專利名稱：一種傳輸機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，特別是涉及在多個(gè)工位之間傳送諸如硅片的一種傳輸機(jī)器人。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造過程中應(yīng)用傳輸機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了諸如半導(dǎo)體晶片、平板顯示器等工件高效，可靠，安全地定位和轉(zhuǎn)移。在現(xiàn)有技術(shù)中，R-θ型機(jī)器人擁有3個(gè)自由度，R(徑向運(yùn)動(dòng))，θ(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))，Z(上下運(yùn)動(dòng))。如美國(guó)阿西斯特技術(shù)公司開發(fā)的工件處理機(jī)器人，專利號(hào)00803652.7公開號(hào)CN134419A
公開日期2002年4月10日。其特點(diǎn)是機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)是通過帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的徑向運(yùn)動(dòng)。具體是中心支柱包括2個(gè)同心軸，第一臺(tái)電機(jī)位于基體內(nèi)垂直移動(dòng)各軸，第二臺(tái)電機(jī)安裝于基體內(nèi)控制外軸轉(zhuǎn)動(dòng)完成臂體的伸展動(dòng)作。第三臺(tái)電機(jī)位于基體內(nèi)控制內(nèi)外軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中心支柱的剛性差，Z向運(yùn)動(dòng)易傾斜，因而維護(hù)頻率高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要解決傳輸機(jī)器人的剛性低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相位調(diào)整困難的問題，提供一種精密傳動(dòng)，剛度高，運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性好，精度高的傳輸機(jī)器人。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種傳輸機(jī)器人，由機(jī)器人基體A，升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)B，臂體伸縮機(jī)構(gòu)C，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)D，真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)E組成，其特征在于基體A內(nèi)的旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)B通過脹套36與臂體伸縮機(jī)構(gòu)C相連，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)D與臂體伸縮機(jī)構(gòu)C通過旋轉(zhuǎn)閥體34連接，真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)E與末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)D通過氣缸軸架16連接；升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向電機(jī)1)和升降電機(jī)26和滾珠絲杠花鍵5組成，其中轉(zhuǎn)向電機(jī)1通過其上的轉(zhuǎn)向小同步齒形帶輪2經(jīng)過同步齒形帶與轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪3連接，轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪3與滾珠絲杠花鍵5的下端連接。升降電機(jī)26通過其上的升降小同步齒形帶輪25經(jīng)過同步齒形帶與升降大同步齒形帶輪6連接，升降大同步齒形帶輪6與滾珠絲杠花鍵5的上端連接，滾珠絲杠花鍵5通過滾珠花鍵套筒4與基體的上蓋板7相連；臂體伸縮機(jī)構(gòu)由伸縮電機(jī)9通過其上的伸縮小同步齒形帶輪8與伸縮大同步齒形帶輪24構(gòu)成的行星輪系傳遞動(dòng)力；臂體伸縮機(jī)構(gòu)C由同步齒形帶輪18，脹套30，前臂小帶輪軸20構(gòu)成同步傳動(dòng)的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)。
臂體伸縮機(jī)構(gòu)C中的旋轉(zhuǎn)氣路由旋轉(zhuǎn)閥芯13，旋轉(zhuǎn)閥體34，小交叉滾子軸承32構(gòu)成。
真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)E由氣缸轉(zhuǎn)軸31，氣缸軸架16組成。
本實(shí)用新型的有益效果由于采用絲杠花鍵軸進(jìn)行臂體的升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，降低成本，提高剛性，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)的可靠性，降低了維護(hù)頻率；采用行星輪系傳遞臂體的伸縮動(dòng)力，簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，利用電機(jī)本身的重量可以平衡臂體的翻轉(zhuǎn)力矩；采用脹套將同步齒形帶輪與固定軸的連接，可以方便的進(jìn)行同步傳動(dòng)的相位調(diào)整，有利于安裝調(diào)試。該設(shè)備可廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體硅片，LCD基板玻璃的的傳輸過程中。