本发明专利技术涉及一种新型工业用机器人，主要是指在集成电路制造中不同加工模块之间实现硅片传输的一种净化机器人。其特征是它包括机座Ⅰ、Ｒ向直线伸缩机构Ⅲ、θ向旋转机构Ⅱ、Ｚ向升降机构Ⅱ和末端执行器Ⅳ。其各向机构的驱动部件与传动装置都放置在机座内部，并采用浮环密封装置防止传动装置产生的尘埃粒子进入高洁净的硅片制造环境，同时使用同步齿型带的传动方式将动力从低洁净环境传输到高洁净环境，带动各节手臂运动。控制方式采用主控微机（ＰＣ机）与伺服运动控制卡（ＭＰＣ０２卡）构成的主从式控制结构。本发明专利技术的机器人机构简单新颖、运动惯量小、占地空间小、工作空间较大、应用洁净度高、制作维护容易，可实现Ｒ向、θ向和Ｚ向高速高精度的运动性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业用机器人
，涉及一种净化机器人，特别涉及到一种硅片传输净化机器人，主要是指在集成电路制造中不同的加工模块之间实现硅片传输的一种净化机器人。
技术介绍
微电子技术的发展，使得集成电路制造技术及其装备总是处于不断的变革之中。特别是当前随着硅片尺寸的增大以及特征线宽的减小，对集成电路制造装备的速度、精度以及洁净度提出了更高的要求。硅片传输系统在集成电路的制造中是必不可少的组成部分，而净化机器人在该系统中占有重要的地位。它主要承担着硅片的精确定位与快速、平稳的搬运任务。净化机器人自身要实现三种运动，即：升降运动，旋转运动，以及径向直线伸缩运动，最终使末端执行器完成硅片的搬运操作。已有的技术，如下：专利名称为工件处理机器人，专利号为CN 1344194A，其特点是Z向是驱动电机带动螺旋丝杆旋转再驱动丝杆螺母垂直移动来实现，垂直于Z向的X-Y面内的运动分别由两个驱动电机、刚带、滑轮以及无缝矩形管形成的连杆等传动机构运动来实现。具体地，中心支柱包括一对重叠的同心轴。第一电机设置在基体内垂直移动各轴，第二电机设置在基体内通过外轴驱动近端连杆，而第三电机设置在基体内通过内轴转动远端连杆。该机器人属于间接驱动的平面关节型机器人，其机械结构复杂，对控制系统的要求较高，不宜制作。专利名称为一种传输机器人，专利号为CN 2762970Y，其特点是Z向、θ向运动采用滚珠螺杆花键副来实现，R向运动采用同步齿型带轮机构与连杆机构组合来实现。该机器人由于R向驱动电机、减速装置放置在手臂中使得手臂体积、-->重量增大，从而使整个手臂转动惯量变大，所以不宜实现高速运动。同时由于未使用密封装置，该机器人对硅片传输环境的洁净度也将产生影响。专利名称为二维并联驱动的净化搬运机器人，专利号为CN 1779936A，其特点是采用并联式联结结构实现R向和Z向运动。由于该机器人只限于二维方向的运动，所以其运动范围、工作空间有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对已有技术的不足之处，提供一种结构简单新颖、运动惯量小、占地空间小、工作空间较大、应用洁净度高、制作维护容易，同时可实现径向直线伸缩运动、旋转运动和升降运动的高速高精度的净化机器人。各工作手臂的重量质量较轻、硬度较高的材料(如硬质铝合金)加工制作。本专利技术的技术方案是：该净化机器人是由机座I、R向直线伸缩机构III、θ向旋转机构II、Z向升降机构II和末端执行IV组成。R向直线伸缩机构、θ向旋转机构、Z向升降机构的驱动部件以及对应的传动装置都放置在机座内部，并在机座上盖13的内侧安装浮环密封装置29。其中各向运动既可以实现单独运动，也可实现任意两向或3向同时运动。R向直线伸缩机构通过套筒支撑板33、中心套筒11与Z向升降机构相连，θ向旋转机构通过旋转平台6与机座相连，末端执行器23通过小臂转台20与R向直线伸缩机构相连；机座由底座1、机座外壳29以及机座上盖13组成，底座1与支撑台2相连，并通过交叉滚子轴承37、旋转机座4与旋转平台6相连；旋转平台6通过6根穿杠与旋转平台上盖27相连并形成旋转框架，旋转框架内部安装滚珠花键副(30.1、30.2)，而旋转平台6的上表面上放置各向机构的驱动电机与同步齿型带轮减速机构。交叉滚子轴承37可使整个旋转框架在轴向和径向保持稳定，并防止整个臂体机构产生相对于水平面的倾斜。