一種用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置的制作方法

本發明是關于藍寶石晶片搬運設備領域，特別涉及一種用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置。

背景技術：

目前，在藍寶石行業中從晶舟盒中取出晶片進行搬運很重要，用機械手晶片吸盤去吸取晶片的這種方式，避免了因為人工去拿取晶片給晶片帶來的二次污染，對藍寶石的清洗帶來很大的幫助。

目前市面上有很多多自由度的機械手，這樣的機械手比較大，行程也單一，占的空間位置也比較大。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種能在很小的一個空間內，晶片吸盤自動吸取藍寶石晶片，任意放入指定的晶舟盒中，而且整個機械手的運動行程能夠擴大一倍甚至更多的機械手裝置。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置，能搬運晶片，所述用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置包括主電機、同步帶輪組、絲桿模組(包含絲桿、絲桿滑塊、軸承、固定塊)、絲桿模組安裝板、絲桿模組滑塊連接座、同步帶輪軸ii、同步帶輪軸i、齒輪、齒條、齒條安裝板、小軸、皮帶夾緊塊、導軌滑塊、導軌滑塊安裝板、吸盤安裝座、晶片吸盤；

所述同步帶輪組包括主動輪、同步帶、從動輪，主動輪與從動輪通過同步帶連接；同步帶輪組設有三組，分別為同步帶輪組i、同步帶輪組ii、同步帶輪組iii；

所述同步帶輪組i包括主動輪、同步帶、從動輪、脹緊套，主動輪和從動輪通過同步帶連接；主動輪與主電機鍵連接，從動輪與絲桿模組連接，脹緊套用于固定從動輪；

所述同步帶輪組ii包括主動輪、同步帶、從動輪，主動輪和從動輪通過同步帶連接；主動輪與同步帶輪軸ii連接，由齒輪驅動；從動輪與同步帶輪軸i連接，用于驅動同步帶輪組iii中的主動輪旋轉；

所述同步帶輪組iii包括主動輪、同步帶、從動輪，主動輪和從動輪通過同步帶連接；主動輪與同步帶輪軸i鍵連接，由同步帶輪組ii驅動；從動輪固定在導軌滑塊安裝板上；

所述絲桿模組和主電機通過同步帶輪組i連接，主電機能驅動絲桿模組的絲桿旋轉，進而絲桿模組的絲桿滑塊能隨著絲桿的旋轉前后運動；絲桿模組的一端通過絲桿模組安裝板固定在平臺(設備底架)上，絲桿模組的另一端絲桿滑塊與絲桿模組滑塊連接座連接，進而控制絲桿模組滑塊連接座的前后運動；

所述導軌滑塊安裝板安裝在絲桿模組滑塊連接座上，(通過螺釘連接)并確保導軌滑塊安裝板上的導軌安裝面和絲桿模組滑塊連接座上的導軌安裝面在同一個平面，所述導軌滑塊安裝在導軌滑塊安裝板和絲桿模組滑塊連接座的導軌安裝面上；

所述吸盤安裝座安裝在導軌滑塊的滑塊安裝面連接，使吸盤安裝座能隨著導軌滑塊的移動前后運動，所述晶片吸盤安裝在吸盤安裝座上；吸盤安裝座通過皮帶夾緊塊與同步帶輪組iii連接，使得在同步帶輪(主動輪、從動輪)旋轉的時候，能夠帶動晶片吸盤向前和向后伸縮；

所述同步帶輪軸ii的一端與同步帶輪組ii的主動輪連接，另一端與齒輪連接，同步帶輪軸ii通過絲桿模組的軸承與絲桿模組滑塊連接座連接，使齒輪轉動能帶動同步帶輪組ii的主動輪轉動，進而同步帶輪組ii的主動輪帶動同步帶輪組ii的從動輪轉動；

所述同步帶輪軸i的一端與同步帶輪組ii的從動輪連接，另一端與同步帶輪組iii的主動輪連接，同步帶輪軸i通過絲桿模組的軸承與絲桿模組滑塊連接座連接，使同步帶輪組ii的從動輪的旋轉能帶動同步帶輪組iii的主動輪轉動，驅動同步帶輪組iii的皮帶前后運動；

所述同步帶輪組iii的主動輪連接在同步帶輪軸i的一端，同步帶輪組iii的從動輪通過小軸固定在絲桿模組的固定塊上，所述固定塊(通過螺釘)固定在導軌滑塊安裝板上；

所述皮帶夾緊塊與同步帶輪組iii的同步帶夾緊，皮帶夾緊塊的安裝面與吸盤安裝座固定，使吸盤安裝座、晶片吸盤能與同步帶輪組iii的同步帶同步運動；

所述齒條安裝板的一端安裝齒條，另一端固定在平臺上，并保證齒條和齒輪嚙合。

作為進一步的改進，所述晶片吸盤通過密封圈(o型密封圈或其他形式的密封圈)與吸盤安裝座密封。

提供一種基于所述用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置的控制方法，具體為：

設主電機的轉速為n1(r/min)，同步帶輪組i的減速比是a1，絲桿模組的導程為ph(mm)，則絲桿模組上的絲桿滑塊移動的速度(mm/a)為：ν1＝n1·a1·ph/60；

