专利名称：一种双臂玻璃基板搬运机器人的制作方法
技术领域：
本发明属于工业用机器人技术领域，涉及一种双臂玻璃基板搬运机器人，具 体涉及一种含有两只手臂的、具有四个自由度的圆柱坐标型机器人。
背景技术：
随着平板显示产业的不断发展，其关键基础材料——玻璃基板不仅要具有 较强的抗强酸、强碱和抗高温的能力，还要求具有较高的表面平整度、平面起 伏度和较高的生产传输效率，同时由于平板显示产业的加工模块布局紧凑，可 利用空间小，因此要求玻璃基板搬运机器人具有结构紧凑、运动平稳、洁净度 高、定位精度高、占地面积小、工作空间大等特点。
在现有的技术中，对玻璃基板自动化传输设备，特别是对玻璃基板搬运机 器人的研究相对较少。专利名称玻璃基片装载架传动机构，公开号为CN
1840492A，其特征是针对玻璃基板特殊的装载架而设计，有效的解决了掉片和 炸片的问题，但该专利需要太多的辅助设备辅助其工作，缺少灵活性。专利名 称 一种平面多关节机器人，公开号为CN 101176993A，是一种双臂工业用机 器人，其特征是具有四个自由度，重复定位精度高，但由于该专利双臂运动的 耦合性和末端执行器的反向性，使得该专利的传输效率受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有z轴升降运动、e轴旋转运动和
Rl轴、R2轴直线伸縮运动四个自由度的双臂玻璃基板搬运机器人。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
本发明所述的双臂玻璃基板搬运机器人，包括Z轴、e轴、Rl轴、R2轴、 Rl轴末端执行器及R2轴末端执行器。Z轴为升降机构，e轴为旋转机构，Rl 轴、R2轴为直线伸縮机构，其上分别配有Rl轴末端执行器和R2轴末端执行器。 机器人整体安装在Z轴的升降平台上，升降平台上方设旋转平台，Rl轴、R2 轴部整体安装在旋转平台上。Z轴、e轴、Rl轴和R2轴运动相互独立，单独或 同时运动，其共同作用可完成玻璃基板的快速、平稳、洁净传输。
所述Z轴部件包括升降电机、传动机构、滚珠丝杠副、两组直线导轨副、 螺母座、滑块座及升降平台；两组直线导轨垂直固定在左侧板、后侧板上，起 导向作用；滚珠丝杠通过丝杠支架垂直固定在上底板、下底板间，且与两组直 线导轨形成等腰梯形；升降电机通过传动机构与滚珠丝杠副与连，丝杠螺母、 导轨滑块分别通过螺母座、滑块座与升降平台相连。
所述e轴部件包括旋转电机、e轴谐波减速器、内轴、外轴、外筒和旋转平 台；外筒固定在升降平台上，外轴固定在外筒上，e轴谐波减速器刚轮与旋转电
机固定在外轴上，内轴通过一对正装的圆锥滚子轴承与外轴相连，旋转平台固
定在内轴上，旋转电机输出轴通过e轴谐波减速器与内轴相连；圆锥滚子轴承
承受e轴的轴向负载，并保持e轴旋转时的轴向稳定性。
所述R1轴和R2轴结构相同，均包括驱动电机、谐波减速器、谐波减速器 座、中心轴、轴承连接板、大臂和小臂；谐波减速器座固定在旋转平台上，驱
动电机与谐波减速器刚轮固定在谐波减速器座上，中心轴通过一对深沟球轴承 与谐波减速器座相连，大臂固定在中心轴上，且大臂通过轴承连接板、交叉滚
子轴承与旋转平台相连；大臂通过一级行星轮系与小臂相连，小臂设有二级行 星轮系。Rl、 R2轴内设有气动管路和电气线路走廊，分别与气路系统和控制系统相连。
所述R1轴末端执行器与R2轴末端执行器结构相似，均包括放大器、过渡 板、气路盖板、真空吸盘、执行器体、传感器线盖板、导杆和防撞块；放大器 经执行器体、过渡板与R1轴的小臂大带轮相连，气路盖板、真空吸盘和传感器 线盖板固定在执行器体上，防撞块经导杆与执行器体相连，起防护作用；支撑 R2轴末端执行器的"C"形过渡板防止两末端执行器相互干涉。
所述玻璃基板搬运机器人内设有行程开关，以控制机器人的旋转、升降和直 线伸縮运动。
本发明的有益效果
本发明所述的双臂玻璃基板机器人具有四个自由度(Z轴、9轴、Rl轴、R2 轴)，各自由度单独或同时运动，扩大了机器人的工作空间；Rl轴末端执行器、 R2轴末端执行器的中心线位于同一垂直面内，机器人一次定位可完成玻璃基板 的两次交换，提高了机器人传输效率；e轴旋转运动和Rl、 R2轴直线伸縮运动 的传动机构均采用谐波减速器，提高了传动精度；机器人结构紧凑，特别是Z 轴直线导轨和滚珠丝杠的等腰三角形布置，大大减少了机器人的占地面积，提 高了空间利用率；末端执行器采用真空夹持技术，提高了玻璃基板的传输洁净 度；大臂、小臂、末端执行器均采用轻硬质合金材料，减少了手臂质量和转动 惯量，增大了机器人的有效负载。
