專利名稱：一種平面多關節(jié)機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工業(yè)機器人的機械本體，具體地說是一種平面多關節(jié)型機 器人。
背景技術：
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(nèi)半導體制造業(yè)發(fā)展迅速，要求半導體元器件在相當高的潔凈度 環(huán)境下加工， 一般的單純潔凈環(huán)境已經(jīng)滿足不了最新半導體制造技術的要 求，只有高真空環(huán)境才能滿足。在高真空環(huán)境下，所有的塵粒不再是漂浮 在空間中，而是依靠其自身的重力落到空間的底部，并在空間抽取真空時 被吸走，從而達到極高的潔凈環(huán)境。
在這種環(huán)境下搬運半導體元器件，要求搬運設備首先不能產(chǎn)生超出要 求的塵粒，其次自身要有密封裝置，不能有超出要求的真空泄漏量，同時 還要求整機的結構緊湊、安裝空間要小。
顯然，人工、普通機械手根本就不能用在高潔凈環(huán)境，潔凈環(huán)境下的 機械手沒有針對真空環(huán)境的密封裝置。所以需要能夠適應高真空度、高潔 凈度使用環(huán)境和滿足結構簡單緊湊、運動靈活可靠、重復定位精度高的要 求的用于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

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術中的設計要求，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠適 應高真空度、高潔凈度使用環(huán)境和滿足結構簡單緊湊、運動靈活可靠、重 復定位精度高的要求的用于半導體器件搬運的平面多關節(jié)型機器人。它也 適用于其他需要小型機器人的行業(yè)和場合。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案包括頂部裝有伸縮臂組件的立
柱組件，所述立柱組件包括
升降驅動裝置，包括絲杠絲母、絲杠支座、升降電機、下固定盤、絲 母連接座，固定在下固定盤上的升降電機通過同步齒形帶與絲杠絲母中的 絲杠相連，絲杠下端安裝在位于下固定盤中心的絲杠支座中，下固定盤通 過連接柱與直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的固定盤相連，絲杠絲母中的絲母固定于內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置的絲母連接座下端；
內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置，包括內(nèi)軸電機、內(nèi)軸減速機、外軸電機、 外軸減速機及連接環(huán)、固定架、絲母連接座，裝配有內(nèi)軸減速機的內(nèi)軸電 機、裝配有外軸減速機的外軸電機分別安裝于固定架兩側，與直線導向和
直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi)、外軸相連；外軸減速機、內(nèi)軸減速機同 軸安裝于固定架上下兩端，絲母連接座與內(nèi)軸減速機的下端相連，連接環(huán) 下端與外軸減速機的上端安裝在一起，連接環(huán)的上端與直線導向和直線密 封及旋轉密封裝置中的升降盤的下表面相連接；
直線導向和直線密封及旋轉密封裝置，包括旋轉支撐及鐵磁流體密封 裝置、內(nèi)軸、外軸、軸套、波紋管、上安裝法蘭盤、直線軸承、升降盤、 固定盤，上安裝法蘭盤為整個機器人的固定安裝法蘭，與直線軸承中的光 軸連接，光軸另一端與固定盤相連；直線軸承為升降導向裝置，其中的軸 套固定于升降盤上，容置有內(nèi)軸的外軸安裝于軸套內(nèi)，軸套與升降盤固定； 內(nèi)軸與外軸間、外軸與軸套間設有旋轉密封用旋轉支撐及鐵磁流體密封裝 置；波紋管為直線運動密封裝置，其兩端通過法蘭安裝于上安裝法蘭盤與 升降盤之間、且于軸套的外面；內(nèi)軸下端與內(nèi)軸減速機輸出軸固定，外軸 下端與外軸減速機輸出軸固定；
外罩罩在升降驅動裝置、內(nèi)軸外軸旋轉驅動裝置、直線導向和直線密 封及旋轉密封裝置的外面。
其中所述外軸電機及內(nèi)軸電機分別通過同步齒形帶與內(nèi)軸減速機及外 軸減速機的輸入軸相連；
