專利名稱：用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)臂組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人或類似設(shè)備，并且特別涉及具有用于其的一體 成形的軸承結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)臂組件以及制造該旋轉(zhuǎn)臂組件的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片通常由硅制成，并且用在半導(dǎo)體芯片和集成電路制造中。由于硅基材 料的易碎特性以及每片的厚度非常薄，所以這些晶片由于誤操作而容易損壞。現(xiàn)代半導(dǎo)體 處理系統(tǒng)必須在非常潔凈的環(huán)境中快速和精確的處理晶片以防止所加工的半導(dǎo)體晶片和/ 或組裝的芯片受到污染或損壞。用于處理半導(dǎo)體晶片的機(jī)器人或類似設(shè)備在本領(lǐng)域中是公知的。例如在Applied Materials, Inc.的美國專利文獻(xiàn)6817640和2002/0182036中所披露的晶片處理機(jī)器人通 常包括至少一對晶片機(jī)器人旋轉(zhuǎn)部件或晶片旋轉(zhuǎn)臂，至少一對晶片機(jī)器人旋轉(zhuǎn)部件或晶片 旋轉(zhuǎn)臂使得機(jī)器人的機(jī)器人腕關(guān)節(jié)或其它類似的關(guān)節(jié)部分延伸和收回。如在專利6817640 的圖5A和專利文獻(xiàn)2002/0182036的圖5中所示，每個旋轉(zhuǎn)臂通常包括用于與機(jī)器人關(guān)節(jié) 部件連接的向外延伸的臂，以及與機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)嚙合的具有齒的扇形齒輪。如這里的圖1所示，迄今為止，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)臂通常由金屬板構(gòu)成，其中，一對圓形 凹槽形成在板的一個端部的相對的表面中，在該板中安裝有兩個球軸承。在本申請的圖1 中所示的實例中，兩個角面接觸球軸承以角面接觸、背對背的關(guān)系安裝在臂凹槽中，并且接 觸角沿著相反的方向取向，以便承受施加于軸承組件的任一側(cè)的推力負(fù)載和/或夾緊力。 雖然此處在圖1中所示的雙軸承結(jié)構(gòu)已經(jīng)用來保持旋轉(zhuǎn)臂的精確地取向、對準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)，但 是仍然出現(xiàn)了一些缺陷。更具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些軸承安裝布置在軸承的外座圈和外殼 臂凹槽之間出現(xiàn)極小的摩擦運動或摩擦腐蝕，這導(dǎo)致產(chǎn)生非常細(xì)小的金屬顆?；蛩槠?，它 們在機(jī)器人機(jī)械中移動，由此對運動部件造成損壞，并污染晶片和/或半導(dǎo)體芯片。在將此 處的在圖1的現(xiàn)有設(shè)計中所示的兩個滾珠軸承被不小心地向后安裝或以其它方式不正確 安裝的情況下，會出現(xiàn)甚至更加嚴(yán)重的摩擦腐蝕，這破壞了必須在其中處理半導(dǎo)體晶片的 潔凈環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是一種制造用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人或類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)臂 組件的方法，該方法包括用剛性可機(jī)加工材料形成具有預(yù)定中心的圓盤；形成貫穿圓盤 中心的圓孔以限定旋轉(zhuǎn)臂組件的具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面的外整體座圈部分；并且在外整體座 圈部分的內(nèi)側(cè)表面中形成徑向向內(nèi)開放的溝槽以限定出第一軸承軌道。該方法還包括提供 一種機(jī)加工設(shè)備，該設(shè)備具有固定部分，固定部分相對于機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分精確地 保持工件；并且將帶孔的圓盤定位在機(jī)加工設(shè)備中，同時其固定部分與第一軸承軌道接合 以可拆卸地同時仍然精確的將帶孔圓盤相對于機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分保持在預(yù)定位置 和取向處。