硅片傳輸機(jī)器人的研制.pdf

1、硅片傳輸機(jī)器人是半導(dǎo)體制造業(yè)中重要的傳輸、定位設(shè)備,其工作的速度、定位精度和可靠性等直接影響硅片的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量.國(guó)外非常重視硅片傳輸機(jī)器人技術(shù)的研究,已形成了較完善的技術(shù)體系,與此相比目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)產(chǎn)品化的硅片傳輸機(jī)器人,因此研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硅片傳輸機(jī)器人具有積極的意義.本文首先對(duì)現(xiàn)有兩種主流的硅片傳輸機(jī)器人進(jìn)行比較分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)硅片在超精密加工過(guò)程中的傳輸和定位要求,選擇了結(jié)構(gòu)緊湊、成本適中的R-θ型硅片傳輸機(jī)器人方案.

2、并根據(jù)此類(lèi)機(jī)器人對(duì)控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求,確定了基于開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)PMAC+PC的三自由度機(jī)器人控制方案,并采用交流伺服系統(tǒng)作為機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).由此確定了硅片傳輸機(jī)器人的總體方案和性能指標(biāo).根據(jù)上述的性能要求,進(jìn)行了硅片傳輸機(jī)器人的機(jī)械本體設(shè)計(jì).首先,在對(duì)伸縮手臂機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上,采用同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),并通過(guò)解決傳動(dòng)比分配問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器的直線運(yùn)動(dòng),此外本文還采用基于拉格朗日分析力學(xué)方法對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,目的

3、是為電機(jī)的選取及控制和保證機(jī)器人保持優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)特性提供理論指導(dǎo).其次,在升降、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,通過(guò)采用滾珠絲杠花鍵軸解決普通旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的問(wèn)題,提高了傳動(dòng)精度,具有很強(qiáng)的實(shí)用性.采用了滾珠絲杠花鍵軸作為升降、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),是本課題的新穎之處.控制系統(tǒng)是硅片傳輸機(jī)器人的神經(jīng)中樞,根據(jù)其工作和運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),采用了以基于PC的多軸運(yùn)動(dòng)控制器PMAC2-PC104為核心的控制方案.根據(jù)硅片