一种搬运机械手的制作方法

本发明涉及搬运系统，具体涉及一种搬运机械手。

背景技术：

1、在半导体晶圆的制造过程中，晶圆的洁净度要求非常高，晶圆的加工和处理均在高洁净度的设备中完成，为了防止晶圆在运输或存储过程中被氧化、受潮或者污染，采用前开式晶圆传送盒（foup）来搬运或存储晶圆，晶圆被放置在晶圆盒（foup）中，而晶圆盒通常被储存在存储架上。

2、如附图1所示，存储架两侧布置有多层晶圆盒，机械手被安装在架子中间的行进机构上，机械手能沿存储架高度方向和长度方向行进，对晶圆盒进行取放。机械手是存储架取放晶圆盒至关重要的操作工具之一，机械手对晶圆盒的取放效率及其取放精准度，决定晶圆制造过程中晶圆的加工效率，和晶圆运输过程中晶圆的破损率。

3、机械手在取放晶圆盒的过程中，由于晶圆盒很重，所以有可能机械手的每一节都向下方倾斜，累积到支撑部，造成了搬运晶圆盒的支撑部倾斜，有可能会导致晶圆盒发生碰撞。

技术实现思路

1、为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种搬运机械手，能实时监测支撑部的水平状态，防止由于支撑部倾斜，导致晶圆盒发生碰撞。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种搬运机械手，包括：

4、支撑部，所述支撑部用于搬运工件，本申请以搬运工件以晶圆盒为例；

5、直线驱动机构，所述直线驱动机构和所述支撑部连接，所述直线驱动机构能驱动所述支撑部直线运动；

6、倾斜监测机构，所述倾斜监测机构和所述支撑部连接；

7、所述倾斜监测机构包括发射传感器和接收传感器，所述接收传感器和所述支撑部的下表面固定连接，所述发射传感器和所述支撑部的下表面活动连接，所述发射传感器能一直处于竖直状态，发射出的检测信号一直处于水平方向，所述接收传感器能接收到所述发射传感器发出的信号。

8、通过直线驱动机构的设置，使支撑部直线运动，对晶圆盒准确抓取。通过倾斜监测机构的设置，能实时监测支撑部处于水平状态还是倾斜状态，避免由于搬运机械手发生倾斜，导致晶圆盒发生碰撞。

9、所述发射传感器和所述支撑部的下表面活动连接，所述发射传感器能一直处于竖直状态，通过接收传感器是否能接收到发射传感器的信号判断支撑部是否倾斜，能对支撑部的倾斜状态进行实时监测，监测效果更好。

10、进一步地，所述接收传感器设置有多个，依次排列在所述支撑部的下方，多个所述接收传感器设置在一条直线上，并且所在直线和所述支撑部的下表面垂直设置。通过多个接收传感器在竖直方向上依次设置，可以实时精确判断支撑部是否发生倾斜，以及若发生倾斜，具体的倾斜角度。

11、进一步地，所述接收传感器设置在连接所述支撑部和所述直线驱动机构的连接件上，所述发射传感器设置在所述支撑部远离所述连接件的一端。

12、进一步地，所述发射传感器和所述支撑部的下表面旋转连接或铰接。

13、进一步地，所述直线驱动机构包括依次连接的第一手臂、第二手臂和第三手臂，所述第一手臂和旋转驱动机构连接，所述第三手臂和所述支撑部连接，所述第一手臂、所述第二手臂和所述第三手臂相互作用，能驱动所述支撑部直线运动。

14、进一步地，所述第二手臂包括第二手臂壳体，和设置在所述第二手臂壳体内的第二齿带轮组件、第二谐波减速器和减速器固定壳；

15、所述第二谐波减速器和所述第二手臂壳体固定连接，所述第二谐波减速器和驱动组件固定连接，所述驱动组件能通过所述第二谐波减速器驱动所述第二手臂壳体旋转；

16、所述减速器固定壳和第一手臂壳体固定连接，并且所述减速器固定壳和所述第二齿带轮组件固定连接；

17、所述第二齿带轮组件和所述第二手臂壳体能相对旋转。

18、进一步地，所述驱动组件包括和所述第一手臂壳体固定连接的第二电机，和位于所述第一手臂壳体内部的第一齿带轮组件，所述第二电机和所述第一齿带轮组件固定连接，所述第一齿带轮组件通过第一轴驱动所述第二谐波减速器旋转。

19、进一步地，所述第三手臂包括第三手臂壳体，和设置在所述第三手臂壳体内部的第三齿带轮组件，所述第二轴和所述第二手臂壳体固定连接，并且所述第二轴通过轴承连接所述第二齿带轮组件的第二从动轮，所以第二轴与所述第二从动轮产生相对旋转；

20、第二从动轮与第三手臂壳体固定连接，所述第二轴的一端穿出所述第二手臂壳体并伸入所述第三手臂壳体中，和所述第三主动轮固定连接，所述第三轴与所述第三手臂壳体固定连接，所述第三从动轮与所述第三轴相对旋转，所述第三从动轮与所述支撑部固定连接，所述支撑部和所述第三轴相对旋转。

