归正工位装置的制作方法

本发明涉及一种用于定位定心的归正工位装置，属于自动化设备技术领域。

背景技术：

晶圆激光切割设备的自动上下料系统主要采用三自由度晶圆搬运机械手进行晶圆搬运，现有三自由度晶圆搬运机械手属于标准外购件，设备布局会受到机械手搬运空间的影响，设备整体布局需要根据机械手的搬运空间来进行，导致设备空间利用率不高，同时机械手本身价格较为昂贵，不利于批量设备成本控制，也不利于批量化生产。在搬运精度方面，三自由度晶圆搬运机械手的结构特性，点对点搬运精度一般都在200um左右，属于较低精度等级。在运动控制方面，设备软件控制需要与机械手控制单元进行通讯及控制，这样会增加设备软件整体的控制难度。

更为重要的是，取料机构从料盒将装载有产品的载体搬运出来，整个过程载体被平移，是没有任何辅助的导向机构来约束，则对于之后的动作流程，会有一定的风险。如果载体的位置度有误差，就很有可能导致后续的吸盘组件垂直向下后吸附到载体边缘，甚至没有吸附到载体上，都会导致破真空现象，从而使得产品不能被牢牢吸住而提升。

因此，需要设计一种归正工位装置，将取料机构搬运过来的载体进行归正，对载体进行自动定位和定心动作，为下一步动作做好铺垫。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于定位定心的归正工位装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

归正工位装置，特点是：包含主动轮、从动轮、同步带、第一夹块、第二夹块、左滑板、右滑板、归正左挡条、归正右挡条以及基板，主动轮和从动轮旋转自如地支撑于基板上，同步带套置于主动轮和从动轮上，同步带的一侧安装第一夹块，同步带的另一侧安装第二夹块，第一夹块和第二夹块上对应安装右滑板与左滑板，左滑板与右滑板上对应设有归正左挡条与归正右挡条，归正左挡条与归正右挡条呈平行布置，同步带带动第一夹块与第二夹块做运动方向相反的直线运动，使左滑板与右滑板做运动方向相反的直线运动，带动归正左挡条与归正右挡条同时相向或背向运动，产生闭合或张开动作对载体定位定心。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述归正左挡条和归正右挡条置于两平行布置的直线导轨上，可沿其直线滑动。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，由一伺服电机与主动轮驱动连接。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，伺服电机与一减速机的输入轴传动连接，减速机的输出轴与主动轮驱动连接。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述主动轮和从动轮均旋转自如地支撑于轴承座上，轴承座安装于基板上。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述第一夹块和第二夹块为金属皮带夹块。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述归正工位装置安装于X-Y大理石运动平台上。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述X-Y大理石运动平台包含X轴运动单元和Y轴运动单元，所述X轴运动单元包含X轴大理石底座、X轴直线导轨、X轴连接板和控制X轴连接板运动的X轴直线电机，X轴直线导轨和X轴直线电机安装于X轴大理石底座上，X轴连接板置于X轴直线导轨上，X轴直线电机与X轴连接板驱动连接，从而控制X轴连接板沿X轴直线导轨运动；

所述Y轴运动单元包含Y轴大理石底座、Y轴直线导轨、Y轴连接板和控制Y轴连接板运动的Y轴直线电机，Y轴直线导轨和Y轴直线电机安装于Y轴大理石底座上，Y轴连接板置于Y轴直线导轨上，Y轴直线电机与Y轴连接板驱动连接，从而控制Y轴连接板沿Y轴直线导轨运动；所述Y轴大理石底座连接于X轴连接板上，Y轴直线导轨与X轴直线导轨呈90度夹角。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述X轴大理石底座上安装有X轴光栅尺，Y轴大理石底座上安装有Y轴光栅尺。

进一步地，上述的归正工位装置，其中，所述X轴大理石底座上安装有两X轴限位缓冲器，分别位于X轴直线导轨的两端部；Y轴大理石底座上安装有两Y轴限位缓冲器，分别位于Y轴直线导轨的两端部。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

本发明归正工位装置可用于对取料机构搬运来的载体进行归正，主动轮驱动同步带带动第一夹块与第二夹块做方向相反的直线运动，使左右滑板做运动方向相反的直线运动，带动归正左右挡条同时相向或背向运动，产生闭合或张开动作，对载体进行自动定位和定心动作，使得载体位置定位和定心准确，为后道工序做好铺垫。提升搬运时点对点的搬运精度。