另外，所述伸縮臂組件為對稱型雙臂結構，包括第一大臂、第一小臂、 第二小臂、第一連接座、第一末端執(zhí)行器、第二末端執(zhí)行器、第二連接座、 第三小臂、第四小臂、第二大臂；第一大臂安裝于直線導向和直線密封及 旋轉密封裝置中的外軸的上端，第二大臂安裝于直線導向和直線密封及旋 轉密封裝置中的內(nèi)軸上端；第一大臂、第二大臂、第二小臂、第三小臂、 第一連接座、第一末端執(zhí)行器組成第一手臂組，第一大臂的末端與第二小 臂頭部鉸鏈，第二大臂的末端與第三小臂頭部鉸鏈，第二小臂和第三小臂 的末端與第一連接座鉸鏈，第一末端執(zhí)行器固定在第一連接座上，開口朝 夕卜；第一大臂、第二大臂、第一小臂、第四小臂、第二連接座、組成第二 手臂組，第一大臂的末端與第一小臂頭部鉸鏈，第二大臂的末端與第四小 臂頭部鉸鏈，第一小臂和第四小臂的末端與第二連接座鉸鏈，第二末端執(zhí) 行器固定在第二連接座上，開口朝外；
所述伸縮臂組件亦可為單臂結構，具體為包括第一大臂、第二大臂、 第二小臂、第三小臂、第一連接座、第一末端執(zhí)行器，第一大臂安裝于直線
導向和直線密封及旋轉密封裝置中的外軸的上端，第二大臂安裝于直線導向 和直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi)軸上端，第一大臂的末端與第二小臂頭部 鉸鏈，第二大臂的末端與第三小臂頭部鉸鏈，第二小臂和第三小臂的末端與 第一連接座鉸鏈，第一末端執(zhí)行器固定在第一連接座上，開口朝外；
所述手臂組中的上連接板上設有兩個圓??；在所述每個手臂組中的兩 個小臂的末端的外圓弧處安裝有兩個連接鋼帶，兩端分別與兩個小臂交叉
連接；
進一步，所述伸縮臂組件由兩組單臂結構組件組成，兩組單臂結構組
件為上下疊置的布置形式，形成末端執(zhí)行器不等高的上下重疊雙臂結構； 所述伸縮臂組件由兩組單臂結構組件組成，兩組單臂結構組件為帶偏角的 布置形式，形成末端執(zhí)行器等高的帶偏角雙臂結構。
本發(fā)明作為非運動零部件的上安裝法蘭盤、固定盤采用不銹鋼材料， 作為運動零部件的大臂、小臂、連接座采用鋁合金材料；非不銹鋼材料零
部件的外表面有鍍鎳層；絲杠絲母及鉸鏈處均釆用耐真空、潔凈潤滑脂潤 滑；作為暴露在真空環(huán)境下的零部件的上安裝法蘭盤、大臂、小臂、連接 座表面進行拋光。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1. 結構剛性好本發(fā)明每組手臂組采用對稱連桿的手臂形式，提高了 手臂的剛性，比采用其他形式手臂的伸展距離更大，滿足較大物體的搬運 和較遠距離的搬運。
2. 運動靈活可靠本發(fā)明采用連桿機構，只有旋轉運動副，使得手臂 的運動更加靈活。
3. 驅動裝置結構簡單緊湊本發(fā)明所述立柱組件中的內(nèi)軸和外軸釆用 兩組相同的旋轉驅動裝置，兩個電機同時工作產(chǎn)生手臂的旋轉和伸縮運動， 減少了一個電機負責旋轉、 一個電機負責伸縮時所要求的電機的容量，減 小了機器人的體積和制造成本。
4. 位置控制準確，定位精度高本發(fā)明釆用的末端執(zhí)行器為可調(diào)節(jié)的 結構形式，可保證末端執(zhí)行器的姿態(tài)準確，以及物體搬運的位置的準確性。
5. 結構簡單可靠本發(fā)明小臂末端采用連接鋼帶交叉連接的結構，代 替齒輪嚙合傳動，避免了齒輪間隙調(diào)節(jié)的復雜性，保證了小臂運動的同歩 性，并且簡化了傳動結構。
6. 適用于高潔凈環(huán)境使用本發(fā)明非運動零部件多數(shù)采用優(yōu)質不銹鋼 材料，運動零部件多數(shù)釆用優(yōu)質鋁合金材料，既可保證整機強度也可降低 重量。大臂、小臂等暴露在真空環(huán)境下的零部件表面進行拋光和鍍鎳處理， 其余零部件也進行了鍍鎳，所有需要潤滑處均采用耐真空、潔凈潤滑脂，
保證能夠在高真空、高潔凈度環(huán)境中使用。
7. 適用于高真空環(huán)境下使用本發(fā)明所述立柱組件中的垂直升降運動 采用焊接波紋管進行真空密封，旋轉運動采用鐵磁流體進行真空密封。
8. 控制靈活、可靠本發(fā)明各運動軸均采用伺服驅動裝置，動態(tài)控制 性能好。
附閨說明
圖l-l為本發(fā)明一個實施例(安裝有對稱雙臂)的結構軸側視圖。


圖1-2為圖i-l的手臂收縮到中間位置的頂視圖。
圖l-3為圖1-1的右側手臂最大伸展位置的頂視圖。
