缠绕，组成小臂行星轮系。手腕驱动轮504绕手腕驱动轮轴502回转，手腕转轴505随之绕小臂壳体501远端转动。
[0058]参考附图5所示，手腕转轴505绕小臂壳体501远端回转，手腕转轴505上端固定连接翻转手腕4，翻转手腕4内部设计翻转机构，驱动真空吸附末端3翻转。
[0059]该晶圆传输机器人R向直线运动时，参考附图6所示为小臂5、大臂6相对回转动作示意(对比附图1中大小臂状态)，同时真空吸附末端3实现了翻转动作。
【主权项】
1.一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:该机器人包括基座(I)、升降和回转机构(2)、真空吸附末端(3)、翻转手腕(4)、小臂(5)和大臂(6);所述基座⑴内部安装升降和回转机构(2)，升降和回转机构(2)与大臂(6) —端连接，大臂(6)另一端与小臂(5) 一端连接，小臂(5)另一端与翻转手腕(4)的一端连接，翻转手腕(4)的另一端与真空吸附末端⑶连接； 所述晶圆传输机器人动作时，基座(I)固定，升降和回转机构(2)绕基座(I)中心回转，还沿基座垂直方向做升降运动；大臂(6)近端可绕回转机构(2)中心回转，小臂(5)近端绕大臂(6)远端中心回转，翻转手腕(4)绕小臂(5)远端回转，大臂(6)、小臂(5)和翻转手腕(4)的定比例回转实现机器人手臂的径向直线运动；翻转手腕(4)内置翻转结构，真空吸附末端(3)绕手腕壳体水平轴线翻转；真空吸附末端(3)吸附晶圆片，带动晶圆片运动。
2.根据权利要求1所述的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:晶圆传输机器人的升降和回转机构(2)的升降机构包括伺服电机(101)、减速器(102)、联轴器(103)、基座型材(104)、螺母(108)、丝杠(109)、导轨(105)、滑块(107)和升降连接板(106);伺服电机(101)、减速器(102)、丝杠(109)和螺母(108)同轴布置于基座(I)侧壁上并组成丝杠螺母副传动机构；基座型材(104)为基座侧面支撑，导轨(105)固定在基座型材(104)上;螺母(108)连接升降连接板(106)； 伺服电机(101)与减速器(102)连接，减速器(102)的输出轴通过联轴器(103)与丝杠(109)连接；丝杠(109)固定在基座(I)的侧壁中间，两导轨(105)固定在基座(I)的侧壁两侧；所述各导轨(105)上分别安装有两个滑块(107)，两个滑块(107)分别与升降连接板(106)连接，以实现导向作用； 所述伺服电机(101)经减速器(102)减速，驱动丝杠螺母副的螺母(108)的升降运动，进而带动升降连接板(106)上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:晶圆传输机器人的升降和回转机构(2)的中心回转机构，包括Θ向直驱电机(204)、Θ向转轴(203)、交叉滚子轴承b (215)、推力轴承(213) ； Θ向直驱电机(204)的底座固定在升降连接板(106)上，Θ向转轴(203)连接在Θ向直驱电机(204)的输出轴端并与Θ向转轴连接板a(205)连接；Θ向转轴连接板b (206)通过螺钉连接安装固定在Θ向转轴连接板a(205)上； 交叉滚子轴承b(215)的外圈固定安装在连接板固定套筒(201)内壁上，以承受Θ向转轴(203)的径向力和倾覆力；推力轴承(213)通过Θ向转轴套筒(214)、连接板固定上套筒(202)安装在Θ向转轴(203)的外壁上；推力轴承(213)用以承受机器人臂体的轴向力；Θ向转轴(203)与基座上盖(110)配合，同时在基座上盖(110)内孔处安装有U型大弹性橡胶圈(217)和O型耐磨高强度密封环(216); Θ向直驱电机(204)输出轴直接驱动Θ向转轴(203)转动，带动交叉滚子轴承b (215)内圈、Θ向转轴套筒(214)和推力轴承(213)下圈共同转动山型大弹性橡胶圈(217)浮动承受Θ向转轴(203)的径向偏载； R向直驱电机(207)、R向转轴(208)、大臂(6)、小臂(5)、翻转手腕(4)组成晶圆传输机器人的径向直线运动机构；R向直驱电机(207)同轴安装在Θ向转轴(203)内部，R向直驱电机(207)的底部安装在Θ向转轴连接板b(206)上；R向直驱电机(207)的输出轴直接连接R向转轴(208)，R向转轴(208)和Θ向转轴(203)之间在Θ向转轴(203)上端通过交叉滚子轴承a (212)支撑，大臂(6) —端连接在Θ向转轴(203)上，另一端连接小臂(5)近端，小臂(5)远端连接翻转手腕(4); R向直驱电机(207)及R向转轴(208)随Θ向转轴(203)同步回转，同时R向直驱电机(207)输出轴可独立驱动R向转轴(208)相对于Θ向转轴(203)转动，R向转轴(208)的回转驱动大臂(6)绕Θ向转轴(203)中心回转，同时小臂(5)近端绕大臂(6)远端回转，翻转手腕⑷绕小臂(5)远端回转，通过大臂(6)、小臂(5)和翻转手腕⑷三连杆定比角速度运动，实现机器人的R向直线伸缩运动。