R向直线伸缩机构由R向旋转电机、4组(9.1、9.2、9.3；36.1、36.2、36.3；42.1、42.2、42.3；46.1、46.2、46.3)同步齿型带轮减速机构、滚珠-->花键副(30.1、30.2)、径向直线伸缩机构组成，如图2、3所示。R向旋转电机41通过3组(42.1、42.2、42.3；46.1、46.2、46.3；36.1、36.2、36.3)同步齿型带轮减速机构、花键轴套35与滚珠花键轴30.1相连，花键螺母外筒31通过同步齿型带轮机构(9.1、9.2、9.3)、外套筒14与臂体机构相连。θ向旋转机构由旋转电机50、2组(51.1、51.2、51.3；55.1、55.2、55.3)同步齿型带轮减速机构、行星轮机构(3.1、3.2、3.3)以及旋转平台6组成，如图2、4所示。旋转电机50通过2组(51.1、51.2、51.3；55.1、55.2、55.3)同步齿型带轮机构与小同步齿型带轮3.1相连，大同步齿型带轮3.3与机座支撑台2相连保持静止，旋转平台6通过旋转机座4与交叉滚子轴承37内圈相连。Z向升降机构由升降电机10、同步齿型带轮机构(5.1、5.2、5.3)、滚珠丝杠副(7.1、7.2)、中心套筒11、滚珠花键副(30.1、30.2)和套筒支撑板33组成，如图2所示。升降电机10上的小同步齿型带轮5.1经同步齿型带5.2与大同步齿型带轮5.3相连，滚珠丝杆7.2与角接触轴承39内圈相连，使用轴端挡圈40、轴套37将滚珠丝杆7.2固定在机座的中心轴线上，滚珠丝杠螺母7.1与套筒支撑板33相连，套筒支撑板33通过深沟球轴承与花键外筒相连，末端执行器23与末端臂体21、末端臂体上盖22相连，其内部有通孔，并与气路系统相连。臂体机构是由大臂体15、同步齿型带轮机构(16.1、16.2、16.3)、大臂转台17、大臂支撑台25，小臂体18、同步齿型带轮机构19、小臂旋转台20、小臂支撑台24和深沟球轴承组成，如图2所示。大臂体18与外套筒15相连，大同步齿型带轮16.1与中心套筒11相连，小同步齿型带轮16.3与大臂转台17相连并在大臂支撑台25上被轴向固定，大臂支撑台25与大臂体15相连，小臂体18与大臂转台17相连，小同步齿型带轮19.1与大臂支撑台25相连，大同步齿型带轮19.3与小臂支撑台20相连并在小臂支撑台24上被轴向固定，小臂支撑台24与小臂体18相连。机座上盖13内侧安装浮环密封装置59，同时使外套筒14与浮环密封装置在径向上保持较小的间隙，如图5所表示。-->本专利技术的效果和益处是：(1)机器人机构简单新颖、运动惯量小、占地空间小、工作空间较大、应用洁净度高、制作维护容易，可实现R向、θ向和Z向高速高精度的运动性能。(2)在机座上盖的内侧安装浮环密封装置，防止由传动装置产生的尘埃粒子进入高洁净的制造环境，同时使用带的传动方式将动力从低洁净环境传输到高洁净环境，带动手臂运动，从而有利于洁净室系统的维护。(3)各向运动既可以实现单独运动，也可实现任意两向或三向同时运动，各向运动易于控制。(4)采用了质量较轻、硬度较高的材料(如硬质铝合金)进行加工制作，减轻各工作手臂的重量。附图说明图1是根据本专利技术的净化机器人的外观图。图2是本专利技术的净化机器人的整体结构剖视图。图3是本专利技术的净化机器人的R向驱动部件的剖视图。图4是本专利技术的净化机器人的θ向驱动部件的剖视图。图5是本专利技术的净化机器人的机座上盖的结构剖视图。图1中，I.机座，II.Z向升降、θ向旋转机构，III.R向直线伸缩机构，IV.末端执行器。图2中，1.底座，2.机座支撑台，3.中心同步齿型带轮，4.旋转机座，5.1.小同步齿型带轮，5.2.同步齿型带，5.3.大同步齿型带轮，6.旋转平台，7.1.滚珠丝杆，7.2.滚珠丝杠螺母，8.挡圈，9.1.小同步齿型带轮，9.2.同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种净化机器人，是包括机座（Ⅰ）、Ｒ向直线伸缩机构（Ⅲ）、θ向旋转机构（Ⅱ）、Ｚ向升降机构（Ⅱ）和末端执行器（Ⅳ），其特征在于：Ｒ向直线伸缩机构通过中心套筒（１１）、套筒支撑板（３３）与Ｚ向升降机构相连，θ向旋转机构通过旋转平台（６ ）与机座相连，末端执行器（２３）通过小臂转台（２０）与Ｒ向直线伸缩机构相连，机座由底座（１）、机座外壳（２９）以及机座上盖（１３）组成，底座（１）与支撑台（２）相连，并通过交叉滚子轴承（３７）、旋转机座（４）与旋转平台（６）相连。