圖2-l為圖1-1中立柱部件結構主剖視圖。
圖2-2為圖2-l側剖視圖。
圖2-3為圖2-1去除一個外罩的軸側視圖。
圖2-4為圖2-2中的A局部放大視圖。
圖3-1為圖1-1中對稱雙臂組件的軸側視圖。
圖3-2為圖3-1的頂視圖。
圖3-3為圖3-2中的D局部放大視圖。
圖3-4為圖3-3中的F-F剖面視圖。
圖3-5為圖3-2中的E局部放大視圖。
圖4-l為圖3-l對稱雙臂的1/4連桿原理圖(位置l)。
圖4-2為圖4-l連桿原理圖(位置2)。
圖4-3為圖4-l連桿原理圖(位置3)。
圖4-4為圖4-1連桿原理圖(位置4 )。
圖4-5為圖4-l連桿原理圖(位置5)。
圖5為本發(fā)明一個實施例用圖(末端執(zhí)行器不等高的上下重疊雙臂結構)。 圖6為本發(fā)明 一個實施例用圖(末端執(zhí)行器等高的帶偏角雙臂結構)。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。 實施例1
如圖1-1所示，本發(fā)明平面多關節(jié)機器人為對稱雙臂結構的搬運機器 人，由立柱組件l、對稱雙臂組件2組成，實現(xiàn)末端執(zhí)行器的升降、旋轉和 伸縮運動。
如圖l-2所示，為手臂收縮到中間位置。
如圖l-3所示，為右側手臂最大伸展位置。
如圖2-l、 2-2、 2-3、 2-4所示，所述立柱組件1的結構，由升降驅動裝 置、內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置、直線導向和直線密封及旋轉密封裝置、外
罩組成；其中
升降驅動裝置包括絲杠絲母16、絲杠支座17、升降電機18、下固定盤 20、絲母連接座23,固定在下固定盤20上的升降電機18通過同步齒形帶 與絲杠絲母16中的絲杠相連，絲杠絲母16中的絲杠下端安裝在位于下固 定盤20中心的絲杠支座17中，下固定盤20通過連接柱19與直線導向和 直線密封及旋轉密封裝置中的固定盤11相連，絲杠絲母16中的絲母固定 于內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置的絲母連接座23下端。所述升降電機18旋轉 帶動絲杠絲母16中的絲杠旋轉，并使得絲杠絲母16中的絲母升降。
內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置包括內(nèi)軸電機15、內(nèi)軸減速機14、外軸電機 13、及連接環(huán)21、固定架22、絲母連接座23,裝配有內(nèi)軸減速機14的內(nèi) 軸電機15、裝配有外軸減速機12的外軸電機13安裝于固定架22兩側，與 直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi)、外軸相連；外軸減速機12、 內(nèi)軸減速機14同軸安裝于固定架22上下兩端，絲母連接座23安裝于內(nèi)軸 減速機14的下端，連接環(huán)21安裝于外軸減速機12的上端，連接環(huán)21的 上端與直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的升降盤10的下表面相連 接。內(nèi)軸電機15通過同步齒形帶與內(nèi)軸減速機14的輸入軸相連，帶動內(nèi) 軸減速機14的輸入軸旋轉，外軸電機13也通過同步齒形帶與外軸減速機 12的輸入軸相連，帶動外軸減速機12的輸入軸旋轉。內(nèi)軸和外軸的電機、 同步帶、同步帶帶輪、減速機的技術參數(shù)相同。
直線導向和直線密封及旋轉密封裝置包括旋轉支撐及鐵磁流體密封裝 置3、內(nèi)軸4、外軸5、軸套6、波紋管7、上安裝法蘭盤8、直線軸承9、 升降盤IO、固定盤ll,上安裝法蘭盤8為整個機器人的固定安裝法蘭，與 直線軸承9中的光軸連接，直線軸承9為升降導向裝置，其中的軸套固定 于升降盤10上，容置有內(nèi)軸4的外軸5安裝于軸套6內(nèi)，軸套6與升降盤 IO固定。內(nèi)軸4與外軸5間、外軸5與軸套6間設有旋轉密封用旋轉支撐 及鐵磁流體密封裝置3;旋轉支撐及鐵磁流體密封裝置3為旋轉運動的密封 裝置。波紋管7為直線運動密封裝置，其兩端通過法蘭安裝于上安裝法蘭 盤8與升降盤10之間、于軸套6外面。內(nèi)軸4下端與內(nèi)軸減速機14輸出 軸固定，外軸5下端與外軸減速機12輸出軸固定。
