專利名稱：二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人的制作方法
(一)、所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及的是一種工業(yè)機(jī)器人。具體地說(shuō)是一種IC制造工藝設(shè)備中用于硅片搬運(yùn)傳輸?shù)臋C(jī)器人。
(二)、背景技術(shù)在IC制造工藝流程中，從拉單晶到最后檢查的諸多關(guān)鍵制造設(shè)備中，大量使用了各種用于硅片搬運(yùn)的機(jī)器人裝備。隨著IC制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)硅片搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和定位精度提出了越來(lái)越高的要求。硅片搬運(yùn)機(jī)器人的R軸和Z軸運(yùn)動(dòng)是這類機(jī)器人的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，目前都是采用串聯(lián)式聯(lián)接結(jié)構(gòu)。這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)限制了R軸和Z軸運(yùn)動(dòng)速度和定位精度的進(jìn)一步提高。
(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)慣量小、重量輕，可實(shí)現(xiàn)R軸和Z軸的高速高精度運(yùn)動(dòng)性能的二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括機(jī)體、導(dǎo)軌2、絲杠3、滾珠花鍵組合體、框架螺母5、套筒6、同步電機(jī)和同步輪I7、同步電機(jī)和同步輪II8、同步帶結(jié)構(gòu)I9、搖臂I10，軸I12、搖臂II13、同步帶結(jié)構(gòu)II14、軸II15、夾持機(jī)械手16和罩體17。機(jī)體包括機(jī)體底座1.1和機(jī)體支座1.2，同步電機(jī)和同步輪I7安裝在機(jī)體底座1.1上，三根導(dǎo)軌2固定連接于機(jī)體底座1.1和機(jī)體支座1.2之間，絲杠3用軸承連接于機(jī)體底座1.1和機(jī)體支座1.2之間，絲杠3下端和同步電機(jī)和同步輪I7相連接，框架螺母5的下端在機(jī)體底座1.1和機(jī)體支座1.2之間、上端在機(jī)體支座1.2之上，滾珠花鍵組合體包括花鍵軸4.1、花鍵內(nèi)圈4.2和軸承外套4.3，花鍵軸4.1和機(jī)體支座1.2的上端有軸承連接，花鍵軸4.1的下端和同步電機(jī)和同步輪II8連接，花鍵內(nèi)圈4.2和搖臂I10固定連接，軸承外套4.3和同步帶輪I9.1固定連接，同步帶結(jié)構(gòu)I包括同步帶輪I9.1、同步帶輪II9.2和連接于兩同步帶輪之間的同步帶I9.3，同步帶輪I9.1的下端通過(guò)套筒6和框架螺母5的上端面固連，同步帶結(jié)構(gòu)I位于搖臂I10之內(nèi)，同步帶結(jié)構(gòu)II14包括同步帶輪III14.1、同步帶輪IV14.2和連接于兩同步帶輪之間的同步帶II14.3，同步帶結(jié)構(gòu)II14位于搖臂II13之內(nèi)，同步帶輪II9.2和同步帶輪III14.1安裝在軸I12上，軸I12和搖臂I10固定連接在一起。
本發(fā)明還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、框架螺母5的下端在機(jī)體底座1.1和機(jī)體支座1.2之間，框架螺母5的下端和導(dǎo)軌2是滑動(dòng)連接、和絲杠3是螺紋傳動(dòng)連接。
2、框架螺母5的上下端中間為三根支柱，支柱穿過(guò)機(jī)體支座1.2，和機(jī)體支座1.2無(wú)接觸。
3、所述框架螺母5的上端和同步帶輪I9.1通過(guò)套筒6固定連接。
4、花鍵軸4.1和機(jī)體支座1.2的上端有軸承連接，花鍵軸4.1的下端和同步電機(jī)和同步輪II8連接，軸承內(nèi)套4.2和花鍵軸4.1有相對(duì)滑動(dòng)而無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承內(nèi)套4.2和軸承外套4.3有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，軸承內(nèi)套4.2和搖臂110固定連接，軸承外套4.3和同步帶輪I9.1固定連接。
本發(fā)明的工作原理為Z軸的運(yùn)動(dòng)同步電機(jī)和同步輪I7驅(qū)動(dòng)絲杠3轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠3和框架螺母5之間的螺旋傳動(dòng)帶動(dòng)框架螺母5沿導(dǎo)軌2上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)套筒6、同步帶輪I9.1、軸承外套4.3、花鍵內(nèi)圈4.2沿花鍵軸4.1上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所有同步帶機(jī)構(gòu)和搖臂機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)械手上下運(yùn)動(dòng)。