图1是本发明双臂玻璃基板搬运机器人结构示意图。 图2 (a)是本发明双臂玻璃基板搬运机器人Z轴主视图。 图2 (b)是本发明双臂玻璃基板搬运机器人Z轴俯视图。 图3是本发明双臂玻璃基板搬运机器人0轴主视图。机器人Rl轴、R2轴俯视图。
图中I Z轴；II 9轴；III Rl轴；IV R2轴；V Rl轴末端执行器；
VI R2轴末端执行器。
1丝杠支架；2大带轮；3同步带；4小带轮；5升降电机；6升降平台； 7螺母座；8丝杠螺母；9滚珠丝杠；10上顶板；11直线导轨；12导轨滑块; 13滑块座；14下底板；15后侧板；16左侧板；17电机支撑架；18旋转电 机；19 e轴谐波减速器；20外轴；21内轴；22外筒；23谐波减速器；24旋 转平台；25大臂；26过渡板；27小臂；28轴承连接板；29中心轴；30谐 波减速器座；31驱动电机；32 —级行星轮系；33 二级行星轮系；34放大器； 35执行器体；36气路盖板；37真空吸盘；38传感器线盖板；39导杆；40防撞块。
具体实施例方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。
如图i所示，本发明一种双臂玻璃基板搬运机器人包括z轴i 、 e轴n、 ri
轴in、 R2轴IV、 R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI。 Z轴I带动升降平 台6及安装其上的e轴II 、 Rl轴III和R2轴W作垂直升降运动。e轴II带动旋转 平台6及安装其上Rl轴m、 R2轴IV作旋转运动。Rl轴III、 R2轴IV带动各自 的末端执行器在水平面内作直线伸、縮运动，且两末端执行器的运动中心线位 于同一垂直面内。
升降运动固定在电机支撑架17上的升降电机5通过传动机构驱动滚珠丝
杠9旋转，带动丝杠螺母8进行垂直升降运动；丝杠螺母8通过固定在其上的 螺母座7带动升降平台6沿着直线导轨进行垂直升降运动；从而带动安装在升 降平台6上的e轴II 、 Rl轴III和R2轴IV部件进行垂直升降运动，也就是Rl轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI进行垂直升降运动。
旋转运动经外筒22固定在升降平台6上的旋转电机18通过9轴谐波减速 器19驱动内轴旋转；内轴21带动固定在其上的旋转平台6进行旋转运动；旋 转平台6带动安装在其上的Rl轴III、 R2轴IV部件进行旋转运动，也就是Rl轴 末端执行器V及R2轴末端执行器VI进行旋转运动。
直线伸縮运动经谐波减速器座30固定在旋转平台6上的驱动电机31通过 谐波减速器23直接驱动中心轴29旋转；中心轴29带动大臂25进行旋转运动； 大臂25通过安装在其上的一级行星轮系32带动小臂27进行旋转运动；小臂27 通过安装其上的二级行星轮系33带动末端执行器进行运动；大臂25、小臂27 的共同作用完成了末端执行器的直线伸縮运动，也就是Rl轴末端执行器V及 R2轴末端执行器VI进行直线伸縮运动。
权利要求
1、一种双臂玻璃基板搬运机器人，包括Z轴(I)、θ轴(II)、R1轴(III)、R2轴(IV)、R1轴末端执行器(V)及R2轴末端执行器(VI)，具有四个自由度，Z轴(I)为升降机构，θ轴(II)为旋转机构，R1轴(III)和R2轴(IV)均为直线伸缩机构，安装在Z轴(I)的升降平台(6)上；升降平台(6)上方设旋转平台(24)，R1轴(III)和R2轴(IV)安装在旋转平台(24)上；其特征在于Z轴(I)包括升降电机(5)、传动机构(2、3、4)、滚珠丝杠副(8、9)、两组直线导轨副(11、12)、螺母座(7)、滑块座(13)及升降平台(6)；两组直线导轨垂直固定在左侧板(16)、后侧板(15)上，滚珠丝杠(9)通过丝杠支架(1)垂直固定在上顶板(10)、下底板(14)间，且与两组直线导轨(11、12)形成等腰梯形；升降电机(5)通过传动机构与滚珠丝杠(9)相连，丝