21、进一步地，所述第二主动轮的直径等于所述第三从动轮的直径，所述第二从动轮的直径等于所述第三主动轮的直径。

22、进一步地，所述旋转驱动机构包括第一电机和旋转轴，所述第一电机通过齿带轮传动组件和所述旋转轴连接，所述第一电机能带动所述旋转轴旋转；

23、所述旋转轴和第一谐波减速器的输入端连接，所述第一谐波减速器的输出端和旋转件连接，所述旋转轴能带动所述旋转件旋转，所述旋转件和所述直线驱动机构固定连接。

24、本发明的有益效果是：

25、1）通过倾斜监测机构的设置，能实时监测支撑部处于水平状态还是倾斜状态，避免由于搬运机械手发生倾斜，导致晶圆盒发生碰撞。

26、2）通过所述发射传感器和所述支撑部的下表面活动连接，所述发射传感器能一直处于竖直状态的设置，能根据接收传感器是否能接收到发射传感器的信号判断支撑部是否倾斜，进而对支撑部的倾斜状态进行实时监测，监测效果更好。

27、3）通过多个接收传感器在竖直方向上依次设置，可以实时精确判断支撑部是否发生倾斜，以及若发生倾斜，可以实时判断具体的倾斜角度。

28、4）通过直线驱动机构的设置，使支撑部直线运动，对晶圆盒准确抓取。在直线驱动机构中，通过第二主动轮的直径d2等于第三从动轮的直径d3，第二从动轮的直径d2等于第三主动轮的直径d3的设置，确保第二主动轮的传动比与第三从动轮的传动为1:1，实现夹持板始终朝向一个方向直线运动。

29、5）通过旋转驱动机构带动支撑部以旋转驱动机构为中心进行旋转，改变支撑部相对晶圆盒的方位；通过直线驱动机构能驱动支撑部直线运动，改变支撑部和晶圆盒之间的距离，对晶圆盒进行搬运；通过倾斜监测机构对支撑部的水平转态进行实时监测。因此通过旋转驱动机构、直线驱动机构和倾斜监测机构对支撑部的位置进行驱动以及水平状态进行实时监测，提升搬运机械手对晶圆盒的取放精准度，提升晶圆制造过程中晶圆的加工效率，降低晶圆运输过程中晶圆的破损率。

技术特征：

1.一种搬运机械手，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的搬运机械手，其特征在于，所述发射传感器（81）和所述支撑部（6）的下表面旋转连接或铰接。

3.根据权利要求1所述的搬运机械手，其特征在于，所述直线驱动机构包括依次连接的第一手臂（3）、第二手臂（4）和第三手臂（5），所述第一手臂（3）和旋转驱动机构（2）连接，所述第三手臂（5）和所述支撑部（6）连接，所述第一手臂（3）、所述第二手臂（4）和所述第三手臂（5）相互作用，能驱动所述支撑部（6）直线运动。

4.根据权利要求3所述的搬运机械手，其特征在于，所述第二手臂（4）包括第二手臂壳体（41），和设置在所述第二手臂壳体（41）内的第二齿带轮组件、第二谐波减速器（42）和减速器固定壳（45）；

5.根据权利要求4所述的搬运机械手，其特征在于，所述驱动组件包括和所述第一手臂壳体（31）固定连接的第二电机（32），和位于所述第一手臂壳体（31）内部的第一齿带轮组件，所述第二电机（32）和所述第一齿带轮组件固定连接，所述第一齿带轮组件通过第一轴（35）驱动所述第二谐波减速器（42）旋转。

6.根据权利要求4所述的搬运机械手，其特征在于，所述第三手臂（5）包括第三手臂壳体（51），和设置在所述第三手臂壳体（51）内部的第三齿带轮组件，第二轴（48）和所述第二手臂壳体（41）固定连接，并且所述第二轴（48）通过轴承连接所述第二齿带轮组件的第二从动轮（47），所以第二轴（48）与所述第二从动轮（47）产生相对旋转；

7.根据权利要求6所述的搬运机械手，其特征在于，第二主动轮（46）的直径等于所述第三从动轮（53）的直径，所述第二从动轮（47）的直径等于所述第三主动轮（52）的直径。

8.根据权利要求3-7任一项所述的搬运机械手，其特征在于，所述旋转驱动机构（2）包括第一电机（21）和旋转轴（23），所述第一电机（21）通过齿带轮传动组件（22）和所述旋转轴（23）连接，所述第一电机（21）能带动所述旋转轴（23）旋转；

技术总结
本发明公开了一种搬运机械手，包括：支撑部，所述支撑部用于搬运工件；直线驱动机构，所述直线驱动机构和所述支撑部连接，所述直线驱动机构能驱动所述支撑部直线运动；倾斜监测机构，所述倾斜监测机构和所述支撑部连接；所述倾斜监测机构包括发射传感器和接收传感器，所述接收传感器和所述支撑部的下表面固定连接，所述发射传感器和所述支撑部的下表面活动连接，所述发射传感器能一直处于竖直状态，发射出的检测信号一直处于水平方向，所述接收传感器能接收到所述发射传感器发出的信号。通过倾斜监测机构的设置，能实时监测支撑部处于水平状态还是倾斜状态，避免由于搬运机械手发生倾斜，导致晶圆盒发生碰撞。

技术研发人员：薛增辉,叶莹
受保护的技术使用者：上海果纳半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5