本發(fā)明涉及半導體設備，尤其涉及一種不等臂長真空機械手。

背景技術：

1、真空機械手在半導體制造、晶圓加工等領域中有著廣泛的應用。它們主要用于搬運、定位和夾持晶圓等薄片狀材料。

2、現(xiàn)有技術中，行業(yè)內用于晶圓傳輸?shù)膕cara(selective?compliance?assemblyrobotarm)機械手具有等臂長的結構特點，這種等臂長的scara機械手廣泛應用于半導體自動化傳輸設備中，如配套集成在efem(equipment?front?module)設備內的大氣機械手和集成在tm(transfer?module)真空傳輸設備的真空機械手；

3、現(xiàn)有技術中的真空機械手目前至少存在，等臂機械手z軸空間占用率大、路徑規(guī)劃受限的問題。

4、因此，有必要提供一種新型的真空機械手，以解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種不等臂長真空機械手，至少解決了如下技術問題：

2、1、現(xiàn)有技術中等臂機械手z軸空間占用率大；

3、2、現(xiàn)有技術中機械手的路徑規(guī)劃受限。

4、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

5、一種不等臂長真空機械手，其特征在于，包括安裝主體、至少一個機械臂組件和傳動組件；

6、所述機械臂組件包括第一臂、第二臂、末端執(zhí)行器；

7、所述第一臂具有驅動端和第一傳動端，所述驅動端轉動設置于所述安裝主體，所述驅動端和所述第一傳動端均具有關節(jié)中心；

8、所述第二臂具有第二傳動端和執(zhí)行端，所述第二傳動端轉動設置于所述第一傳動端，所述第二傳動端和所述執(zhí)行端均具有關節(jié)中心；

9、所述第二臂的兩個關節(jié)中心間距長度與所述第一臂的兩個關節(jié)中心間距長度不同；

10、所述末端執(zhí)行器轉動設置于所述執(zhí)行端，且所述末端執(zhí)行器具有手指部；

11、所述傳動組件設置于所述機械臂組件內，所述傳動組件用于使所述末端執(zhí)行器的手指部在伸出或縮回時呈直線運動。

12、通過采用上述技術方案，第一臂與第二臂具有不同的有效長度，與有效長度相同的情況相比，不同的有效長度在同樣的容納容積下可以或者更長的觸及度，增大末端執(zhí)行器的行程，同時空間占用率較小，通過變徑輪補償?shù)谝槐酆偷诙鄄煌行чL度的影響，以在所述第一臂伸展或縮回時，使末端執(zhí)行器相對于所述本體的直線運動，使末端執(zhí)行器能夠通過更短的路徑夾持晶圓。

13、可選的，所述傳動組件包括驅動帶輪、執(zhí)行帶輪和傳動部件，所述驅動帶輪轉動設置于所述驅動端，所述執(zhí)行帶輪轉動設置于所述執(zhí)行端，所述驅動帶輪與所述執(zhí)行帶輪均傳動連接于所述傳動部件；所述驅動帶輪與所述執(zhí)行帶輪中的至少一個為變徑輪。

14、通過采用上述技術方案，驅動帶輪與執(zhí)行帶輪中的至少一個為變徑輪，用于補償?shù)谝槐叟c第二臂不等長的情況，使末端執(zhí)行器上的手指部在伸出或縮回時能夠呈直線運動。

15、可選的，所述傳動部件包括同軸設置的第一傳動輪和第二傳動輪，所述第一傳動輪轉動設置于所述第一傳動端，所述第二傳動輪固定設置于所述第一傳動端并延伸至所述第二傳動端，所述驅動帶輪與所述第一傳動輪傳動連接，所述執(zhí)行帶輪與所述第二傳動輪傳動連接，所述末端執(zhí)行器固定連接于所述執(zhí)行帶輪；

16、工作狀態(tài)，所述驅動帶輪不動，所述第一臂轉動，使第一傳動輪轉動帶動所述第二臂轉動；所述第二傳動輪不動，所述第二臂轉動帶動所述執(zhí)行帶輪轉動，以帶動所述末端執(zhí)行器的手指部伸出或縮回時呈直線運動。

