本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶圓傳遞設(shè)備，尤其涉及機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置及機(jī)械手。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體處理中，雙scara（選擇順應(yīng)性鉸接式機(jī)械臂）臂機(jī)器人可用于將晶圓傳送到半導(dǎo)體處理模塊和從半導(dǎo)體處理模塊傳送晶圓。雙scara式臂機(jī)器人大體上允許往返于處理模塊的基底的快速交換，其中快速交換可稱為從處理模塊移除一個(gè)基底并且緊接地將另一個(gè)不同的基底放置到同一處理模塊。雙scara臂機(jī)器人的快速晶圓交換能力成為提升產(chǎn)線效率的關(guān)鍵。此類機(jī)器人需在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成晶圓的精準(zhǔn)取放，這對(duì)雙臂的對(duì)稱性校準(zhǔn)精度及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性提出嚴(yán)苛要求。當(dāng)前主流的雙scara系統(tǒng)雖能實(shí)現(xiàn)基底的高速傳遞，但其在高頻次作業(yè)場景下，機(jī)械臂為了具備長期位姿保持能力，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。并且雙scara式臂機(jī)器人的兩個(gè)機(jī)械手臂也需要校準(zhǔn)，使二者對(duì)稱。

2、傳統(tǒng)雙臂校準(zhǔn)存在顯著局限性：其一，現(xiàn)有技術(shù)中依賴拆卸式校準(zhǔn)需頻繁拆裝前臂與上臂組件，不僅延長設(shè)備停機(jī)時(shí)間，且反復(fù)拆裝易導(dǎo)致連接部件磨損，引入二次安裝誤差；其二，現(xiàn)有技術(shù)中，前臂與上臂的校準(zhǔn)通過連接處預(yù)設(shè)的多個(gè)螺紋孔實(shí)現(xiàn)：調(diào)節(jié)時(shí)需選擇不同螺紋孔的對(duì)位組合以改變相對(duì)位置，但因孔位間距固定，僅能實(shí)現(xiàn)離散式分步調(diào)整，導(dǎo)致校準(zhǔn)范圍受限且精度難以滿足亞微米級(jí)要求；同時(shí)，分點(diǎn)式螺栓固定形成的非連續(xù)約束，因接觸面積不足致使連接界面剛性薄弱，在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)易因應(yīng)力集中引發(fā)微位移累積。

3、因此，有必要提供一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置及機(jī)械手，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置及機(jī)械手，用以提高機(jī)械手臂的校準(zhǔn)調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)精度，并增加校準(zhǔn)裝置的穩(wěn)固性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面：一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，應(yīng)用在機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)處，關(guān)節(jié)處具有關(guān)節(jié)軸線，包括：

4、校準(zhǔn)基臺(tái)，與關(guān)節(jié)軸線同軸設(shè)置，且表面呈圓周陣列開設(shè)有多個(gè)弧形導(dǎo)向通道；

5、基座，其承載表面圓周分布有與所述弧形導(dǎo)向通道相對(duì)設(shè)置的多個(gè)固定區(qū)，每個(gè)所述固定區(qū)內(nèi)開設(shè)有至少兩個(gè)固定孔；

6、約束組件，包括約束環(huán)體和鎖止件，所述約束環(huán)體以關(guān)節(jié)軸線為旋轉(zhuǎn)中心可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述校準(zhǔn)基臺(tái)上，所述約束環(huán)體上均勻開設(shè)有多個(gè)與所述弧形導(dǎo)向通道垂向?qū)?yīng)的通孔；選擇所述通孔、所述弧形導(dǎo)向通道和所述固定孔形成貫穿約束路徑，所述鎖止件沿約束路徑施加軸向壓緊力，形成對(duì)所述校準(zhǔn)基臺(tái)、所述約束環(huán)體和所述基座的連續(xù)環(huán)向約束；

7、其中，在所述約束環(huán)體相對(duì)于所述校準(zhǔn)基臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)固定區(qū)中的至少一個(gè)固定孔沿垂向的投影始終與多個(gè)所述弧形導(dǎo)向通道的其中一個(gè)形成動(dòng)態(tài)重疊區(qū)域，在所述校準(zhǔn)基臺(tái)相對(duì)于所述基座旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終維持每個(gè)固定區(qū)中的至少一個(gè)固定孔與多個(gè)孤形導(dǎo)向通道的其中一個(gè)垂向?qū)?yīng)。

8、本發(fā)明提供的一種機(jī)械手肩部關(guān)節(jié)的有益效果在于：通過在安裝殼體周向開設(shè)多個(gè)弧形導(dǎo)向通道，取代傳統(tǒng)分步式螺紋孔設(shè)計(jì)，使前臂與上臂組件的相對(duì)角度調(diào)節(jié)突破離散間距限制?；⌒螌?dǎo)向通道的連續(xù)導(dǎo)向特性允許機(jī)械臂沿圓周方向無級(jí)調(diào)整，校準(zhǔn)步長從固定孔距縮減至連續(xù)可調(diào)，從而將校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)范圍提升。另外，約束環(huán)體通過通孔、弧形導(dǎo)向通道與基座固定孔形成軸向壓緊力時(shí)，其環(huán)形分布的多個(gè)通孔與弧形導(dǎo)向通道的重疊區(qū)域共同構(gòu)成環(huán)形緊固帶。相較于傳統(tǒng)單螺栓點(diǎn)式固定，該環(huán)形接觸面將局部應(yīng)力分散為均布載荷，使連接界面的有效接觸面積提升，增加了校準(zhǔn)后連接穩(wěn)固性。

