专利名称：一种取送硅片的机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械手，特别是关于一种取送硅片的机械手。
背景技术：
目前在半导体制造行业中，因为硅片很昂贵，且在制造过程中对硅片洁净度 的要求也非常高，所以取送硅片时需要格外小心。现在使用最多的是三折臂形式 的机械手，该类机械手采用主臂、副臂和手腕等多关节结构，其结构复杂且体积 大，在运动过程中易产生机械颗粒对硅片造成二次污染。 发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提出一种体积小、结构简单的取送硅片 的机械手。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案 一种取送硅片的机械手， 它包括一水平驱动机构， 一垂直驱动机构、 一旋转驱动机构和安装所述三个驱动 机构的机架；所述水平驱动机构包括一水平驱动电机，水平驱动电机通过第一传 动装置连接一沿两水平光杠水平移动的支架；所述垂直驱动机构包括一连接在所 述支架上的垂直驱动电机，所述垂直驱动电机通过第二传动装置连接一沿两垂直 光杠上下移动的升降架；所述旋转驱动机构包括一连接在所述升降架上的旋转驱 动电机，所述旋转驱动电机通过第三传动装置连接一主臂，所述主臂顶部穿出所 述支架顶部连接一手爪，所述手爪上表面设置有吸盘，所述在主臂的中心和手爪 上设置有一连通所述吸盘的真空气道。
所述第一传动装置包括一与所述水平驱动电机连接的主动齿形轮，所述主动 齿形轮通过一齿形带连接一从动齿形轮，所述支架固定连接在所述齿形带的一侧 带上。
所述第二传动装置包括一与垂直驱动电机输出端连接的丝杠，所述丝杠顶部 转动连接在所述支架顶部。
所述第三传动装置包括一与所述旋转驱动电机输出端连接的主动轮和一由主 动轮带动的从动轮，所述从动轮的中心轴一端连接在所述升降架上，另一端通过 一联轴器连接所述主臂。
本实用新型还包括一限位机构，所述限位机构包括一设置在所述主臂下部的 凸头限位片， 一设置在所述支架上的限位柱，所述限位柱上用多个间隔环隔设有
4多个限位环，以供所述凸头限位片上凸头插入在相邻的两限位环之间，所述间隔 环的厚度与相邻两硅片的间距一致，所述间隔环的数量与硅片盒中排列的硅片数 量一致。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型设置了 三个电机， 一个水平驱动电机带动机构整体做水平直线运动； 一个垂直驱动电机 通过丝杠带动安装有主臂的升降架做上下垂直运动； 一个旋转驱动电机驱动主臂 以自身为中心带动一手爪做旋转运动。本实用新型通过主臂带动手爪的转动与水 平运动构成的函数变化关系，实现手爪在另一水平方向上的运动，再加上升降运 动的复合，实现了在任一高度上的三维取送硅片的运动。2、本实用新型由于采用 主臂连接一水平手爪，并通过真空气道抽送空气控制吸盘的方式，取得了结构简 单，体积小，成本低，没有更多的活动关节的有益效果。同时本实用新型由于只 设置一个主臂带动一个手爪，所以在运动过程中也大大减少了机械摩擦，从而减 少了对硅片的二次污染。3、本实用新型在升降运动方向上设置了双保险机构，即 除了通过计算机程序设定升降行程控制外，还在竖直方向上设置了一限位柱，在 限位环上设置了与硅片盒中硅片数量和位置对应的间隔环和限位环，并在主臂上 设置了一凸头限位片，因此无论发生任何故障，都可以保证手爪不会发生上、下 窜动，保证了昂贵的硅片不受损坏。本实用新型结构简单，体积小，成本低，三 种运动可以同时协调动作，也可以单独动作，本实用新型可以广泛用于各种硅片 的取送搬运过程中。
图1是本实用新型整体结构示意图
图2是本实用新型垂直驱动机构和旋转驱动机构示意图
图3是图2的侧向示意图
图4是本实用新型主臂和手爪连接示意图
图5是本实用新型限位机构中凸头限位片结构示意图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括一水平驱动机构l， 一垂直驱动机构2、 一旋转 驱动机构3和安装上述三个驱动机构1、 2、 3的机架(图中未示出)。
