晶片输送装置中的运动技术应用

项目概况及要求

这是一个两轴半导体晶片输送机械手的应用实例，用于配合应用德国工业标准的半导体测量工具。该机械手的作用是进行晶片输送和对准操作，随后将晶片送入真空测量室测量。

内部输送装置

内部输送装置是一个自动机械手，可将晶片从晶片库送入测量室。这个运动对时间有极为严格的要求，它直接影响晶片输送速度，必须非常准确。

预对准装置

预对准装置是测量工具的一个主要部件，用于确定晶片切口方位以及晶片中心与预对准操作头（pre-aligner）回转轴之间的偏心值。

控制中最大的挑战，来自内部输送装置，以及必须移动大小尺寸不同的晶片。

如何轻松应对挑战？

增强控制算法
快速开发与适应能力（可在4周内完成 I/O 板设计，并提供原型）
与以前的解决方案相比，可降低成本高达60%
小型封装，外观整洁，布线少，驱动器可靠近电机安装。

以下内部输送装置轴波特图说明了在控制技术方面面临的挑战，以及所采用的解决方案。

该装置在 27Hz 处有一个很深的反共振陷波，以及两个分别位于 140Hz 和 190Hz 的共振组。为处理该共振，采用了共振补偿滤波器，并形成以下响应特性。

使用该共振补偿数字式滤波器，可实现效益更高、性能更佳、且更为稳定的系统（12Hz 位置回路）。


解决方案

该解决方案采用了源自丹纳赫传动的标准和定制产品。配有标准电机和 Pico 驱动器的直接驱动系统取代了Harmonic Drive 减速机和技术过时的伺服系统。

采用标准的 Servostar PD PicoDrive，取消了风扇，以避免所有机械干扰（机械精度为1纳米）。
ITU 电机：BDL4-SMB，配有零齿槽效应制动器，并针对24伏直流母线对绕组进行了优化处理。
PAL 电机：AKM21电机，配有5000LPR编码器。
定制 I/O板，专为所有机器 I/O 要求而设计。该 I/O 板安装在 PicoDrive 外壳中。