機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分被致動以在帶孔圓盤中形成環(huán)形的圓環(huán)部分，其圓柱形外側(cè)表面大致與外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面同心設(shè)置；臂部分，其從圓環(huán)部分徑向向外 延伸并且用于與機(jī)器人關(guān)節(jié)部件連接；扇形齒輪，其以與臂部分成圓周間隔開的關(guān)系從圓 環(huán)部分徑向向外延伸；以及齒輪齒，其沿著扇形齒輪部分的外端部分以與第一軸承軌道預(yù) 定的關(guān)系精確地取向并且用于與相關(guān)的機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)嚙合。該方法還包括形成由內(nèi)側(cè)表 面和圓柱形外側(cè)表面限定的旋轉(zhuǎn)臂組件的內(nèi)座圈部分，所述內(nèi)側(cè)表面被構(gòu)造成在其中接收 并且保持安裝構(gòu)件，并且在內(nèi)座圈部分的外側(cè)表面中形成徑向向外開放的溝槽，以限定第 二軸承軌道，第二軸承軌道的形狀與在外整體座圈部分中的第一軸承軌道基本上類似。該 方法還包括將內(nèi)座圈部分定位在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面內(nèi)，以便第一和第二軸承軌道 徑向?qū)?zhǔn)，并且內(nèi)座圈部分與外整體座圈部分成偏心的關(guān)系，以便在外整體座圈部分的內(nèi) 側(cè)表面和內(nèi)座圈部分的外側(cè)表面之間限定了具有較寬部分和較窄部分的偏心間隙。多個滾 動軸承元件在其較寬部分處按順序插入穿過間隙，并且進(jìn)入第一和第二軸承軌道。然后將 這些軸承元件圍繞著第一和第二軸承軌道以規(guī)則地間隔開的關(guān)系定位，并且使得內(nèi)座圈部 分和外整體座圈部分同時移動成同心的關(guān)系。然后將這些軸承元件以規(guī)則地間隔開的關(guān)系 保持在第一和第二軸承軌道中。本發(fā)明的另一個方面是一種制造用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人或類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn) 臂組件的改進(jìn)方法，該方法包括以下步驟用剛性可機(jī)加工材料形成具有預(yù)定中心的圓盤； 形成貫穿圓盤中心的圓孔以限定旋轉(zhuǎn)臂組件的具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面的外整體座圈部分；并 且在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面中形成徑向向內(nèi)開放的溝槽以限定出第一軸承軌道。該 方法還包括提供一種機(jī)加工設(shè)備，該設(shè)備具有固定部分，固定部分相對于機(jī)加工設(shè)備的機(jī) 加工部分精確地保持工件，并且將帶孔的圓盤定位在機(jī)加工設(shè)備中，同時其固定部分與第 一軸承軌道接合以可拆卸地同時仍然精確的將帶孔圓盤相對于機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分 保持在預(yù)定位置和取向處。該方法還包括致動機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分以在帶孔圓盤中形 成圓環(huán)部分，其圓柱形外側(cè)表面大致與外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面同心設(shè)置；扇形齒輪 部分，其從圓環(huán)部分徑向向外延伸；以及齒輪齒，其沿著扇形齒輪部分的外端部分以與第一 軸承軌道預(yù)定的關(guān)系精確地取向并且用于與相關(guān)的機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)嚙合。該方法還包括 形成由內(nèi)側(cè)表面和圓柱形外側(cè)表面限定的旋轉(zhuǎn)臂組件的內(nèi)座圈部分，所述內(nèi)側(cè)表面被構(gòu)造 成在其中接收并且保持安裝構(gòu)件，并且在內(nèi)座圈部分的外側(cè)表面中形成徑向向外開放的溝 槽，以限定第二軸承軌道，第二軸承軌道形狀與在外整體座圈部分中的第一軸承軌道基本 上類似。內(nèi)座圈部分定位在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面內(nèi)，以便第一和第二軸承軌道徑向 對準(zhǔn)，并且將多個滾動軸承元件插入第一和第二軸承軌道。本發(fā)明的再一個方面涉及一種用于處理半導(dǎo)體晶片的機(jī)器人或類似設(shè)備，其具有 一種改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)臂組件，該旋轉(zhuǎn)臂組件包括剛性環(huán)形的圓環(huán)部分，其具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面 和圓柱形外側(cè)表面，同時，徑向向內(nèi)開放的溝槽形成在圓環(huán)部分的內(nèi)側(cè)表面中以限定第一 軸承軌道。