[发明专利]单轴回转式机械手臂

说明书

[技术领域]

本发明涉及微电子制造设备技术领域，具体地说是一种单轴回转式机械手臂。

[背景技术]

随着机器人行业的高速发展，机械人和机械手臂的品种和数量急剧增长，比较典型的有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、SCARA型和关节型，其中关节型和SCARA型是目前应用领域最为广泛数量也最多，根据2004年世界范围内装备的机械手和机器人的统计，关节型占62.5％，SCARA型占11.6％。为符合电子零组件和集成电路制造业中的对于零件搬运的要求，1987年，日本山梨大学的Makino教授及其学生研制出一种SCARA Robot，由于SCARA只在平面上具有很高的灵活性，而且在与平面垂直的方向具有很高的刚性，因此被大量应用于半导体行业中的装配和搬运作业。

但由于清洗设备的搬运环境具有腐蚀性气体，清洗工序中常见的振荡工序要求机械手臂既能够在竖直轴向(Z轴)具有比较高的耐用性，又可根据工序的要求实现对振荡频率的调节，而典型的SCARA Robot很难在相对低成本的条件下同时满足上诉要求。而且，目前半导体业用湿制和清洗设备大多内置式搬运机械手臂，由于长期在酸气环境中运行，增加了机械手臂酸气防护难度和使用寿命，同时由于制程设备内部结构紧凑，使得保养和维修工作异常困难。

手臂一体化设计使得竖直方向的上升下降运动和振荡运动使用同一运动组件和动力组件，长期运行振荡方向运动机构较易出现局部老化现象，此外由于振荡运动至少需要使用变速马达甚至是伺服电机，主运动和振荡运动整合后电气控制部分的设计难度也会大大增加。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种单轴回转式机械手臂，不仅在竖直轴向具有比较高的耐用性，而且实现了对振荡频率的调节，且保养和维修方便。

为实现上述目的本发明设计一种单轴回转式机械手臂，包括机械手臂外罩、安装在机械手臂外罩内的无杆气缸、旋转气缸、主轴和振荡机构，所述机械手臂外罩安装在清洗设备上部的防护隔层上，所述无杆气缸配合连接旋转汽缸，所述旋转汽缸通过齿轮组连接主轴，所述主轴上设有振荡机构，所述振荡机构包括振荡套筒、振荡连杆、减速箱、变速刹车马达及变频器，所述主轴由主轴I和主轴II组成，所述主轴I下端连接振荡套筒，所述振荡套筒下端连接主轴II，所述主轴II下端依次穿过机械手臂外罩底部、防护隔层，所述主轴II与机械手臂外罩底部、防护隔层的连接处分别设有密封件，所述振荡连杆位于机械手臂外罩内的下部，所述振荡连杆一端靠近主轴II，所述振荡连杆一端在手臂运行到下工作位置时托住与主轴II连接的振荡套筒后带动主轴II进行振荡运动，其他工作位置并不相连，所述振荡连杆另一端连接减速箱，所述减速箱连接变速刹车马达，所述变速刹车马达由电路连接变频器。

所述无杆气缸为磁耦式带导轨型无杆气缸。

所述旋转气缸为叶片式旋转气缸。

所述叶片式旋转气缸上设有缓冲装置及光学传感器。

所述主轴II的表面上设有防酸保护层。

所述主轴II的表面上包覆层PFA热缩管。

所述密封件采用可调位式四氟密封圈及密封圈固定块。

所述变速刹车马达采用伺服电机替代。

本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，由于实现了主运动和振荡运动的分离，从而保证了在竖直轴向具有比较高的耐用性，并可根据工序的要求实现对振荡频率的调节，且大大降低了对电气控制部分的设计难度，使得气动控制运动速度调试和维护方便；整体安装在清洗设备上部，避开了工作区域和管道区域的腐蚀性工作环境，方便了保养和维护工作；以及PFA热缩管包覆，降低了防腐蚀成本和保证主轴的光洁度；此外，由于清洗设备中零件搬运大多为距离角度固定的往复运动，与工业用机械手臂的动力输出大多为电机相比，本发明所述的单轴回转式机械手臂提升和旋转的主运动均采用气缸，则大大降低了系统的整体成本和系统设计的难度。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中升降运动示意图一；

图3是本发明中升降运动示意图二；

图4是本发明中旋转运动示意图；

图5是本发明中振荡运动示意图一；

图6是本发明中振荡运动示意图二；