外罩安裝在上安裝法蘭盤8之下，固定盤ll、下固定盤20的外表面， 罩在升降驅動裝置、內(nèi)軸外軸旋轉驅動裝置、直線導向和直線密封及旋轉 密封裝置的外面。
如圖3-l、圖3-2所示，為本發(fā)明一種對稱雙臂組件2。包括第一大臂 24、第一小臂25、第二小臂26、第一連接座27、第一末端執(zhí)行器28、第 二末端執(zhí)行器29、第二連接座30、第三小臂31、第四小臂32、第二大臂
33。第一大臂24安裝于直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的外軸5的 上端，第二大臂33安裝于直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi)軸4 上端。第一大臂24、第二大臂33、第二小臂26、第三小臂31、第一連接 座27、第一末端執(zhí)行器28組成第一手臂組，第一大臂24的末端與第二小 臂26頭部鉸鏈，第二大臂33的末端與第三小臂31頭部鉸鏈，第二小臂26 和第三小臂31的末端與第一連接座27鉸鏈，第一末端執(zhí)行器28固定在第 一連接座27上，開口朝外；第一大臂24、第二大臂33、第一小臂25、第 四小臂32、第二連接座30、組成第二手臂組，第一大臂24的末端與第一 小臂25頭部鉸鏈，第二大臂33的末端與第四小臂32頭部鉸鏈，第一小臂 25和第四小臂32的末端與第二連接座30鉸鏈，第二末端執(zhí)行器29固定在 第二連接座3()上，開口朝外。
如圖3-3、圖3-4所示，第一或第二末端執(zhí)行器28或29被上連接板38、 下連接板39夾持安裝在第一或第二連接座27或30上，通過調(diào)節(jié)兩個水平調(diào) 整螺釘35實現(xiàn)對第一 二末端執(zhí)行器28 29水平姿態(tài)的調(diào)整及高度的微量調(diào) 整，并用固定螺釘34進行固定，通過調(diào)節(jié)仰俯調(diào)整螺釘36實現(xiàn)對第一或第二 末端執(zhí)行器28或29仰俯姿態(tài)的調(diào)整，并用仰俯固定螺釘37進行固定。
圖3-4種所示的上連接板38上所設的兩個圓弧削弱了末端執(zhí)行器上連接板 38的剛性，利于它的變形，實現(xiàn)第一 二末端執(zhí)行器28 29的仰俯的調(diào)整。
如圖3-5所示，在每組手臂組的兩個小臂的末端的外圓弧處安裝有兩個 連接鋼帶40，兩端分別與兩個小臂交叉連接。在小臂繞第一 二連接座27 30 安裝軸旋轉時，依靠這兩個連接鋼帶40,使得兩個小臂始終處于反向同步 旋轉，相當于齒輪嚙合一樣。齒輪很難消除嚙合間隙，而連接鋼帶40很容 易調(diào)節(jié)長短和松緊，從而保證傳動不會產(chǎn)生偏差。
依靠如圖3-5所示的連接鋼帶40結構，可以將對稱雙臂組件2簡化成 如圖4-l、圖4-2、圖4-3、圖4-4、圖4-5原理圖所示的連桿機構，屬于搖 桿偏心滑塊機構。在大臂轉動的過程中，小臂末端產(chǎn)生左右位移，并且在 大臂前半程轉動過程中小臂末端產(chǎn)生的位移量大，而在大臂后半程轉動過 程中小臂末端產(chǎn)生的位移量很小。通過這種機構的運動，兩組手臂組近似 相當于分別運動。也就是說采用一組驅動裝置，產(chǎn)生了兩個軸的運動，使 得整個機器人的結構簡化。
作為非運動零部件的上安裝法蘭盤8、固定盤ll采用牌號為316L的不
銹鋼材料，作為運動零部件的大臂、小臂、連接座采用6061鋁合金材料； 非不銹鋼材料零部件的外表面有鍍鎳層。作為暴露在真空環(huán)境下的零部件 的上安裝法蘭盤8、大臂、小臂、連接座表面進行拋光。絲杠絲母16及鉸 鏈處均采用耐真空、潔凈潤滑脂。其工作過程如下
上下升降運動固定于下固定盤20上的升降電機18通過同步齒型帶 驅動絲杠絲母16上的絲杠旋轉，帶動絲杠絲母16中的絲母進行上下升降 運動；絲母通過固定其上的絲母連接座23帶動內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置進 行上下升降運動；從而帶動安裝于內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置上的對稱雙臂 組件2進行上下升降運動，也就是第一 二末端執(zhí)行器28 29的上下升降運 動。由于直線軸承9中的軸套固定于升降盤10上，升降盤10通過連接環(huán) 21與內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置固定，所以，第一 二末端執(zhí)行器28 29的上 下升降運動是沿著直線軸承9進行的。