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖視圖。其中A.機(jī)器人基體，B.升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，C.臂體伸縮機(jī)構(gòu)，D.末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，E.真空吸附系統(tǒng)，1.轉(zhuǎn)向電機(jī)，2.轉(zhuǎn)向小同步齒形帶輪，3.轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪，4.絲杠花鍵筒，5.滾珠絲杠花鍵，6.升降大同步齒形帶輪，7.上蓋板，8.伸縮小同步齒形帶輪，9.伸縮電機(jī)，10.大交叉滾子軸承，11.后臂大同步齒形帶輪，12.前臂大同步齒形帶輪，13.旋轉(zhuǎn)閥芯，14.末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)臺(tái)，15.翻轉(zhuǎn)氣缸，16.氣缸軸架，17.前臂體，18.前臂小同步齒形帶輪，19.末端執(zhí)行器，20.前臂小帶輪軸，21.前臂轉(zhuǎn)臺(tái)，22.后臂小同步齒形帶輪，23.后臂體，24.伸縮大同步齒形帶輪，25.升降小同步齒形帶輪，26.升降電機(jī)，27.筒體，28.擋塊，29.下蓋板，30.脹套，31.氣缸轉(zhuǎn)軸，32.小交叉滾子軸承，33.軸承，34.旋轉(zhuǎn)閥體，35.氣管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施，本實(shí)用新型的作業(yè)過程如下接獲運(yùn)動(dòng)指令后，前、后臂體上升至一定高度，再轉(zhuǎn)動(dòng)至與工件相對(duì)應(yīng)的角度。然后，臂體伸展至硅片的下方位置，真空開始生成，臂體上升至與硅片接觸，同時(shí)真空將硅片吸附到末端執(zhí)行器上。臂體收縮至起始位置，然后臂體轉(zhuǎn)動(dòng)至硅片需要放置的角度，伸展到相應(yīng)的位置，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)，將硅片放置到目標(biāo)位置，待穩(wěn)定后，真空釋放，硅片可以安全放置到目標(biāo)位置。再返回至初始角度，準(zhǔn)備下一循環(huán)動(dòng)作。
機(jī)器人的進(jìn)行升降和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，轉(zhuǎn)向電機(jī)1通過其上的轉(zhuǎn)向小同步齒形帶輪2，經(jīng)過同步齒形帶與將動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪3。轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪3帶動(dòng)滾珠絲杠花鍵5旋轉(zhuǎn)，完成機(jī)器人的θ向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作。升降電機(jī)26通過其上的升降小同步齒形帶輪25經(jīng)過同步齒形帶與動(dòng)力傳遞給升降大同步齒形帶輪6。升降大同步齒形帶輪6帶動(dòng)滾珠絲杠花鍵5旋轉(zhuǎn)，完成機(jī)器人的Z(上下運(yùn)動(dòng))向動(dòng)作。由于帶動(dòng)滾珠絲杠花鍵5是絲杠和花鍵的組合結(jié)構(gòu)，所有旋轉(zhuǎn)和升降動(dòng)作相互影響，因此控制這兩個(gè)動(dòng)作的電機(jī)需要進(jìn)行解藕動(dòng)作，采用交流伺服電機(jī)可以有效的解決這個(gè)問題。
進(jìn)行徑向伸縮動(dòng)作時(shí)，伸縮大同步齒形帶輪24靜止，伸縮電機(jī)9旋轉(zhuǎn)，它本身繞伸縮大同步齒形帶輪24周轉(zhuǎn)，因其固聯(lián)在后臂體23上，所以帶動(dòng)后臂體繞滾珠絲杠花鍵5中心旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)動(dòng)種后臂小齒形帶輪22通過同步齒形帶繞靜止的后臂大齒形帶輪12周轉(zhuǎn)，同時(shí)，帶動(dòng)前臂轉(zhuǎn)臺(tái)21與前臂小帶輪軸20作同心轉(zhuǎn)動(dòng)，前臂轉(zhuǎn)臺(tái)21與前臂體17固聯(lián)，因此前臂體17也與前臂小帶輪軸20作同心旋轉(zhuǎn)，在前臂體17的帶動(dòng)下，前臂大齒形帶輪12繞相對(duì)前臂體靜止的前臂小齒形帶輪18周轉(zhuǎn)。這其中后臂大同步齒形帶輪11與后臂小同步齒形帶輪22的傳動(dòng)比是2∶1，前臂小同步齒形帶輪18與前臂大同步齒形帶輪12的傳動(dòng)比是1∶2。這一系列動(dòng)作的結(jié)果是與前臂大同步齒形帶輪12同心固聯(lián)的末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)臺(tái)14的動(dòng)作軌跡始終是指向圓心的直線運(yùn)動(dòng)，也就是R向運(yùn)動(dòng)。
前臂小同步齒形帶輪18與前臂小帶輪軸20的聯(lián)接采用脹套的方式。這種聯(lián)接可以方便的調(diào)節(jié)同步齒形帶輪的相位，用來調(diào)整與前臂大同步齒形帶輪12固聯(lián)的末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)臺(tái)14的角度。在裝配時(shí)，可以容易地將末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線的延長(zhǎng)線經(jīng)過滾珠絲杠花鍵軸的軸心。
為了在臂體內(nèi)布置氣動(dòng)管路和翻轉(zhuǎn)氣缸的信號(hào)線采用中空的旋轉(zhuǎn)接頭作為過渡。旋轉(zhuǎn)接頭由旋轉(zhuǎn)閥體12，旋轉(zhuǎn)閥芯13，O形密封圈組成。兩個(gè)氣壓管路，一個(gè)真空管路通過管接頭與旋轉(zhuǎn)接頭相連，避免了氣管相對(duì)末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)臺(tái)14轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的管線纏繞。信號(hào)線通過旋轉(zhuǎn)閥芯的中空部分與氣動(dòng)管路會(huì)合，經(jīng)過中空的前臂小帶輪軸20，與交流伺服電機(jī)的電源線和控制線一起經(jīng)過中空的滾珠花鍵5引入到基體內(nèi)。
