平面多關節機器人的製作方法

2023-07-23 11:17:26

專利名稱：平面多關節機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於工業機器人的機械本體，具體地說是一種平面多關節型機器人。
背景技術：
隨著電子、航天、軍事和生物醫藥等工業的不斷發展，現代工業產品和現代科學實驗活動要求微型化、精密化、高純度、高質量和高可靠性。特別是國內半導體製造業發展迅速，目前採用人工或普通機械手已經遠遠滿足不了要求，需要能夠適應高潔淨度使用環境和滿足結構簡單緊湊、運動靈活可靠、重複定位精度高的要求的用於半導體器件搬運的小型機器人，然而，這種小型機器人目前尚無報導。
實用新型內容針對上述現有技術中的設計要求，本實用新型的目的在於提供一種能夠適應高潔淨度使用環境和滿足結構簡單緊湊、運動靈活可靠、重複定位精度高的要求的用於半導體器件搬運的平面多關節型機器人。它也適用於其他需要小型機器人的行業和場合。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是包括Z軸、T軸及R軸，Z軸為升降機構，T軸為旋轉機構，整體安裝在Z軸的支架上，其上方設迴轉筒，R軸部件整體安裝在迴轉筒上；其特徵在於具有至少一個R軸部件，R軸部件通過迴轉筒與T軸安裝在一起，其上配有末端執行器；R軸部件包括固定帶輪、大臂殼體、從動帶輪、帶輪軸、小臂殼體及二級從動帶輪，其中的固定帶輪與從動帶輪為2∶1齒數比結構，帶輪軸與二級從動帶輪為1∶2齒數比結構，旋轉臂殼與從動帶輪間為負號傳遞結構，即大臂殼體與小臂殼體與末端執行器為1∶-2∶1轉數比的傳動結構；所述固定帶輪與從動帶輪的旋轉中心距與帶輪軸與二級從動帶輪的旋轉中心距為相等結構；其中一個R軸部件具體結構由驅動裝置、迴轉支板、固定帶輪、大臂殼體、從動帶輪、繞帶輪軸、小臂殼體、二級從動帶輪、安裝架、一級齒型帶、齒型帶調節裝置、二級齒型帶、擋塊組成，所述驅動裝置安裝於固定在迴轉筒上的迴轉支板上，大臂殼體裝配在驅動裝置輸出軸上，固定帶輪通過擋塊穿過大臂殼體、與迴轉支板相連，並通過一級齒型帶與繞帶輪軸旋轉的從動帶輪嚙合，帶輪軸固定在大臂殼體末端，小臂殼體與從動帶輪安裝在一起，帶輪軸通過二級齒型帶與繞小臂殼體末端旋轉的二級從動帶輪嚙合，二級從動帶輪配裝帶有末端執行器的安裝架；所述大臂殼體底部設有弧形孔，所述擋塊為弧形，穿過大臂殼體的弧形孔，使其兩端安裝在固定帶輪和迴轉支板之間；所述一級齒型帶和二級齒型帶上分別設有齒型帶調節裝置。
本實用新型具有如下優點1.本實用新型所述R軸伸展運動，使得末端執行器運行平穩，速度和加速度控制準確，動作靈活可靠，重複定位精度高。
2.由於本實用新型大臂殼體、小臂殼體與末端執行器轉數比為1∶-2∶1的負號傳動結構，同時大臂殼體中心距與小臂殼體中心距等長，其末端執行器可形成直線伸縮運動，完成物件的搬運和傳遞動作，適用於半導體器件搬運，結構簡單、緊湊、實用，也簡化了相關零件的結構。
3.本實用新型多數零部件採用硬質鋁合金材料，既可保證整機強度也可降低重量。迴轉支板22、大臂殼體24、小臂殼體27、安裝架29等外露部件表面進行拋光和鍍鎳處理，其餘零部件也進行了鍍鎳，所有需要潤滑處均採用潔淨潤滑脂，保證能夠在高潔淨度環境中使用。
4.本實用新型各軸均採用伺服驅動裝置控制，動態控制性能好。


圖1-1為本實用新型一個實施例(雙R軸)結構主視圖。
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軸部件結構主視圖。
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為本實用新型另一個實施例(單R軸)結構主視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1如圖1-1、1-2、1-3所示，本實用新型為一個雙R軸結構，包括Z軸、T軸及末端執行器及R軸部件。
