今天,在半導(dǎo)體制造工廠中,大部分工作都是由先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)和自動化系統(tǒng)完成的。在名為晶圓廠的半導(dǎo)體制造工廠中,機(jī)器人的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類工人,機(jī)器人是半導(dǎo)體加工領(lǐng)域的核心。在半導(dǎo)體器件制造過程中,每塊硅片(晶圓)的加工布局至關(guān)重要,而這一過程需要使用先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)來保證精確性。
對于用于半導(dǎo)體制造的工業(yè)機(jī)器人,如SCARA、圓柱形、笛卡爾和鉸接式機(jī)器人,選擇合適的機(jī)器人電機(jī)并優(yōu)化其速度和扭矩非常重要。否則,機(jī)器人的整體效率和生產(chǎn)率將受到影響。
在半導(dǎo)體工廠中,機(jī)器人被限制在主機(jī)加工機(jī)器內(nèi)部。如果其中一個機(jī)器人發(fā)生故障,它只會影響到該機(jī)器的生產(chǎn)率。然而,還有其他機(jī)器人在軌道上持續(xù)運(yùn)動,負(fù)責(zé)移動大量晶圓(通常是一組25個晶圓)在整個晶圓廠內(nèi)。如果其中一個機(jī)器人發(fā)生故障,將會影響到整個晶圓廠的工作流程。因此,在這些機(jī)器人的設(shè)計中,確保具備正確的機(jī)器人設(shè)計至關(guān)重要,以實(shí)現(xiàn)每半步移動幾分之一度的精確度。
無論應(yīng)用如何,所有機(jī)器人(圖 1)都具有一些非常重要的特征;它們都必須可靠、運(yùn)動精確且操作可預(yù)測。
圖 1:工業(yè)機(jī)器人手臂。
在設(shè)計機(jī)器人時,工程師需要考慮如何選擇適用的電機(jī)。根據(jù)Bill Schweber在他最近的一篇文章中所指出的,設(shè)計人員會考慮三個主要參數(shù)來選擇特定的電機(jī)類型和型號:電機(jī)的最小和最大速度(以及相關(guān)的加速度)、電機(jī)能提供的最大扭矩以及扭矩與速度曲線,以及電機(jī)運(yùn)行的精度和可重復(fù)性(不使用傳感器和閉環(huán)控制)。
Schweber先生通過工程設(shè)計方法探討了機(jī)器人電機(jī)選擇的許多有趣方面。例如,人們可能認(rèn)為分辨率越高,機(jī)器人的運(yùn)動就越精確,因?yàn)橛芯涔爬系母裱哉f"越多越好"。然而,事實(shí)是,高精度(高分辨率)意味著每微步的扭矩更小。因此,在最終的設(shè)計中,需要權(quán)衡考慮,特別是如果需要一個需要精確、可預(yù)測和可靠的機(jī)器人。
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