[發(fā)明專利]一種無(wú)接觸輸運(yùn)與定位平臺(tái)裝置及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610251430.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105712089A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘偉;徐柯;顧小玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B65G54/00
• 分類號(hào): B65G54/00;B65G49/06;B65G43/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)接觸輸運(yùn)與定位平臺(tái)裝置及控制方法，屬于半導(dǎo)體硅片的無(wú)接觸輸運(yùn)與定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

新一代硅片制造要求其在生產(chǎn)傳輸過(guò)程中必須采用無(wú)摩擦非接觸的方式以確保表面清潔無(wú)損傷。如何實(shí)現(xiàn)極脆極薄的硅片的安全運(yùn)輸與定位是一項(xiàng)非常重要的制造裝配技術(shù)，是保證生產(chǎn)效率和良品率的關(guān)鍵一環(huán)。傳統(tǒng)的接觸式定位方式(采用滾輪、吸盤(pán)等接觸方式)容易造成半導(dǎo)體工件表面出現(xiàn)刮痕、裂紋，同時(shí)還存在靜電和金屬污染等諸多問(wèn)題，已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的需求。新一代硅片制造對(duì)定位系統(tǒng)提出了高精度、高潔凈和高可靠性的要求，無(wú)摩擦非接觸的方式在滿足這些技術(shù)要求方面具有極大優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前流行的非接觸式輸運(yùn)與定位方式是采用伯努利或旋回流真空吸盤(pán)從硅片上方實(shí)施吸附抓取。但是，這類抓取的方式在移動(dòng)過(guò)程中很容易導(dǎo)致吸附力不穩(wěn)定，存在晶圓易脫落等隱患，必須通過(guò)定位銷或橡膠墊對(duì)其進(jìn)行限位，否則工件極易發(fā)生側(cè)滑脫落。另有一種利用空氣靜壓軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸傳輸與定位的方式，通過(guò)小孔或多孔質(zhì)節(jié)流元件從物體下方進(jìn)行供氣，在物體和裝置之間形成一層空氣壓力薄膜從而達(dá)到減少表面接觸的效果，目前已成功應(yīng)用于玻璃基板生產(chǎn)線上。上述兩種氣浮方式的共同之處在于工件上下表面壓力差僅起到平衡重力的作用，而工件在水平方向上的移動(dòng)仍必須依靠機(jī)械接觸方可實(shí)現(xiàn)。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這并未實(shí)現(xiàn)真正意義上的完全無(wú)接觸。如圖1所示，裝置4與工件2之間的氣膜僅起支撐作用，工件2通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪1進(jìn)行輸運(yùn)，由于與滾輪1相接觸，工件2易刮傷、變形或損壞。如圖2所示，利用伯努利真空吸盤(pán)1對(duì)半導(dǎo)體工件3進(jìn)行抓取，工件3與定位銷2處于接觸狀態(tài)，否則工件容易發(fā)生側(cè)滑脫落。此外，這類工作方式還需要另行設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)平臺(tái)，如機(jī)械手臂，滑臺(tái)等，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)部件的存在大幅增加了整體平臺(tái)的重量，也極易破壞工作環(huán)境的清潔度。

現(xiàn)有這種懸浮傳輸設(shè)備中，較為典型的有如中國(guó)專利申請(qǐng)“一種氣懸浮裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)為CN201961843U，申請(qǐng)公布日為：2011年9月7日)、“氣懸浮傳送裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)為CN102363476A，申請(qǐng)公布日為：2012年2月29日)、“浮起裝置及輸送裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)為CN1966371B，申請(qǐng)公布日為：2012年8月15日)、“無(wú)觸碰抓持工具”(申請(qǐng)公布號(hào)為CN102107782A，申請(qǐng)公布日為：2011年6月29日)、“渦流形成體和非接觸式運(yùn)送裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)為CN102083720A，申請(qǐng)公布日為：2011年6月1日)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，還有一類氣浮非接觸式輸運(yùn)方式，如圖3所示，在裝置1表面開(kāi)設(shè)斜向噴嘴2，通過(guò)斜向噴嘴2在工件3下方噴射定向氣流，利用空氣流動(dòng)的粘性牽引作用從而驅(qū)動(dòng)工件2運(yùn)動(dòng)。盡管利用斜向噴流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然而，這種技術(shù)方案存在如下問(wèn)題：

1)噴嘴射出的氣流流量較小，驅(qū)動(dòng)能力有限，工件運(yùn)動(dòng)加速度??；2)斜向氣流存在水平分量和豎直分量，其中豎直分量容易造成工件不穩(wěn)定擾動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)；3)從噴嘴射出的高速氣流與半導(dǎo)體工件接觸時(shí)容易產(chǎn)生靜電污染，同時(shí)在接觸點(diǎn)附近容易導(dǎo)致應(yīng)力集中。4.噴嘴氣流方向受限，不利于對(duì)工件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

在現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種利用氣流粘性力驅(qū)動(dòng)工件做無(wú)接觸運(yùn)動(dòng)的裝置“一種氣浮輸運(yùn)裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)為201410626307.2)，雖然該方式能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)接觸運(yùn)輸，但是缺少物件的位姿檢測(cè)和控制功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)物件進(jìn)行精確定位，此外，驅(qū)動(dòng)單元采用全部供氣的方式也導(dǎo)致耗氣量大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種無(wú)接觸輸運(yùn)與定位平臺(tái)裝置，可以最大程度地利用氣流粘性力驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)，獲得較大的運(yùn)動(dòng)加速度，實(shí)現(xiàn)真正意義上的完全無(wú)接觸。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種無(wú)接觸輸運(yùn)與定位平臺(tái)裝置，包括運(yùn)輸平臺(tái)、位于運(yùn)輸平臺(tái)下方的固定平臺(tái)和位于固定平臺(tái)下方的基座，所述固定平臺(tái)通過(guò)固定平臺(tái)支撐與基座連接，所述運(yùn)輸平臺(tái)上設(shè)有若干個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，所述進(jìn)氣孔與進(jìn)氣軟管連接，進(jìn)氣軟管與正壓氣源連接，所述出氣孔與出氣軟管連接，出氣軟管與負(fù)壓氣源連接。

作為優(yōu)選，所述正壓氣源通過(guò)連接軟管與正壓減壓閥連接，正壓減壓閥的輸出端通過(guò)流量計(jì)的進(jìn)氣軟管相連，流量計(jì)的輸出端通過(guò)閥座匯流板的進(jìn)氣軟管相連并通過(guò)閥座匯流板與第一氣動(dòng)電磁閥組連接，第一氣動(dòng)電磁閥組通過(guò)軟管與進(jìn)氣孔連接。

作為優(yōu)選，所述運(yùn)輸平臺(tái)上方設(shè)有高速攝像機(jī)，高速攝像機(jī)與輸入轉(zhuǎn)換模塊連接，輸入轉(zhuǎn)換模塊與控制器連接，控制器與輸出驅(qū)動(dòng)模塊連接，輸出驅(qū)動(dòng)模塊與氣動(dòng)電磁閥組連接。