本發(fā)明是關(guān)于藍(lán)寶石晶片搬運(yùn)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置。

背景技術(shù)：

目前，在藍(lán)寶石行業(yè)中從晶舟盒中取出晶片進(jìn)行搬運(yùn)很重要，用機(jī)械手晶片吸盤(pán)去吸取晶片的這種方式，避免了因?yàn)槿斯とツ萌【o晶片帶來(lái)的二次污染，對(duì)藍(lán)寶石的清洗帶來(lái)很大的幫助。

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能在很小的一個(gè)空間內(nèi)，晶片吸盤(pán)自動(dòng)吸取藍(lán)寶石晶片，任意放入指定的晶舟盒中，而且整個(gè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)行程能夠擴(kuò)大一倍甚至更多的機(jī)械手裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置，能搬運(yùn)晶片，所述用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置包括主電機(jī)、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(dǎo)軌滑塊、導(dǎo)軌滑塊安裝板、吸盤(pán)安裝座、晶片吸盤(pán)；

所述同步帶輪組包括主動(dòng)輪、同步帶、從動(dòng)輪，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪通過(guò)同步帶連接；同步帶輪組設(shè)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(dòng)輪、同步帶、從動(dòng)輪、脹緊套，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪通過(guò)同步帶連接；主動(dòng)輪與主電機(jī)鍵連接，從動(dòng)輪與絲桿模組連接，脹緊套用于固定從動(dòng)輪；

所述同步帶輪組ii包括主動(dòng)輪、同步帶、從動(dòng)輪，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪通過(guò)同步帶連接；主動(dòng)輪與同步帶輪軸ii連接，由齒輪驅(qū)動(dòng)；從動(dòng)輪與同步帶輪軸i連接，用于驅(qū)動(dòng)同步帶輪組iii中的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)；

所述同步帶輪組iii包括主動(dòng)輪、同步帶、從動(dòng)輪，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪通過(guò)同步帶連接；主動(dòng)輪與同步帶輪軸i鍵連接，由同步帶輪組ii驅(qū)動(dòng)；從動(dòng)輪固定在導(dǎo)軌滑塊安裝板上；

所述絲桿模組和主電機(jī)通過(guò)同步帶輪組i連接，主電機(jī)能驅(qū)動(dòng)絲桿模組的絲桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而絲桿模組的絲桿滑塊能隨著絲桿的旋轉(zhuǎn)前后運(yùn)動(dòng)；絲桿模組的一端通過(guò)絲桿模組安裝板固定在平臺(tái)(設(shè)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(jìn)而控制絲桿模組滑塊連接座的前后運(yùn)動(dòng)；

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

所述吸盤(pán)安裝座安裝在導(dǎo)軌滑塊的滑塊安裝面連接，使吸盤(pán)安裝座能隨著導(dǎo)軌滑塊的移動(dòng)前后運(yùn)動(dòng)，所述晶片吸盤(pán)安裝在吸盤(pán)安裝座上；吸盤(pán)安裝座通過(guò)皮帶夾緊塊與同步帶輪組iii連接，使得在同步帶輪(主動(dòng)輪、從動(dòng)輪)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，能夠帶動(dòng)晶片吸盤(pán)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(dòng)輪連接，另一端與齒輪連接，同步帶輪軸ii通過(guò)絲桿模組的軸承與絲桿模組滑塊連接座連接，使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)能帶動(dòng)同步帶輪組ii的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而同步帶輪組ii的主動(dòng)輪帶動(dòng)同步帶輪組ii的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述同步帶輪軸i的一端與同步帶輪組ii的從動(dòng)輪連接，另一端與同步帶輪組iii的主動(dòng)輪連接，同步帶輪軸i通過(guò)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(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)能帶動(dòng)同步帶輪組iii的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)同步帶輪組iii的皮帶前后運(yùn)動(dòng)；

所述同步帶輪組iii的主動(dòng)輪連接在同步帶輪軸i的一端，同步帶輪組iii的從動(dòng)輪通過(guò)小軸固定在絲桿模組的固定塊上，所述固定塊(通過(guò)螺釘)固定在導(dǎo)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(pán)安裝座固定，使吸盤(pán)安裝座、晶片吸盤(pán)能與同步帶輪組iii的同步帶同步運(yùn)動(dòng)；

所述齒條安裝板的一端安裝齒條，另一端固定在平臺(tái)上，并保證齒條和齒輪嚙合。

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

提供一種基于所述用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置的控制方法，具體為：

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

設(shè)絲桿模組滑塊連接座相對(duì)齒條運(yùn)動(dòng)速度為ν1，則齒條相對(duì)齒輪的運(yùn)動(dòng)速度為ν1，依據(jù)齒輪齒條嚙合關(guān)系：v＝πd1n、d1＝m1·z1，可知齒輪的轉(zhuǎn)速為：

