一种用于晶圆盒的便捷抓取提升装置

技术领域

本发明涉及半导体集成电路物料输送设备技术领域，尤其是一种用于晶圆盒的便捷抓取提升装置。

背景技术

随着半导体行业的发展，为了提高半导体生产效率，越来越多的从事运输装备生产的企业投入研发晶圆自动搬运生产线，即半导体晶圆洁净自动搬送系统（AMHS），该系统可以快速准确的将晶圆洁净搬送到目的地，能够大幅提高效率、缩短时间、增加产能、提升稳定性，是满足半导体的细微化及液晶显示器的精细化加工要求的关键搬送设备。

该系统的三大关键机构为别是搬运小车、提升装置、抓取机构。通过前期调研及前期自主研究发现：现有的提升装置和抓取机构，主要存在以下不足：第一，四带提升过程，无法保证每个皮带同时处于拉直状态，提升过程容易倾斜；第二，提升装置结构较复杂，加上抓取机构设置在提升机构下方，两机构体积的纵向累加，导致大幅增加安装导轨成本；第三，现有抓取机构复杂，且电源较重，导致整体自重较大，增加了提升装置的负载压力，且由于抓取电机的存在，需要增加电机电源线和控制信号线的同步缠绕机构；第四，现有抓取机构，一般只有两方位夹紧提升过程，若提升物体不平衡，容易滑落。

发明内容

本发明的目的就是针对上述情况，提供一种用于晶圆盒的便捷抓取提升装置，该装置整体结构更加紧凑和小巧，节约了纵向空间，提高了空间利用率，从而可以降低悬吊轨道的成本。

本发明的具体方案是：一种用于晶圆盒的便捷抓取提升装置，具有承载框架，所述承载框架上装有同步提升机构，同步提升机构的正下方吊装有晶圆盒抓取机构；所述同步提升机构包括有钢丝绳卷轮A、钢丝绳卷轮B和双排卷轮，其中钢丝绳卷轮A和钢丝绳卷轮B通过轮轴a同轴布置在承载框架顶部一侧，双排卷轮通过轮轴b布置在承载框架顶部的另一侧，轮轴a与轮轴b之间通过同步带带动同步运转，轮轴a通过皮带电机驱动运转；双排卷轮是由分卷轮m和分卷轮n同轴并排构成，其中钢丝绳卷轮A、钢丝绳卷轮B、分卷轮m上各卷绕有一根提升钢丝绳，三根提升钢丝绳的下端共同吊装所述的晶圆盒抓取机构，分卷轮n用于卷绕电源线和信号线；所述晶圆盒抓取机构具有夹紧机架，三根提升钢丝绳吊挂所述的夹紧机架，夹紧机架上面位于前后位置处设置有两条平行布置的滑轨，还设有两块金属制成的夹紧移动块，两夹紧移动块的底部分别通过滑块横跨安装在两条滑轨上，两个夹紧移动块的内侧面上各设有一个L形卡爪，两L形卡爪相对布置并对晶圆盒形成夹持；两个夹紧移动块之间还设有拉伸弹簧，拉伸弹簧的两端分别连在两个夹紧移动块上并置于L形卡爪的上方；在两个夹紧移动块各自的外侧的夹紧机架上分别设有电磁铁，一个电磁铁对应一个夹紧移动块并对其进行吸附或松开。

进一步的，本发明中两个夹紧移动块其中一个的内侧位于L形卡爪的两边对称位置处各设有一套用于晶圆盒侧部夹紧的等效曲柄机构，所述等效曲柄机构包括有连杆和摇杆，所述连杆的一端铰装在对应的夹紧移动块上，连杆的另一端与所述摇杆的一端转动连接，连杆的另一端转动连接在所述夹紧机架的侧部，在所述摇杆前端朝下设有夹紧橡胶块，该夹紧橡胶块随着摇杆的摆动而摆动。

