專利名稱：平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械本體，具體地說(shuō)是一種平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著電子、航天、軍事和生物醫(yī)藥等工業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品和現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)要求微型化、精密化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性。特別是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造業(yè)發(fā)展迅速，目前采用人工或普通機(jī)械手已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了要求，需要能夠適應(yīng)高潔凈度使用環(huán)境和滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)動(dòng)靈活可靠、重復(fù)定位精度高的要求的用于半導(dǎo)體器件搬運(yùn)的小型機(jī)器人，然而，這種小型機(jī)器人目前尚無(wú)報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)計(jì)要求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠適應(yīng)高潔凈度使用環(huán)境和滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)動(dòng)靈活可靠、重復(fù)定位精度高的要求的用于半導(dǎo)體器件搬運(yùn)的平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。它也適用于其他需要小型機(jī)器人的行業(yè)和場(chǎng)合。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括Z軸、T軸及R軸，Z軸為升降機(jī)構(gòu)，T軸為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，整體安裝在Z軸的支架上，其上方設(shè)回轉(zhuǎn)筒，R軸部件整體安裝在回轉(zhuǎn)筒上；其特征在于具有至少一個(gè)R軸部件，R軸部件通過(guò)回轉(zhuǎn)筒與T軸安裝在一起，其上配有末端執(zhí)行器；R軸部件包括固定帶輪、大臂殼體、從動(dòng)帶輪、帶輪軸、小臂殼體及二級(jí)從動(dòng)帶輪，其中的固定帶輪與從動(dòng)帶輪為2∶1齒數(shù)比結(jié)構(gòu)，帶輪軸與二級(jí)從動(dòng)帶輪為1∶2齒數(shù)比結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)臂殼與從動(dòng)帶輪間為負(fù)號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)，即大臂殼體與小臂殼體與末端執(zhí)行器為1∶-2∶1轉(zhuǎn)數(shù)比的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述固定帶輪與從動(dòng)帶輪的旋轉(zhuǎn)中心距與帶輪軸與二級(jí)從動(dòng)帶輪的旋轉(zhuǎn)中心距為相等結(jié)構(gòu)；其中一個(gè)R軸部件具體結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)支板、固定帶輪、大臂殼體、從動(dòng)帶輪、繞帶輪軸、小臂殼體、二級(jí)從動(dòng)帶輪、安裝架、一級(jí)齒型帶、齒型帶調(diào)節(jié)裝置、二級(jí)齒型帶、擋塊組成，所述驅(qū)動(dòng)裝置安裝于固定在回轉(zhuǎn)筒上的回轉(zhuǎn)支板上，大臂殼體裝配在驅(qū)動(dòng)裝置輸出軸上，固定帶輪通過(guò)擋塊穿過(guò)大臂殼體、與回轉(zhuǎn)支板相連，并通過(guò)一級(jí)齒型帶與繞帶輪軸旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)帶輪嚙合，帶輪軸固定在大臂殼體末端，小臂殼體與從動(dòng)帶輪安裝在一起，帶輪軸通過(guò)二級(jí)齒型帶與繞小臂殼體末端旋轉(zhuǎn)的二級(jí)從動(dòng)帶輪嚙合，二級(jí)從動(dòng)帶輪配裝帶有末端執(zhí)行器的安裝架；所述大臂殼體底部設(shè)有弧形孔，所述擋塊為弧形，穿過(guò)大臂殼體的弧形孔，使其兩端安裝在固定帶輪和回轉(zhuǎn)支板之間；所述一級(jí)齒型帶和二級(jí)齒型帶上分別設(shè)有齒型帶調(diào)節(jié)裝置。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型所述R軸伸展運(yùn)動(dòng)，使得末端執(zhí)行器運(yùn)行平穩(wěn)，速度和加速度控制準(zhǔn)確，動(dòng)作靈活可靠，重復(fù)定位精度高。
