[發明專利]一種高強度的機械手臂、控制方法以及機械手裝置

有效

• 申請號: 201410730371.5
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104526698A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 李廣義;何金群;趙宏宇
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J13/00;B25J18/00;H01L21/677
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本發明屬于半導體集成電路技術領域，更具體的，涉及一種高強度的機械手臂、控制方法以及機械手裝置。

背景技術

機械手是目前在機械人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，在工業制造、醫學治療、娛樂服務、軍事以及太空探索等領域都能見到它的身影。盡管它們的形態各有不同，但它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點進行作業。

機械手也廣泛應用于半導體集成電路制造技術領域中，由于集成電路的制造對于硅片的潔凈度有極高的要求，因此，在半導體制造工廠中，取放、傳輸硅片的工作通常由硅片機械手進行。所述硅片機械手包括機械臂、控制機械臂移動的驅動系統以及安裝在機械臂一端用于承載硅片的手爪三部分構成。

通常，硅片機械手裝置的工作過程包括：先將手爪夾持硅片；接著，機械臂在驅動系統的控制下，實現水平方向、垂直方向的平移或轉動，帶動手爪及硅片移動；當硅片移動到預定位置后，機械手裝置從硅片上移開。

現有的半導體領域內使用的機械手臂通常需要具備耐酸堿的特性，因此，機械手臂的材料往往為碳纖維、鋁等材料。然而，當機械手懸臂尺寸增大時,尤其表現在機械臂的長度大大增加時，由于碳纖維、鋁等材料具有一定的韌性，會導致機械手臂的強度降低，機械臂產生晃動或偏移等現象，硅片機械手容易定位不準而產生偏差，導致手爪上的夾持機構無法有效夾持硅片，從而對大規模生產造成影響，此外，機械臂的強度降低還會影響機械臂的使用壽命。

針對機械臂強度降低的缺陷，可通過改變機械手臂的材質解決該問題，但是改變后機械手臂的材質往往不能耐酸堿環境，由此導致機械手臂易腐蝕現象的產生，或者，可增加機械手臂的支撐部件，但是增加后的支撐部件結構復雜，成本較高，而且會增加機械手臂的重量。

綜上所述，隨著機械手臂的長度尺寸的增加，業界亟需改進現有技術的機械手臂，在不改變現有機械手臂材質以及重量的前提下，解決現有的機械手臂強度低的問題，防止機械手臂由于強度低產生晃動或偏移等現象，導致機械手臂的工作誤差。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在上述缺陷，在不改變現有機械手臂材質以及重量的前提下，提供了一種機械手臂，提高其強度，減少工作誤差，提高機械手臂的使用壽命。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高強度的機械手臂，包括前臂以及至少兩個關節臂；所述前臂與所述關節臂呈線性軸連接，所述前臂的末端設有容納蓋，還包括：氣囊，至少為一個，粘附在所述前臂上，用于支撐所述前臂；所述氣囊上設有進氣口、出氣口以及第一壓力表，所述第一壓力表用于檢測所述氣囊腔體內的氣壓；氣路系統，安裝于所述容納蓋內并與所述氣囊連通，用于控制所述氣囊腔體內的氣壓；其包括與所述進氣口連接的進氣管路，以及與所述出氣口連接的出氣管路，所述進氣管路上設有第一啟閉閥，所述出氣管路上設有第二啟閉閥；其中，通過控制第一啟閉閥以及第二啟閉閥的開關，使所述氣路系統對所述氣囊充氣，直至所述氣囊達到額定氣壓，以支撐所述前臂。

優選的，所述氣路系統還包括安全閥，所述安全閥與所述氣囊連接，用于控制所述機械手臂的工作狀態。

優選的，所述進氣管路上設有減壓閥以及第二壓力表，所述減壓閥用于調整所述進氣管路內的氣壓，所述第二壓力表用于檢測所述進氣管路內的氣壓。

優選的，所述氣囊為彈性件。

優選的，所述氣囊呈條狀，貼合于所述前臂的外表面，所述氣囊的截面形狀為多邊形、U型、圓弧、或其中任意一種或多種圖形的組合。

一種機械手裝置，包括底座以及手爪，底座以及手爪分別連接上述高強度的機械手臂的兩端。

一種高強度的機械手臂的操作方法，其包括如下步驟：

S1、打開第一啟閉閥以及第二啟閉閥，從進氣管路通入惰性氣體，以排空進氣管路以及出氣管路內的氣體；

S2、關閉第二啟閉閥，對氣囊充入惰性氣體，直至第一壓力表檢測的壓力值等于所述氣囊的額定氣壓，關閉第一啟閉閥；

當第一壓力表檢測的壓力值大于所述氣囊的額定氣壓，打開安全閥，使機械手臂停止工作；

當第一壓力表檢測的壓力值小于所述氣囊的額定氣壓，打開第一啟閉閥繼續通入惰性氣體，直至第一壓力表檢測的壓力值等于所述氣囊的額定氣壓，關閉第一啟閉閥。

優選的，步驟S1中，排空進氣管路以及出氣管路內的氣體的同時，調節減壓閥，使第二壓力表檢測的壓力值等于所述氣囊的額定氣壓。