进一步的，本发明中所述拉伸弹簧的数量至少为两根。

进一步的，本发明中在一个所述的夹紧移动块的内侧壁上还设有一个直线行程开关，该直线行程开关用于检测两块夹紧移动块之间的间距。

进一步的，本发明中所述承载框架的外侧部还设有空气开关、PLC控制器和控制面板。

进一步的，本发明中所述皮带电机为伺服电机。

进一步的，本发明中对应钢丝绳卷轮A、钢丝绳卷轮B还各设有一个导向轮，导向轮安置在所述的承载框架上。

本发明的有益效果在于：

1.本发明中的同步提升机构，将三根提升钢丝绳等三角分布，利用一个电机驱动三根提升钢丝绳，从而实现三点共面同步提升，确保提升物体的平稳性。

2.本发明中的晶圆盒抓取机构，采用电磁铁+拉伸弹簧抓取+行程开关的组合模式，实现智能抓取和松开，利用电磁铁的吸力实现夹紧移动块和辅助夹紧机构即等效曲柄机构的松开，利用弹簧的拉力实现夹紧移动块的夹合和辅助夹紧机构即等效曲柄机构的夹紧，该机构无驱动电机的使用，结构紧凑，降低了提升机构的负载。

3.自动侧面辅助夹紧即等效曲柄机构，运用曲柄滑块机构的原理，利用夹紧移动块的松和紧，实现滑块作为主动运动件的功能，实现抓取机构与辅助夹紧机构即等效曲柄机构“夹紧”与“抓取”同步，“松开”与“松开”同步，同时可实现对于晶圆盒的四方位夹紧。

4.本发明的提升和抓取机构，可以设计成一个整体，晶圆盒抓取机构可以上升至同步提升机构的内空中，整体结构更加紧凑和小巧，节约了纵向空间，提高了空间利用率，从而可以降低悬吊轨道的成本。

附图说明

图1是本发明的轴侧方向结构示意图；

图2是本发明的后视方向结构示意图；

图3是本发明的左视方向结构示意图；

图4是本发明中同步提升机构的轴侧方向结构示意图；

图5是本发明中晶圆盒抓取机构的轴侧方向结构示意图；

图6是图5的俯视方向结构示意图；

图7是本发明中等效曲柄机构部件连接示意图。

图中：1—钢丝绳卷轮A，2—轮轴a，3—钢丝绳卷轮B，4—导向轮，5—同步带，6—分卷轮m，7—分卷轮n，8—承载框架，9—轮轴b，10—电源线和信号线，11—提升钢丝绳，12—控制面板，13—PLC控制器，14—空气开关，15—晶圆盒，16—晶圆盒抓取机构，17—皮带电机，18—晶圆盒上的吊块，19—等效曲柄机构，20—电磁铁，21—直线行程开关，22—拉伸弹簧，23—夹紧移动块，24—滑块，25—滑轨，26—夹紧机架，27—L形卡爪，28—连杆，29—摇杆，30—夹紧橡胶块。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1～图7，本发明是一种用于晶圆盒的便捷抓取提升装置，具有承载框架8，所述承载框架上装有同步提升机构，同步提升机构的正下方吊装有晶圆盒抓取机构16；所述同步提升机构包括有钢丝绳卷轮A1、钢丝绳卷轮B3和双排卷轮，其中钢丝绳卷轮A和钢丝绳卷轮B通过轮轴a2同轴布置在承载框架顶部一侧，双排卷轮通过轮轴b9布置在承载框架顶部的另一侧，轮轴a与轮轴b之间通过同步带5带动同步运转，轮轴a通过皮带电机17驱动运转；双排卷轮是由分卷轮m6和分卷轮n7同轴并排构成，其中钢丝绳卷轮A、钢丝绳卷轮B、分卷轮m上各卷绕有一根提升钢丝绳11，三根提升钢丝绳的下端共同吊装所述的晶圆盒抓取机构，分卷轮n用于卷绕电源线和信号线10；所述晶圆盒抓取机构具有夹紧机架26，三根提升钢丝绳吊挂所述的夹紧机架，夹紧机架上面位于前后位置处设置有两条平行布置的滑轨25，还设有两块金属制成的夹紧移动块23，两夹紧移动块的底部分别通过滑块24横跨安装在两条滑轨上，两个夹紧移动块的内侧面上各设有一个L形卡爪27，两L形卡爪相对布置并对晶圆盒15形成夹持；两个夹紧移动块之间还设有拉伸弹簧22，拉伸弹簧的两端分别连在两个夹紧移动块上并置于L形卡爪的上方；在两个夹紧移动块各自的外侧的夹紧机架上分别设有电磁铁20，一个电磁铁对应一个夹紧移动块并对其进行吸附或松开。

