Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Для выполнения своих функций робот должен иметь: манипулятор с набором исполнительных механизмов (захват, сварочная головка, зонд и т. п.), позволяющий в автоматическом цикле выполнять требуемые функции; систему управления, обеспечивающую выдачу команд на исполнительные механизмы манипуляторов в зависимости от положения рабочих органов (внутренней информации о состоянии манипулятора) и от состояния внешней среды (ориентации детали, ее размерах, массе, температуре и т, п.). Автооператоры, как средства автоматической загрузки и комплексной автоматизации производства, известны и широко применяются уже более полувека.
Но сфера их применения ввиду жесткой специализации ограничена лишь массовым производством. Основное отличие робота от автооператора в универсальности, которая достигается введением легко переналаживаемой системы управления, применением манипулятора с большим числом степеней подвижности, позволяющего обслуживать зна- 266 Пп груоорпуьем- мал пи елейной йпль шаи насти епуоолодьемнастпи груоорююьемнюсти груоюпадьемнасти пю и ий йц Пнеомати- Злектрамека— тййраплцПо пюпу при и а нескии нинескии ясский Рнс. 11.1. Классификация промышленных роботов чнтельный объем пространства. Универсальным делается и охват робота, который часто напоминает кисть человека и может зажимать детали различного вида.
Благодаря универсальности робот получает перед автооператором следующие преимущества. 1. Объем выпуска однотипных роботов всегда больше, а номенклатура меньше, так как робот благодаря своей универсальности заменяет целую гамму автооператоров, т. е. роботы могут выпускаться в условиях крупносерийного производства. Это делает их более надежными и дешевыми. 2. Вследствие уменьшения числа типоразмеров облегчаются ремонт и обслуживание роботов, снабжение их запасными частямн и агрегатами, проще обеспечивается специализация наладчиков.
3. Универсальность робота упрощает его переналадку и обеспечивает возможность ее автоматизации, т. е. делает структуру производственной системы с роботами гибкой и мобильной. Классификация промышленных роботов представлена на рис. 11.1. По степени универсальности роботы делятся на специальные, специализированные и универсальные. Специальные роботы предназначены для выполнения какой-либо одной операции, обслуживания одного типа оборудования и весьма близки к автооператорам. Основное отличие специального робота от автооператора только в большей автономности первого. Манипулятор, как правило, весьма прост по конструкции, обладает одной-тремя степенями подвижности, система управления имеет узкий диапазон переналадок и работает по жесткой программе.
Специальные роботы широко используются для загрузки, перемещения и манипуляций полупроводниковыми пластинами в 267 элионных установках: установках ионного легирования, ионноплазменного и плазмохнмического травления, нанесения тонких пленок и др. Ввиду стабильности формы объекта манипулирования (меняется лишь диаметр пластины в пределах 60 150 мм) и требуемых траекторий движения универсальности манипулятора и системы управления и не требуется.
Специальным является робот, используемый для смены дисков с подложками в установке ионного легирования, показанный на рис. 5.7. Специальный робот или автооператор используется для перегрузки вакуумных камер модульной установки ионно-плазменного и плазмохимического травления (рис. 5.11). Его манипулятор имеет две степени свободы, и только гибкая система управления, позволяющая обеспечивать перегрузку камер в любой заданной последовательности, позволяет относить это устройство скорее к специальным роботам, чем к автооператорам. Универсальным является робот, манипулятор которого имеет ие менее семи рабочих движений: три линейных, три угловых и одно для удержания объекта манипулирования.
Универсальные роботы могут обслуживать оборудование различного технологического назначения, выполнять различные операции с широкой номенклатурой полуфабрикатов, их легко можно перепрограммировать и переключать на другую работу в пределах технических возможностей робота. Специализированные роботы предназначены для выполнения операций одного вида или обслуживания оборудования одного назначения.
Это наиболее широкий класс роботов, к которому принадлежит и большинство роботов для производства изделий электронной техники. К этим роботам предъявляется ряд специфических требований, которые и обусловливают специализацию роботов. Это требования к массе объектов манипулирования, точности манипулирования, к среде, в которой робот должен работать, и к возмущениям, которые он вносит в эту среду. По массе и размерам объектов манипулирования различают роботы большой, средней и малой грузоподъемности. Роботы большой грузоподъемности манипулируют объектами массой более 60 кг, средней — 5 ...
