一種高強(qiáng)度的機(jī)械手臂、控制方法以及機(jī)械手裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種高強(qiáng)度的機(jī)械手臂、控制方法以及機(jī)械手裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械手是目前在機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事以及太空探索等領(lǐng)域都能見到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，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(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。
[0003]機(jī)械手也廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)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(dǎo)體制造工廠中，取放、傳輸硅片的工作通常由硅片機(jī)械手進(jìn)行。所述硅片機(jī)械手包括機(jī)械臂、控制機(jī)械臂移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及安裝在機(jī)械臂一端用于承載硅片的手爪三部分構(gòu)成。
[0004]通常，硅片機(jī)械手裝置的工作過程包括:先將手爪夾持硅片；接著，機(jī)械臂在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)水平方向、垂直方向的平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪及硅片移動(dòng)；當(dāng)硅片移動(dòng)到預(yù)定位置后，機(jī)械手裝置從硅片上移開。
[0005]現(xiàn)有的半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)使用的機(jī)械手臂通常需要具備耐酸堿的特性，因此，機(jī)械手臂的材料往往為碳纖維、鋁等材料。然而，當(dāng)機(jī)械手懸臂尺寸增大時(shí)，尤其表現(xiàn)在機(jī)械臂的長度大大增加時(shí)，由于碳纖維、鋁等材料具有一定的韌性，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手臂的強(qiáng)度降低，機(jī)械臂產(chǎn)生晃動(dòng)或偏移等現(xiàn)象，硅片機(jī)械手容易定位不準(zhǔn)而產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致手爪上的夾持機(jī)構(gòu)無法有效夾持硅片，從而對大規(guī)模生產(chǎn)造成影響，此外，機(jī)械臂的強(qiáng)度降低還會(huì)影響機(jī)械臂的使用壽命。
[0006]針對機(jī)械臂強(qiáng)度降低的缺陷，可通過改變機(jī)械手臂的材質(zhì)解決該問題，但是改變后機(jī)械手臂的材質(zhì)往往不能耐酸堿環(huán)境，由此導(dǎo)致機(jī)械手臂易腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，或者，可增加機(jī)械手臂的支撐部件，但是增加后的支撐部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，而且會(huì)增加機(jī)械手臂的重量。
[0007]綜上所述，隨著機(jī)械手臂的長度尺寸的增加，業(yè)界亟需改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械手臂，在不改變現(xiàn)有機(jī)械手臂材質(zhì)以及重量的前提下，解決現(xiàn)有的機(jī)械手臂強(qiáng)度低的問題，防止機(jī)械手臂由于強(qiáng)度低產(chǎn)生晃動(dòng)或偏移等現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)械手臂的工作誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，在不改變現(xiàn)有機(jī)械手臂材質(zhì)以及重量的前提下，提供了一種機(jī)械手臂，提高其強(qiáng)度，減少工作誤差，提高機(jī)械手臂的使用壽命O
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種高強(qiáng)度的機(jī)械手臂，包括前臂以及至少兩個(gè)關(guān)節(jié)臂；所述前臂與所述關(guān)節(jié)臂呈線性軸連接，所述前臂的末端設(shè)有容納蓋，還包括:氣囊，至少為一個(gè)，粘附在所述前臂上，用于支撐所述前臂；所述氣囊上設(shè)有進(jìn)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(nèi)的氣壓；氣路系統(tǒng)，安裝于所述容納蓋內(nèi)并與所述氣囊連通，用于控制所述氣囊腔體內(nèi)的氣壓；其包括與所述進(jìn)氣口連接的進(jìn)氣管路，以及與所述出氣口連接的出氣管路，所述進(jìn)氣管路上設(shè)有第一啟閉閥，所述出氣管路上設(shè)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(guān)，使所述氣路系統(tǒng)對所述氣囊充氣，直至所述氣囊達(dá)到額定氣壓，以支撐所述前臂。
[0011]優(yōu)選的，所述氣路系統(tǒng)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(jī)械手臂的工作狀態(tài)。