旋轉運動內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置中的安裝于固定架22兩側的內(nèi)軸 電機15、外軸電機13同速同向旋轉，分別通過同步齒形帶帶動安裝于固定 架22上下兩端的內(nèi)軸減速機14、外軸減速機12的輸入軸同速同向旋轉， 內(nèi)軸減速機14、外軸減速機12輸出軸也是同速同向旋轉，帶動與內(nèi)軸減速 機14、外軸減速機12輸出軸連接的直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中 的內(nèi)軸4、外軸5也是同速同向旋轉，從而帶動對稱雙臂組件2中的安裝在 內(nèi)軸4、外軸5法蘭上第二大臂33、第一大臂24的也同速同向旋轉。由于 兩個大臂沒有相對角度變化，對稱雙臂組件2的形狀就不會發(fā)生改變，因 此，產(chǎn)生了對稱雙臂組件2的旋轉運動，也就是第一 二末端執(zhí)行器28 29 的旋轉運動。
伸縮運動內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置中安裝于固定架22兩側的內(nèi)軸電 機15、外軸電機13同速反向旋轉，分別通過同步齒形帶帶動安裝于固定架 22上下兩端的內(nèi)軸減速機14、外軸減速機12的輸入軸同速反向旋轉，內(nèi) 軸減速機14、外軸減速機12輸出軸也是同速反向旋轉，帶動與內(nèi)軸減速機 14、外軸減速機12輸出軸連接的直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的 內(nèi)軸4、外軸5也是同速反向旋轉，從而帶動對稱雙臂組件2中的安裝在內(nèi) 軸4、外軸5法蘭上第二大臂33、第一大臂24也同速反向旋轉。由于兩個 大臂相對于第 一 二末端執(zhí)行器28 29與旋轉中心點的連線的夾角對稱同速 變化，通過如圖4-l、圖4-2、圖4-3、圖4-4、圖4-5所示的連桿機構和圖 3-5所示代替齒輪咕合的鋼帶連接機構，帶動第一手臂組中的第二小臂26、 第三小臂31同速反向轉動，對應的第一連接座27、第一末端執(zhí)行器28就 產(chǎn)生了沿著第一末端執(zhí)行器28與旋轉中心點的連線進行直線伸縮運動。同 理，第二末端執(zhí)行器29也產(chǎn)生了沿著第二末端執(zhí)行器29與旋轉中心點的 連線進行直線伸縮運動。
本發(fā)明所述直線伸縮運動，使得第一 二末端執(zhí)行器28 29運行平穩(wěn)， 速度和加速度控制準確，動作靈活可靠，重復定位精度高。
實施例2
實施例1給出的伸縮臂組件2屬于末端執(zhí)行器等高的對稱雙臂結構， 本實施例給出的伸縮臂組件2的手臂結構形式是單臂結構。
如圖3-l所示，具體為包括第一大臂24、第二大臂33、第二小臂26、 第三小臂31、第一連接座27、第一末端執(zhí)行器28,第一大臂24安裝于直 線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的外軸5的上端，第二大臂33安裝于 直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi)軸4上端，第一大臂24的末端 與第二小臂26頭部鉸鏈，第二大臂33的末端與第三小臂31頭部鉸鏈，第 二小臂26和第三小臂31的末端與第一連接座27鉸鏈，第一末端執(zhí)行器28 固定在第一連接座27上，開口朝外。
其工作過程與實施例l相同。
實施例3
本實施例給出的伸縮臂組件2的手臂結構形式是末端執(zhí)行器不等高的 上下重疊雙臂結構。
如圖5所示，具體為由兩組實施例2給出的單臂結構組件組成，兩 組單臂結構組件為上下疊置的布置形式，形成末端執(zhí)行器不等高的上下重 疊雙臂結構。
其工作過程與實施例l相同。
實施例4
本實施例給出的伸縮臂組件2的手臂結構形式是末端執(zhí)行器等高的帶 偏角雙臂結構。
如圖6所示，具體為由兩組實施例2給出的單臂結構組件組成，兩 組單臂結構組件為帶偏角的布置形式，形成末端執(zhí)行器等高的帶偏角雙臂 結構。
其工作過程與實施例l相同。
權利要求