附图说明

图1：本发明归正工位装置的背面结构示意图；

图2：本发明归正工位装置的正面结构示意图；

图3：本发明归正工位装置应用于自动上下料系统的示意图；

图4：载体的结构示意图；

图5：料盒的结构示意图；

图6：料盒与Z轴升降运动单元的连接示意图；

图7：取料机构与Y轴运动单元的连接示意图；

图8：旋转运料单元的结构示意图；

图9：载台单元的结构示意图；

图10：自动上下料系统的一工作状态的示意图；

图11：自动上下料系统的另一工作状态的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。

如图1、图2所示，归正工位装置包含主动轮603、从动轮604、同步带606、第一夹块607、第二夹块608、左滑板610、右滑板609、归正左挡条612、归正右挡条611以及基板605，主动轮603和从动轮604均旋转自如地支撑于轴承座上，轴承座安装于基板605上，同步带606套置于主动轮603和从动轮604上，同步带606的一侧安装第一夹块607，同步带606的另一侧安装第二夹块608，第一夹块607和第二夹块608为金属皮带夹块，第一夹块607和第二夹块608上对应安装右滑板609与左滑板610，左滑板610与右滑板609上对应设有归正左挡条612与归正右挡条611，归正左挡条612与归正右挡条611呈平行布置，归正左挡条612和归正右挡条611置于两平行布置的直线导轨613上，可沿其直线滑动；伺服电机601与减速机602的输入轴传动连接，减速机602的输出轴与主动轮603驱动连接，伺服电机601工作使同步带606运转，同步带606带动第一夹块607与第二夹块608做运动方向相反的直线运动，使左滑板610与右滑板609做运动方向相反的直线运动，带动归正左挡条612与归正右挡条611同时相向或背向运动，产生闭合或张开动作对载体1定位定心。

伺服电机601与减速机602直连，主动轮603与减速机602直连，伺服电机601的旋转运动传递给主动轮603，再通过同步带606带动被动轮604旋转。同步带606上安装有第一夹块607和第二夹块608，第一夹块607和第二夹块608紧紧与同步带606抱紧，与同步带一起做直线往复运动。第一夹块607和第二夹块608安装在同步带606的两侧，同步带两侧则是做直线运动，正好使第一夹块607和第二夹块608做直线运动。由于第一夹块607和第二夹块608分别安装在同步带606两侧，而不是同侧，因此，第一夹块607与第二夹块608的运动方向正好相反，时而靠近，时而远离。第一夹块607和第二夹块608又分别与安装在直线导轨上的右滑板609与左滑板610连接，左右滑板又分别与归正左右挡条连接，这样就使得归正左挡条612与归正右挡条611同时相向或背向运动，最终产生闭合或张开的效果，实现对载体1的定心动作。

采用减速机602的目的是增大伺服电机601的扭矩，也就是增大皮带主动轮的驱动力，从而最终增大归正左挡条612与归正右挡条611的推力，使得载体运动更加顺畅。

归正工位装置可安装于X-Y大理石运动平台上，X-Y大理石运动平台包含X轴运动单元和Y轴运动单元，X轴运动单元包含X轴大理石底座、X轴直线导轨、X轴连接板和控制X轴连接板运动的X轴直线电机，X轴直线导轨和X轴直线电机安装于X轴大理石底座上，X轴连接板置于X轴直线导轨上，X轴直线电机与X轴连接板驱动连接，从而控制X轴连接板沿X轴直线导轨运动；Y轴运动单元包含Y轴大理石底座、Y轴直线导轨、Y轴连接板和控制Y轴连接板运动的Y轴直线电机，Y轴直线导轨和Y轴直线电机安装于Y轴大理石底座上，Y轴连接板置于Y轴直线导轨上，Y轴直线电机与Y轴连接板驱动连接，从而控制Y轴连接板沿Y轴直线导轨运动；Y轴大理石底座连接于X轴连接板上，Y轴直线导轨与X轴直线导轨呈90度夹角。X轴大理石底座上安装有X轴光栅尺，Y轴大理石底座上安装有Y轴光栅尺。X轴大理石底座上安装有两X轴限位缓冲器，分别位于X轴直线导轨的两端部；Y轴大理石底座上安装有两Y轴限位缓冲器，分别位于Y轴直线导轨的两端部。

上述归正工位装置应用于自动上下料系统，如图3所示，自动上下料系统包含：用于承载产品的载体1、用于放置载体的料盒2、用于运载料盒上下运动的Z轴升降运动单元3、用于夹取载体的取料机构4、用于驱动取料机构直线运动的Y轴运动单元5、用于对载体定位定心的归正工位装置6、用于旋转运载载体的旋转运料单元7以及载台单元8，料盒2和归正工位装置6位于Y轴运动单元5的一侧且沿取料机构4的运动方向呈前后布置，Y轴运动单元5与取料机构4驱动连接，驱动其直线运动，料盒2由下而上设有多层用于放置载体的承载槽，料盒2的进出料口正对于取料机构4的运行方向，载台单元8位于Y轴运动单元5的另一侧，旋转运料单元7位于归正工位装置6与载台单元8之间。

归正工位装置6将取料机构4搬运过来的载体1进行归正，对载体进行自动定位和定心动作。因为，当取料机构4从料盒2将载体1搬运出来一直到归正工位时，整个过程载体被平移，是没有任何辅助的导向机构来约束，则对于之后的动作流程，旋转运料单元7的吸盘701垂直向下去吸附载体四周，将载体提升是有一定的风险。如果载体的位置度有误差，就很有可能导致吸盘701垂直向下后吸附到载体边缘，甚至没有吸附到载体上，都会导致破真空现象，从而使得产品不能被牢牢吸住而提升。因此，通过归正工位装置6，从工位的变化，即归正左挡条612与归正右挡条611的闭合，就很轻易地将载体进行定位和定心，为下一步动作做好铺垫。