其中，ν(mm/a)是齒條的運(yùn)動(dòng)速度，d1(mm)是分度圓，n(mm/a)是齒輪的轉(zhuǎn)速，m1是齒輪的模數(shù)，z1是齒輪的齒數(shù)；

設(shè)同步帶輪組ii的減速比為a2，則通過(guò)同步帶輪組ii之后，轉(zhuǎn)速變?yōu)閚3，即：n3＝n2·a2(mm/s)；

到達(dá)同步帶輪組iii，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)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(dòng)帶輪的模數(shù)，z2是它的齒數(shù)；

設(shè)晶片吸盤(pán)的運(yùn)動(dòng)速度與絲桿模組滑塊連接座的速度比設(shè)為a，滿(mǎn)足即最終晶片吸盤(pán)的運(yùn)動(dòng)速度與絲桿模組滑塊連接座的速度比為：

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，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(dǎo)程ph(mm)為5mm；設(shè)定機(jī)械手送片時(shí)間為18s，設(shè)定晶片吸盤(pán)的移動(dòng)速度為50mm/s；電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，齒輪的模數(shù)為0.8，齒數(shù)為30。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在晶片需要從晶舟盒中搬運(yùn)到另一個(gè)平臺(tái)的過(guò)程中，不需要人觸碰到晶片，機(jī)械手晶片吸盤(pán)，在一個(gè)狹小的空間自動(dòng)吸取藍(lán)寶石晶片，整個(gè)的行程可以擴(kuò)大一倍甚至更多。

本發(fā)明能避免晶片由人直接搬運(yùn)產(chǎn)生二次污染，更重要的是，能夠節(jié)省大量的操作空間，充分合理的利用了空間。這樣使得整個(gè)產(chǎn)線更加自動(dòng)化，也能節(jié)省大量的人力物力。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置的主視圖。

圖2為本發(fā)明用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置的左視圖。

圖3為本發(fā)明用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置的后視圖。

圖中的附圖標(biāo)記為：1主電機(jī)；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(pán)安裝座；10皮帶夾緊塊；11導(dǎo)軌滑塊；12導(dǎo)軌滑塊安裝板；13晶片吸盤(pán)；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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1、圖2、圖3所示的一種用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置，使用一個(gè)線性模組和同步帶輪組，齒輪3、齒條5等，將整個(gè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)行程擴(kuò)大一倍甚至更多，晶片吸盤(pán)13通過(guò)這樣的一個(gè)組件前后伸入伸出，吸取搬運(yùn)晶片。

所述用于吸取藍(lán)寶石晶片工藝的機(jī)械手裝置包括主電機(jī)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(dǎo)軌滑塊11、導(dǎo)軌滑塊安裝板12、吸盤(pán)安裝座9、晶片吸盤(pán)13。

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

所述同步帶輪組ii16包括主動(dòng)輪、同步帶、從動(dòng)輪，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪通過(guò)同步帶連接；主動(dòng)輪與同步帶輪軸ii4連接，由齒輪3驅(qū)動(dòng)；從動(dòng)輪與同步帶輪軸i6連接，用于驅(qū)動(dòng)同步帶輪組iii7中的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。

所述同步帶輪組iii7包括主動(dòng)輪、同步帶、從動(dòng)輪，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪通過(guò)同步帶連接；主動(dòng)輪與同步帶輪軸i6鍵連接，由同步帶輪組ii16驅(qū)動(dòng)；從動(dòng)輪固定在導(dǎo)軌滑塊安裝板12上。

所述絲桿模組18和主電機(jī)1通過(guò)同步帶輪組i15連接，主電機(jī)1能驅(qū)動(dòng)絲桿模組18的絲桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而絲桿模組18的絲桿滑塊能隨著絲桿的旋轉(zhuǎn)前后運(yùn)動(dòng)。絲桿模組18的一端通過(guò)絲桿模組安裝板17固定在平臺(tái)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(jìn)而控制絲桿模組滑塊連接座8的前后運(yùn)動(dòng)。