旋转平台（６）通过６根穿杠（１２）与旋转平台上盖（２７）相连并形成旋转框架，旋转框架内部安装滚珠花键副（３０．１、３０．２），旋转平台（６）的上表面上放置各向机构的驱动电机与同步齿型带轮减速机构，交叉滚子轴承（３７）可使整个旋转框架在轴向和径向保持稳定，并防止整个臂体机构产生相对于水平面的倾斜；Ｒ向直线伸缩机构由Ｒ向旋转电机（４１）、４组（９．１、９．２、９．３；３６．１、３６．２、３６．３；４２．１、４２．２、４２．３；４６．１、４６．２、４６．３）同步齿型带轮减速机构、滚珠 花键副（３０．１、３０．２）、径向直线伸缩机构组成，Ｒ向旋转电机４１通过３组（４２．１、４２．２、４２．３；４６．１、４６．２、４６．３；３６．１、３６．２、３６．３）同步齿型带轮减速机构、花键轴套（３５）与滚珠花键轴（３０．１）相连，花键外筒３１通过同步齿型带轮机构（９．１、９．２、９．３）、外套筒（１４）与臂体机构相连；θ向旋转机构由旋转电机（５０）、２组（５１．１、５１．２、５１．３；５５．１、５５．２、５５．３）同步齿型带轮减速机构、行星轮机构（３．１、３．２ 、３．３）和旋转平台６组成，旋转电机５０通过２组（５１．１、５１．２、５１．３；５５．１、５５．２、５５．３）同步齿型带轮机构与小同步齿型带轮（３．１）相连，大同步齿型带轮（３．３）与机座支撑台（２）相连保持静止，旋转平台（６）通过旋转机座（４）与交叉滚子轴承（３７）内圈相连；Ｚ向升降机构由升降电机（１０）、同步齿型带轮机构（５．１、５．２、５．３）、滚珠丝杠副（７．１、７．２）、中心套筒（１１）、滚珠花键副（３０．１、３０．２）和套筒支撑板（３３）组成，升降电机（１ ０）上的小同步齿型带轮（５．１）经同步齿型带（５．２）与大同步齿型带轮（５．３）相连，滚珠丝杆（７．２）与角接触轴承（３９）内...
【技术特征摘要】
1、一种净化机器人，是包括机座(I)、R向直线伸缩机构(III)、θ向旋转机构(II)、Z向升降机构(II)和末端执行器(IV)，其特征在于：R向直线伸缩机构通过中心套筒(11)、套筒支撑板(33)与Z向升降机构相连，θ向旋转机构通过旋转平台(6)与机座相连，末端执行器(23)通过小臂转台(20)与R向直线伸缩机构相连，机座由底座(1)、机座外壳(29)以及机座上盖(13)组成，底座(1)与支撑台(2)相连，并通过交叉滚子轴承(37)、旋转机座(4)与旋转平台(6)相连。旋转平台(6)通过6根穿杠(12)与旋转平台上盖(27)相连并形成旋转框架，旋转框架内部安装滚珠花键副(30.1、30.2)，旋转平台(6)的上表面上放置各向机构的驱动电机与同步齿型带轮减速机构，交叉滚子轴承(37)可使整个旋转框架在轴向和径向保持稳定，并防止整个臂体机构产生相对于水平面的倾斜；R向直线伸缩机构由R向旋转电机(41)、4组(9.1、9.2、9.3；36.1、36.2、36.3；42.1、42.2、42.3；46.1、46.2、46.3)同步齿型带轮减速机构、滚珠花键副(30.1、30.2)、径向直线伸缩机构组成，R向旋转电机41通过3组(42.1、42.2、42.3；46.1、46.2、46.3；36.1、36.2、36.3)同步齿型带轮减速机构、花键轴套(35)与滚珠花键轴(30.1)相连，花键外筒31通过同步齿型带轮机构(9.1、9.2、9.3)、外套筒(14)与臂体机构相连；θ向旋转机构由旋转电机(50)、2组(51.1、51.2、51.3；55.1、55.2、55.3)同步齿型带轮减速机构、行星轮机构(3.1、3.2、3.3)和旋转平台6组成，旋转电机50通过2组(51.1、51.2、51.3；55.1、55.2、55.3)同步齿型带轮机构与小同步齿型带轮(3.1)相连，大同步齿型带轮(3.3)与机座支撑台(2)相连保持静止，旋转平台(6)通过旋转机座(4)与交叉滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛明，沈宝宏，于旭，杜宇，金立刚，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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