該旋轉(zhuǎn)臂組件還包括剛性圓柱形座套部分，其具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面以及圓柱形 外側(cè)表面，圓柱形內(nèi)側(cè)表面被構(gòu)造成在其中接收并且保持機(jī)器人機(jī)械的安裝部分，圓柱形 外側(cè)表面具有形成在座套部分的外側(cè)表面中以限定第二軸承軌道的徑向向外開放的溝槽， 所述第二軸承軌道的形狀與在圓環(huán)部分中的第一軸承軌道基本上類似。座套部分在組裝狀 況中定位在圓環(huán)部分的內(nèi)側(cè)表面內(nèi)，其中第一和第二軸承軌道徑向?qū)?zhǔn)，并且座套部分與 圓環(huán)部分成偏心的關(guān)系，以便在圓環(huán)部分的內(nèi)側(cè)表面和座套部分的外側(cè)表面之間形成具有
6較寬部分和較窄部分的偏心間隙。旋轉(zhuǎn)臂組件還包括扇形齒輪部分，扇形齒輪部分的齒沿 著其一個部分形成，并且其相對部分與圓環(huán)部分的外側(cè)表面固定地連接，使得這些齒從圓 環(huán)部分徑向向外伸出。旋轉(zhuǎn)臂組件還包括剛性連接臂部分，其一個端部與圓環(huán)部分的外側(cè) 表面固定地連接，使得連接臂部分以與扇形齒輪部分成圓周間隔開的關(guān)系從圓環(huán)部分徑向 向外延伸。多個滾動軸承元件在其較寬部分處按順序插入穿過間隙并且進(jìn)入第一和第二軸 承軌道，并且隨后以規(guī)則地間隔開的關(guān)系圍繞著第一和第二軸承軌道定位，并且座套部分 和圓環(huán)部分同時移動成同心的關(guān)系。分隔件部分與軸承元件連接，并且可旋轉(zhuǎn)地將軸承元 件以規(guī)則地間隔開的關(guān)系保持在第一和第二軸承軌道中。本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人或類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn) 臂組件，它包括整體成形的薄片軸承，以消除現(xiàn)有技術(shù)軸承裝置所存在的摩擦腐蝕。優(yōu)選的 是，外側(cè)軸承軌道直接或整體形成在樞軸外殼中，由此消除了結(jié)合到現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計中的單 獨的外軸承座圈以及相關(guān)的摩擦腐蝕問題。旋轉(zhuǎn)臂組件具有帶齒的扇形齒輪部分，齒與各 軸承軌道精確對準(zhǔn)以便在操作期間使得旋轉(zhuǎn)臂組件精確定位和旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)臂組件在使用 中非常有效，能夠具有長使用壽命并且尤其適用于所提出的用途。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過參照下面書面說明、權(quán)利要求和附圖將進(jìn)一步理解并且 了解本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點。


圖1為用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人的現(xiàn)有技術(shù)旋轉(zhuǎn)臂的剖視圖。圖2為體現(xiàn)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)臂組件的平面圖。圖3為沿著圖2中的III-III線截取的旋轉(zhuǎn)臂組件的剖視圖。圖4為縱向切割成用來制造旋轉(zhuǎn)臂組件的圓盤的實心棒的局部示意圖。圖5為從所述棒切出的其中一個圓盤的平面圖，其中用虛線顯示出旋轉(zhuǎn)臂組件的 外部。圖6為圓盤的邊視圖(edge view)。圖7為用于形成貫穿圓盤中心的孔的制造步驟的局部示意圖。圖8為具有形成在其中的孔的圓盤的平面圖。圖9為沿著圖8的IX-IX線截取的圓盤的剖視圖。圖10為用于在帶孔圓盤的內(nèi)側(cè)表面中形成軸承軌道的制造步驟的局部示意圖。圖11為具有形成在其中的軸承軌道的帶孔圓盤的平面圖。圖12為沿著圖11的XII-XII線截取的帶孔圓盤的剖視圖。圖13為其中已經(jīng)將帶孔圓盤固定以便進(jìn)行機(jī)加工的機(jī)加工設(shè)備的局部示意性透 視圖。圖14為所要機(jī)加工的固定圓盤的局部示意性側(cè)視圖。圖15為要進(jìn)行機(jī)加工以形成旋轉(zhuǎn)臂組件的外部的固定圓盤的局部示意性平面 圖。圖16為在內(nèi)座圈裝配之前旋轉(zhuǎn)臂組件的最終外部的平面圖。圖17為沿著圖16的XVII-XVII線截取的旋轉(zhuǎn)臂組件的最終外部的剖視圖。圖18為扇形齒輪的側(cè)面正視圖。
