專利名稱：一種取送硅片的機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械手，特別是關(guān)于一種取送硅片的機械手。
背景技術(shù)：
目前在半導(dǎo)體制造行業(yè)中，因為硅片很昂貴，且在制造過程中對硅片潔凈度 的要求也非常高，所以取送硅片時需要格外小心。現(xiàn)在使用最多的是三折臂形式 的機械手，該類機械手采用主臂、副臂和手腕等多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積 大，在運動過程中易產(chǎn)生機械顆粒對硅片造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單的取送硅片的機 械手。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種取送硅片的機械手，它包 括一水平驅(qū)動機構(gòu)， 一垂直驅(qū)動機構(gòu)、 一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和安裝所述三個驅(qū)動機構(gòu) 的機架；所述水平驅(qū)動機構(gòu)包括一水平驅(qū)動電機，水平驅(qū)動電機通過第一傳動裝 置連接一沿兩水平光杠水平移動的支架；所述垂直驅(qū)動機構(gòu)包括一連接在所述支 架上的垂直驅(qū)動電機，所述垂直驅(qū)動電機通過第二傳動裝置連接一沿兩垂直光杠 上下移動的升降架；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括一連接在所述升降架上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電 機，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過第三傳動裝置連接一主臂，所述主臂頂部穿出所述支 架頂部連接一手爪，所述手爪上表面設(shè)置有吸盤，所述在主臂的中心和手爪上設(shè) 置有一連通所述吸盤的真空氣道。
所述第一傳動裝置包括一與所述水平驅(qū)動電機連接的主動齒形輪，所述主動 齒形輪通過一齒形帶連接一從動齒形輪，所述支架固定連接在所述齒形帶的一側(cè) 帶上。
所述第二傳動裝置包括一與垂直驅(qū)動電機輸出端連接的絲杠，所述絲杠頂部 轉(zhuǎn)動連接在所述支架頂部。
所述第三傳動裝置包括一與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出端連接的主動輪和一由主 動輪帶動的從動輪，所述從動輪的中心軸一端連接在所述升降架上，另一端通過 一聯(lián)軸器連接所述主臂。
本發(fā)明還包括一限位機構(gòu)，所述限位機構(gòu)包括一設(shè)置在所述主臂下部的凸頭 限位片， 一設(shè)置在所述支架上的限位柱，所述限位柱上用多個間隔環(huán)隔設(shè)有多個
限位環(huán)，以供所述凸頭限位片上凸頭插入在相鄰的兩限位環(huán)之間，所述間隔環(huán)的 厚度與相鄰兩硅片的間距一致，所述間隔環(huán)的數(shù)量與硅片盒中排列的硅片數(shù)量一 致。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明設(shè)置了三個電機， 一個水平驅(qū)動電機帶動機構(gòu)整體做水平直線運動； 一個垂直驅(qū)動電機通過絲杠帶 動安裝有主臂的升降架做上下垂直運動； 一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機驅(qū)動主臂以自身為中 心帶動一手爪做旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明通過主臂帶動手爪的轉(zhuǎn)動與水平運動構(gòu)成的函 數(shù)變化關(guān)系，實現(xiàn)手爪在另一水平方向上的運動，再加上升降運動的復(fù)合，實現(xiàn) 了在任一高度上的三維取送硅片的運動。2、本發(fā)明由于釆用主臂連接一水平手爪， 并通過真空氣道抽送空氣控制吸盤的方式，取得了結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低， 沒有更多的活動關(guān)節(jié)的有益效果。同時本發(fā)明由于只設(shè)置一個主臂帶動一個手爪， 所以在運動過程中也大大減少了機械摩擦，從而減少了對硅片的二次污染。3、本 發(fā)明在升降運動方向上設(shè)置了雙保險機構(gòu)，即除了通過計算機程序設(shè)定升降行程 控制外，還在豎直方向上設(shè)置了一限位柱，在限位環(huán)上設(shè)置了與硅片盒中硅片數(shù) 量和位置對應(yīng)的間隔環(huán)和限位環(huán)，并在主臂上設(shè)置了一凸頭限位片，因此無論發(fā) 生任何故障，都可以保證手爪不會發(fā)生上、下竄動，保證了昂貴的硅片不受損壞。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，三種運動可以同時協(xié)調(diào)動作，也可以單獨動 作，本發(fā)明可以廣泛用于各種硅片的取送搬運過程中。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明垂直驅(qū)動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)示意圖 圖3是圖2的側(cè)向示意圖 圖4是本發(fā)明主臂和手爪連接示意圖 圖5是本發(fā)明限位機構(gòu)中凸頭限位片結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括一水平驅(qū)動機構(gòu)l， 一垂直驅(qū)動機構(gòu)2、 一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 機構(gòu)3和安裝上述三個驅(qū)動機構(gòu)1、 2、 3的機架(圖中未示出)。