Z軸由Z軸驅動裝置1(起升降作用，採用伺服電機)、滑塊3、導軌13、絲槓螺母副4、支架5、傳動機構、安裝板9及底板10組成，其中Z軸驅動裝置1安裝在支架5上，通過傳動機構(本實施例採用同步齒型帶)與絲槓螺母副4中的螺母連接，絲槓一端固定於底板10上，所述螺母通過軸承固定於支架5上，安裝在支架5上的滑塊3與導軌13滑動配合，導軌13兩端分別固定於安裝板9和底板10上；安裝板9直接安裝於系統的安裝平臺上，或安裝在外部軸(相當於X軸)的安裝座板上。
T軸由T軸驅動裝置2(起旋轉作用，採用伺服電機、傳動機構、減速裝置6、迴轉筒8、過渡軸11及支撐筒12組成，整體安裝在Z軸的支架5上；具體為T軸驅動裝置2安裝在支架5上，通過傳動機構(本實施例採用同步齒型帶)與固定於支架5上的減速裝置6的輸入軸相連，減速裝置6的輸出軸通過與其固定的過渡軸11與位於其上方的迴轉筒8相連，迴轉筒8下方通過軸承與安裝在支架5上的支撐筒12相連；兩個R軸部件7(作為伸展軸)安裝在迴轉筒8上。
如圖1-1、1-2、1-3所示，所述兩個R軸部件7結構相同，均帶末端執行器。如圖2-1、2-2、2-3所示，每個R軸部件由驅動裝置21、迴轉支板22、固定帶輪23、大臂殼體24、從動帶輪25、帶輪軸26、小臂殼體27、二級從動帶輪28、安裝架29、一級齒型帶31、齒型帶調節裝置32、二級齒型帶33、擋塊34組成，其中所述驅動裝置21(採用伺服電機)安裝於固定在迴轉筒8上的迴轉支板22上，大臂殼體24裝配在驅動裝置21輸出軸上，固定帶輪23通過擋塊34與迴轉支板22固定，並通過一級齒型帶31與繞帶輪軸26旋轉的從動帶輪25嚙合，帶輪軸26固定在大臂殼體24末端，小臂殼體27與從動帶輪25安裝在一起，帶輪軸26通過二級齒型帶33與繞小臂殼體27末端旋轉的二級從動帶輪28嚙合，二級從動帶輪28配裝帶末端執行器30的安裝架29；一級齒型帶31和二級齒型帶33上分別設有齒型帶調節裝置32。
其工作過程如下固定於支架5上的Z軸驅動裝置1通過同步齒型帶驅動絲槓螺母副4上的螺母旋轉，螺母旋轉帶動支架5沿著導軌13進行上下升降運動；T軸驅動裝置2通過同步齒型帶帶動減速裝置6的輸入軸旋轉，減速裝置6的輸出軸通過過渡軸11帶動固定於過渡軸11上的迴轉筒8迴轉，從而使得安裝在迴轉筒8上的R軸部件整體迴轉。
大臂殼體24由驅動裝置21帶動旋轉，在大臂殼體24旋轉過程中通過一級齒型帶31帶動從動帶輪25旋轉，固定帶輪23與從動帶輪25的齒數比為2∶1。從動帶輪25帶動殼體27旋轉的同時，通過二級齒型帶33帶動二級從動帶輪28轉動，帶輪軸26與二級從動帶輪28的齒數比為1∶2。旋轉臂殼與從動帶輪間為負號傳遞機構(即大臂殼體24與小臂殼體27的旋轉方向相反，小臂殼體27與末端執行器30的旋轉方向相反，實現大臂殼體24與小臂殼體27與末端執行器30的轉數比為1∶-2∶1的傳動關係；所述固定帶輪23與從動帶輪25的旋轉中心距與帶輪軸26和二級從動帶輪28的旋轉中心距相等結構。在驅動裝置21驅動大臂殼體24旋轉時，帶動末端執行器20沿著圖2-2的x軸線方向(或圖1-3的平行於x軸線方向做往復直線運動，即伸展運動。
本實用新型所述R軸伸展運動，使得末端執行器30運行平穩，速度和加速度控制準確，動作靈活可靠，重複定位精度高。
由於本實用新型所述固定帶輪23是通過穿過大臂殼體24底部上的弧形孔的擋塊34(擋塊34為弧形截面)固定於迴轉支板22上的結構，使得大臂殼體24的下面與驅動裝置21相連，同時固定帶輪23與迴轉支板22相連，用來實現1∶-2∶1機構，簡單、實用，也簡化了相關零件的結構。