1.一種平面多關節(jié)機器人，其特征在于包括頂部裝有伸縮臂組件(2)的立柱組件(1)，所述立柱組件(1)包括升降驅動裝置，包括絲杠絲母(16)、絲杠支座(17)、升降電機(18)、下固定盤(20)、絲母連接座(23)，固定在下固定盤(20)上的升降電機(18)通過同步齒形帶與絲杠絲母(16)中的絲杠相連，絲杠下端安裝在位于下固定盤(20)中心的絲杠支座(17)中，下固定盤(20)通過連接柱(19)與直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的固定盤(11)相連，絲杠絲母(16)中的絲母固定于內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置的絲母連接座(23)下端；內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置，包括內(nèi)軸電機(15)、內(nèi)軸減速機(14)、外軸電機(13)、外軸減速機(12)及連接環(huán)(21)、固定架(22)、絲母連接座(23)，裝配有內(nèi)軸減速機(14)的內(nèi)軸電機(15)、裝配有外軸減速機(12)的外軸電機(13)分別安裝于固定架(22)兩側，與直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi)、外軸相連；外軸減速機(12)、內(nèi)軸減速機(14)同軸安裝于固定架(22)上下兩端，絲母連接座(23)與內(nèi)軸減速機(14)的下端相連，連接環(huán)(21)下端與外軸減速機(12)的上端安裝在一起，連接環(huán)(21)的上端與直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的升降盤(10)的下表面相連接；直線導向和直線密封及旋轉密封裝置，包括旋轉支撐及鐵磁流體密封裝置(3)、內(nèi)軸(4)、外軸(5)、軸套(6)、波紋管(7)、上安裝法蘭盤(8)、直線軸承(9)、升降盤(10)、固定盤(11)，上安裝法蘭盤(8)為整個機器人的固定安裝法蘭，與直線軸承(9)中的光軸連接，光軸另一端與固定盤(11)相連；直線軸承(9)為升降導向裝置，其中的軸套固定于升降盤(10)上，容置有內(nèi)軸(4)的外軸(5)安裝于軸套(6)內(nèi)，軸套(6)與升降盤(10)固定；內(nèi)軸(4)與外軸(5)間、外軸(5)與軸套(6)間設有旋轉密封用旋轉支撐及鐵磁流體密封裝置(3)；波紋管(7)為直線運動密封裝置，其兩端通過法蘭安裝于上安裝法蘭盤(8)與升降盤(10)之間、且于軸套(6)的外面；內(nèi)軸(4)下端與內(nèi)軸減速機(14)輸出軸固定，外軸(5)下端與外軸減速機(12)輸出軸固定；外罩罩在升降驅動裝置、內(nèi)軸外軸旋轉驅動裝置、直線導向和直線密封及旋轉密封裝置的外面。
2. 按照權利要求l所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于所述外軸電 機(13)及內(nèi)軸電機(15)分別通過同步齒形帶與內(nèi)軸減速機(14)及外 軸減速機(12)的輸入軸相連。
3. 按照權利要求l所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于所述伸縮臂 組件(2)為對稱型雙臂結構，包括第一大臂(24)、第一小臂(25)、第二 小臂(26)、第一連接座(27)、第一末端執(zhí)行器(28)、第二末端執(zhí)行器(29)、 第二連接座(30)、第三小臂(31)、第四小臂(32)、第二大臂(33);第 一大臂(24)安裝于直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的外軸(5)的 上端，第二大臂(33)安裝于直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的內(nèi) 軸(4)上端；第一大臂(24)、第二大臂(33)、第二小臂(26)、第三—小 臂(31)、第一連接座(27)、第一末端執(zhí)行器(28)組成第一手臂組，第 一大臂(24)的末端與第二小臂(26)頭部鉸鏈，第二大臂(33)的末端 與第三小臂(31)頭部鉸鏈，第二小臂(26)和第三小臂(31)的末端與 第一連接座(27)鉸鏈，第一末端執(zhí)行器(28)固定在第一連接座(27) 上，開口朝外；第一大臂(24)、第二大臂(33)、第一小臂(25)、第四小 臂(32)、第二連接座(30)、組成第二手臂組，第一大臂(24)的末端與 第一小臂(25)頭部鉸鏈，第二大臂(33)的末端與第四小臂(32)頭部 鉸鏈，第一小臂(25)和第四小臂(32)的末端與第二連接座(30)鉸鏈， 第二末端執(zhí)行器(29)固定在第二連接座(30)上，開口朝外。
