[实用新型]一种晶圆传送机器人手臂机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种晶圆传送机器人手臂机构，具体的说是指应用在晶圆传送机器人上的手臂机构。

背景技术

晶圆是半导体行业的关键元件，随着半导体行业的迅速发展，晶圆的搬运技术逐渐成为制约行业发展的关键因素。晶圆的传送在洁净环境下进行，要求搬运的时间短，且要避免晶圆在搬运过程中受到损伤，以提高晶圆生产的效率和成品率，普通的人力传送已经难以满足晶圆的搬运要求。因此，晶圆传送机器人在晶圆传送中得到了广泛的应用。市场上比较著名的晶圆传送机器人大都采用包括升降机构和手臂机构。其中，手臂机构的型式大都是R-θ型，即手臂包括可径向运动的R轴和圆周运动的θ轴，比较典型的有SCARA型和蛙腿型。其中，SCARA型由回转θ轴和靠同步带耦合的三连杆R轴组成。SCARA型手臂结构紧凑、可靠性高，但刚度较低。蛙腿型手臂由回转θ轴和靠钢带或同步齿轮耦合的菱形四连杆R轴组成，该型手臂刚性高，但钢带寿命有限；同步齿轮易产生粉尘，污染环境。

实用新型内容

本实用新型在综合了SCARA型与蛙腿型两种手臂机构的优点的基础上，提出了一种晶圆传送机器人手臂机构，解决现有技术中存在的刚度、洁净度及使用寿命等问题。

本实用新型的技术方案是：

一种晶圆传送机器人手臂机构，该机构由底座、大臂、导引臂、次大臂、小臂、末端执行器六部分组成，导引臂与末端执行器固连，大臂与底座、次大臂与底座、大臂与导引臂、小臂与导引臂、次大臂与小臂之间通过转动轴连接，形成一个平面五杆并联驱动机构。

所述的晶圆传送机器人手臂机构，底座固定在机器人上，底座长度为0时，等效为大臂和底座的转动轴同轴，次大臂与底座的转动轴同轴；底座连杆的长度为一大于0的常数时，等效为大臂和底座的转动轴不同轴，次大臂与底座的转动轴不同轴。

所述的晶圆传送机器人手臂机构，大臂和次大臂分别连接伺服电机，在两台伺服电机分别驱动下，整个机构具有两个自由度。

所述的晶圆传送机器人手臂机构，两台伺服电机配合，连续改变大臂与次大臂的相对位置，末端执行器的法兰盘中心的运动轨迹为直线。

所述的晶圆传送机器人手臂机构，末端执行器的法兰盘中心的直线运动轨迹在手臂工作平面内，该平面过末端执行器的法兰盘中心，与各转动轴垂直。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型用于晶圆传送的机器人手臂机构，由底座、大臂、导引臂、次大臂、小臂、末端执行器六部分组成，导引臂与末端执行器固连、大臂与底座、次大臂与底座、大臂与导引臂、小臂与导引臂、次大臂与小臂之间由转动轴连接，构成了一个平面五杆并联驱动机构。导引臂起导引作用，导引点位于与导引臂固连的末端执行器的法兰盘中心上。该新型手臂机构不包含同步带、齿轮、钢带等易磨、易损传动件，既不需同步带，也不需钢带或同步齿轮，因此具有较高的刚度、洁净度和可靠性，可应用于晶圆传送机器人上。

2、本实用新型的大臂和次大臂由两台伺服电机分别驱动，两臂在伺服电机的驱动下，只需满足一定的运动关系，即可实现末端执行器的法兰盘中心在其工作空间内的任意直线运动。末端执行器的法兰盘中心的直线运动在一个平面内，该平面过导引臂末端执行器的法兰盘中心点，与各转动轴垂直。从而，通过连续改变大臂与次大臂的相对位置，可以实现导引臂末端执行器的法兰盘中心点在手臂工作平面内的各种不同的直线运动。

3、本实用新型的手臂机构与机器人的其他机构(如升降机构)，通过所述的手臂机构底座连接配合，构成一个完整的晶圆传送机器人。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的机构运动原理图。

图3a-图3f是本实用新型实施例的工作示意图。其中，图3a为机器人手臂处于初始位姿，图3b为机器人手臂处于取片状态，图3c为机器人手臂取片后返回至初始位姿，图3d为机器人手臂带片回转至一定角度，图3e为机器人手臂放片姿态，图3f为机器人手臂放片后返回的姿态。

附图标记：1.底座；2.大臂；3.次大臂；4.导引臂；5.小臂；6.末端执行器；7.末端执行器的法兰盘中心；8.末端执行器的法兰盘中心运动轨迹I；9.末端执行器的法兰盘中心运动轨迹II；10.末端执行器的法兰盘中心运动轨迹III；11.晶圆传送机器人；12.晶圆片；13.片盒I；14.片盒II；15.法兰盘。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步介绍。