一種真空機械手的製作方法

2023-12-01 12:20:26 1

專利名稱：一種真空機械手的製作方法
技術領域：
本發明公開一種真空機械手設計，特別適用半導體工業自動化過程使用，屬機械 工程技術領域。發明背景半導體工業自動化是一種必然趨勢，因而用機械手來實現半導體基片位置的轉移 是常用方式。但目前多採用真空吸附方式，即用真空吸盤，吸住基片背面(或正面)來使 基片附著在機械手臂上。該方式機械手結構簡單，吸盤尺寸小巧、夾持可靠，但由於機械手 表面與基片表面直接接觸，因而有可能對基片的接觸面造成汙染。這對某些工藝過程是不 允許的，如基片的清洗過程。在這種工藝過程中要求對基片的邊緣進行接觸夾持。這種夾 持機構可以是機械的，但結構較複雜，夾持的控制較難，為此本發明公開一種新型夾持機械 手，以期解決上述問題。

發明內容
一種真空機械手由真空腔體，變形盤及指狀夾持杆組成，其特徵在於變形盤密封 地固定在真空腔端面；夾持杆固定地安裝在變形盤邊緣。所述變形盤是一個外周厚，中間薄的圓盤形另件，變形盤由彈性材料製成。所述指狀夾持杆數量至少為三個，指狀夾持杆可由剛性材料或彈性材料製成；在 指狀夾持杆的頂端制有一凹槽或環形淺槽。在真空腔壁上對應指狀夾持杆位置內側，安裝有可調節螺釘，以限制變形盤的變形量。可以看出本機械手是一種間接式真空夾持機構，當真空腔內產生負壓狀態時，將 使密封地安裝在其端面上的變形盤在大氣壓作用下產生向內變形，由平面變成漏鬥狀，即 使膜平面與原始平面產生一個負的角度變形，這使固連在膜邊緣上的指狀夾持杆也向中心 傾斜一個變形角，使指狀夾持杆端頭間的距離變小，指狀夾持杆的凹槽或環形淺槽將與基 片的邊緣接觸，從而將實現對基片夾持；斷開真空，變形盤迴彈復原，指狀夾持杆端頭間的 距離回復變大，指狀夾持杆的環形淺槽將與基片的邊緣脫離接觸，從而釋放基片。可以看出，該機械手的夾持位移量，決定於變形盤邊緣的變形角及指狀夾持杆的 有效高度，由於半導體基片直徑一致性較好，因而對於機械手夾持位移量的要求也不大；由 於夾持杆的有效高度易於確定，所以變形角要求也不大，這表明變形盤要求的變形空間較 小，有利於機械手厚度尺寸控制。真空腔由剛性材料製成，真空腔上的真空室應有足夠的深度，以保證變形盤能產 生要求的變形角。變形盤是一個外周邊緣厚，中間薄的圓盤形另件，變形盤由彈性材料製成。變形盤與真空體間利用端面或圓周面緊密接觸來實現真空密封，必要時加密封膠 或真空脂，以實現密封的可靠性。指狀夾持杆一端固連在變形盤中間薄盤的邊緣處，夾持杆上部夾持處有一凹槽或環形淺槽，凹槽或環形淺槽可以是圓弧形或三角形，該機械手的夾持力可由真空腔體中的 真空室內的真空度高低來調節。可以看出本發明的機械手可實現對圓形薄板狀零件(如半導體基片)的邊緣實現 柔性夾持，且本發明機械手結構簡潔，夾持較可靠，控制、使用方便。發明附1是本發明機械手的結構示意2是本發明機械手的真空腔體的結構示意3是本發明機械手的變形盤的結構示意4是本發明機械手的指狀夾持杆的結構示意圖發明實例