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圖19為沿著圖16的XIX-XIX線截取的扇形齒輪的剖視圖。圖20為在相關(guān)軸承軌道形成之前所示的旋轉(zhuǎn)臂組件的座套部分的平面圖。圖21為沿著圖20的XXI-XXI線截取的座套的剖視圖。圖22為在已經(jīng)在其外表面中形成軸承軌道之后顯示出的座套的剖視圖。圖23為沿著圖22的XXIII-XXIII線截取的溝槽座套的剖視圖。圖24為滾動軸承元件的放大透視圖。圖25為軸承元件分隔件的內(nèi)側(cè)的平面圖。圖26為軸承元件分隔件的不完整側(cè)面正視圖。圖27為在組裝期間所示的旋轉(zhuǎn)臂組件的平面圖，其中座套相對于旋轉(zhuǎn)臂組件的 圓環(huán)部分成偏心的關(guān)系設(shè)置。圖28為在已經(jīng)將軸承元件插入到軸承軌道中并且使得座套移動成與圓環(huán)構(gòu)件同 心之后的旋轉(zhuǎn)臂組件的平面圖。圖29為沿著圖28的XXIX-XXIX線截取的旋轉(zhuǎn)臂組件的剖視圖。圖30為本發(fā)明的可選實施例的剖視圖。
具體實施例方式出于在此說明的目的，術(shù)語“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“豎直”、“水平”及
其派生詞應(yīng)該與如在圖1和2中取向的本發(fā)明有關(guān)。但是，要理解的是，除了特別說明相反 以外，本發(fā)明可以采取各種可選的取向和步驟順序。還要理解的是，在附圖中所示以及在下 面說明書中所述的特定裝置和方法僅僅是在所附權(quán)利要求中所限定的發(fā)明構(gòu)思的示例性 實施例。因此，與在這里所披露的實施例相關(guān)的具體尺寸和其它物理特性不應(yīng)該被認(rèn)為是 限制性的，除非這些權(quán)利要求以其它方式明確規(guī)定。附圖標(biāo)記10(圖2和3)大致表示用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人或類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn) 臂組件，該旋轉(zhuǎn)臂組件具有體現(xiàn)本發(fā)明的一體形成的軸承結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)臂組件10包括剛性環(huán) 形外殼或圓環(huán)部分11，如在圖16-19中最清楚地顯示出的一樣，該圓環(huán)部分包括圓柱形內(nèi) 側(cè)表面12和圓柱形外側(cè)表面13，并且在圓環(huán)部分11的內(nèi)側(cè)表面12中形成有徑向向內(nèi)開 放的溝槽14，以便限定出第一軸承軌道。旋轉(zhuǎn)臂組件10還包括扇形齒輪部分15，扇形齒輪 部分15具有與圓環(huán)部分11的外側(cè)表面13固定地連接的內(nèi)邊緣16和與從圓環(huán)部分11徑 向向外伸出的齒輪齒18的外邊緣17。旋轉(zhuǎn)臂組件10還包括剛性連接臂部分19，剛性連接 臂部分19具有與圓環(huán)部分11的外側(cè)表面13固定地連接的內(nèi)端20并且以與扇形齒輪部分 15成圓周間隔開的關(guān)系的方式從圓環(huán)部分11徑向向外延伸。旋轉(zhuǎn)臂組件10還包括剛性圓 柱形座套部分23，如圖22和23最清楚地顯示出的一樣，剛性圓柱形座套部分23具有圓柱 形內(nèi)側(cè)表面24和圓柱形外側(cè)表面25，圓柱形內(nèi)側(cè)表面24被構(gòu)造成在其中接收和保持機(jī)器 人的安裝部分(未示出)，圓柱形外側(cè)表面25具有徑向向外開放的溝槽26，徑向向外開放 的溝槽26形成在座套部分23的外側(cè)表面25中以限定第二軸承軌道，第二軸承軌道的形狀 與在圓環(huán)部分11中的第一軸承軌道14基本上類似。如在圖27-29中最清楚地顯示出的一 樣，座套部分23在組裝狀況中定位在圓環(huán)部分11的內(nèi)側(cè)表面12內(nèi)，其中第一軸承軌道14 和和第二軸承軌道26徑向?qū)?zhǔn)，并且座套部分23與圓環(huán)部分11成偏心的關(guān)系以在圓環(huán)部 分11的內(nèi)側(cè)表面12和座套部分23的外側(cè)表面25之間形成具有較寬部分29和較窄部分30的偏心間隙28 (圖27)。多個滾動軸承元件32在其較寬部分29處按順序插入穿過間隙 28，并且進(jìn)入第一軸承軌道14和和第二軸承軌道26中，隨后圍繞著第一軸承軌道14和和 第二軸承軌道26以規(guī)則地間隔開的關(guān)系定位，并且座套部分23和圓環(huán)部分11同時移動成 在圖28中所示的同心的關(guān)系。分隔件34可以與軸承元件32連接，以便以其規(guī)則地間隔開 的關(guān)系將軸承元件32旋轉(zhuǎn)地保持在第一軸承軌道14和和第二軸承軌道26中。在所示的實例中，旋轉(zhuǎn)臂組件10 (圖16-19)具有一件式整體成形的外部40，其包 括外殼或圓環(huán)部分11、扇形齒輪部分15和連接臂部分19。圓環(huán)部分11限定了旋轉(zhuǎn)臂組件 10的外整體座圈部分，并且在所示的實例中，具有由圓柱形內(nèi)側(cè)表面12、圓柱形外側(cè)表面 13和一對平的相對地設(shè)置的側(cè)面41和42所限定的基本上環(huán)形的形狀。