R軸的運(yùn)動(dòng)同步電機(jī)和同步輪II8驅(qū)動(dòng)花鍵軸4.1轉(zhuǎn)動(dòng)，花鍵軸4.1帶動(dòng)花鍵內(nèi)圈4.2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)搖臂I10以花鍵軸4.1的軸心為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。同步帶輪I9.1的下端通過(guò)套筒6和框架螺母5的上端面固連，所以無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。搖臂I10和同步帶輪I9.1的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)同步帶I9.3的傳動(dòng)使同步帶輪II9.2相對(duì)于軸I12轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸I12和搖臂I10固定連接在一起，所以同步帶輪II9.2和搖臂I10相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。同步帶輪II9.2的上端和搖臂II13固定連接，從而搖臂II13以軸I12的軸心為軸心相對(duì)搖臂I10和軸I12轉(zhuǎn)動(dòng)。同步帶輪III14.1和軸I12固定連接在一起，所以同步帶輪III14.1相對(duì)搖臂II13轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)同步帶II14.3使同步帶輪IV14.2相對(duì)相對(duì)搖臂II13轉(zhuǎn)動(dòng)。同步帶輪IV14.2和軸II15固定連接在一起，軸II15和搖臂II13通過(guò)軸承IV11.4和軸承V11.5聯(lián)接，從而使軸II15相對(duì)搖臂II13轉(zhuǎn)動(dòng)。軸II15和夾持機(jī)械手16固定連接在一起，從而使夾持機(jī)械手16和搖臂II13有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
同步帶結(jié)構(gòu)I9的傳動(dòng)比為2∶1，同步帶結(jié)構(gòu)II14的傳動(dòng)比為1∶2，搖臂I10和搖臂II13等長(zhǎng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)化等價(jià)成曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，可使夾持機(jī)械手16沿R軸方向運(yùn)動(dòng)而保持姿態(tài)不變。
本發(fā)明的機(jī)器人結(jié)構(gòu)新穎緊湊，運(yùn)動(dòng)慣量小、重量輕，可實(shí)現(xiàn)R軸和Z軸的高速高精度運(yùn)動(dòng)性能。其中，R軸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沿機(jī)器人旋轉(zhuǎn)(θ軸，機(jī)器人腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因與本發(fā)明沒(méi)有直接關(guān)系，附圖中未畫出)半徑方向的直線運(yùn)動(dòng)，R軸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沿機(jī)器人豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)。


圖1為本發(fā)明的整個(gè)機(jī)構(gòu)的軸測(cè)圖；圖2為圖1去掉同步電機(jī)和同步輪I7、同步電機(jī)和同步輪II8、搖臂I10、搖臂II13、夾持機(jī)械手16和罩體17之后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖3為圖2的透視圖，旨在指出軸承I11.1和軸承VIII11.8。
(五)、具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述機(jī)體底座1.1和機(jī)體支座1.2之間固定連接三個(gè)導(dǎo)軌2以圓形機(jī)體底座1.1的圓心為圓心按120度分布。絲杠3的下端通過(guò)軸承VI11.6和機(jī)體底座1.1聯(lián)接，上端通過(guò)軸承VIII11.8和機(jī)體支座1.2聯(lián)接。同步電機(jī)和同步輪I7固定在機(jī)體底座1.1上，它與同步輪和絲杠3的下端固定連接在一起。
框架螺母5中心和絲杠3的軸心相合，它們之間是螺紋傳動(dòng)聯(lián)接。導(dǎo)軌2穿過(guò)框架螺母5下部的三個(gè)孔，和框架螺母5有上下相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)框架螺母5起垂直導(dǎo)向作用。框架螺母5中間的三個(gè)支柱穿過(guò)機(jī)體支座1.2的三個(gè)孔，它們之間無(wú)接觸。
同步電機(jī)和同步輪II8固定在機(jī)體支座1.2的上部，它的同步輪和花鍵軸4.1的下端相固連，而花鍵軸4.1再往下通過(guò)軸承VII11.7和機(jī)體支座1.2的上部相連接?；ㄦI內(nèi)圈4.2只相對(duì)花鍵軸4.1上下滑動(dòng)而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承外套4.3通過(guò)滾珠和花鍵內(nèi)圈4.2有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)上下滑動(dòng)。同步帶輪I9.1的下端通過(guò)套筒6和框架螺母5的上端面固連，同步帶輪I9.1的內(nèi)圈和軸承外套4.3固連。搖臂I10的一端和花鍵內(nèi)圈4.2固連在一起。另一端和軸I12固連在一起。同步帶輪II9.2通過(guò)軸承I11.1、軸承II11.2和軸I12相連接，和軸I12有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。同步帶輪I9.1通過(guò)同步帶I9.3和同步帶輪II9.2有同步帶傳動(dòng)。同步帶輪II9.2的上端和搖臂II13固定連接。軸I12的上端通過(guò)軸承III11.3和搖臂II13聯(lián)接，和搖臂II13有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。同步帶輪III14.1和軸I12固定連接在一起。同步帶輪IV14.2和軸II15固定連接在一起。同步帶輪III14.1和同步帶輪IV14.2通過(guò)同步帶II14.3進(jìn)行同步帶傳動(dòng)。軸II15和搖臂II13通過(guò)軸承IV11.4和軸承V11.5聯(lián)接，兩者之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。夾持機(jī)械手16和軸II15固定連接在一起。