圖1是本發明的一種結構實例。從圖中可以看出本真空機械手僅由真空腔1，變形盤2，指狀夾持杆3組成，4是 變形盤2變形量控制螺釘，5是被夾持零件(如半導體基片)。真空腔體1由真空腔上牆壁11、側壁12、端面13、內壁14、真空通道15及調節螺 釘孔16組成。真空腔的深度h應保證變形盤2有足夠的變形空間。真空腔體由剛性材料 製成，特別是輕質剛性材料。變形盤2由薄形圓盤21及較厚的密封環22組成，變形盤2利用端面及內環面23 與真空腔體1的下端面16或外環面12接觸而實現真空密封，必要時可填加真空脂或密封 膠實現更可靠的密封要求。變形盤2的變形薄形圓盤21，被圓環槽211及徑向槽212隔離 成中心盤213及變形島214，而連接指狀夾持杆螺孔215設定在變形島214外邊緣處。變形 盤2由彈性材料製成。指狀夾持杆3是柱狀形，指狀夾持杆3的數量至少為三個，指狀夾持杆3由剛性或 彈性材料製成。其螺紋端31緊固在變形盤2的外邊緣螺孔215中；在靠近指狀夾持杆的端 部制有一凹槽或環槽32，凹槽或環槽32可以是圓弧形或三角形，與被夾持零件4邊緣相吻 合，以使夾持可靠。指狀夾持杆3由剛性材料或彈性材料製成。可以看出當抽氣時，在真空腔體1與變形盤2形成的密封真空室6內形成負壓， 使變形盤2在大氣作用下向內變形，從而使變形後的薄盤21中心盤213與真空腔體1內 壁14貼近，變形盤2上的變形島214內邊緣隨中心盤213貼近真空腔內壁14，從而使變形 島214與原平面位置轉過一個α角，同時也使固定在其上的指狀夾持杆3轉過一個相同的 α角，這使指狀夾持杆端部凹槽或環槽32所形成的夾持圓直徑變小，從而對圓形薄片零件 (半導體基片)實現邊緣接觸夾持。圖1中實線表示的變形盤2、指狀夾持杆3是動作前的初始狀態，圖1中虛線表示 的變形盤2(部分)、指狀夾持杆3是抽真空動作後的夾持狀態的示意圖。變形盤變形量控制螺釘4安裝在真空腔體1調節螺釘孔16內，調節螺釘4伸出真 空腔體1內壁14的長度，則控制了變形盤2的變形大小，即指狀夾持杆端部32所形成的夾 持圓直徑大小。因而，只要按被夾持的盤型零件尺寸設計的本真空機械手就可以實現對特定盤狀 零件的夾持與釋放。綜上所述，本發明有以下特點
1)結構簡潔、無機械轉動零件、無磨損、無汙染產生、壽命長；2)通過改變真空度高低，可以控制夾持力大小；3)由於實現對盤狀零件的邊緣夾持，對某些要求絕對避免表面接觸的特種零件來 講是一種有效的夾持結構；4)變形盤2的變形角α有限，因而能夾持的盤形零件尺寸不能有較大的變化。綜上所述本發明在某些特定的應用條件下(如半導體自動生產線)，具有較高的 實用價值。
權利要求
1.一種真空機械手由真空腔體，變形盤及指狀夾持杆組成，其特徵在於變形盤密封地 固定在真空腔端面；夾持杆固定地安裝在變形盤邊緣。
2.根據權利要求1所述的一種真空機械手，其特徵在於所述變形盤是一個外周厚，中 間薄的圓盤形另件，變形盤由彈性材料製成。
3.根據權利要求1所述的一種真空機械手，其特徵在於所述指狀夾持杆數量至少為 三個，指狀夾持杆可由剛性材料或彈性材料製成；在指狀夾持杆的頂端制有一凹槽或環形 淺槽。
4.根據權利要求1所述的一種真空機械手，其特徵在於在真空腔壁上對應指狀夾持 杆位置內側，安裝有可調節螺釘，以限制變形盤的變形量。
全文摘要
一種真空機械手由真空腔體，變形盤及指狀夾持杆組成，變形盤密封地固定在真空腔端面；夾持杆固定地安裝在變形盤邊緣。當抽真空時，變形盤在大氣壓作用下產生向內變形，這使固連在變形盤邊緣上的指狀夾持杆也向中心傾斜，使指狀夾持杆端頭凹槽或環形淺槽間的距離變小，從而實現對基片邊緣的夾持；斷開真空指狀夾持杆端頭間的距離變大，真空機械手釋放基片。由於夾持與釋放基片，真空機械手都不與基片表面接觸，因而不會對基片表面造成沾汙；且本發明的真空機械手結構簡潔，夾持可靠，控制、使用方便，因而本發明的真空機械手非常適合半導體自動生產線應用。
文檔編號B25J9/08GK102114628SQ20091026611
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者卜俊鵬 申請人:卜俊鵬