設絲桿模組滑塊連接座相對齒條運動速度為ν1，則齒條相對齒輪的運動速度為ν1，依據齒輪齒條嚙合關系：v＝πd1n、d1＝m1·z1，可知齒輪的轉速為：

其中，ν(mm/a)是齒條的運動速度，d1(mm)是分度圓，n(mm/a)是齒輪的轉速，m1是齒輪的模數，z1是齒輪的齒數；

設同步帶輪組ii的減速比為a2，則通過同步帶輪組ii之后，轉速變為n3，即：n3＝n2·a2(mm/s)；

到達同步帶輪組iii，主動輪的轉速為n3，帶速ν3為：ν3＝πn3d2(mm/s)；

其中，d2＝m2z2，m2是同步帶輪組iii中主動帶輪的模數，z2是它的齒數；

設晶片吸盤的運動速度與絲桿模組滑塊連接座的速度比設為a，滿足即最終晶片吸盤的運動速度與絲桿模組滑塊連接座的速度比為：

作為進一步的改進，同步帶輪組i的減速比a1是1∶1，同步帶輪組ii的減速比a2是1∶1.5，同步帶輪組iii的減速比為1∶1；絲桿模組中絲桿的直徑為20mm，擬定絲桿模組的導程ph(mm)為5mm；設定機械手送片時間為18s，設定晶片吸盤的移動速度為50mm/s；電機的額定轉速為3000r/min，齒輪的模數為0.8，齒數為30。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明在晶片需要從晶舟盒中搬運到另一個平臺的過程中，不需要人觸碰到晶片，機械手晶片吸盤，在一個狹小的空間自動吸取藍寶石晶片，整個的行程可以擴大一倍甚至更多。

本發明能避免晶片由人直接搬運產生二次污染，更重要的是，能夠節省大量的操作空間，充分合理的利用了空間。這樣使得整個產線更加自動化，也能節省大量的人力物力。

附圖說明

圖1為本發明用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置的主視圖。

圖2為本發明用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置的左視圖。

圖3為本發明用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置的后視圖。

圖中的附圖標記為：1主電機；2齒條安裝板；3齒輪；4同步帶輪軸ii；5齒條；6同步帶輪軸i；7同步帶輪組iii；8絲桿模組滑塊連接座；9吸盤安裝座；10皮帶夾緊塊；11導軌滑塊；12導軌滑塊安裝板；13晶片吸盤；14小軸；15同步帶輪組i；16同步帶輪組ii；17絲桿模組安裝板；18絲桿模組。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

如圖1、圖2、圖3所示的一種用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置，使用一個線性模組和同步帶輪組，齒輪3、齒條5等，將整個機械手的運動行程擴大一倍甚至更多，晶片吸盤13通過這樣的一個組件前后伸入伸出，吸取搬運晶片。

所述用于吸取藍寶石晶片工藝的機械手裝置包括主電機1、同步帶輪組i15、絲桿模組18、絲桿模組安裝板17、絲桿模組滑塊連接座8、同步帶輪組ii16、同步帶輪軸ii4、同步帶輪軸i6、齒輪3、齒條5、齒條安裝板2、同步帶輪組iii7、小軸14、皮帶夾緊塊10、導軌滑塊11、導軌滑塊安裝板12、吸盤安裝座9、晶片吸盤13。

所述同步帶輪組i15包括主動輪、同步帶、從動輪、脹緊套，主動輪和從動輪通過同步帶連接；主動輪與主電機1鍵連接，從動輪與絲桿模組18連接，脹緊套用于固定從動輪。

所述同步帶輪組ii16包括主動輪、同步帶、從動輪，主動輪和從動輪通過同步帶連接；主動輪與同步帶輪軸ii4連接，由齒輪3驅動；從動輪與同步帶輪軸i6連接，用于驅動同步帶輪組iii7中的主動輪旋轉。

所述同步帶輪組iii7包括主動輪、同步帶、從動輪，主動輪和從動輪通過同步帶連接；主動輪與同步帶輪軸i6鍵連接，由同步帶輪組ii16驅動；從動輪固定在導軌滑塊安裝板12上。

所述絲桿模組18和主電機1通過同步帶輪組i15連接，主電機1能驅動絲桿模組18的絲桿旋轉，進而絲桿模組18的絲桿滑塊能隨著絲桿的旋轉前后運動。絲桿模組18的一端通過絲桿模組安裝板17固定在平臺上，絲桿模組18的另一端絲桿滑塊與絲桿模組滑塊連接座8連接，進而控制絲桿模組滑塊連接座8的前后運動。

所述導軌滑塊安裝板12安裝在絲桿模組滑塊連接座8上，通過螺釘連接，并確保導軌滑塊安裝板12上的導軌安裝面和絲桿模組滑塊連接座8上的導軌安裝面在同一個平面，所述導軌滑塊11安裝在導軌滑塊安裝板12和絲桿模組滑塊連接座8的導軌安裝面上。

