一种应用于高洁净度环境下的双臂传输机器人

摘要

一种应用于洁净环境下的双臂传输机器人，用于高洁净度环境下、大直径半导体硅片的传输与高精度定点置放的。双臂传输机器人的结构形式为R-θ型，其工作原理是基于柱坐标系的空间结构，具有各运动轴可以独立控制的特点。双臂传输机器人主要由R轴左臂机构、R轴右臂机构、T轴旋转机构、Z轴升降机构等组成，并且采用了特殊的密封装置封闭传动机构对外部环境的污染，以适应高洁净度的生产环境要求。

主权项

一种应用于高洁净度环境下的双臂传输机器人，所述双臂传输机器人包括FORK组合(1)、R轴左机械臂组合(2)、R轴右机械臂组合(3)、R轴左臂驱动装置组合(4)、R轴右臂驱动装置组合(5)、T轴组合(6)、Z轴导轨机构组合(7)、Z轴丝杠机构组合(8)、Z轴驱动装置组合(9)、大立柱组合(10)、机壳支撑机构组合(11)；其特征在于：所述FORK组合(1)包括气管接头(12)、FORK调整夹头组合(13)、气路密封胶贴(14)、FORK(15)；R轴左机械臂组合(2)包括R轴大臂主动同步传动轮(16)、R轴大臂带轮支座(17)、R轴大臂传动轴组合(18)、R轴大臂磁流体密封装置(19)、R轴大臂同步传动带(20)、大臂外壳组合(21)、R轴大臂同步带预紧装置(22)、R轴大臂被动同步传动轮组合(23)、R轴小臂磁流体密封装置(24)、R轴小臂传动轴组合(25)、R轴小臂主动同步传动轮(26)、R轴小臂同步带预紧装置(27)、小臂外壳组合(28)、R轴小臂同步传动带(29)、R轴取片臂传动轴组合(30)、R轴小臂被动同步传动轮组合(31)、取片臂外壳组合(32)；R轴左臂驱动装置组合(4)包括R轴电机舱上盖(33)、R轴电机舱法兰盘(34)、R轴电机舱下盖板(35)、编码器(36)、R轴电机安装舱(37)、R轴电机后盖(38)、R轴电机转子(39)、R轴电机定子(40)、R轴电机外壳(41)、谐波减速器安装座(42)、谐波减速器(43)、R轴电机轴(44)；T轴组合(6)包括T轴旋转硬限位组合(45)、推力轴承(46)、谐波减速器安装座(47)、谐波减速器(48)、T轴电机外壳(49)、电机定子(50)、电机转子(51)、电机下盖(52)、编码器(53)、电机轴(54)、大臂轴(55)、T轴旋转硬限位块(56)；Z轴导轨机构组合(7)包括丝杠端部支撑(57)、传动丝杠(58)、导轨(59)、电子限位上挡片(60)、传动丝母(61)、电子限位下挡片(62)、挠性联轴器(63)、丝杠主支撑(64)、T轴支撑滑块(65)、导轨滑块(66)、导轨(67)、导轨定位棒(68)；Z轴驱动装置组合(9)包括Z轴电机轴(69)、深沟球轴承(70)、Z轴电机上盖(71)、Z轴电机转子(72)、Z轴电机定子(73)、电机外壳(74)、电机下盖(75)、制动器(76)、编码器安装套(77)、编码器(78)；大立柱组合(10)包括Z轴下端机械硬限位(79)、Z轴下端电子限位传感器(80)、大立柱(81)、Z轴上端电子限位传感器(82)、Z轴上端机械硬限位(83)；所述一种用于高洁净度环境下、大直径半导体硅片传输与高精度定点置放的双臂机器人的结构特点为采用R θ型结构形式，可分别独立控制Z轴、T轴和R轴的动作；所述Z轴驱动装置组合(9)中，由Z轴电机轴(69)、深沟球轴承(70)、Z轴电机上盖(71)、Z轴电机转子(72)、Z轴电机定子(73)、电机外壳(74)、电机下盖(75)组成Z轴电机，Z轴电机下端装有编码器安装套(77)；Z轴电机通电旋转，通过Z轴电机轴(69)带动制动器(76)、编码器(78)同轴旋转；编码器(78)根据Z轴电机轴的运转开始计数并向控制机构反馈信息，以控制伺服电机的运动；意外断电时，制动器组件(76)中的电磁线圈由于磁场突然消失而失去磁吸力，联接牙嵌离合器的衔铁在弹簧力的作用下被拉进牙嵌槽内而被强制停止转动；Z轴电机的前端，联