形成在圓環(huán)部分 11的內(nèi)側(cè)表面12中的溝槽14或外軸承軌道具有弧形形狀，并且沿著圓環(huán)部分11的內(nèi)側(cè)表 面12設(shè)置在中部。在圖17所示的實例中，如在下面更詳細(xì)說明的一樣，軸承軌道14具有 圓形扇形形狀，圓形扇形形狀被構(gòu)造成將球形滾珠軸承元件32保持成四點接觸的關(guān)系。所示的扇形齒輪部分15與圓環(huán)部分11 一體形成，并且從其外側(cè)表面13徑向向外 伸出。扇形齒輪部分15具有大致弧形的平面結(jié)構(gòu)，大致弧形的平面結(jié)構(gòu)由弧形內(nèi)外邊緣16 和17、筆直的徑向延伸的側(cè)緣45和平的相對表面46限定。所示的扇形齒輪部分15包括在 側(cè)緣45附近延伸穿過表面46的孔47，并且用來在其中保持止動銷等(未示出)。所示的連接臂部分19具有大致矩形平面結(jié)構(gòu)，大致矩形平面結(jié)構(gòu)由弧形內(nèi)緣20、 筆直的外緣21、相對的側(cè)緣50和平的相對表面51限定。連接臂部分19以與扇形齒輪部 分15成圓周間隔開的關(guān)系從圓環(huán)部分11的外側(cè)表面13徑向向外延伸，這在所示的實例中 為大約120度。在圖16和17中所示的實例中，連接臂部分19包括多個貫穿表面51的孔 52，這些孔用來使之與機(jī)器人機(jī)械的相關(guān)部分連接。所示的座套部分23 (圖20-23)具有環(huán)形形狀，環(huán)形形狀由圓柱形內(nèi)側(cè)表面24、圓 柱形外側(cè)表面25和一對平的的相對的側(cè)面55和56限定。溝槽26或內(nèi)軸承軌道具有大致 弧形形狀，大致弧形形狀沿著座套部分23的外側(cè)表面25設(shè)置在中部。在所示的實例中，軸 承軌道26具有與外軸承軌道14的形狀類似的圓形扇形形狀，并且如在下面更詳細(xì)描述，設(shè) 計成以四點接觸的關(guān)系與相關(guān)的球形滾珠軸承元件32嚙合。所示的軸承元件32(圖24)為球形滾珠軸承元件，并且可以由許多材料包括陶瓷 材料等構(gòu)成。所示的分隔件34(圖25和26)具有大致環(huán)形形狀，其尺寸設(shè)定成在已安裝狀況中 裝配在位于座套部分23的外表面25和圓環(huán)部分11的內(nèi)表面12之間的間隙28內(nèi)。分隔 件34的內(nèi)表面包括多個軸向向內(nèi)面對的齒對58，如圖28和29所示一樣，這些齒對構(gòu)成為 扣在滾珠軸承元件32的外表面上并且以規(guī)則地間隔開的圖案將這些滾珠軸承元件32保持 在軸承軌道14和26中。如在圖4-23中最清楚地所示一樣，本發(fā)明還涉及一種用于制造旋轉(zhuǎn)臂組件10的 獨特方法，該方法包括用剛性可機(jī)加工材料形成圓盤65，圓盤65由一對平行圓形表面66 和67、圓柱形外緣68和中心69限定。如圖7-9所示，圓孔72形成穿過圓盤65的中心69 以限定圓環(huán)部分11的內(nèi)側(cè)表面12。如在圖10-12中最清楚地所示一樣，然后在帶孔圓盤65 的內(nèi)側(cè)表面12中形成限定了外軸承軌道的徑向向內(nèi)開放的溝槽14。參照圖13-15，然后在 機(jī)加工設(shè)備80中對具有在其中形成的外軸承軌道14的帶孔圓盤65進(jìn)行加工，該機(jī)加工設(shè)備80具有用來使得工件相對于設(shè)備80的機(jī)加工部分82精確保持的固定部分81。更具體 地說，通過與外軸承軌道14接合的固定部分81將帶孔圓盤65定位在機(jī)加工設(shè)備80中，以 便將帶孔圓盤65相對于機(jī)加工設(shè)備80的機(jī)加工部分82可拆卸地同時精確地保持在預(yù)定 位置和取向處。然后致動機(jī)加工設(shè)備80的機(jī)加工部分82以在帶孔圓盤65中形成旋轉(zhuǎn)臂 組件10的環(huán)形外殼或圓環(huán)部分11、連接臂部分19、扇形齒輪部分15和齒輪齒18。因為固 定部分18與之前形成的外軸承軌道14接合，所以在扇形齒輪部分15上的齒輪齒18以及 扇形齒輪部分和連接臂部分19相對于外軸承軌道14精確定位?？梢圆捎矛F(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的 座套部分23設(shè)置在圓環(huán)部分11的內(nèi)側(cè)表面12內(nèi)，如圖27所示，以便內(nèi)外軸承軌道26和 14徑向?qū)?zhǔn)，并且座套部分23和圓環(huán)部分11成偏心的關(guān)系，以便在圓環(huán)部分11的內(nèi)側(cè)表 面12和座套部分23的外側(cè)表面25之間形成偏心間隙28，該間隙具有布置在旋轉(zhuǎn)臂組件的 徑向相對的側(cè)面中的較寬部分29和較窄部分30。將軸承元件32在其較寬部分29處按順 序插入穿過間隙28，并且進(jìn)入內(nèi)外軸承軌道26和14。