17、通過采用上述技術方案，第一臂轉動，通過第一傳動輪帶動第二臂轉動，便于控制末端執(zhí)行器運動過程的進行。

18、可選的，所述第一臂上設置第一傳動帶，所述第一傳動帶的至少一端卷繞在所述驅動帶輪側壁或所述第一傳動輪側壁；所述第二臂上設置第二傳動帶，所述第二傳動帶的至少一端卷繞在所述第二傳動輪側壁或所述執(zhí)行帶輪側壁。

19、通過采用上述技術方案，第一傳動帶和第二傳動帶起傳動作用，第一傳動帶便于將驅動帶輪的轉動轉化為第一傳動輪的轉動，第二傳動帶便于將第二傳動輪的轉動轉化為執(zhí)行帶輪的轉動。

20、可選的，所述變徑輪的至少部分側壁為變徑部，所述變徑部為所述變徑輪在靜止或運動狀態(tài)下與所述第一傳動帶或所述第二傳動帶接觸的側壁；

21、所述變徑輪的計算公式為：

22、當所述驅動帶輪為所述變徑輪時，所述變徑輪半徑r1：

23、

24、其中g1為第一臂傳動比，r1為第一傳動輪半徑；

25、當所述執(zhí)行帶輪為所述變徑輪時，所述變徑輪半徑r2：

26、

27、其中g2為第二臂傳動比，r2為第二傳動輪半徑。

28、通過采用上述技術方案，通過第一臂的傳動比，可以測算出當變徑輪為驅動帶動輪時候的變徑輪的半徑；通過第二臂的傳動比，可以測算出當變徑輪為執(zhí)行帶輪時候的變徑輪的半徑。

29、可選的，定義所述安裝主體與晶圓的連線方向為第一方向，與第一方向垂直的方向為第二方向，所述第一臂與所述第二方向之間的第一夾角為θ，所述第二臂與所述第二方向之間的第二夾角為β；

30、傳動比計算公式為：

31、所述第一臂的傳動比g1：

32、

33、所述第二臂的傳動比g2：

34、

35、通過采用上述技術方案，通過第二夾角β與第一夾角θ之間的對應關系，可以測算出第一臂的傳動比與第二臂的傳動比。

36、可選的，所述第二夾角β與所述第一夾角θ之間的對應關系為：

37、β=arc=arc

38、其中l(wèi)為第二臂的長度；l為第一臂的長度；a為第一臂與第二臂在水平方向上的長度差。

39、通過采用上述技術方案，第二臂的長度l、第一臂的長度l為固定值，便于根據(jù)第二臂的長度l、第一臂的長度l測算第二夾角β與第一夾角θ之間的對應關系。

40、可選的，還包括轉子組件，所述轉子組件至少包括同軸設置的第一轉軸和第二轉軸，所述第二轉軸穿設于所述第一轉軸；所述驅動端固定設置于所述第一轉軸，所述驅動帶輪固定設置于所述第二轉軸。

41、通過采用上述技術方案，第一轉軸與第二轉軸分別用于控制第一臂和驅動帶輪的轉動，即第一臂和末端執(zhí)行器可以分別獨立工作，便于晶圓加工過程的進行。

42、可選的，所述執(zhí)行帶輪或所述驅動帶輪為所述變徑輪，所述機械臂組件至少設置兩組，兩所述機械臂組件的所述驅動端的關節(jié)中心呈同軸設置；

43、工作狀態(tài)，兩所述第一臂各自獨立轉動，以帶動對應的所述執(zhí)行帶輪各自獨立轉動。

44、通過采用上述技術方案，兩第一臂各自獨立運動，兩驅動帶輪各自獨立運動，在工作時，可以選用不同的組合狀態(tài)，以滿足對于不同工作情況下的需求。

45、可選的，還包括轉子組件，所述轉子組件包括同軸設置的第一轉軸、第二轉軸、第四轉軸和第五轉軸，所述第五轉軸穿設于所述第四轉軸，所述第四轉軸穿設于所述第二轉軸，所述第二轉軸穿設于所述第一轉軸，兩所述第一臂分別固定設置于所述第一轉軸與所述第四轉軸，兩所述驅動帶輪分別固定設置于所述第二轉軸和所述第五轉軸；