4.根据权利要求1所述的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:上述晶圆传输机器人的径向直线运动机构中，大臂(6)包括大臂壳体(601)、大臂固定带轮(210)、小臂驱动轮(606)、大臂上下半钢带(610)、小臂驱动轮轴(604)、交叉滚子轴承d(612)、交叉滚子轴承e ￠13)、深沟球轴承￠05)； 大臂壳体(601)通过大臂壳体上盖(607)、大臂壳体下盖(602)上下密封； R向转轴(208)上端连接大臂壳体(601)的近端上壳体，大臂固定带轮(210)固定在Θ向转轴(203)上端，大臂固定带轮(210)和R向转轴(208)之间通过交叉滚子轴承d(612)支撑；大臂壳体下盖(602)和大臂固定带轮(210)之间通过交叉滚子轴承e (613)支撑； 大臂上下半钢带(610)固定安装在大臂行星轮系的大臂固定带轮(210)和小臂驱动轮(606)之间，大臂壳体(601)远端下壳体固定连接小臂驱动轮轴(604)，小臂驱动轮轴(604)和小臂驱动轮(606)之间通过一对深沟球轴承(605)支撑；小臂壳体(501)、大臂壳体上盖(607)之间通过交叉滚子轴承c(608)支撑；小臂驱动轮(606)上端连接小臂壳体(501)近端。
5.根据权利要求1所述的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:大臂壳体(601)、大臂固定带轮210、小臂驱动轮(606)、大臂上下半钢带(610)共同组成行星周转轮系；大臂壳体(601)绕Θ向转轴(203)回转，带动小臂驱动轮(606)绕大臂固定带轮(210)公转，大臂上下半钢带(610)绕带轮缠绕，而大臂固定带轮(210)不随大臂壳体(601)回转，使小臂驱动轮(606)绕小臂驱动轮轴(604)自转，进而驱动小臂壳体(501)近端绕大臂壳体(601)远端回转。
6.根据权利要求1所述的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:上述晶圆传输机器人的径向直线运动机构中，小臂(5)包括小臂壳体(501)、小臂定轮(512)、小臂上下半钢带(510)、手腕驱动轮(504)、手腕驱动轮轴(502);在小臂壳体(501)内部，固定于大臂壳体(601)远端的小臂驱动轮轴(604)上端连接有小臂定轮(512);手腕驱动轮轴(502)固定在小臂壳体(501)远端下壳体上，手腕驱动轮(504)通过上下一对深沟球轴承a(503)支撑在手腕驱动轮轴(502)下端，在手腕转轴(505)和小臂上盖(507)之间通过交叉滚子轴承b(506)支撑；而小臂上下半钢带(510)连接在小臂定轮(512)和手腕驱动轮(504)之间；手腕驱动轮(504)上端连接手腕转轴(505)，手腕转轴(505)连接翻转手腕(4); 小臂壳体(501)通过小臂上盖(507)密封。
7.根据权利要求1所述的一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，其特征在于:小臂壳体(501)近端绕大臂壳体(601)远端回转时，小臂定轮(512)相对于大臂壳体(601)静止，小臂上下半钢带(510)绕小臂定轮(512)和手腕驱动轮(504)缠绕，组成小臂行星轮系；手腕驱动轮(504)绕手腕驱动轮轴(502)回转，手腕转轴(505)随之绕小臂壳体(501)远端转动； 手腕转轴(505)绕小臂壳体(501)远端回转，手腕转轴(505)上端固定连接翻转手腕(4)，翻转手腕(4)内部设计翻转机构，驱动真空吸附末端(3)翻转。
【专利摘要】一种直驱式可翻转晶圆传输机器人，基座内部安装升降和回转机构，升降和回转机构与大臂一端连接，大臂另一端与小臂一端连接，小臂另一端与翻转手腕的一端连接，翻转手腕的另一端与真空吸附末端连接。所述晶圆传输机器人动作时，大臂、小臂、翻转手腕组成的三连杆定比速运动实现径向直线伸缩运动；翻转手腕使用电机驱动真空吸附末端实现翻转动作。采用直驱电机直接驱动，精简机器人内部结构，减少中间环节，提高机器人传动精度和效率。较少的零件机构，便于机器人的装配生产。钢带传动的使用，可以提供传动精度，增强机器人的可靠性，减少污染微粒的产生，提高机器人的洁净度等级。翻转手腕增加机器人翻转自由度，增强机器人的适用范围。
【IPC分类】B25J9-08, H01L21-677, B25J9-12
【公开号】CN104723332
【申请号】CN201510121144
【发明人】刘志峰, 谷光伟
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月19日