[0012]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣管路上設(shè)有減壓閥以及第二壓力表，所述減壓閥用于調(diào)整所述進(jìn)氣管路內(nèi)的氣壓，所述第二壓力表用于檢測所述進(jìn)氣管路內(nèi)的氣壓。
[0013]優(yōu)選的，所述氣囊為彈性件。
[0014]優(yōu)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。
[0015]一種機(jī)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(qiáng)度的機(jī)械手臂的兩端。
[0016]一種高強(qiáng)度的機(jī)械手臂的操作方法，其包括如下步驟:
[0017]S1、打開第一啟閉閥以及第二啟閉閥，從進(jìn)氣管路通入惰性氣體，以排空進(jìn)氣管路以及出氣管路內(nèi)的氣體；
[0018]S2、關(guān)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(guān)閉第一啟閉閥；
[0019]當(dāng)?shù)谝粔毫Ρ頇z測的壓力值大于所述氣囊的額定氣壓，打開安全閥，使機(jī)械手臂停止工作；
[0020]當(dāng)?shù)谝粔毫Ρ頇z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(xù)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(guān)閉第一啟閉閥。
[0021]優(yōu)選的，步驟SI中，排空進(jìn)氣管路以及出氣管路內(nèi)的氣體的同時(shí)，調(diào)節(jié)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。
[0022]優(yōu)選的，所述氣囊的材料為橡膠以及棉綸的復(fù)合材料，或PVF、尼龍以及滌綸的復(fù)合材料。
[0023]優(yōu)選的，所述惰性氣體為氮?dú)狻?br>[0024]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的高強(qiáng)度的機(jī)械手臂，在不改變現(xiàn)有機(jī)械手臂材質(zhì)以及重量的前提下，通過在前臂上設(shè)置額定氣壓的氣囊，在前臂的強(qiáng)度降低時(shí)，氣囊可給予前臂一定的支撐力，使機(jī)械手臂的定位更加精準(zhǔn)，防止前臂由于強(qiáng)度低產(chǎn)生晃動(dòng)或偏移等現(xiàn)象，減少工作誤差，提高機(jī)械手臂的使用壽命；此外，本發(fā)明的氣囊可進(jìn)行充氣和排氣的反復(fù)利用，質(zhì)量較輕、占用空間小、安全可靠、操作簡便、便于維護(hù)。
【附圖說明】
[0025]結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中:
[0026]圖1是本發(fā)明高強(qiáng)度的機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明高強(qiáng)度的機(jī)械手臂的工作原理示意圖。
[0028][圖中附圖標(biāo)記]:
[0029]10、前臂；11、容納蓋；20、關(guān)節(jié)臂；30、氣囊；40、第一壓力表；50、進(jìn)氣管路；60、出氣管路；70、第一啟閉閥；80、第二啟閉閥；90、安全閥；100、減壓閥；110、第二壓力表。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。
[0031]需要說明的是，在下述的實(shí)施例中，利用圖1?2的結(jié)構(gòu)示意圖對按本發(fā)明一種高強(qiáng)度的機(jī)械手臂進(jìn)行了詳細(xì)的表述。在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了便于說明，各示意圖不依照一般比例繪制并進(jìn)行了局部放大及省略處理，因此，應(yīng)避免以此作為對本發(fā)明的限定。
[0032]請參閱圖1、2，圖1是本發(fā)明高強(qiáng)度的機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明高強(qiáng)度的機(jī)械手臂的工作原理示意圖。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度的機(jī)械手臂，包括前臂10以及至少兩個(gè)關(guān)節(jié)臂20，10前臂與關(guān)節(jié)臂20呈線性軸連接，為解決前臂10強(qiáng)度降低的問題，前臂10上固定有氣囊30，前臂10的末端設(shè)有容納蓋11，容納蓋11為空腔，用于容納氣路系統(tǒng)，同時(shí)氣路系統(tǒng)與氣囊30連接，以控制氣囊30的氣壓。此外，關(guān)節(jié)臂20也可為空腔，氣路系統(tǒng)的線路可設(shè)置在關(guān)節(jié)臂20內(nèi)部并與關(guān)節(jié)臂20下方的底座連接，底座內(nèi)可設(shè)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及惰性氣體源等，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂水平方向的伸縮以及機(jī)械手臂的升降運(yùn)動(dòng)，惰性氣體源為氣路系統(tǒng)提供惰性氣體，其中，惰性氣體優(yōu)選為氮?dú)狻?br>[0034]具體的，氣囊30呈條形，同時(shí)與前臂10保持平行，可通過黏膠層固定在前臂10上，也可通過綁定或夾子的方式將兩者固定在一起，氣囊30優(yōu)選為彈性件，其材