进一步的，本实施例中两个夹紧移动块其中一个的内侧位于L形卡爪的两边对称位置处各设有一套用于晶圆盒侧部夹紧的等效曲柄机构19，所述等效曲柄机构包括有连杆28和摇杆29，所述连杆的一端铰装在对应的夹紧移动块上，连杆的另一端与所述摇杆的一端转动连接，连杆的另一端转动连接在所述夹紧机架26的侧部，在所述摇杆前端朝下设有夹紧橡胶块30，该夹紧橡胶块随着摇杆的摆动而摆动。

进一步的，本实施例中所述拉伸弹簧的数量至少为两根。

进一步的，本实施例中在一个所述的夹紧移动块的内侧壁上还设有一个直线行程开关21，该直线行程开关用于检测两块夹紧移动块之间的间距。

进一步的，本实施例中所述承载框架的外侧部还设有空气开关14、PLC控制器13和控制面板12。

进一步的，本实施例中所述皮带电机为伺服电机。

进一步的，本实施例中对应钢丝绳卷轮A、钢丝绳卷轮B还各设有一个导向轮4，导向轮安置在所述的承载框架上。

本发明中同步提升机构中设置有3根提升钢丝绳，三根钢丝绳中的两根从对应的钢丝绳卷轮引出，经过导向轮与晶圆盒抓取机构的夹紧机架中的孔位连接，另外一根提升钢丝绳直接从分卷轮m出来，延伸后与抓取机构的夹紧机架上对应的孔位相连，三根提升钢丝绳均匀分布，形成等边三角形。电源线和信号线绕着分卷轮n。

晶圆盒抓取机构中设置有2个夹紧移动块，2个L形卡爪，2个等效曲柄机构，2个拉伸弹簧，2个电磁铁，1个直线行程开关，电磁铁分布在夹紧机架两端，夹紧移动块通过滑块安装在滑轨上，可以实现左右移动，夹紧移动块上设置有L形卡爪，两夹紧移动块通过两个拉伸弹簧连接。晶圆盒抓取机构利用电磁铁和拉伸弹簧配合实现夹紧和松开，具体实施方式为：通电时，电磁铁产生吸力，电磁吸力大于弹簧拉力，拖动安装在滑块上的夹紧移动块，两夹紧移动块分离，实现晶圆盒的释放；断电时，电磁铁对夹紧移动块失去吸力，在弹簧的伸缩作用下，夹紧移动块收拢，L形卡爪实现对晶圆盒的夹紧。

进一步的，夹紧移动块上安装有直线行程开关，当夹紧移动块与晶圆盒距离超出设置的阀值时，会触发直线行程开关，进而实现电磁铁线路电流的导通和断开，实现自动夹取。

本发明中安装在夹紧机架和夹紧移动块上的连杆会带动摇杆运动，其效果等效为曲柄机构，从而实现夹紧橡胶块对晶圆盒侧边的夹紧；当夹紧移动块在电磁铁的吸引力下分离时，夹紧移动块通过连杆带动摇杆向外运动带动夹紧橡胶块对晶圆盒的释放。

进一步地本发明中晶圆盒抓取机构上安装有位置传感器，当抓取机构提升至同步提升装置内部且提升机构底部位置小于10mm时，位置传感器会传送信号给控制面板，控制面板传递信号给驱动器使皮带电机停止工作，使抓取机构不再上升

本发明中的同步提升机构，将三根提升钢丝绳等三角分布，利用一个电机驱动三根提升钢丝绳，从而实现三点共面同步提升，确保提升物体的平稳性。

本发明中的晶圆盒抓取机构，采用电磁铁+拉伸弹簧抓取+行程开关的组合模式，实现智能抓取和松开，利用电磁铁的吸力实现夹紧移动块和辅助夹紧机构即等效曲柄机构的松开，利用弹簧的拉力实现夹紧移动块的夹合和辅助夹紧机构即等效曲柄机构的夹紧，该机构无驱动电机的使用，结构紧凑，降低了提升机构的负载。

自动侧面辅助夹紧即等效曲柄机构，运用曲柄滑块机构的原理，利用夹紧移动块的松和紧，实现滑块作为主动运动件的功能，实现抓取机构与辅助夹紧机构即等效曲柄机构“夹紧”与“抓取”同步，“松开”与“松开”同步，同时可实现对于晶圆盒的四方位夹紧。

本发明的提升和抓取机构，可以设计成一个整体，晶圆盒抓取机构可以上升至同步提升机构的内空中，整体结构更加紧凑和小巧，节约了纵向空间，提高了空间利用率，从而可以降低悬吊轨道的成本。