如图4所示，载体1包含用于固定产品101的透明UV膜102以及钢环103，透明UV膜102置于钢环103上；钢环103的厚度为1mm。待加工产品通过透明UV膜102与钢环103固定，作为产品搬运和加工时的载体。

如图5所示，料盒2由下而上设有数层供载体1单独进出的插槽201，载体置于25层的料盒中，每一片载体可以单独进出，每一层层间距离为5mm。待加工载体从料盒2中自上而下逐一被取出，然后之上而下逐一被送回。25片载体加工完后，操作员只需更换另一个料盒，再次进入全自动作业。

如图6所示，料盒2安装于Z轴升降运动单元3上，Z轴升降运动单元3带动料盒2上下运动。Z轴升降运动单元3的主要作用是带动料盒2做升降运动，而且是按照料盒5mm的层间距进行升降动作，配合取料机构4搬运载体。

如图7所示，取料机构4置于Y轴运动单元5上，取料机构4从料盒2中夹取载体1，Y轴运动单元5带动取料机构4直线运动，将载体1搬运到归正工位装置6上，或者将归正工位装置6上已经完成加工的载体送回至料盒2。取料机构4首先做直线运动，进入料盒2，然后进行夹紧动作，将载体从料盒2中取出，然后再运送到指定的归正工位装置6上；相反，退料时，是将归正工位装置6上的载体再送回料盒2中。

如图8所示，旋转运料单元7包含吸盘701、吸盘升降机构702以及吸盘旋转机构703，吸盘701置于吸盘升降机构702上，吸盘升降机构702安装于吸盘旋转机构703上，吸盘701上沿周向均匀间隔分布有四只吸嘴，用于吸附载体1。

旋转运料单元7的作用是将归正工位装置6已完成定位定心的载体，通过吸盘701的吸附动作、吸盘升降机构702的提升动作以及吸盘旋转机构703的180度旋转动作，将载体上产品放置在载台单元8上进行加工；相反，已经加工好的载体从载台单元8上通过吸附动作、提升动作以及旋转180度后，把载体放置在归正工位装置6处，实现一次物料交换。吸盘701上均布有4只吸嘴，吸盘的真空吸力来源于真空电磁阀，通过真空电磁阀的控制保持真空的通断，从而来吸附和放置产品。吸盘升降机构702为升降气缸，将已经吸附好的载体做一提升或下降动作，离开原有的工位，为下一步旋转做准备；吸盘旋转机构703，通过伺服电机的旋转运动，实现物料的搬运和交换。

如图9所示，载台单元8上分布有真空吸附孔801，用于吸附载体1。载台单元8作为产品加工时的工作台面以及产品搬运时的一个固定工位。当载体的产品由旋转运料单元7搬运到载台单元8的工位后，整个自动上下料流程结束，紧接着进入加工切割流程。相反，也是回料搬运的起始点，通过上下料系统将载体送回到料盒中。

所搬运的是载体以及其上的晶圆产品，Z轴升降运动单元3、Y轴运动单元5及归正工位装置6采用伺服电机驱动，旋转运料单元7采用伺服电机以及真空吸盘，整个系统的精度可以控制在20um以内。

具体应用时，Z轴升降运动单元3将料盒2上下移动至合适位置，便于取料机构4的夹嘴进行夹取，Y轴运动单元5带动取料机构4将料盒2的载体从料盒里面拉出，如图3所示。此时，归正工位装置6的归正左挡条612与归正右挡条611呈打开状态，由于旋转运料单元7与取料机构4共用上下料搬运空间，所以处于图示0度工位。

紧接着，取料机构4将载体送到归正工位装置6进行定位，如图10所示，使得载体位置定位和定心准确。此时，旋转运料单元7依然处于图示0度工位位置。

然后，旋转运料单元7的吸盘701和吸盘升降机构702的共同作用下降到载体位置，进行真空吸附，之后吸盘701上升，通过吸盘升降机构702完成吸盘上升与下降动作，使得载体脱离原有工位，如图11所示，此时，吸盘旋转机构703首先旋转90度，吸附好载体后，先上升，再旋转180度，然后再下降，最后将载体放置在载台单元8上，完成整个上下料流程。

同时，如果载台单元8上有加工好的产品，通过旋转运料单元7进行180度旋转，1秒钟的时间将载体旋转后放置在归正工位装置6上，然后再通过取料机构4退回料盒，完成退料动作。整个上下料系统执行非常稳定，且效率非常高。经过实际检测单次进料的时间在5秒左右，退料时间在4秒左右，完成一次物料交换不到10秒。

综上所述，本发明归正工位装置可用于对取料机构搬运来的载体进行归正，主动轮驱动同步带带动第一夹块与第二夹块做方向相反的直线运动，使左右滑板做运动方向相反的直线运动，带动归正左右挡条同时相向或背向运动，产生闭合或张开动作，对载体进行自动定位和定心动作，使得载体位置定位和定心准确，为后道工序做好铺垫。提升搬运时点对点的搬运精度。

需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。