2.由于本實(shí)用新型大臂殼體、小臂殼體與末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)數(shù)比為1∶-2∶1的負(fù)號(hào)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)大臂殼體中心距與小臂殼體中心距等長(zhǎng)，其末端執(zhí)行器可形成直線伸縮運(yùn)動(dòng)，完成物件的搬運(yùn)和傳遞動(dòng)作，適用于半導(dǎo)體器件搬運(yùn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、實(shí)用，也簡(jiǎn)化了相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)。
3.本實(shí)用新型多數(shù)零部件采用硬質(zhì)鋁合金材料，既可保證整機(jī)強(qiáng)度也可降低重量?；剞D(zhuǎn)支板22、大臂殼體24、小臂殼體27、安裝架29等外露部件表面進(jìn)行拋光和鍍鎳處理，其余零部件也進(jìn)行了鍍鎳，所有需要潤(rùn)滑處均采用潔凈潤(rùn)滑脂，保證能夠在高潔凈度環(huán)境中使用。
4.本實(shí)用新型各軸均采用伺服驅(qū)動(dòng)裝置控制，動(dòng)態(tài)控制性能好。


圖1-1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例(雙R軸)結(jié)構(gòu)主視圖。
圖1-2為圖1-1的左視圖。
圖1-3為圖1-1的A向視圖。
圖2-1為圖1-1中的R軸部件結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2-2為圖2-1中的俯視圖。
圖2-3為圖2-2中的A-A剖視圖。
圖3為本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例(單R軸)結(jié)構(gòu)主視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖1-1、1-2、1-3所示，本實(shí)用新型為一個(gè)雙R軸結(jié)構(gòu)，包括Z軸、T軸及末端執(zhí)行器及R軸部件。
Z軸由Z軸驅(qū)動(dòng)裝置1(起升降作用，采用伺服電機(jī))、滑塊3、導(dǎo)軌13、絲杠螺母副4、支架5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、安裝板9及底板10組成，其中Z軸驅(qū)動(dòng)裝置1安裝在支架5上，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(本實(shí)施例采用同步齒型帶)與絲杠螺母副4中的螺母連接，絲杠一端固定于底板10上，所述螺母通過(guò)軸承固定于支架5上，安裝在支架5上的滑塊3與導(dǎo)軌13滑動(dòng)配合，導(dǎo)軌13兩端分別固定于安裝板9和底板10上；安裝板9直接安裝于系統(tǒng)的安裝平臺(tái)上，或安裝在外部軸(相當(dāng)于X軸)的安裝座板上。
T軸由T軸驅(qū)動(dòng)裝置2(起旋轉(zhuǎn)作用，采用伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、減速裝置6、回轉(zhuǎn)筒8、過(guò)渡軸11及支撐筒12組成，整體安裝在Z軸的支架5上；具體為T軸驅(qū)動(dòng)裝置2安裝在支架5上，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(本實(shí)施例采用同步齒型帶)與固定于支架5上的減速裝置6的輸入軸相連，減速裝置6的輸出軸通過(guò)與其固定的過(guò)渡軸11與位于其上方的回轉(zhuǎn)筒8相連，回轉(zhuǎn)筒8下方通過(guò)軸承與安裝在支架5上的支撐筒12相連；兩個(gè)R軸部件7(作為伸展軸)安裝在回轉(zhuǎn)筒8上。
如圖1-1、1-2、1-3所示，所述兩個(gè)R軸部件7結(jié)構(gòu)相同，均帶末端執(zhí)行器。如圖2-1、2-2、2-3所示，每個(gè)R軸部件由驅(qū)動(dòng)裝置21、回轉(zhuǎn)支板22、固定帶輪23、大臂殼體24、從動(dòng)帶輪25、帶輪軸26、小臂殼體27、二級(jí)從動(dòng)帶輪28、安裝架29、一級(jí)齒型帶31、齒型帶調(diào)節(jié)裝置32、二級(jí)齒型帶33、擋塊34組成，其中所述驅(qū)動(dòng)裝置21(采用伺服電機(jī))安裝于固定在回轉(zhuǎn)筒8上的回轉(zhuǎn)支板22上，大臂殼體24裝配在驅(qū)動(dòng)裝置21輸出軸上，固定帶輪23通過(guò)擋塊34與回轉(zhuǎn)支板22固定，并通過(guò)一級(jí)齒型帶31與繞帶輪軸26旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)帶輪25嚙合，帶輪軸26固定在大臂殼體24末端，小臂殼體27與從動(dòng)帶輪25安裝在一起，帶輪軸26通過(guò)二級(jí)齒型帶33與繞小臂殼體27末端旋轉(zhuǎn)的二級(jí)從動(dòng)帶輪28嚙合，二級(jí)從動(dòng)帶輪28配裝帶末端執(zhí)行器30的安裝架29；一級(jí)齒型帶31和二級(jí)齒型帶33上分別設(shè)有齒型帶調(diào)節(jié)裝置32。
