[发明专利]一种真空机器人

说明书

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，涉及一种用于硅片传输的真空机器人，具体是指在半导体集束型设备中用于在不同加工模块之间传输硅片的一种真空机器人。

背景技术

集成电路(IntegratedCircuithttp://dict.baidu.com/s？wd＝integrated+circuit&tn＝dict，IC)制造产业的快速发展，促使IC制造技术及其装备不断的革新进步。特别是当今半导体硅片的直径、质量和制造工艺的逐步提高，对IC制造装备的速度、精度、真空度以及洁净度提出了更高的要求。半导体集束型设备是IC制造中必不可少的组成部分，而真空机器人在该设备中占有重要的地位，其任务是实现硅片快速、精确、平稳的传输。真空机器人自身要具备升降、旋转以及径向直线伸缩等三种运动，最终由其末端执行器完成硅片的搬运操作。

国内外相关机构在该技术领域已做了一些研究，已有技术如下：

一种平面多关节机器人，专利公开号：101176993A，其主要的技术特征是：Z向升降运动由升降电机通过同步齿形带驱动丝杆丝母垂直移动来实现。θ向旋转运动由内轴电机、外轴电机同速同向旋转合成。R向伸缩运动由内轴电机、外轴电机同速反向旋转合成。该专利有效的解决了在高真空、高洁净度环境中传输硅片的问题，结构刚性好，运动灵活。但由于Z向升降机构要承担内轴、外轴旋转驱动装置的重量，造成Z向负载变大，从而使运动惯量变大，影响Z向运动的平稳性和高速性。

工业机器人(Industrial Robot)，专利公开号：US20070151388A1，其主要的技术特征是：旋转轴与旋转套筒、旋转套筒与固定套筒间设有旋转磁流体密封装置，波纹管为直线运动密封装置，安装于固定套筒与外套筒之间。该工业机器人同时采用旋转和直线两种密封装置，增加了结构的复杂度，波纹管的使用限制了机器人Z向的运动行程，在大气压力的作用下，反复使用易产生疲劳损坏，且增加了制作成本。

传输机器人(Transfer Robot)，专利公开号：US6190114B1，其主要的技术特征是：采用两轴磁流体密封，利用内、外轴旋转运动转化为手臂的R向直线和θ向旋转运动。该真空机器人只限于在水平二维平面内进行旋转和直线运动，没有Z方向的升降运动，所以其运动范围、工作空间有限。

发明内容

针对上述已有技术的不足，本发明提供了一种能够适用于高真空度、高洁净度生产环境的用于半导体硅片搬运的真空机器人，该机器人具有结构简单新颖、运动灵活可靠、占地空间小、工作空间较大、运动惯量小等特点，实现Z向升降、R向直线伸缩和θ向旋转等三种高速高精度运动，同时也适用于其他需要小型机器人的行业和场合。

本发明的技术方案如下：

该真空机器人是由Z向升降机构、R向直线伸缩机构、θ向旋转机构和末端执行器组成，真空密封采用同心三轴磁流体密封装置。

Z向升降机构由Z向伺服电机、Z向同步齿型带轮减速机构、滚珠丝杠副、Z向支撑筒、内轴滑筒、内轴直线导轨副、内轴滑筒压盖、外轴滑筒和外轴直线导轨副组成。Z向伺服电机通过Z向同步齿型带轮减速机构与滚珠丝杠相连，丝杠螺母与Z向支撑筒固联，Z向支撑筒、内轴滑筒及外轴滑筒之间通过交叉滚子轴承相连，内轴滑筒压盖与内轴滑筒固连，内轴与内轴滑筒之间通过内轴直线导轨副相连，外轴与外轴滑筒之间通过外轴直线导轨副相连。

R向直线伸缩机构由外轴伺服电机、外轴谐波减速器、外轴同步齿型带轮减速机构、外轴、外轴直线导轨副、外轴滑筒和臂体机构组成。外轴伺服电机安装在伺服电机支撑平台上，伺服电机支撑平台与二级机座支撑台固联，外轴伺服电机通过外轴谐波减速器和外轴同步齿型带轮减速机构与外轴相连，外轴通过外轴直线导轨副和外轴滑筒与臂体机构的大臂体相连。臂体机构由大臂体、一级行星轮系、小臂体、二级行星轮系、过渡板、末端执行器组成。大臂体通过一级行星轮系与小臂体相连，小臂体再通过二级行星轮系与末端执行器相连。

θ向旋转机构由内轴旋转机构与R向直线伸缩机构组成。内轴旋转机构包括内轴伺服电机、内轴谐波减速器、内轴同步齿型带轮减速机构、内轴、内轴直线导轨副、内轴滑筒和内轴滑筒压盖组成。内轴伺服电机固联在伺服电机支撑平台上，并通过内轴谐波减速器和内轴同步齿型带轮减速机构与内轴相连，内轴通过内轴直线导轨副、内轴滑筒、内轴滑筒压盖与臂体机构中一级行星轮系的大同步齿型带轮相连。