所述吸盤安裝座9安裝在導軌滑塊11的滑塊安裝面連接，使吸盤安裝座9能隨著導軌滑塊11的移動前后運動，所述晶片吸盤13通過0型密封圈或其他形式的密封圈安裝在吸盤安裝座9上；所以隨著絲桿模組滑塊連接座8的前后運動，進而使得導軌滑塊11、導軌滑塊安裝板12、吸盤安裝座9、晶片吸盤13前后運動。吸盤安裝座9通過皮帶夾緊塊10與同步帶輪組iii7連接，使得在同步帶輪旋轉的時候，能夠帶動晶片吸盤13向前和向后伸縮。

所述同步帶輪軸ii4的一端與同步帶輪組ii16的主動輪連接，另一端與齒輪3連接，同步帶輪軸ii4通過軸承與絲桿模組滑塊連接座8連接，使齒輪3轉動能帶動同步帶輪組ii16的主動輪轉動，進而同步帶輪組ii16的主動輪帶動同步帶輪組ii16的從動輪轉動。

所述同步帶輪軸i6的一端與同步帶輪組ii16的從動輪連接，另一端與同步帶輪組iii7的主動輪連接，同步帶輪軸i6通過軸承與絲桿模組滑塊連接座8連接，使同步帶輪組ii16的從動輪的旋轉能帶動同步帶輪組iii7的主動輪轉動，驅動同步帶輪組iii7的皮帶前后運動。

所述同步帶輪組iii7的主動輪連接在同步帶輪軸i6的一端，同步帶輪組iii7的從動輪通過小軸14固定在固定塊上，所述固定塊通過螺釘固定在導軌滑塊安裝板12上。

所述皮帶夾緊塊10與同步帶輪組iii7的皮帶夾緊，皮帶夾緊塊10的安裝面與吸盤安裝座9固定，使吸盤安裝座9、晶片吸盤13能與同步帶輪組iii7的皮帶同步前后運動。

通過這樣的一種傳動方式，在絲桿模組18的行程下，晶片吸盤13所行走的行程擴大一倍甚至更多。

所述齒條安裝板2的一端安裝齒條5，另一端固定在平臺上，并保證齒條5和齒輪3嚙合。

整個機構的傳動過程：主電機1——同步帶輪組i15——絲桿模組18——齒條5——齒輪3——同步帶輪組ii16——同步帶輪組iii7——晶片吸盤13；具體如下：

主電機1的轉速為n1(r/min)，同步帶輪組i15的減速比是a1，絲桿模組18的導程ph(mm)，則：

絲桿模組18上的滑塊移動的速度(mm/s)：

v1＝n1·a1·ph/60(1)

齒條5固定在齒條安裝板2上，齒輪3通過同步帶輪軸i6固定在絲桿模組滑塊連接座8上，絲桿模組滑塊連接座8相對齒條5運動速度為ν1，則齒條5相對齒輪3的運動速度為ν1。

依據齒輪3齒條5嚙合關系：

v＝πd1n(2)

d1＝m1·z1(3)

其中，ν(mm/s)是齒條5的運動速度，d1(mm)是分度圓，n(mm/s)是齒輪3的轉速，m1是齒輪3的模數，z1是齒輪3的齒數。

由此可知結構中齒輪3的轉速：

通過同步帶輪組ii16之后，轉速變為n3，同步帶輪組ii16的減速比為a2，即：

n3＝n2·a2(mm/s)(5)

到達同步帶輪組iii7，主動輪的轉速為n3，帶速ν3為：

ν3＝πn3d2(mm/s)(6)

其中，d2＝m2z2，m2是同步帶輪組iii7中主動帶輪的模數，z2是它的齒數。

晶片吸盤13固定在同步帶輪組iii7的皮帶上，所以晶片吸盤13的運動速度與同步帶輪組iii7的帶速相同。

晶片吸盤13的運動速度與絲桿模組滑塊連接座8的速度比設為a：

將上式中(4)、(5)、(6)代入(7)中，得到最終的速度比：

同步帶輪組i的主要作用是通過主電機1帶動絲桿模組18運動，由于設備空間原因進行轉接傳動，不需要改變傳動轉速，減速比定為1∶1；同步帶輪組ii用于傳動同步帶輪組iii運動，除了改變傳動方向之外，還需要提高傳動速度，減速比定為1∶1.5；同步帶輪組iii用于帶動晶片吸盤13運動，起傳動作用，不改變速度傳輸，減速比定為1∶1。

因為設備空間的限制以及為了保證所需的結構強度，選擇絲桿模組18中絲桿的直徑為20mm，查找機械設計手冊，擬定絲桿模組18的導程為5mm。機械手取片測量過程中，考慮到晶片厚度測量傳感器的感應精度與感應時間，設定機械手送片時間為18s，依據設計的行程設定晶片吸盤13的移動速度為約50mm/s。

吸盤的運動速度與絲桿模組滑塊連接座8的速度比如上所述，由此設定電機的額定轉速為3000r/min，而齒輪3的模數為0.8，齒數為30。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容中直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。