本實(shí)用新型采用交流伺服電機(jī)，控制系統(tǒng)采用PMAC多軸控制器+PC上位機(jī).上位PC通過RS232接口將運(yùn)動(dòng)程序下載道PMAC中的FLASH中。PMAC運(yùn)行該程序，控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。氣缸的運(yùn)動(dòng)由PMAC中的通用I/O口，控制固體繼電器操作電磁閥動(dòng)作，完成氣缸的翻轉(zhuǎn)。同樣，真空吸附也由PMAC中的通用I/O口，控制固體繼電器操作電磁閥動(dòng)作，完成真空的生成和釋放。
權(quán)利要求1.一種傳輸機(jī)器人，由機(jī)器人基體(A)，升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(B)，臂體伸縮機(jī)構(gòu)(C)，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(D)，真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)(E)組成，其特征在于基體(A)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)(B)通過脹套(36)與臂體伸縮機(jī)構(gòu)(C)相連，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(D)與臂體伸縮機(jī)構(gòu)(C)通過旋轉(zhuǎn)閥體(34)連接，真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)(E)與末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(D)通過氣缸軸架(16)連接；升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向電機(jī)(1)和升降電機(jī)(26)和滾珠絲杠花鍵(5)組成，其中轉(zhuǎn)向電機(jī)(1)通過其上的轉(zhuǎn)向小同步齒形帶輪(2)經(jīng)過同步齒形帶與轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪(3)連接，轉(zhuǎn)向大同步齒形帶輪(3)與滾珠絲杠花鍵(5)的下端連接；升降電機(jī)(26)通過其上的升降小同步齒形帶輪(25)經(jīng)過同步齒形帶與升降大同步齒形帶輪(6)連接，升降大同步齒形帶輪(6)與滾珠絲杠花鍵(5)的上端連接，滾珠絲杠花鍵(5)通過滾珠花鍵套筒(4)與基體的上蓋板(7)相連；臂體伸縮機(jī)構(gòu)由伸縮電機(jī)(9)通過其上的伸縮小同步齒形帶輪(8)與伸縮大同步齒形帶輪(24)構(gòu)成的行星輪系傳遞動(dòng)力；臂體伸縮機(jī)構(gòu)(C)由同步齒形帶輪(18)，脹套(30)，前臂小帶輪軸(20)構(gòu)成同步傳動(dòng)的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述傳輸機(jī)器人，其特征在于所述臂體伸縮機(jī)構(gòu)(C)中的旋轉(zhuǎn)氣路由旋轉(zhuǎn)閥芯(13)，旋轉(zhuǎn)閥體(34)，小交叉滾子軸承(32)構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述傳輸機(jī)器人，其特征在于所述真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)(E)由氣缸轉(zhuǎn)軸(31)，氣缸軸架(16)組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種傳輸機(jī)器人，特別是涉及在多個(gè)工位之間傳送諸如硅片的一種傳輸機(jī)器人。該傳輸機(jī)器人由機(jī)器人基體，升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，臂體伸縮機(jī)構(gòu)，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，真空吸附系統(tǒng)構(gòu)成。基體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)通過脹套與臂體伸縮機(jī)構(gòu)相連，末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與臂體伸縮機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)閥體連接，真空吸附執(zhí)行器系統(tǒng)與末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過氣缸軸架連接；升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向電機(jī)和升降電機(jī)和滾珠絲杠花鍵組成。傳動(dòng)精密，剛度高，運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性好，采用可調(diào)裝置方便同步齒形帶輪的相位調(diào)整。該設(shè)備廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體硅片，LCD基板玻璃的傳輸過程中。
文檔編號(hào)H01L21/00GK2762970SQ20042011301
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者康仁科, 郭東明, 張士軍, 金洙吉, 叢明, 王永青 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)