60 кг и малой — менее 5 кг. В отдельную группу выделяют обычно роботы для манипулирования миниатюрными изделиями с массой менее килограмма. Доля роботов этой группы в общем объеме выпуска возросла с 3 э/а в 1982 г. до 40 «6 в 1986 г. Все роботы электронной техники принадлежат, как правило, к этой группе. По требованиям к точности манипулирования различают роботы нормальной точности с погрешностью позиционирования в зависимости от грузоподъемности 0,1 ... 5 мм, прецизионные роботы с погрешностью 5 ... 100 мкм и ультрапрецизионные роботы с погрешностью до 0,03 мкм. Роботы нормальной точности применяют для манипулирования транспортными или технологическими кас- 268 сетами, перекладки полупроводниковых пластин из кассеты в кассету, укладки пластин на карусель в напылительном оборудовании, иа химических операциях и т.
п. Прецизионные роботы манипулируют пластинами или кристаллами на операциях посадки кристалла, разварки выводов, герметизации корпусов, манипулируют интегральными схемами на операциях контроля и разбраковки. Ультрапрецизионные роботы с погрешностью 0,03 ... 1 мкм манипулируют пластинами на операциях литографии.
К технологическим ультрапрецнзионным роботам может быть отнесена автоматическая установка проекционной фотолитографии ЭМ-584, обеспечивающая дискретность перемещения 0,03мкм (см. гл. 7). По требованиям к окружающей среде различают роботы, которые могут работать в масляном и безмасляном вакууме, существенно не изменяя его параметров, чистые, или «белые», роботы, которые не ухудшают атмосферу чистых комнат соответствующих классов (см. гл. 1), и обычные роботы, к которым не предъявляется никаких специфических требований по герметичности, газо- и пылевыделениям.
Для работы в чистых комнатах разрабатывается новое поколение роботов, основная цель применения которых — устранить контакт человека с обрабатываемыми изделиями. Именно человек является основным источником загрязнений поверхности полупроводниковых структур. Для таких роботов необходим специальный привод с минимальным числом пар внешнего трения, минимальным выделением продуктов износа, паров масел, отсутствием «карманов» и зон, способствующих накоплению пыли и препятствующих общему ламинарному потоку воздуха в помещении.
Так, робот А!риа фирмы МйегоЬо( для предотвращения выделения продуктов износа из механизмов и устранения «карманов» одет в одежду из специальной ткани, что сделало его пригодным для работы в помещениях первой категории, Робот Ршпа Фирмы 1)пнпайоп оснащен встроенным в руку вентилятором, создающим в зоне захвата ламинарный всасывающий поток воздуха, способствующий дополнительной локальной очистке воздушной среды в зоне манипулирования.
По гибкости управляющего алгоритма и уровню своего «интеллектуального» развития промышленные роботы принято делить на три поколения. Роботы первого поколения работают по жесткой программе. Эти роботы не способны воспринимать внешнюю по отношению к нему информацию об ориентации детали, ее размерах, весе, усилии зажима. Их реакцию всегда можно заранее предсказать, зная состояние робота, он не способен адаптироваться к изменяющейся внешней среде. Такие роботы можно использовать только на сравнительно простых транспортно-перегрузочных 269 операциях или на простейших технологических (окраска, гальванопокрытие, сушка).
В производстве ИС роботы первого поколения используются лишь для транспортно-перегрузочных операций. Управление такими роботами осуществляется от механических или пневматических командоаппаратов, от специальных контактно-релейных и электронных схем или от специализированных и универсальных контроллеров, построенных на микропроцессорной основе, Программирование цикла работы осуществляется перенастройкой командоаппаратов, перекоммутацией штекерной панели, составлением и записью в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) алгоритма управления илн обучением. При обучении робот управляется вручную, система управления следит и запоминает порядок движений рабочих органов и таким образом формирует в ОЗУ алгоритм управления.
Типовыми примерами таких роботов являются РФ-202 с управлением от механического командоаппарата, ПР5-2П с управлением от пневматического командоаппарата, ПРП2-2 с управлением от специализированных программируемых контроллеров и РФ-202М с обучаемой системой управления, состоящей из арифметическо-логического устройства и ОЗУ. Конструкции этих роботов описаны в $11.4. Роботы второго поколения, или адаптивные, работают по гибкой программе, их реакция определяется не только состоянием робота, но и состоянием внешней среды, для чего они снабжены датчиками внешней информации; искусственными зрением, слухом, осязанием и другими устройствами, позволяющими выделять необходимую информацию об ориентации детали, ее размерах и других свойствах. Система управления такими роботами строится на базе микроЭВМ для перепрограммирования в ней используются специальные диалоговые языки, близкие к естественному и не требующие от пользователя (технолога или оператора) практически никакой подготовки к программированию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