本实用新型的水平驱动机构1包括一安装在机架上的水平驱动电机11，水平 驱动电机11的输出端连接一主动齿形轮12，主动齿形轮12通过一齿形带13连接 到从动齿形轮14，齿形带13的一侧带上固定连接一支架15，支架15同时穿设在两上、下平行设置的水平光杠16上，支架15在齿形带13的带动下，可以沿两水 平光杠16进行水平方向的运动。
如图2、图3所示，本实用新型的垂直驱动机构2包括一设置在支架15底部 的垂直驱动电机21，垂直驱动电机21通过一联轴器22连接一丝杠23，丝杠23 的顶部通过轴承转动连接到支架15顶部。丝杠23上连接一升降架24，升降架24 同时穿设在两并排设置的垂向光杠25上，升降架24在丝杠23的带动下，可以沿 两垂向光杠25进行垂直上下运动。
如图2、图3、图4所示，本实用新型的旋转驱动机构3包括一设置在升降架 24底部的旋转驱动电机31，旋转驱动电机31通过一主动轮32连接一从动轮33， 从动轮33的中心轴支撑连接在升降架24上，从动轮33的中心轴向上通过一联轴 器34连接一主臂35，主臂35通过轴承转动穿过升降架24，然后向上穿出支架15 的顶部。在主臂35顶部水平连接一手爪36，手爪36上设置有1 2个高出手爪 36上表面的吸盘37,在主臂35的中心和手爪6上设置有一连通吸盘37的真空气 道38，在主臂35侧部设置一连接真空气泵的接口 (图中未示出)。旋转驱动电机 31通过主、从动轮32、 33带动主臂35的转动，可以实现手爪36在水平方向取送 硅片的旋转运动，吸盘37通过真空气道38的抽真空，可以保证抓取硅片牢固， 且不与手爪36产生机械摩擦。
如图2、图5所示，上述实施例中，为了保证手爪在抓取硅片的过程中，即使 发生机械或电器或程序控制故障，也不会造成对硅片盒中硅片的损坏，本实用新 型设置了限位机构4。限位机构4包括一设置在主臂35下部的凸头限位片41，凸 头限位片41可以随主臂35—起转动。与凸头限位片41对应，在支架15上垂向 设置一限位柱42，在限位柱42上用多个间隔环43隔设多个限位环44，凸头限位 片41的凸头45可以插设在两相邻的限位环44之间。间隔环43的空隙也就是两 个相邻限位环44之间的间距，与两相邻硅片之间的间距一致。间隔环43的数量 与磁盘盒中排列的硅片数量相同，至少不能少于硅片的数量。
上述实施例中，凸头限位片41在相邻的两限位环44之间的有效行程只要小 于手爪36在两硅片之间的有效行程，就可以有效地保护硅片不受损害。本实用新 型的限位机构还可以釆用其它方式，在此不再一一赘述。
本实用新型工作时，水平驱动电机11驱动主、从动齿形轮12、 14和齿形带 13带动支架15及垂直驱动机构2和旋转驱动机构3，沿两水平光杠16进行水平 运动，使整个装置水平移动到位。垂直驱动电机21驱动丝杠23带动升降架24及 旋转驱动机构3垂直运动，使主臂35带动手爪升降到欲取送硅片的高度。旋转驱动电机31通过主、从动轮32、 33带动主臂35做自身转动，使手爪36伸入到欲 取硅片的下方，然后垂直驱动机构2略微上移，贴近硅片底部，旋转驱动电机31 停止转动，启动真空泵，通过真空气道38抽真空，使吸盘37吸住硅片；再启动 旋转驱动电机31带动手爪36转到其它硅片盒，接着真空气道进入空气，吸盘37 松开硅片，垂直驱动机构2略微下移后，旋转驱动机构3和垂直驱动机构2重复 上述动作，依次取送其它硅片。
本实用新型设置的限位机构，当主臂35带动手爪36上下移动时，凸头限位 片41的凸头45远离限位环44;而当主臂带动手爪36转动到达取送硅片位置时， 凸头限位片41上的凸头45恰好旋入到两相邻的限位环44之间，即使此时发生任 何故障，两限位环44都可以保证主臂35带动的手爪36不会上、下窜动，进而可 以保证其它硅片不受损坏。
上述各实施例中，水平驱动机构1、垂直驱动机构2和旋转驱动机构3中的传 动装置还可以采取其它不同的结构方式，比如在旋转驱动机构3中，主、从动轮 31、 32可以是一对啮合的齿轮，也可以是一对通过链条连接的链轮，还可以是一 对通过同步带带动的同步轮。这些不同结构的传动装置的等效替换，均不应排除 在本实用新型的保护范围之外。