9、可選地，所述安裝殼體包括校準(zhǔn)基臺(tái)，所述校準(zhǔn)基臺(tái)位于所述安裝殼體的內(nèi)部且與所述安裝殼體的內(nèi)壁固定連接，所述弧形導(dǎo)向通道開設(shè)在所述校準(zhǔn)基臺(tái)上。

10、通過采用上述技術(shù)方案，校準(zhǔn)基臺(tái)位于安裝殼體內(nèi)部，且其上開設(shè)弧形導(dǎo)向通道，為約束環(huán)體提供了安裝基礎(chǔ)。不僅使得機(jī)械手臂的校準(zhǔn)精度和范圍得以提升，突破了傳統(tǒng)固定方式的離散間距限制，實(shí)現(xiàn)了圓周方向的無級(jí)調(diào)整，還通過約束環(huán)體與弧形導(dǎo)向通道、基座固定孔的配合，形成環(huán)形緊固帶，分散局部應(yīng)力，有效增加了校準(zhǔn)后連接的穩(wěn)固性。

11、可選地，所述安裝殼體內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件用于連接機(jī)械手臂相鄰的兩個(gè)關(guān)節(jié)，所述約束環(huán)體呈環(huán)狀，所述約束環(huán)體的內(nèi)側(cè)具有壓緊區(qū)，所述壓緊區(qū)抵接所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的外側(cè)。

12、通過采用上述技術(shù)方案，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件能夠靈活地連接機(jī)械手臂的相鄰關(guān)節(jié)，使機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定，有助于精確控制機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)軌跡。環(huán)狀約束環(huán)體的內(nèi)側(cè)壓緊區(qū)與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的接觸，可以更均勻地分布?jí)毫?，確保轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的穩(wěn)定固定，從而提高校準(zhǔn)的精度和可靠性，減少機(jī)械手臂在運(yùn)動(dòng)過程中的誤差。

13、可選地，多個(gè)所述弧形導(dǎo)向通道圍繞形成校準(zhǔn)區(qū)域，所述校準(zhǔn)基臺(tái)沿所述校準(zhǔn)區(qū)域的邊緣向下開設(shè)有沉頭安裝槽，所述沉頭安裝槽與所述弧形導(dǎo)向通道連通，所述約束環(huán)體設(shè)置在所述沉頭安裝槽內(nèi)。

14、通過采用上述技術(shù)方案，沉頭安裝槽圍繞校準(zhǔn)區(qū)域邊緣向下開設(shè)并與弧形導(dǎo)向通道連通，為約束環(huán)體提供了專門的安置空間，使得約束環(huán)體能夠被穩(wěn)定地容納在槽內(nèi)，有效防止其在安裝或使用過程中發(fā)生位移，從而提高了整個(gè)機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性和校準(zhǔn)精度。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)也有助于優(yōu)化安裝殼體內(nèi)部的空間布局，使得各部件之間的配合更加緊湊和協(xié)調(diào)，進(jìn)一步提升了機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置的整體性能。

15、可選地，所述固定孔的數(shù)量至少為所述弧形導(dǎo)向通道的兩倍，每個(gè)所述弧形導(dǎo)向通道的投影部分至少能夠覆蓋兩個(gè)所述固定孔。

16、可選地，所述鎖止件包括螺栓，所述固定孔和所述通孔至少一個(gè)為螺紋孔，所述螺栓與所述固定孔和/或所述通孔螺紋連接。

17、可選地，所述校準(zhǔn)基臺(tái)沿所述安裝殼體的內(nèi)壁一側(cè)水平延伸并一體成型。

18、可選地，當(dāng)所述約束環(huán)體的頭部與所述沉頭安裝槽底壁形成剛性抵接時(shí)，所述約束環(huán)體的頂面與所述校準(zhǔn)基臺(tái)的基準(zhǔn)平面共平面設(shè)置，形成無階差齊平裝配面。

19、可選地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括滾子軸承，所述滾子軸承具有內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述約束環(huán)體的內(nèi)側(cè)邊緣沿垂直方向的投影位于所述外環(huán)上。

20、可選地，還包括第一帶輪和第二帶輪，所述第一帶輪設(shè)置在所述關(guān)節(jié)軸線且與所述基座的底部固定連接，所述基座與所述安裝殼體固定連接，所述第二帶輪與所述第一帶輪同軸且與所述滾子軸承的內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。第二帶輪與驅(qū)動(dòng)源的動(dòng)力輸出軸固定連接，用于傳遞驅(qū)動(dòng)源的動(dòng)力。

