abschnitts 117 beim
Tragen des zu erwärmenden Gegenstandes 105 aufrecht erhalten
wird.
Darüber hinaus dient das Vorsehen der Kühleinrichtung 161
zum Kühlen der Wärmereflexionsplatte 123 zur Verbesserung der
wärmereflektierenden und -abhaltenden Wirkung der
Wärmereflexionsplatte 123 gegen die vom erwärmten Gegenstand
ausgestrahlte Strahlungswärme. Darüber hinaus wird die Temperatur
der Wärmereflexionsplatte 123 durch die Kühleinrichtung 161
deutlich verringert, so daß die von der Wärmereflexionsplatte 123
zum Hand-Abschnitt geleitete Wärme 117 wirksam verringert werden
kann. Die Wärmewiderstandsfähigkeit des Hand-Abschnittes kann
daher verbessert werden, und die thermische Verformung kann
verringert werden, wodurch die Präzision der Positionierung des
Hand-Abschnittes 117 verbessert wird.
Claims (11)
1. Gegenüber Hitze widerstandsfähige Roboterhand-Vorrichtung,
mit einem Hand-Abschnitt (117) zum Tragen eines zu erwärmenden
Gegenstandes (105), dadurch gekennzeichnet, daß eine
Wärmereflexionsplatte (123) zur Reflexion von Strahlungswärme,
parallel und benachbart zu der Oberfläche des Hand-Abschnittes
(117) vorgesehen ist, die den Gegenstand (105) mit einem
zwischenliegenden Spalt trägt.
2. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmereflexionsplatte (123) von dem Hand-
Abschnitt (117) über wärmeisolierende Stützeinrichtungen (121) getragen
wird, wobei ein Spalt die Wärmedehnung der Wärmereflexionsplatte
(123) aufnimmt.
3. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die wärmeisolierenden Stützeinrichtungen (121)
umfassen:
- - einen äußeren Kragen (131) mit geringer Wärmeleitfähigkeit, der eine axiale Bohrung aufweist und zwischen der Wärmereflexionsplatte (123) und dem Hand-Abschnitt (117) angeordnet ist;
- - einen inneren Kragen (129) mit geringer Wärmeleitfähigkeit, der einen Flansch (125) und eine axiale Bohrung (127) aufweist und der in dem äußeren Kragen angeordnet ist und sich durch die Wärmereflexionsplatte (123) hindurch erstreckt, um sie zwischen dem Flansch (125) und einem Ende des äußeren Kragens (131) zu verklammern, wobei ein ringförmiger Spalt zwischen dem inneren Kragen und der Wärmereflexionsplatte (123) gebildet wird und wobei weiters ein Spalt (137) zwischen dem Flansch und der Wärmereflexionsplatte (123) gebildet wird; und
- - eine Befestigungsschraube (135) die sich durch die axiale Bohrung (127) im inneren Kragen (129) erstreckt, wobei dazwischen ein ringförmiger Raum gebildet wird.
4. Roboterhand-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hand-Abschnitt (117) mit einem
Arm-Abschnitt (119) über wärmeisolierende
Verbindungseinrichtungen (151) verbunden ist.
5. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die wärmeisolierenden
Verbindungseinrichtungen (151) umfassen:
- - einen Kragen (153), der zwischen dem Hand-Abschnitt (117) und dem Arm-Abschnitt (119) angeordnet ist und der eine axiale Bohrung (157) aufweist; und
- - eine Befestigungsschraube (155) mit einem vergrößerten Kopf, die sich durch die axiale Bohrung in dem Kragen (153) erstreckt, wobei dazwischen ein ringförmiger Spalt gebildet wird und die fest in den Arm-Abschnitt (119) einschraubbar ist.
6. Roboterhand-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hand-Abschnitt (117) eine
Mehrzahl von Auflagen (141) zum Tragen des Gegenstandes (105)
aufweist, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und die
getrennt vom Hand-Abschnitt (117) aufgebaut und fest an ihm
befestigt sind.
7. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der Auflagen (141) eine geneigte
Oberfläche (143) aufweist, auf die der Gegenstand (105) aufgelegt wird.
8. Roboterhand-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (161) zum Kühlen
der Wärmereflexionsplatte (123) vorgesehen ist.
9. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (161) einen vertikal
beweglichen Kühlblock (163) aufweist, der in Kontakt mit einer
Oberfläche der Wärmereflexionsplatte (123) bringbar ist.
10. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (161) weiters ein
Zirkulationssystem für ein Kühlmittel aufweist.
11. Roboterhand-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (161) ein
wärmeleitfähiges Glied aufweist, wobei ein Ende mit dem Kühlblock
(163) verbunden und das andere Ende der Umgebung
ausgesetzt ist.
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