[发明专利]一种真空机器人

摘要

本发明涉及一种工业用机器人，是在半导体集束型设备中用于在不同加工模块之间传输硅片的一种真空机器人。其特征是它由Z向升降机构I、θ向旋转机构II、R向直线伸缩机构III和末端执行器IV组成，利用同心三轴磁流体密封装置实现机器人R、θ及Z向动力传输过程中的完全动密封，以保证工作空间的高真空度及高洁净度。控制系统采用由人机交互层、运动规划层、运动控制层、伺服控制层构成的层次化控制结构。该机器人具有结构简单、灵活可靠，占地空间小、工作空间较大、运动惯量小等诸多特点，可实现径向直线伸缩、旋转和升降等三种高速高精度运动。

主权项

1.一种真空机器人，包括Z向升降机构(I)、R向直线伸缩机构(III)、θ向旋转机构(II)和末端执行器(IV)，真空密封采用同心三轴磁流体密封装置，其特征在于：Z向升降机构包括Z向伺服电机(3)、Z向同步齿型带轮减速机构(2)、滚珠丝杠(4)、丝杠螺母(5)、Z向支撑筒(6)、内轴滑筒(7)、内轴滑筒压盖(9)、内轴直线导轨副(12)、外轴滑筒(8)和外轴直线导轨副(11)；所述Z向伺服电机(3)通过Z向同步齿型带轮减速机构(2)与滚珠丝杠(4)相连，丝杠螺母(5)与Z向支撑筒(6)固联，Z向支撑筒(6)、内轴滑筒(7)及外轴滑筒(8)之间通过交叉滚子轴承相连，内轴滑筒(7)与内轴滑筒压盖(9)固连，内轴(21)与内轴滑筒(7)之间通过内轴直线导轨副(12)相连，外轴(17)与外轴滑筒(8)之间通过外轴直线导轨副(11)相连；R向直线伸缩机构由外轴伺服电机(13)、外轴谐波减速器(14)、外轴同步齿型带轮减速机构(15)、外轴(17)、外轴直线导轨副(11)、外轴滑筒(8)、臂体机构组成；外轴伺服电机(13)安装在伺服电机支撑平台上(37)，伺服电机支撑平台(37)与二级机座支撑台(24)固联，外轴伺服电机(13)通过外轴谐波减速器(14)和外轴同步齿型带轮减速机构(15)与外轴(17)相连，外轴(17)通过外轴直线导轨副(11)和外轴滑筒(8)与臂体机构的大臂体(10)相连。臂体机构由大臂体(10)、一级行星轮系(28)、小臂体(25)、二级行星轮系(29)、过渡板(26)、末端执行器(27)组成。大臂体(10)通过一级行星轮系(28)与小臂体(25)相连，小臂体(25)再通过二级行星轮系(29)与末端执行器(27)相连；θ向旋转机构由内轴旋转机构与R向直线伸缩机构组成；内轴旋转机构包括内轴伺服电机(20)、内轴谐波减速器(22)、内轴同步齿型带轮减速机构(23)、内轴(21)、内轴直线导轨副(12)、内轴滑筒(7)和内轴滑筒压盖(9)组成；内轴伺服电机(20)固联在伺服电机支撑平台(37)上，并通过内轴谐波减速器(22)和内轴同步齿型带轮减速机构(23)与内轴(21)相连，内轴(21)通过内轴直线导轨副(12)、内轴滑筒(7)、内轴滑筒压盖(9)与臂体机构中一级行星轮系(28)的大同步齿型带轮相连；同心三轴磁流体密封装置由分别布置于滚珠丝杠(4)、内轴(21)、外轴(17)上的三个单轴磁流体密封结构组成，Z向伺服电机(3)、内轴伺服电机(20)以及外轴伺服电机(13)的旋转动力均经过同心三轴磁流体密封装置由大气侧传递至真空侧；单轴磁流体密封结构由深沟球轴承(30)、轴套(31)、永磁体(32)、磁极(33)和齿形轴套(34)组成；磁极(33)与永磁体(32)相连并分布在永磁体(32)的两侧，深沟球轴承(30)通过轴套(31)与磁极(33)相连，磁流体加注于磁极(33)与齿形轴套(34)的间隙内。永磁体(32)在齿形轴套(34)和磁极(33)间的密封间隙内产生强磁场，将磁流体固定在密封间隙内，堵住泄漏通道；内轴(21)、外轴(17)、套筒(36)均采用隔磁的铝制材料；三个永磁体在机座中心轴方向上采用交错布置。