杠螺母(8)、导轨滑块(12)分别通过螺母座(7)、滑块座(13)与升降平台(6)相连；θ轴(II)包括旋转电机(18)、θ轴谐波减速器(19)、内轴(21)、外轴(20)、外筒(22)和旋转平台(24)；外筒(22)固定在升降平台(6)上，外轴(20)固定在外筒(22)上，θ轴谐波减速器(19)与旋转电机(18)固定在外轴(20)上，内轴(21)通过一对正装的圆锥滚子轴承与外轴(20)相连，旋转平台(24)固定在内轴(21)上，旋转电机(18)输出轴通过θ轴谐波减速器(19)与内轴(21)相连；R1轴(III)和R2轴(IV)结构相同，均包括驱动电机(31)、谐波减速器(23)、谐波减速器座(30)、中心轴(29)、轴承连接板(28)、大臂(25)和小臂(27)；谐波减速器座(30)固定在旋转平台(24)上，驱动电机(31)与谐波减速器(23)轮固定在谐波减速器座(30)上，中心轴(29)通过一对深沟球轴承与谐波减速器座(30)相连，大臂(25)固定在中心轴(29)上，且大臂(25)通过轴承连接板(28)、交叉滚子轴承与旋转平台(24)相连；大臂(25)通过一级行星轮系(32)与小臂(27)相连，小臂(27)设有二级行星轮系(33)；R1轴末端执行器(V)与R2轴末端执行器(VI)结构相同，包括放大器(34)、过渡板(26)、气路盖板(36)、真空吸盘(37)、执行器体(35)、传感器线盖板(38)、导杆(39)和防撞块(40)；放大器(34)经执行器体(35)、过渡板(26)与R1轴(III)相连，气路盖板(36)、真空吸盘(37)和传感器线盖板(38)固定在执行器体(35)上，防撞块(40)经导杆(39)与执行器体(35)相连。
2、 根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于Rl 轴末端执行器(V )与R2轴末端执行器(VI)的运动中心线位于同一垂直面内。
3、 根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于e 轴(n)、 Rl轴(m)、 R2轴(IV)、 Rl轴末端执行器(V)和R2轴末端执行 器(VI)内设有气动管路和电气线路走廊。
4、 根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于Rl 轴末端执行器(V )和R2轴末端执行器(VI)采用真空夹持技术搬运玻璃基板。
5、 根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于Z 轴(I )、 e轴(n)、 Rl轴(III)和R2轴(IV)相互独立，单独或同时运动。
6、 根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于Z轴(i )、 e轴(n)、 ri袖(m)和R2轴(iv)内设有行程开关。
7、根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于Rl轴(ni)、 R2轴(IV)、 Rl轴末端执行器(V)和R2轴末端执行器(VI)采用 轻硬质合金材料。
全文摘要
本发明属于工业用机器人技术领域，涉及一种双臂玻璃基板搬运机器人。其特征是包括Z轴I、θ轴II、R1轴III、R2轴IV、R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI，具有四个自由度，可实现Z轴升降运动、θ轴旋转运动和R1轴、R2轴直线伸缩运动；各轴运动相互独立，θ轴和R轴采用谐波减速器减速，提高了定位精度；R1轴末端执行器V和R2轴末端执行器VI采用真空夹持技术，其运动中心线位于同一垂直平面内，提高了传输效率。本发明具有结构紧凑、控制容易、运行平稳、运动惯量小、定位精度和传输效率高等特点。
文档编号F16H25/20GK101549493SQ20081001195
公开日2009年10月7日 申请日期2008年6月19日 优先权日2008年6月19日
发明者明 丛, 匡小春, 奚邦庆, 英 姜, 徐晓飞, 李亮生, 宇 杜, 杨明生, 林远全, 穆从义, 邓志勇 申请人:大连理工大学;东莞宏威数码机械有限公司