21、第二方面：一種機(jī)械手臂，包括上述的機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，還包括：本體、樞轉(zhuǎn)連接在本體的左臂和右臂，所述左臂和所述右臂均包括可圍繞肩部軸線旋轉(zhuǎn)的上臂、可圍繞肘部軸線旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到上臂的前臂，以及圍繞腕部軸線旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到前臂的末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器用于夾持晶圓。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，應(yīng)用在機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)處，關(guān)節(jié)處具有關(guān)節(jié)軸線，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，還包括安裝殼體（1），所述校準(zhǔn)基臺(tái)（12）位于所述安裝殼體（1）的內(nèi)部且與所述安裝殼體（1）的內(nèi)壁一體成型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述安裝殼體（1）內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接件（13），所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件（13）用于連接機(jī)械手臂相鄰的兩個(gè)關(guān)節(jié)，所述約束環(huán)體（21）呈環(huán)狀，所述約束環(huán)體（21）的內(nèi)側(cè)具有壓緊區(qū)（212），所述壓緊區(qū)（212）抵接所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件（13）的外側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，多個(gè)所述弧形導(dǎo)向通道（11）圍繞形成校準(zhǔn)區(qū)域（14），所述校準(zhǔn)基臺(tái)（12）沿所述校準(zhǔn)區(qū)域（14）的邊緣向下開設(shè)有沉頭安裝槽（15），所述沉頭安裝槽（15）與所述弧形導(dǎo)向通道（11）連通，所述約束環(huán)體（21）可旋轉(zhuǎn)地嵌設(shè)在所述沉頭安裝槽（15）內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述固定孔（31）的數(shù)量至少為所述弧形導(dǎo)向通道（11）的兩倍，每個(gè)所述弧形導(dǎo)向通道（11）的投影部分至少能夠覆蓋兩個(gè)所述固定孔（31）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述鎖止件（22）包括螺栓，所述固定孔（31）和所述通孔（211）至少一個(gè)為螺紋孔，所述螺栓與所述固定孔（31）和/或所述通孔（211）螺紋連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述校準(zhǔn)基臺(tái)（12）沿所述安裝殼體（1）的內(nèi)壁一側(cè)水平延伸并一體成型。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，當(dāng)所述約束環(huán)體（21）的頭部與所述沉頭安裝槽（15）底壁形成剛性抵接時(shí)，所述約束環(huán)體（21）的頂面與所述校準(zhǔn)基臺(tái)（12）的基準(zhǔn)平面共平面設(shè)置，形成無階差齊平裝配面。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件（13）包括滾子軸承，所述滾子軸承具有內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述約束環(huán)體（21）的內(nèi)側(cè)邊緣沿垂直方向的投影位于所述外環(huán)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，還包括第一帶輪（4）和第二帶輪（5），所述第一帶輪（4）設(shè)置在所述關(guān)節(jié)軸線且與所述基座（3）的底部固定連接，所述基座（3）與所述安裝殼體（1）固定連接，所述第二帶輪（5）與所述第一帶輪（4）同軸且與所述滾子軸承的內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

11.一種機(jī)械手，包括如權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置，其特征在于，還包括：本體（6）、樞轉(zhuǎn)連接在本體（6）的左臂（7）和右臂（8），所述左臂（7）和所述右臂（8）均包括可圍繞肩部軸線旋轉(zhuǎn)的上臂（71）、可圍繞肘部軸線旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到上臂（71）的前臂（72），以及圍繞腕部軸線旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到前臂（72）的末端執(zhí)行器（73），所述末端執(zhí)行器（73）用于夾持晶圓（9）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機(jī)械手臂校準(zhǔn)裝置及機(jī)械手，包括：校準(zhǔn)基臺(tái)，與關(guān)節(jié)軸線同軸設(shè)置，且表面呈圓周陣列開設(shè)有多個(gè)弧形導(dǎo)向通道；基座，其承載表面圓周分布有與弧形導(dǎo)向通道相對(duì)設(shè)置的多個(gè)固定區(qū)，每個(gè)固定區(qū)內(nèi)開設(shè)有至少兩個(gè)固定孔；約束組件，包括約束環(huán)體和鎖止件，約束環(huán)體可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述校準(zhǔn)基臺(tái)上，約束環(huán)體上均勻開設(shè)有多個(gè)與弧形導(dǎo)向通道垂向?qū)?yīng)的通孔；選擇所述通孔、所述弧形導(dǎo)向通道和所述固定孔形成貫穿約束路徑，所述鎖止件沿約束路徑施加軸向壓緊力，形成對(duì)所述校準(zhǔn)基臺(tái)、所述約束環(huán)體和所述基座的連續(xù)環(huán)向約束。采用上述方案，用以提高機(jī)械手臂的校準(zhǔn)調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)精度，并增加校準(zhǔn)裝置的穩(wěn)固性。

技術(shù)研發(fā)人員：常志勇,劉春廷,侯雙明,張貴東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：素珀電子科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8