本實用新型多數零部件採用硬質鋁合金材料，既可保證整機強度也可降低重量。迴轉支板22、大臂殼體24、小臂殼體27、末端執行器安裝架29等外露部件表面進行拋光和鍍鎳處理，其餘零部件也進行了鍍鎳，所有需要潤滑處均採用潔淨潤滑脂，保證能夠在高潔淨度環境中使用。
其中，本實用新型採用轉數比為1∶-2∶1的隨動齒型帶傳動機構及固定帶輪23與從動帶輪25的旋轉中心距與帶輪軸26和二級從動帶輪28的旋轉中心距相等結構，實現了R軸的伸展，並保證末端執行器30進行往復直線運動，是實現本實用新型的技術特點。
實施例2與實施例1不同之處在於本實用新型為單手(一個R軸)，參見圖3。還可以為多手形式。
權利要求1.一種平面多關節機器人，包括Z軸、T軸及R軸，Z軸為升降機構，T軸為旋轉機構，整體安裝在Z軸的支架(5)上，其上方設迴轉筒(8)，R軸部件整體安裝在迴轉筒(8)上；其特徵在於具有至少一個R軸部件，R軸部件(7)通過迴轉筒(8)與T軸安裝在一起，其上配有末端執行器；R軸部件(7)包括固定帶輪(23)、大臂殼體(24)、從動帶輪(25)、帶輪軸(26)、小臂殼體(27)及二級從動帶輪(28)，其中的固定帶輪(23)與從動帶輪(25)為2∶1齒數比結構，帶輪軸(26)與二級從動帶輪(28)為1∶2齒數比結構，旋轉臂殼與從動帶輪間為負號傳遞結構，即大臂殼體(24)與小臂殼體(27)與末端執行器(30)為1∶-2∶1轉數比的傳動結構；所述固定帶輪(23)與從動帶輪(25)的旋轉中心距與帶輪軸(26)與二級從動帶輪(28)的旋轉中心距為相等結構。
2.按照權利要求1所述平面多關節機器人，其特徵在於其中一個R軸部件(7)具體結構由驅動裝置(21)、迴轉支板(22)、固定帶輪(23)、大臂殼體(24)、從動帶輪(25)、繞帶輪軸(26)、小臂殼體(27)、二級從動帶輪(28)、安裝架(29)、一級齒型帶(31)、齒型帶調節裝置(32)、二級齒型帶(33)、擋塊(34)組成，所述驅動裝置(21)安裝於固定在迴轉筒(8)上的迴轉支板(22)上，大臂殼體(24)裝配在驅動裝置(21)輸出軸上，固定帶輪(23)通過擋塊(34)穿過大臂殼體(24)、與迴轉支板(22)相連，並通過一級齒型帶(31)與繞帶輪軸(26)旋轉的從動帶輪(25)嚙合，帶輪軸(26)固定在大臂殼體(24)末端，小臂殼體(27)與從動帶輪(25)安裝在一起，帶輪軸(26)通過二級齒型帶(33)與繞小臂殼體(27)末端旋轉的二級從動帶輪(28)嚙合，二級從動帶輪(28)配裝帶有末端執行器(30)的安裝架(29)。
3.按照權利要求2所述平面多關節機器人，其特徵在於所述大臂殼體(24)底部設有弧形孔，所述擋塊(34)為弧形，穿過大臂殼體(24)的弧形孔，使其兩端安裝在固定帶輪(23)和迴轉支板(22)之間。
4.按照權利要求2所述平面多關節機器人，其特徵在於所述一級齒型帶(31)和二級齒型帶(33)上分別設有齒型帶調節裝置(32)。
專利摘要本實用新型屬於工業機器人的機械本體，具體地說是一種平面多關節型機器人。包括Z軸、T軸及R軸，Z軸為升降機構，T軸為旋轉機構，整體安裝在Z軸的支架上，其上方設迴轉筒，R軸部件整體安裝在迴轉筒上；具有至少一個R軸部件，R軸部件通過迴轉筒與T軸安裝在一起，其上配有末端執行器；R軸部件包括固定帶輪、大臂殼體、從動帶輪、帶輪軸、小臂殼體及二級從動帶輪，其中的固定帶輪與從動帶輪為2∶1齒數比結構，帶輪軸與二級從動帶輪為1∶2齒數比結構，旋轉臂殼與從動帶輪間為負號傳遞結構，即大臂殼體與小臂殼體與末端執行器為1∶－2∶1轉數比的傳動結構。它重量輕，動態控制性能好，重複定位精度高。
文檔編號B25J9/06GK2850850SQ20052009377
公開日2006年12月27日 申請日期2005年11月23日 優先權日2005年11月23日
發明者李學威, 董吉順, 魏輝, 徐方, 張靜宇 申請人:瀋陽新松機器人自動化股份有限公司