权利要求1、一种取送硅片的机械手，其特征在于它包括一水平驱动机构，一垂直驱动机构、一旋转驱动机构和安装所述三个驱动机构的机架；所述水平驱动机构包括一水平驱动电机，水平驱动电机通过第一传动装置连接一沿两水平光杠水平移动的支架；所述垂直驱动机构包括一连接在所述支架上的垂直驱动电机，所述垂直驱动电机通过第二传动装置连接一沿两垂直光杠上下移动的升降架；所述旋转驱动机构包括一连接在所述升降架上的旋转驱动电机，所述旋转驱动电机通过第三传动装置连接一主臂，所述主臂顶部穿出所述支架顶部连接一手爪，所述手爪上表面设置有吸盘，所述在主臂的中心和手爪上设置有一连通所述吸盘的真空气道。
2、 如权利要求1所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于还包括一限位机构，所述限位机构包括一设置在所述主臂下部的凸头限位片， 一设置在所述支架上的限位柱，所述限位柱上用多个间隔环隔设有多个限位环，以供所述凸头限位片上凸头插入在相邻的两限位环之间，所述间隔环的厚度与相邻两硅片的间距一致，所述间隔环的数量与硅片盒中排列的硅片数量一致。
3、 如权利要求1或2所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于所述第一传动装置包括一与所述水平驱动电机连接的主动齿形轮，所述主动齿形轮通过一齿形带连接一从动齿形轮，所述支架固定连接在所述齿形带的一侧带上。
4、 如权利要求1或2所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于所述第二传动装置包括一与垂直驱动电机输出端连接的丝杠，所述丝杠顶部转动连接在所述支架顶部。
5、 如权利要求3所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于所述第二传动装置包括一与垂直驱动电机输出端连接的丝杠，所述丝杠顶部转动连接在所述支架顶部。
6、 如权利要求1或2或5所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于所述第三传动装置包括一与所述旋转驱动电机输出端连接的主动轮和一由主动轮带动的从动轮，所述从动轮的中心轴一端连接在所述升降架上，另一端通过一联轴器连接所述主臂。
7、 如权利要求3所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于所述第三传动装置包括一与所述旋转驱动电机输出端连接的主动轮和一由主动轮带动的从动轮，所述从动轮的中心轴一端连接在所述升降架上，另一端通过一联轴器连接所述主臂。
8、如权利要求4所述的一种取送硅片的机械手，其特征在于所述第三传动装置包括一与所述旋转驱动电机输出端连接的主动轮和一由主动轮带动的从动轮，所述从动轮的中心轴一端连接在所述升降架上，另一端通过一联轴器连接所述主臂。
专利摘要本实用新型涉及一种取送硅片的机械手，其特征在于它包括一水平驱动机构，一垂直驱动机构、一旋转驱动机构和安装三个驱动机构的机架；水平驱动机构包括一水平驱动电机，水平驱动电机通过第一传动装置连接一沿两水平光杠水平移动的支架；垂直驱动机构包括一连接在支架上的垂直驱动电机，垂直驱动电机通过第二传动装置连接一沿两垂直光杠上下移动的升降架；旋转驱动机构包括一连接在升降架上的旋转驱动电机，旋转驱动电机通过第三传动装置连接一主臂，主臂顶部穿出支架顶部连接一手爪，手爪上表面设置有吸盘，在主臂的中心和手爪上设置有一连通吸盘的真空气道。本实用新型结构简单，体积小，成本低，可以广泛用于各种硅片的取送搬运过程中。
文档编号H01L21/67GK201282136SQ20082012323
公开日2009年7月29日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者姚广军, 徐伟新, 陈百捷 申请人:陈百捷;北京自动化技术研究院