4. 按照權利要求l所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于所述伸縮臂 組件(2)為單臂結構，具體為包括第一大臂(24)、第二大臂(33)、第 二小臂(26)、第三小臂(31)、第一連接座(27)、第一末端執(zhí)行器(28), 第一大臂(24)安裝于直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的外軸(5) 的上端，第二大臂(33)安裝于直線導向和直線密封及旋轉密封裝置中的 內(nèi)軸(4)上端，第一大臂(24)的末端與第二小臂(26)頭部鉸鏈，第二 大臂(33)的末端與第三小臂(31)頭部鉸鏈，第二小臂(26)和第三小 臂(31)的末端與第一連接座(27)鉸鏈，第一末端執(zhí)行器(28)固定在 第一連接座(27)上，開口朝外。
5. 按照權利要求3或4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于手臂組 中的第一或第二末端執(zhí)行器(28或29 )通過上連接板(38 )、下連接板(39 ) 夾持安裝在第一或第二連接座(27或30)上。
6. 按照權利要求3或4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于所述手 臂組中的上連接板(38)上設有兩個圓弧。
7. 按照權利要求3或4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于在所述 每個手臂組中的兩個小臂的末端的外圓弧處安裝有兩個連接鋼帶(40),兩 端分別與兩個小臂交叉連接。
8. 按照權利要求1、 4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于所述伸 縮臂組件(2)由兩組單臂結構組件組成，兩組單臂結構組件為上下疊置的 布置形式，形成末端執(zhí)行器不等高的上下重疊雙臂結構。
9. 按照權利要求1、 4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于所述伸 縮臂組件(2)由兩組單臂結構組件組成，兩組單臂結構組件為帶偏角的布 置形式，形成末端執(zhí)行器等高的帶偏角雙臂結構。
10. 按照權利要求1或3或4或5所述平面多關節(jié)機器人，其特征在 于作為非運動零部件的上安裝法蘭盤(8)、固定盤(11)釆用不銹鋼材 料，作為運動零部件的大臂、小臂、連接座采用鋁合金材料；非不銹鋼材 料零部件的外表面有鍍鎳層。
11. 按照權利要求l、或3或4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于 絲杠絲母(16)及鉸鏈處均采用耐真空、潔凈潤滑脂潤滑。
12. 按照權利要求l、或3或4所述平面多關節(jié)機器人，其特征在于 作為暴露在真空環(huán)境下的零部件的上安裝法蘭盤(8)、大臂、小臂、連接 座表面進行拋光。
全文摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)機器人的機械本體，具體地說是一種平面多關節(jié)型機器人，適用在高真空度、高潔凈度環(huán)境下搬運物體。本發(fā)明包括立柱組件和手臂組件。立柱組件包括升降驅動裝置，內(nèi)軸、外軸旋轉驅動裝置，直線導向和直線密封及旋轉密封裝置，外罩；手臂組件包括連桿機構、末端執(zhí)行器及其安裝調(diào)整機構；手臂組件安裝在立柱組件一端。本發(fā)明具有重量輕，動態(tài)控制性能好，重復定位精度高等特點。
文檔編號B25J1/00GK101176993SQ20061013423
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權日2006年11月10日
發(fā)明者方 徐, 龍 惠, 李學威, 王鳳利, 輝 魏 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司