一种多连杆双手指真空机械手臂的制作方法

本发明涉及真空机械手，特别涉及一种多连杆双手指真空机械手臂。

背景技术：

1、在半导体制造领域，真空机械手臂是晶圆搬运的核心设备。随着产线效率要求的提升，针对外部大间距并列工位进行同步双晶圆搬运的需求日益增加。为了满足这一需求，现有的解决方案通常分为两类：一类是左右手臂各自独立安装且由不同机构驱动，由于控制精度与机械漂移的影响，这种方案难以保证双手指之间大间距的恒定以及伸缩运动的绝对同步性，导致传输精度受限。

2、另一类方案是左、右手臂共用同一个前端手指连接件，通过刚性物理连接实现集成化。这种集成化结构虽然在理论上提升了同步性，但在大间距、大跨度的应用场景下，左右手臂与手指连接件构成了典型的刚性闭环过约束机构。由于零部件机械加工公差及轴向跳动的存在，装配后左右两侧手臂在z轴方向上极易产生微小的高度差。

3、在这种刚性闭环约束下，微小的高度误差会转化为巨大的装配内应力，导致机械手臂在真空环境下运行过程中，关节轴承承受异常偏载，进而发生运动干涉、运转阻滞及异常摩擦发尘，严重污染晶圆并缩短设备寿命。此外，现有的肘关节大多采用不可调的固定结构，无法根据产线需求灵活适配具有高度差的多个传输工位。同时，现有的多轴同轴驱动结构对轴向尺寸精度要求极其苛刻。因此，亟需设计一种既能保持物理集成带来的大间距同步精度，又能有效释放内应力、灵活适配高度且降低装配难度的真空机械手臂。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多连杆双手指真空机械手臂，本发明通过左右手臂的末端物理集成化设计，解决现有双臂同步性差、间距精度难以保证的问题；同时利用创新的肘部调高与锁紧机构，解决大间距平行闭环机构因过约束产生的装配内应力导致关节轴承承受异常偏载、进而引发运动干涉与摩擦发尘的问题；并进一步降低驱动轴系对立柱连接轴轴向尺寸公差的依赖。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种多连杆双手指真空机械手臂，包括左手臂组件、右手臂组件和末端执行组件，左手臂组件、右手臂组件均包括大臂和小臂，大臂与小臂之间通过肘关节连接机构连接，小臂的腕部连接有末端执行组件；

4、肘关节连接机构包括螺纹轴、螺纹调节座和肘轴套筒，大臂的肘部固定安装有螺纹轴，螺纹轴外部螺纹连接螺纹调节座，螺纹调节座承托套设在螺纹轴外部的肘轴套筒，螺纹轴与肘轴套筒之间的环形间隙内设置锁紧机构，肘轴套筒的外部与小臂的肘部转动连接。

5、进一步地，锁紧机构包括楔形的肘部胀紧套和肘部胀紧套压盖，肘部胀紧套插接于螺纹轴与肘轴套筒之间的环形间隙内，螺纹轴的顶端面固定安装有肘部胀紧套压盖。

6、进一步地，末端执行组件包括手指连接件和双手指，手指连接件连接有两个腕轴，两个腕轴分别通过腕轴承与左手臂组件、右手臂组件的小臂腕部转动连接，两个双手指安装在手指连接件上。

7、一种多连杆双手指真空机械手臂，还包括同轴驱动机构、上转盘和下转盘，左手臂组件、右手臂组件的大臂分别固定安装于上转盘、下转盘，下转盘与上转盘之间通过肩轴承转动连接；

8、同轴驱动机构包括外轴、内轴和胀紧组件，内轴与外轴同轴转动连接，外轴与下转盘固定连接，上转盘通过胀紧组件固定连接于内轴。

9、进一步地，左手臂组件、右手臂组件的小臂的腕部之间设有交叉钢带；

10、交叉钢带包括轴向高度分层错位布置的第一开环钢带和第二开环钢带，第一开环钢带与第二开环钢带的两端分别锚固在两个小臂腕部的圆弧侧面上，第一开环钢带与第二开环钢带在俯视投影下呈交叉设置。

11、本发明的优点与积极效果为：

12、1、本发明通过手指连接件将左手臂组件、右手臂组件的末端物理集成为整体，强制保证了大间距双手指的同步伸缩精度与间距稳定性，有效提升了双晶圆搬运的可靠性。

13、2、本发明通过左手臂组件、右手臂组件关节处独立的肘关节连接机构，能够分别调整小臂及其外部连接件的高度，实现了对多高度传输工位的灵活适配，同时通过高度独立补偿，有效释放了大间距平行闭环机构产生的装配内应力，解决了关节轴承因承受异常偏载而导致的运动干涉、运转阻滞及异常摩擦发尘问题。

14、3、本发明通过锁紧机构锁紧螺纹轴与肘轴套筒之间的环形间隙，实现了肘关节调节机构径向零背隙锁死及轴向承托位的刚性压紧，确保了机械手臂在真空高速运行下的结构稳定度。

15、4、本发明通过交叉钢带的设计，在保证高精度直线位姿约束的同时，彻底杜绝了钢带间的干涉摩擦。

16、5、本发明的上转盘通过胀紧组件与内轴胀紧连接，降低了同轴驱动机构对立柱轴系轴向尺寸精度的依赖，提升了装配良率。

1.一种多连杆双手指真空机械手臂，包括左手臂组件、右手臂组件和末端执行组件，左手臂组件、右手臂组件均包括大臂和小臂，其特征在于，大臂与小臂之间通过肘关节连接机构连接，小臂的腕部连接有末端执行组件；

2.根据权利要求1所述的多连杆双手指真空机械手臂，其特征在于，锁紧机构包括楔形的肘部胀紧套和肘部胀紧套压盖，肘部胀紧套插接于螺纹轴与肘轴套筒之间的环形间隙内，螺纹轴的顶端面固定安装有肘部胀紧套压盖。

3.根据权利要求1所述的多连杆双手指真空机械手臂，其特征在于，末端执行组件包括手指连接件和双手指，手指连接件连接有两个腕轴，两个腕轴分别通过腕轴承与左手臂组件、右手臂组件的小臂腕部转动连接，两个双手指安装在手指连接件上。

4.根据权利要求1所述的多连杆双手指真空机械手臂，其特征在于，还包括同轴驱动机构、上转盘和下转盘，左手臂组件、右手臂组件的大臂分别固定安装于上转盘、下转盘，下转盘与上转盘之间通过肩轴承转动连接；

5.根据权利要求1所述的多连杆双手指真空机械手臂，其特征在于，左手臂组件、右手臂组件的小臂的腕部之间设有交叉钢带；