硅片傳輸機器人的研制.pdf

1、硅片傳輸機器人是半導體制造業(yè)中重要的傳輸、定位設備,其工作的速度、定位精度和可靠性等直接影響硅片的生產效率和制造質量.國外非常重視硅片傳輸機器人技術的研究,已形成了較完善的技術體系,與此相比目前國內尚無產品化的硅片傳輸機器人,因此研制具有自主知識產權的硅片傳輸機器人具有積極的意義.本文首先對現(xiàn)有兩種主流的硅片傳輸機器人進行比較分析的基礎上,根據(jù)硅片在超精密加工過程中的傳輸和定位要求,選擇了結構緊湊、成本適中的R-θ型硅片傳輸機器人方案.

2、并根據(jù)此類機器人對控制系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)的要求,確定了基于開放式數(shù)控系統(tǒng)PMAC+PC的三自由度機器人控制方案,并采用交流伺服系統(tǒng)作為機器人的驅動系統(tǒng).由此確定了硅片傳輸機器人的總體方案和性能指標.根據(jù)上述的性能要求,進行了硅片傳輸機器人的機械本體設計.首先,在對伸縮手臂機構進行運動學分析基礎上,采用同步齒形帶傳動機構,并通過解決傳動比分配問題,實現(xiàn)了末端執(zhí)行器的直線運動,此外本文還采用基于拉格朗日分析力學方法對該機構進行了動力學分析,目的

3、是為電機的選取及控制和保證機器人保持優(yōu)良的動態(tài)性能和靜態(tài)特性提供理論指導.其次,在升降、旋轉運動的執(zhí)行機構的設計中,通過采用滾珠絲杠花鍵軸解決普通旋轉升降機構結構復雜、剛性差以及轉動慣量大的問題,提高了傳動精度,具有很強的實用性.采用了滾珠絲杠花鍵軸作為升降、旋轉運動的執(zhí)行機構,是本課題的新穎之處.控制系統(tǒng)是硅片傳輸機器人的神經中樞,根據(jù)其工作和運動的特點,采用了以基于PC的多軸運動控制器PMAC2-PC104為核心的控制方案.根據(jù)硅片