本發(fā)明的水平驅(qū)動機構(gòu)1包括一安裝在機架上的水平驅(qū)動電機11，水平驅(qū)動 電機11的輸出端連接一主動齒形輪12，主動齒形輪12通過一齒形帶13連接到從 動齒形輪14，齒形帶13的一側(cè)帶上固定連接一支架15，支架15同時穿設(shè)在兩上、 下平行設(shè)置的水平光杠16上，支架15在齒形帶13的帶動下，可以沿兩水平光杠
16進行水平方向的運動。
如圖2、圖3所示，本發(fā)明的垂直驅(qū)動機構(gòu)2包括一設(shè)置在支架15底部的垂 直驅(qū)動電機21，垂直驅(qū)動電機21通過一聯(lián)軸器22連接一絲杠23，絲杠23的頂 部通過軸承轉(zhuǎn)動連接到支架15頂部。絲杠23上連接一升降架24，升降架24同時 穿設(shè)在兩并排設(shè)置的垂向光杠25上，升降架24在絲杠23的帶動下，可以沿兩垂 向光杠25進行垂直上下運動。
如圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)3包括一設(shè)置在升降架24 底部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機31，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機31通過一主動輪32連接一從動輪33，從 動輪33的中心軸支撐連接在升降架24上，從動輪33的中心軸向上通過一聯(lián)軸器 34連接一主臂35，主臂35通過軸承轉(zhuǎn)動穿過升降架24，然后向上穿出支架15 的頂部。在主臂35頂部水平連接一手爪36，手爪36上設(shè)置有1 2個高出手爪 36上表面的吸盤37，在主臂35的中心和手爪6上設(shè)置有一連通吸盤37的真空氣 道38，在主臂35側(cè)部設(shè)置一連接真空氣泵的接口 (圖中未示出)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機 31通過主、從動輪32、 33帶動主臂35的轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)手爪36在水平方向取送 硅片的旋轉(zhuǎn)運動，吸盤37通過真空氣道38的抽真空，可以保證抓取硅片牢固， 且不與手爪36產(chǎn)生機械摩擦。
如圖2、圖5所示，上述實施例中，為了保證手爪在抓取硅片的過程中，即使 發(fā)生機械或電器或程序控制故障，也不會造成對硅片盒中硅片的損壞，本發(fā)明設(shè) 置了限位機構(gòu)4。限位機構(gòu)4包括一設(shè)置在主臂35下部的凸頭限位片41，凸頭限 位片41可以隨主臂35—起轉(zhuǎn)動。與凸頭限位片41對應(yīng)，在支架15上垂向設(shè)置 一限位柱42，在限位柱42上用多個間隔環(huán)43隔設(shè)多個限位環(huán)44，凸頭限位片41 的凸頭45可以插設(shè)在兩相鄰的限位環(huán)44之間。間隔環(huán)43的空隙也就是兩個相鄰 限位環(huán)44之間的間距，與兩相鄰硅片之間的間距一致。間隔環(huán)43的數(shù)量與磁盤 盒中排列的硅片數(shù)量相同，至少不能少于硅片的數(shù)量。
上述實施例中，凸頭限位片41在相鄰的兩限位環(huán)44之間的有效行程只要小 于手爪36在兩硅片之間的有效行程，就可以有效地保護硅片不受損害。本發(fā)明的 限位機構(gòu)還可以采用其它方式，在此不再一一贅述。
本發(fā)明工作時，水平驅(qū)動電機ll驅(qū)動主、從動齒形輪12、 14和齒形帶13帶 動支架15及垂直驅(qū)動機構(gòu)2和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)3，沿兩水平光杠16進行水平運動， 使整個裝置水平移動到位。垂直驅(qū)動電機21驅(qū)動絲杠23帶動升降架24及旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動機構(gòu)3垂直運動，使主臂35帶動手爪升降到欲取送硅片的高度。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機 31通過主、從動輪32、 33帶動主臂35做自身轉(zhuǎn)動，使手爪36伸入到欲取硅片的
下方，然后垂直驅(qū)動機構(gòu)2略微上移，貼近硅片底部，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機31停止轉(zhuǎn)動， 啟動真空泵，通過真空氣道38抽真空，使吸盤37吸住硅片；再啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電 機31帶動手爪36轉(zhuǎn)到其它硅片盒，接著真空氣道進入空氣，吸盤37松開硅片， 垂直驅(qū)動機構(gòu)2略微下移后，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)3和垂直驅(qū)動機構(gòu)2重復(fù)上述動作， 依次取送其它硅片。
本發(fā)明設(shè)置的限位機構(gòu)，當(dāng)主臂35帶動手爪36上下移動時，凸頭限位片41 的凸頭45遠(yuǎn)離限位環(huán)44;而當(dāng)主臂帶動手爪36轉(zhuǎn)動到達取送硅片位置時，凸頭 限位片41上的凸頭45恰好旋入到兩相鄰的限位環(huán)44之間，即使此時發(fā)生任何故 障，兩限位環(huán)44都可以保證主臂35帶動的手爪36不會上、下竄動，進而可以保 證其它硅片不受損壞。