然后將軸承元件32圍繞著內(nèi)外軸承 軌道26和14以規(guī)則地間隔開的關(guān)系定位，并且使得座套部分23和圓環(huán)部分11同時移動 成同心的關(guān)系，如圖28所示一樣。然后通過例如所示的分隔件34的部件或者通過采用其 它已知的技術(shù)使得軸承元件32以其規(guī)則地間隔開的關(guān)系圍繞著內(nèi)外軸承軌道26和14被 保持。在圖4-6中所示的實例中，從由440不銹鋼或其它類似材料形成的實心圓棒或圓 桿85中切割出每個圓盤65。如在圖5中最清楚地顯示出的一樣，圓盤65的直徑選擇為相 等或稍大于旋轉(zhuǎn)臂組件10距離其中點的最長尺寸，該尺寸在所示的實例中為在圓環(huán)部分 11的中心和連接臂部分19的外端21之間的距離，以便旋轉(zhuǎn)臂組件10的整個外部40可以 與圓盤整體成形并且成為一件式。在圖7-9中所示的實例中，將實心圓盤65設(shè)置在鉆孔設(shè)備88中，該鉆孔設(shè)備具有 固定部分89，固定部分89與圓盤65的外緣68接合以便使得實心圓盤65相對于相關(guān)的鉆 頭90精確定位。然后通過使得鉆頭90延伸穿過圓盤來在實心圓盤65中形成孔72。在圖10-12中所示的實例中，然后使得磨削頭93移動到位于帶孔圓盤65上方的 位置，同時圓盤65持續(xù)牢固地保持在鉆孔設(shè)備88的固定部分89或相對于圓盤65的外緣 68為非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的另一個類似的固定機(jī)構(gòu)內(nèi)。然后將圓盤65的內(nèi)表面12磨削成精確尺寸 和所期望的形狀。砂輪93在表面12中精確磨削出如上所述的外軸承軌道14。通過從圓盤 65的外緣68固定圓盤65，并且在固定在相同位置中的同時執(zhí)行鉆孔和磨削功能，能獲得很 大的精度。在圖13-15所示的實例中，然后將具有在其中形成的外軸承軌道14的帶孔圓盤65 裝載到機(jī)加工設(shè)備80中，該機(jī)加工設(shè)備80在所示的實例中為電火花線切割設(shè)備。更具體 地說，該電火花(EDM)設(shè)備80的固定部分81接合在帶孔圓盤65中的之前成形的外軸承軌 道14，以便使得圓盤65相對于電火花(EDM)設(shè)備80的切割頭部分82精確定位和取向。然 后致動電火花(EDM)設(shè)備80以便從圓盤65中切割出圓環(huán)部分11、連接臂部分19、扇形齒 輪部分15和齒輪齒18。因為圓盤65固定為離開之前成形的外軸承軌道14，所以軸承軌道 相對于齒輪齒18以及連接臂部分19和扇形齒輪部分15的外表面的取向非常精確。在圖27-29中所示的實例中，在已將滾珠軸承元件32裝載到軸承軌道14和26中 并且使得座套部分23移動成與圓環(huán)部分11成同心的關(guān)系之后，將分隔件34設(shè)置到間隙28中，并且扣在軸承元件32的外側(cè)表面上以沿著軸承軌道14和26以規(guī)則地間隔開的關(guān)系轉(zhuǎn) 動地保持這些滾珠軸承元件。附圖標(biāo)記la(圖30)大致表示本發(fā)明的另一個實施例，它具有兩組軸承元件和設(shè) 置在旋轉(zhuǎn)臂組件的相對的側(cè)面附近的軸承軌道。由于旋轉(zhuǎn)臂組件IOa與前面所述的旋轉(zhuǎn) 臂組件10類似，所以分別在圖1-29和圖30中出現(xiàn)的類似部件由相同、相應(yīng)的附圖標(biāo)記表 示，除了在后者的標(biāo)記中加上后綴“a”。與旋轉(zhuǎn)臂組件10類似，在圖30中所示的旋轉(zhuǎn)臂組 件IOa具有圓環(huán)部分11a、扇形齒輪部分(未示出)和連接臂部分19a。但是，在旋轉(zhuǎn)臂組 件IOa中，圓環(huán)部分Ila的內(nèi)側(cè)表面12a和座套部分23a的外側(cè)表面25a具有兩個軸向間 隔開的軸承軌道14a和26a，并且兩組軸承元件32a布置為以背對背的關(guān)系進(jìn)行角面接觸。在前面的說明中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解的是，在不脫離在這里所披露 的構(gòu)思的情況下可以對本發(fā)明作出許多變型。這些變型應(yīng)該被認(rèn)為包括在下面的權(quán)利要求 中，除非這些權(quán)利要求用其語言以其它方式明確規(guī)定。
權(quán)利要求