其工作過(guò)程如下固定于支架5上的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置1通過(guò)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副4上的螺母旋轉(zhuǎn)，螺母旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)支架5沿著導(dǎo)軌13進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)；T軸驅(qū)動(dòng)裝置2通過(guò)同步齒型帶帶動(dòng)減速裝置6的輸入軸旋轉(zhuǎn)，減速裝置6的輸出軸通過(guò)過(guò)渡軸11帶動(dòng)固定于過(guò)渡軸11上的回轉(zhuǎn)筒8回轉(zhuǎn)，從而使得安裝在回轉(zhuǎn)筒8上的R軸部件整體回轉(zhuǎn)。
大臂殼體24由驅(qū)動(dòng)裝置21帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在大臂殼體24旋轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)一級(jí)齒型帶31帶動(dòng)從動(dòng)帶輪25旋轉(zhuǎn)，固定帶輪23與從動(dòng)帶輪25的齒數(shù)比為2∶1。從動(dòng)帶輪25帶動(dòng)殼體27旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)二級(jí)齒型帶33帶動(dòng)二級(jí)從動(dòng)帶輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪軸26與二級(jí)從動(dòng)帶輪28的齒數(shù)比為1∶2。旋轉(zhuǎn)臂殼與從動(dòng)帶輪間為負(fù)號(hào)傳遞機(jī)構(gòu)(即大臂殼體24與小臂殼體27的旋轉(zhuǎn)方向相反，小臂殼體27與末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)方向相反，實(shí)現(xiàn)大臂殼體24與小臂殼體27與末端執(zhí)行器30的轉(zhuǎn)數(shù)比為1∶-2∶1的傳動(dòng)關(guān)系；所述固定帶輪23與從動(dòng)帶輪25的旋轉(zhuǎn)中心距與帶輪軸26和二級(jí)從動(dòng)帶輪28的旋轉(zhuǎn)中心距相等結(jié)構(gòu)。在驅(qū)動(dòng)裝置21驅(qū)動(dòng)大臂殼體24旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)末端執(zhí)行器20沿著圖2-2的x軸線方向(或圖1-3的平行于x軸線方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，即伸展運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型所述R軸伸展運(yùn)動(dòng)，使得末端執(zhí)行器30運(yùn)行平穩(wěn)，速度和加速度控制準(zhǔn)確，動(dòng)作靈活可靠，重復(fù)定位精度高。
由于本實(shí)用新型所述固定帶輪23是通過(guò)穿過(guò)大臂殼體24底部上的弧形孔的擋塊34(擋塊34為弧形截面)固定于回轉(zhuǎn)支板22上的結(jié)構(gòu)，使得大臂殼體24的下面與驅(qū)動(dòng)裝置21相連，同時(shí)固定帶輪23與回轉(zhuǎn)支板22相連，用來(lái)實(shí)現(xiàn)1∶-2∶1機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單、實(shí)用，也簡(jiǎn)化了相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型多數(shù)零部件采用硬質(zhì)鋁合金材料，既可保證整機(jī)強(qiáng)度也可降低重量?；剞D(zhuǎn)支板22、大臂殼體24、小臂殼體27、末端執(zhí)行器安裝架29等外露部件表面進(jìn)行拋光和鍍鎳處理，其余零部件也進(jìn)行了鍍鎳，所有需要潤(rùn)滑處均采用潔凈潤(rùn)滑脂，保證能夠在高潔凈度環(huán)境中使用。
其中，本實(shí)用新型采用轉(zhuǎn)數(shù)比為1∶-2∶1的隨動(dòng)齒型帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及固定帶輪23與從動(dòng)帶輪25的旋轉(zhuǎn)中心距與帶輪軸26和二級(jí)從動(dòng)帶輪28的旋轉(zhuǎn)中心距相等結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了R軸的伸展，并保證末端執(zhí)行器30進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于本實(shí)用新型為單手(一個(gè)R軸)，參見(jiàn)圖3。還可以為多手形式。