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

所述吸盤(pán)安裝座9安裝在導(dǎo)軌滑塊11的滑塊安裝面連接，使吸盤(pán)安裝座9能隨著導(dǎo)軌滑塊11的移動(dòng)前后運(yùn)動(dòng)，所述晶片吸盤(pán)13通過(guò)0型密封圈或其他形式的密封圈安裝在吸盤(pán)安裝座9上；所以隨著絲桿模組滑塊連接座8的前后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得導(dǎo)軌滑塊11、導(dǎo)軌滑塊安裝板12、吸盤(pán)安裝座9、晶片吸盤(pán)13前后運(yùn)動(dòng)。吸盤(pán)安裝座9通過(guò)皮帶夾緊塊10與同步帶輪組iii7連接，使得在同步帶輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，能夠帶動(dòng)晶片吸盤(pán)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(dòng)輪連接，另一端與齒輪3連接，同步帶輪軸ii4通過(guò)軸承與絲桿模組滑塊連接座8連接，使齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)能帶動(dòng)同步帶輪組ii16的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而同步帶輪組ii16的主動(dòng)輪帶動(dòng)同步帶輪組ii16的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述同步帶輪軸i6的一端與同步帶輪組ii16的從動(dòng)輪連接，另一端與同步帶輪組iii7的主動(dòng)輪連接，同步帶輪軸i6通過(guò)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(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)能帶動(dòng)同步帶輪組iii7的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)同步帶輪組iii7的皮帶前后運(yùn)動(dòng)。

所述同步帶輪組iii7的主動(dòng)輪連接在同步帶輪軸i6的一端，同步帶輪組iii7的從動(dòng)輪通過(guò)小軸14固定在固定塊上，所述固定塊通過(guò)螺釘固定在導(dǎo)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(pán)安裝座9固定，使吸盤(pán)安裝座9、晶片吸盤(pán)13能與同步帶輪組iii7的皮帶同步前后運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)這樣的一種傳動(dòng)方式，在絲桿模組18的行程下，晶片吸盤(pán)13所行走的行程擴(kuò)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(tái)上，并保證齒條5和齒輪3嚙合。

整個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)過(guò)程：主電機(jī)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(pán)13；具體如下：

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

絲桿模組18上的滑塊移動(dòng)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(guò)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(duì)齒條5運(yùn)動(dòng)速度為ν1，則齒條5相對(duì)齒輪3的運(yùn)動(dòng)速度為ν1。

依據(jù)齒輪3齒條5嚙合關(guān)系：

v＝πd1n(2)

d1＝m1·z1(3)

其中，ν(mm/s)是齒條5的運(yùn)動(dòng)速度，d1(mm)是分度圓，n(mm/s)是齒輪3的轉(zhuǎn)速，m1是齒輪3的模數(shù)，z1是齒輪3的齒數(shù)。

由此可知結(jié)構(gòu)中齒輪3的轉(zhuǎn)速：

通過(guò)同步帶輪組ii16之后，轉(zhuǎn)速變?yōu)閚3，同步帶輪組ii16的減速比為a2，即：

n3＝n2·a2(mm/s)(5)

到達(dá)同步帶輪組iii7，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)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(dòng)帶輪的模數(shù)，z2是它的齒數(shù)。

晶片吸盤(pán)13固定在同步帶輪組iii7的皮帶上，所以晶片吸盤(pán)13的運(yùn)動(dòng)速度與同步帶輪組iii7的帶速相同。

晶片吸盤(pán)13的運(yùn)動(dòng)速度與絲桿模組滑塊連接座8的速度比設(shè)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(guò)主電機(jī)1帶動(dòng)絲桿模組18運(yùn)動(dòng)，由于設(shè)備空間原因進(jìn)行轉(zhuǎn)接傳動(dòng)，不需要改變傳動(dòng)轉(zhuǎn)速，減速比定為1∶1；同步帶輪組ii用于傳動(dòng)同步帶輪組iii運(yùn)動(dòng)，除了改變傳動(dòng)方向之外，還需要提高傳動(dòng)速度，減速比定為1∶1.5；同步帶輪組iii用于帶動(dòng)晶片吸盤(pán)13運(yùn)動(dòng)，起傳動(dòng)作用，不改變速度傳輸，減速比定為1∶1。

因?yàn)樵O(shè)備空間的限制以及為了保證所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，選擇絲桿模組18中絲桿的直徑為20mm，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，擬定絲桿模組18的導(dǎo)程為5mm。機(jī)械手取片測(cè)量過(guò)程中，考慮到晶片厚度測(cè)量傳感器的感應(yīng)精度與感應(yīng)時(shí)間，設(shè)定機(jī)械手送片時(shí)間為18s，依據(jù)設(shè)計(jì)的行程設(shè)定晶片吸盤(pán)13的移動(dòng)速度為約50mm/s。

吸盤(pán)的運(yùn)動(dòng)速度與絲桿模組滑塊連接座8的速度比如上所述，由此設(shè)定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，而齒輪3的模數(shù)為0.8，齒數(shù)為30。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。