接大立柱组合(10)；Z轴电机轴(69)通过挠性联轴器(63)，联接安装在大立柱(81)上的Z轴丝杠机构组合(8)；套在传动丝杠(58)上的传动丝母(61)可把传动丝杠(58)的旋转运动变为上下的直线运动，从而使安装在传动丝母(58)上的T轴支撑滑块(65)，沿Z轴导轨机构组合(7)中的定位导轨(59)和定位导轨(67)的定位面上下滑动，带动T轴机构和R轴机构做上下运动；最大运动范围的下端由Z轴下端机械硬限位(79)、Z轴下端电子限位传感器(80)、电子限位下挡片(62)的位置决定；最大运动范围的上端由Z轴上端机械硬限位(83)、Z轴上端电子限位传感器(82)、电子限位上挡片(60)的位置决定；所述T轴机构组合(6)中，由T轴电机外壳(49)、电机定子(50)、电机转子(51)、电机下盖(52)、电机轴(54)组成T轴电机；电机外壳(49)与大臂轴(55)上端联接，大臂轴(55)下端安装在T轴支撑滑块(65)上，与Z轴机构相联接；通过T轴电机轴(54)的下端与编码器(53)相联接，编码器(53)根据T轴电机轴的运转开始计数并向控制机构反馈信息，以控制T轴电机的运动状态；T轴电机轴(54)的前端联接谐波减速器(48)，对T轴电机轴(54)的转速按一定的传动比进行减速；谐波减速器(48)安装在T轴谐波减速器安装座(47)上，T轴谐波减速器(47)上还装有止推轴承(46)和T轴旋转硬限位组合(45)；止推轴承承担2个R轴机械手臂的全部重量，T轴旋转硬限位组合(45)和T轴旋转硬限位块(56)则可以保证T轴电机带动R轴机构组合做左右方向各不超过190°的旋转；在T轴旋转硬限位组合(45)上端，安装着R轴机构组合；所述R轴左臂驱动装置(4)和R轴右臂驱动装置(5)中，2组R轴驱动装置安装在由R轴电机舱上盖(33)、R轴电机舱法兰盘(34)、R轴电机舱下盖板(35)、R轴电机安装舱(37)组成的电机舱内；由2组R轴电机后盖(38)、R轴电机转子(39)、R轴电机定子(40)、R轴电机外壳(41)、R轴电机轴(44)组成2个R轴电机；通过2个R轴电机轴(44)的下端与2个编码器(36)联接，编码器(36)根据R轴电机轴的运转开始计数并向控制机构反馈信息，以控制R轴电机的运动状态；2个R轴电机轴(44)的上端与2个R轴谐波减速器(43)联接，通过R轴谐波减速器(43)对R轴电机轴(44)的转速按一定的传动比进行减速；2个R轴谐波减速器(43)安装在2个谐波减速器安装座(42)内，2个R轴谐波减速器(43)的输出端分别与R轴左机械臂组合(2)、R轴右机械臂组合(3)相联接；所述R轴左机械臂组合(2)中，R轴大臂传动轴组合(18)联接在R轴谐波减速器(43)的输出端上，传递的扭矩通过R轴大臂传动轴组合(18)、R轴大臂主动同步传动轮(16)、R轴大臂带轮支座(17)、R轴大臂同步传动带(20)、大臂外壳组合(21)、R轴大臂被动同步传动轮组合(23)、R轴小臂传动轴组合(25)、R轴小臂主动同步传动轮(26)、小臂外壳组合(28)；R轴小臂同步传动带(29)、R轴取片臂传动轴组合(30)、R轴小臂被动同步传动轮组合(31)、取片臂外壳组合(32)一直传递到FORK组合(1)上；通过特殊传动比和几何关系完成FORK(15)中心点位置上的直线运动，同时在此过程中保持FORK(15)的姿态不变；所述R轴大臂磁流体密封装置(19)、R轴小臂磁流体密封装置(24)用于对转动机构进行动密封，防止机械臂内的磨擦尘屑泄露，污染洁净空间；所述R轴大臂同步带预紧装置(22)、R轴小臂同步带预紧装置(27)用于对R轴大臂同步带(20)、R轴小臂同步带(29)进行预紧；所述气管接头(12)、FORK调整夹头组合(13)、气路密封胶贴(14)等用于气路的调整和密封；经过分别控制以上Z轴、T轴、R轴的运动并进行组合，双臂机器人的2个机械手即可到达其工作范围内的任意点完成取片、传输、放片的工作过程。