權(quán)利要求1.一種平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人，包括Z軸、T軸及R軸，Z軸為升降機(jī)構(gòu)，T軸為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，整體安裝在Z軸的支架(5)上，其上方設(shè)回轉(zhuǎn)筒(8)，R軸部件整體安裝在回轉(zhuǎn)筒(8)上；其特征在于具有至少一個(gè)R軸部件，R軸部件(7)通過(guò)回轉(zhuǎn)筒(8)與T軸安裝在一起，其上配有末端執(zhí)行器；R軸部件(7)包括固定帶輪(23)、大臂殼體(24)、從動(dòng)帶輪(25)、帶輪軸(26)、小臂殼體(27)及二級(jí)從動(dòng)帶輪(28)，其中的固定帶輪(23)與從動(dòng)帶輪(25)為2∶1齒數(shù)比結(jié)構(gòu)，帶輪軸(26)與二級(jí)從動(dòng)帶輪(28)為1∶2齒數(shù)比結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)臂殼與從動(dòng)帶輪間為負(fù)號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)，即大臂殼體(24)與小臂殼體(27)與末端執(zhí)行器(30)為1∶-2∶1轉(zhuǎn)數(shù)比的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述固定帶輪(23)與從動(dòng)帶輪(25)的旋轉(zhuǎn)中心距與帶輪軸(26)與二級(jí)從動(dòng)帶輪(28)的旋轉(zhuǎn)中心距為相等結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于其中一個(gè)R軸部件(7)具體結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置(21)、回轉(zhuǎn)支板(22)、固定帶輪(23)、大臂殼體(24)、從動(dòng)帶輪(25)、繞帶輪軸(26)、小臂殼體(27)、二級(jí)從動(dòng)帶輪(28)、安裝架(29)、一級(jí)齒型帶(31)、齒型帶調(diào)節(jié)裝置(32)、二級(jí)齒型帶(33)、擋塊(34)組成，所述驅(qū)動(dòng)裝置(21)安裝于固定在回轉(zhuǎn)筒(8)上的回轉(zhuǎn)支板(22)上，大臂殼體(24)裝配在驅(qū)動(dòng)裝置(21)輸出軸上，固定帶輪(23)通過(guò)擋塊(34)穿過(guò)大臂殼體(24)、與回轉(zhuǎn)支板(22)相連，并通過(guò)一級(jí)齒型帶(31)與繞帶輪軸(26)旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)帶輪(25)嚙合，帶輪軸(26)固定在大臂殼體(24)末端，小臂殼體(27)與從動(dòng)帶輪(25)安裝在一起，帶輪軸(26)通過(guò)二級(jí)齒型帶(33)與繞小臂殼體(27)末端旋轉(zhuǎn)的二級(jí)從動(dòng)帶輪(28)嚙合，二級(jí)從動(dòng)帶輪(28)配裝帶有末端執(zhí)行器(30)的安裝架(29)。
3.按照權(quán)利要求2所述平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于所述大臂殼體(24)底部設(shè)有弧形孔，所述擋塊(34)為弧形，穿過(guò)大臂殼體(24)的弧形孔，使其兩端安裝在固定帶輪(23)和回轉(zhuǎn)支板(22)之間。
4.按照權(quán)利要求2所述平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于所述一級(jí)齒型帶(31)和二級(jí)齒型帶(33)上分別設(shè)有齒型帶調(diào)節(jié)裝置(32)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械本體，具體地說(shuō)是一種平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。包括Z軸、T軸及R軸，Z軸為升降機(jī)構(gòu)，T軸為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，整體安裝在Z軸的支架上，其上方設(shè)回轉(zhuǎn)筒，R軸部件整體安裝在回轉(zhuǎn)筒上；具有至少一個(gè)R軸部件，R軸部件通過(guò)回轉(zhuǎn)筒與T軸安裝在一起，其上配有末端執(zhí)行器；R軸部件包括固定帶輪、大臂殼體、從動(dòng)帶輪、帶輪軸、小臂殼體及二級(jí)從動(dòng)帶輪，其中的固定帶輪與從動(dòng)帶輪為2∶1齒數(shù)比結(jié)構(gòu)，帶輪軸與二級(jí)從動(dòng)帶輪為1∶2齒數(shù)比結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)臂殼與從動(dòng)帶輪間為負(fù)號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)，即大臂殼體與小臂殼體與末端執(zhí)行器為1∶－2∶1轉(zhuǎn)數(shù)比的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。它重量輕，動(dòng)態(tài)控制性能好，重復(fù)定位精度高。
文檔編號(hào)B25J9/06GK2850850SQ20052009377
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者李學(xué)威, 董吉順, 魏輝, 徐方, 張靜宇 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司