硅片傳輸機器人的研制.pdf

1、硅片傳輸機器人是半導(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.國外非常重視硅片傳輸機器人技術(shù)的研究,已形成了較完善的技術(shù)體系,與此相比目前國內(nèi)尚無產(chǎn)品化的硅片傳輸機器人,因此研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(chǔ)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(jié)構(gòu)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(qū)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(qū)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(biāo).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(shè)計.首先,在對伸縮手臂機構(gòu)進行運動學(xué)分析基礎(chǔ)上,采用同步齒形帶傳動機構(gòu),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(xué)方法對該機構(gòu)進行了動力學(xué)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(dǎo).其次,在升降、旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計中,通過采用滾珠絲杠花鍵軸解決普通旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差以及轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運動的執(zhí)行機構(gòu),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(jīng)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