一種制造用于半導(dǎo)體晶片處理機(jī)器人或類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)臂組件的方法，該方法包括用剛性可機(jī)加工材料形成具有預(yù)定中心的圓盤；形成貫穿圓盤中心的圓孔以限定旋轉(zhuǎn)臂組件的具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面的外整體座圈部分；在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面中形成徑向向內(nèi)開放的溝槽以限定出第一軸承軌道；提供一種機(jī)加工設(shè)備，該設(shè)備具有固定部分，所述固定部分相對于機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分精確地保持工件；將帶孔的圓盤定位在機(jī)加工設(shè)備中，同時所述機(jī)加工設(shè)備的固定部分與第一軸承軌道接合以可拆卸地并仍然精確地將帶孔圓盤相對于機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分保持在預(yù)定位置和取向處；致動機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分以在帶孔圓盤中形成環(huán)形的圓環(huán)部分，其圓柱形外側(cè)表面大致與外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面同心設(shè)置；臂部分，其從圓環(huán)部分徑向向外延伸并且用于與機(jī)器人關(guān)節(jié)部件連接；扇形齒輪部分，其以與臂部分成圓周間隔開的關(guān)系從圓環(huán)部分徑向向外延伸；以及齒輪齒，其沿著扇形齒輪部分的外端部分以與第一軸承軌道成預(yù)定的關(guān)系精確地取向并且用于與相關(guān)的機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)嚙合；形成由內(nèi)側(cè)表面和圓柱形外側(cè)表面限定的旋轉(zhuǎn)臂組件的內(nèi)座圈部分，所述內(nèi)側(cè)表面被構(gòu)造成在其中接收并且保持安裝構(gòu)件；在內(nèi)座圈部分的外側(cè)表面中形成徑向向外開放的溝槽，以限定第二軸承軌道，所述第二軸承軌道的形狀與在外整體座圈部分中的第一軸承軌道基本上類似；將內(nèi)座圈部分定位在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面內(nèi)，使得第一軸承軌道和第二軸承軌道徑向?qū)?zhǔn)，并且內(nèi)座圈部分與外整體座圈部分成偏心的關(guān)系，以便在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面和內(nèi)座圈部分的外側(cè)表面之間形成具有較寬部分和較窄部分的偏心間隙；將多個滾動軸承元件在間隙的較寬部分處按順序插入穿過該間隙，并且進(jìn)入到第一軸承軌道和第二軸承軌道；將軸承元件圍繞著第一軸承軌道和第二軸承軌道以規(guī)則地間隔開的關(guān)系定位，并且使得內(nèi)座圈部分和外整體座圈部分同時移動成同心的關(guān)系；并且將軸承元件以規(guī)則地間隔開的關(guān)系保持在第一軸承軌道和第二軸承軌道中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述孔形成步驟包括提供第二機(jī)加工設(shè)備，所述第二機(jī)加工設(shè)備具有固定部分，所述固定部分相對于第二 機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分精確地保持工件；并且將圓盤定位在第二機(jī)加工設(shè)備中，同時第二機(jī)加工設(shè)備的固定部分接合圓盤的外周 緣，以便相對于第二機(jī)加工設(shè)備的機(jī)加工部分可拆卸地并且仍然精確地將圓盤保持在預(yù)定 位置和取向處。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述圓盤形成步驟包括由細(xì)長鋼實心棒切割出圓
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述孔形成步驟還包括在將圓盤保持在第二機(jī)加 工設(shè)備的固定部分中的同時鉆出貫穿圓盤中心的孔。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述孔形成步驟還包括在將帶孔圓盤保持在第二 機(jī)加工設(shè)備的固定部分中的同時磨削外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一軸承軌道形成步驟包括在將帶孔圓盤保 持在第二機(jī)加工設(shè)備的固定部分中的同時在外整體座圈部分的內(nèi)側(cè)表面中磨削出徑向向 內(nèi)開放的溝槽。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一軸承軌道形成步驟包括將第一軸承軌道 磨削成與軸承元件形成徑向接觸軸承的結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述內(nèi)座圈部分形成步驟包括用鋼形成內(nèi)座圈部 分；并且所述內(nèi)座圈部分溝槽形成步驟包括磨削內(nèi)座圈部分的外側(cè)表面以便將第二軸承軌道 形成與軸承元件形成徑向接觸的軸承結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第一軌道和所述第二軌道形成步驟包括將第 一軸承軌道和第二軸承軌道磨削成與軸承元件進(jìn)行四點接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述軸承元件保持步驟包括在所述軸承元件定位 步驟之后將分隔件安裝至軸承元件。