權(quán)利要求
1.一種二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人，它包括機(jī)體、導(dǎo)軌(2)、絲杠(3)、滾珠花鍵組合體、框架螺母(5)、套筒(6)、同步電機(jī)和同步輪I(7)、同步電機(jī)和同步輪II(8)、同步帶結(jié)構(gòu)I(9)、搖臂I(10)，軸I(12)、搖臂II(13)、同步帶結(jié)構(gòu)II(14)、軸II(15)、夾持機(jī)械手(16)和罩體(17)，其特征是機(jī)體包括機(jī)體底座(1.1)和機(jī)體支座(1.2)，同步電機(jī)和同步輪I(7)安裝在機(jī)體底座(1.1)上，三根導(dǎo)軌(2)固定連接于機(jī)體底座(1.1)和機(jī)體支座(1.2)之間，絲杠(3)用軸承連接于機(jī)體底座(1.1)和機(jī)體支座(1.2)之間，絲杠(3)下端和同步電機(jī)和同步輪I(7)相連接，框架螺母(5)的下端在機(jī)體底座(1.1)和機(jī)體支座(1.2)之間、上端在機(jī)體支座(1.2)之上，滾珠花鍵組合體包括花鍵軸(4.1)、花鍵內(nèi)圈(4.2)和軸承外套(4.3)，花鍵軸(4.1)和機(jī)體支座(1.2)的上端有軸承連接，花鍵軸(4.1)的下端和同步電機(jī)和同步輪II(8)連接，花鍵內(nèi)圈(4.2)和搖臂I(10)固定連接，軸承外套(4.3)和同步帶輪I(9.1)固定連接，同步帶結(jié)構(gòu)I包括同步帶輪I(9.1)、同步帶輪II(9.2)和連接于兩同步帶輪之間的同步帶I(9.3)，同步帶輪I(9.1)的下端通過(guò)套筒(6)和框架螺母(5)的上端面固連，同步帶結(jié)構(gòu)I位于搖臂I(10)之內(nèi)，同步帶結(jié)構(gòu)II(14)包括同步帶輪III(14.1)、同步帶輪IV(14.2)和連接于兩同步帶輪之間的同步帶II(14.3)，同步帶結(jié)構(gòu)II(14)位于搖臂II(13)之內(nèi)，同步帶輪II(9.2)和同步帶輪III(14.1)安裝在軸I(12)上，軸I(12)和搖臂I(10)固定連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人，其特征是框架螺母(5)的下端在機(jī)體底座(1.1)和機(jī)體支座(1.2)之間，框架螺母(5)的下端和導(dǎo)軌(2)是滑動(dòng)連接、和絲杠(3)是螺紋傳動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人，其特征是框架螺母(5)的上下端中間為三根支柱，支柱穿過(guò)機(jī)體支座(1.2)，和機(jī)體支座(1.2)無(wú)接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人人，其特征是所述框架螺母(5)的上端和同步帶輪I(9.1)通過(guò)套筒(6)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人，其特征是花鍵軸(4.1)和機(jī)體支座(1.2)的上端有軸承連接，花鍵軸(4.1)的下端和同步電機(jī)和同步輪II(8)連接，軸承內(nèi)套(4.2)和花鍵軸(4.1)有相對(duì)滑動(dòng)而無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承內(nèi)套(4.2)和軸承外套(4.3)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，軸承內(nèi)套(4.2)和搖臂1(10)固定連接，軸承外套(4.3)和同步帶輪I(9.1)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人，其特征是花鍵軸(4.1)和機(jī)體支座(1.2)的上端有軸承連接，花鍵軸(4.1)的下端和同步電機(jī)和同步輪II(8)連接，軸承內(nèi)套(4.2)和花鍵軸(4.1)有相對(duì)滑動(dòng)而無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承內(nèi)套(4.2)和軸承外套(4.3)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，軸承內(nèi)套(4.2)和搖臂1(10)固定連接，軸承外套(4.3)和同步帶輪I(9.1)固定連接。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種二維并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的硅片搬運(yùn)機(jī)器人。它包括機(jī)體、導(dǎo)軌(2)、絲杠(3)、滾珠花鍵組合體、框架螺母(5)、套筒(6)、同步電機(jī)和同步輪I(7)、同步電機(jī)和同步輪II(8)、同步帶結(jié)構(gòu)I(9)、搖臂I(10)，軸I(12)、搖臂II(13)、同步帶結(jié)構(gòu)II(14)、軸II(15)、夾持機(jī)械手(16)和罩體(17)。本發(fā)明的機(jī)器人結(jié)構(gòu)新穎緊湊，運(yùn)動(dòng)慣量小、重量輕，可實(shí)現(xiàn)R軸和Z軸的高速高精度運(yùn)動(dòng)性能。其中，R軸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沿機(jī)器人旋轉(zhuǎn)半徑方向的直線運(yùn)動(dòng)，Z軸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沿機(jī)器人豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B25J9/02GK1779936SQ200510010440
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者孫立寧, 劉延杰, 榮偉彬, 曲東升, 謝暉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)