46、在工作狀態(tài)中，所述第一轉軸或所述第四轉軸轉動，帶動對應的末端執(zhí)行器運動；所述第一轉軸和所述第二轉軸同時轉動，以帶動對應的所述機械臂組件整體轉動；所述第四轉軸和所述第五轉軸同時轉動，以帶動對應的所述機械臂組件整體轉動。

47、通過采用上述技術方案，當?shù)谝晦D軸轉動時，第二轉軸不運動，此時其中一第一臂運動，帶動對應的末端執(zhí)行器做回轉運動；當?shù)谝晦D軸和第二轉軸同時轉動時，對應的機械臂組件整體做旋轉運動；當?shù)谒霓D軸轉動時，第五轉軸不運動，此時另一第一臂運動，帶動對應的末端執(zhí)行器做回轉運動；當?shù)谒霓D軸和第五轉軸同時轉動時，對應的機械臂組件整體做旋轉運動。

48、可選的，所述執(zhí)行帶輪和所述執(zhí)行帶輪均為所述變徑輪，所述不等臂長真空機械手包括一組轉移組件或至少兩組轉移組件，每個所述轉移組件均包括兩個所述機械臂組件，兩所述驅動端的關節(jié)中心呈同軸設置，兩所述驅動帶輪相互連接并呈同軸設置；

49、其中，每組所述轉移組件中，兩所述第一臂交替或同時轉動，所述驅動帶輪不動，帶動對應的所述末端執(zhí)行器伸出或縮回時做直線運動，或帶動兩所述末端執(zhí)行器同時伸出或縮回。

50、通過采用上述技術方案，同一轉移組件中的兩個第一臂各交替或同時運動，兩個末端執(zhí)行器分別運動或同時運動，可以根據(jù)需求選用不同的運動方式，便于加工過程的進行。

51、可選的，還包括轉子組件，所述轉子組件包括同軸設置的第一轉軸、第二轉軸和第三轉軸，所述第二轉軸穿設于所述第一轉軸，所述第三轉軸穿設于所述第二轉軸，每組所述轉移組件中，兩所述第一臂分別固定設置于所述第一轉軸和所述第三轉軸，兩所述驅動帶輪均與所述第二轉軸同軸設置，并固定設置于所述第二轉軸側壁；

52、在工作狀態(tài)中，所述第一轉軸或所述第三轉軸中的一個轉動，另一個不動，所述第二轉軸不動，以帶動對應的所述末端執(zhí)行器運動；所述第二轉軸轉動帶動兩所述驅動帶輪同步轉動；所述第一轉軸和所述第三轉軸同時轉動，帶動兩所述末端執(zhí)行器同時運動。

53、通過采用上述技術方案，當?shù)谝晦D軸轉動時，第二轉軸和第三轉軸不轉動，此時固定設置于第一轉軸的第一臂運動并帶動對應的末端執(zhí)行器做回轉運動；當?shù)谌D軸轉動時，第一轉軸和第二轉不轉動，此時固定設置于第二轉軸的第一臂運動并帶動對應的末端執(zhí)行器做回轉運動；當?shù)谝晦D軸、第三轉軸同時轉動時，方向可同向或者反向，兩第一臂可實現(xiàn)同時伸出或者同時縮回；或者一個伸出一個縮回。

54、本發(fā)明提供的不等臂長真空機械手的有益效果至少包括：

55、1.第一臂與第二臂采用不等長的形式，同時整體結構較為緊湊，使空間占用率更小，同時第一臂和末端執(zhí)行器可各自獨立工作，便于適應不同的工況，同時可以擁有更多的路徑規(guī)劃方式；

56、2.驅動帶輪與所述執(zhí)行帶輪中的至少一個為變徑輪，變徑輪主要用于補償?shù)谝槐酆偷诙鄄煌行чL度的影響，以在第一臂伸展或縮回時，末端執(zhí)行器相對于安裝主體的直線運動，在工作過程中，夾持晶圓的路徑更短，提升了晶圓夾持效率；

57、3.根據(jù)第二夾角β與第一夾角θ之間的對應關系，可以測算當?shù)谝粖A角θ是不同角度值時的變徑輪的半徑，進一步保證了在第一臂伸展或縮回時，末端執(zhí)行器相對于安裝主體的直線運動。