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述軸承元件插入步驟包括選擇用于軸承元件 的陶瓷球。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一機(jī)加工設(shè)備提供步驟包括選擇電火花 線切割設(shè)備。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述圓盤形成步驟還包括選擇細(xì)長不銹鋼實心棒。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述圓盤形成步驟包括由細(xì)長鋼實心棒切割出 圓盤；并且所述孔形成步驟還包括鉆出貫穿圓盤中心的孔
15.在用于處理半導(dǎo)體晶片的機(jī)器人或類似設(shè)備中具有一種改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)臂組件，所述 旋轉(zhuǎn)臂組件包括剛性的環(huán)形的圓環(huán)部分，其具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面和圓柱形外側(cè)表面，并且具有形成在 圓環(huán)部分的內(nèi)側(cè)表面中以限定第一軸承軌道的徑向向內(nèi)開放的溝槽；剛性的圓柱形座套部分，其具有圓柱形內(nèi)側(cè)表面以及圓柱形外側(cè)表面，所述圓柱形內(nèi) 側(cè)表面被構(gòu)造成在其中嚴(yán)密地接收并且保持機(jī)器人的安裝部分，所述圓柱形外側(cè)表面具有 形成在所述座套部分的所述外側(cè)表面中以限定第二軸承軌道的徑向向外開放的溝槽，所述 第二軸承軌道的形狀與在圓環(huán)部分中的第一軸承軌道基本上類似，所述座套部分在組裝狀 況中定位在所述圓環(huán)部分的所述內(nèi)側(cè)表面內(nèi)，其中，所述第一軸承軌道和所述第二軸承軌 道徑向?qū)?zhǔn)，并且所述座套部分與所述圓環(huán)部分成偏心的關(guān)系，以便在所述圓環(huán)部分的所 述內(nèi)側(cè)表面和所述座套部分的所述外側(cè)表面之間形成具有較寬部分和較窄部分的偏心間 隙；扇形齒輪部分，所述扇形齒輪部分具有沿著其一個部分形成的齒，并且其相對部分與 所述圓環(huán)部分的所述外側(cè)表面固定地連接，使得所述齒從所述圓環(huán)部分徑向向外伸出；剛性的連接臂部分，所述剛性的連接臂部分具有一個端部，所述一個端部與所述圓環(huán)部分的所述外側(cè)表面固定地連接，使得所述連接臂部分以與所述扇形齒輪部分成圓周間隔 開的關(guān)系從所述圓環(huán)部分徑向向外延伸；多個滾動軸承元件，所述多個滾動軸承元件在所述間隙的所述較寬部分處按順序插入 穿過所述間隙并且進(jìn)入所述第一軸承軌道和所述第二軸承軌道，并且隨后以規(guī)則地間隔開 的關(guān)系圍繞著所述第一軸承軌道和所述第二軸承軌道定位，并且所述座套部分和所述圓環(huán) 部分同時移動成同心的關(guān)系；以及分隔件部分，所述分隔件部分與所述軸承元件連接，并且可旋轉(zhuǎn)地將所述軸承元件以 規(guī)則地間隔開的關(guān)系保持在所述第一軸承軌道和所述第二軸承軌道中。
16.如權(quán)利要求15所述的機(jī)器人，其中，所述滾動軸承元件包括球形滾珠軸承元件。
17.如權(quán)利要求16所述的機(jī)器人，其中，所述分隔件包括多個扣到所述滾珠軸承元件 上的徑向取向的齒。
18.如權(quán)利要求17所述的機(jī)器人，其中，所述扇形齒輪部分與所述圓環(huán)部分一體形成。
19.如權(quán)利要求18所述的機(jī)器人，其中，所述連接臂部分與所述圓環(huán)部分一體形成。
20.如權(quán)利要求19所述的機(jī)器人，其中，所述第一軸承軌道和第二軸承軌道成形為與 所述滾珠軸承元件成四點接觸。
全文摘要
一種制造機(jī)器人旋轉(zhuǎn)臂組件的方法包括用剛性可機(jī)加工材料形成圓盤并且形成貫穿圓盤中心的圓孔。外軸承軌道一體形成在限定了所述孔的內(nèi)側(cè)表面中，并且用與外軸承軌道接合的固定部分將帶孔圓盤定位在機(jī)加工設(shè)備中。然后在圓盤中機(jī)加工出整體外座圈、臂和具有齒的扇形齒輪以形成旋轉(zhuǎn)臂組件的外部。將具有內(nèi)軸承軌道的內(nèi)座圈設(shè)置在整體外座圈內(nèi)，并且將滾動軸承元件插入到第一和第二軸承軌道中。
文檔編號H01L21/687GK101911282SQ200880124517
公開日2010年12月8日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者D·S·戴利, G·A·克拉里, S·A·漢森, W·D·施密特 申請人:凱頓公司