上述各實施例中，水平驅(qū)動機構(gòu)1、垂直驅(qū)動機構(gòu)2和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)3中的傳 動裝置還可以采取其它不同的結(jié)構(gòu)方式，比如在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)3中，主、從動輪 31、 32可以是一對嚙合的齒輪，也可以是一對通過鏈條連接的鏈輪，還可以是一 對通過同步帶帶動的同步輪。這些不同結(jié)構(gòu)的傳動裝置的等效替換，均不應(yīng)排除 在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1、一種取送硅片的機械手，其特征在于它包括一水平驅(qū)動機構(gòu)，一垂直驅(qū)動機構(gòu)、一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和安裝所述三個驅(qū)動機構(gòu)的機架；所述水平驅(qū)動機構(gòu)包括一水平驅(qū)動電機，水平驅(qū)動電機通過第一傳動裝置連接一沿兩水平光杠水平移動的支架；所述垂直驅(qū)動機構(gòu)包括一連接在所述支架上的垂直驅(qū)動電機，所述垂直驅(qū)動電機通過第二傳動裝置連接一沿兩垂直光杠上下移動的升降架；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括一連接在所述升降架上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過第三傳動裝置連接一主臂，所述主臂頂部穿出所述支架頂部連接一手爪，所述手爪上表面設(shè)置有吸盤，所述在主臂的中心和手爪上設(shè)置有一連通所述吸盤的真空氣道。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于還包括一限位 機構(gòu)，所述限位機構(gòu)包括一設(shè)置在所述主臂下部的凸頭限位片， 一設(shè)置在所述支 架上的限位柱，所述限位柱上用多個間隔環(huán)隔設(shè)有多個限位環(huán)，以供所述凸頭限 位片上凸頭插入在相鄰的兩限位環(huán)之間，所述間隔環(huán)的厚度與相鄰兩硅片的間距 一致，所述間隔環(huán)的數(shù)量與硅片盒中排列的硅片數(shù)量一致。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于所述第一 傳動裝置包括一與所述水平驅(qū)動電機連接的主動齒形輪，所述主動齒形輪通過一 齒形帶連接一從動齒形輪，所述支架固定連接在所述齒形帶的一側(cè)帶上。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于所述第二傳動裝置包括一與垂直驅(qū)動電機輸出端連接的絲杠，所述絲杠頂部轉(zhuǎn)動連接在所 述支架頂部。
5、 如權(quán)利要求3所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于所述第二傳動裝置包括一與垂直驅(qū)動電機輸出端連接的絲杠，所述絲杠頂部轉(zhuǎn)動連接在所述支 架頂部。
6、 如權(quán)利要求1或2或5所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于所述第三傳動裝置包括一與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出端連接的主動輪和一由主動輪帶動 的從動輪，所述從動輪的中心軸一端連接在所述升降架上，另一端通過一聯(lián)軸器 連接所述主臂。
7、 如權(quán)利要求3所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于所述第三傳動裝置包括一與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出端連接的主動輪和一由主動輪帶動的從動輪，所述從動輪的中心軸一端連接在所述升降架上，另一端通過一聯(lián)軸器連接所 述主臂。
8、如權(quán)利要求4所述的一種取送硅片的機械手，其特征在于所述第三傳動 裝置包括一與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出端連接的主動輪和一由主動輪帶動的從動 輪，所述從動輪的中心軸一端連接在所述升降架上，另一端通過一聯(lián)軸器連接所 述主臂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種取送硅片的機械手，其特征在于它包括一水平驅(qū)動機構(gòu)，一垂直驅(qū)動機構(gòu)、一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和安裝三個驅(qū)動機構(gòu)的機架；水平驅(qū)動機構(gòu)包括一水平驅(qū)動電機，水平驅(qū)動電機通過第一傳動裝置連接一沿兩水平光杠水平移動的支架；垂直驅(qū)動機構(gòu)包括一連接在支架上的垂直驅(qū)動電機，垂直驅(qū)動電機通過第二傳動裝置連接一沿兩垂直光杠上下移動的升降架；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括一連接在升降架上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過第三傳動裝置連接一主臂，主臂頂部穿出支架頂部連接一手爪，手爪上表面設(shè)置有吸盤，在主臂的中心和手爪上設(shè)置有一連通吸盤的真空氣道。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，可以廣泛用于各種硅片的取送搬運過程中。
文檔編號B65G47/91GK101383313SQ20081022470
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者姚廣軍, 徐偉新, 陳百捷 申請人:陳百捷