适用于超净间的龙门型大负载高精度升降装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域,具体涉及一种适用于超净间的龙门型大负载高精度升降装置。

背景技术

在现代芯片加工行业，随着大尺寸晶圆片的普遍应用以及多功能夹爪的实际需求，使得晶圆片搬运机器人的整体结构更加复杂，从而对升降结构的负载能力、控制精度以及运动稳定性提出了更高的设计要求，同时升降结构还应满足在高等级超净环境中安装使用的要求。目前，国内在该方面的产品和技术研究起步较晚，还没有较为成熟的设计方法，这也是制约国内晶圆搬运机器人发展水平的主要原因之一。

因此,本行业急需一种可在高等级超净间环境使用的大负载，高精度升降结构设计方案。

发明内容

本发明的目的是本专利提出了一种可以应用在高等级超净环境使用的龙门型大负载，高精度升降装置。本发明采用龙门型的设计结构，龙门基座两侧各设置一套导轨结构分别与运动基座两侧固定连接，龙门基座在运动基座的升降过程中提供更加稳定的支撑和辅助引导作用，龙门基座的使用能够提高运动基座部分的负载能力，并提高运动的稳定性和位置控制精度；带传动结构安装在龙门基座的一侧，采用同步带和步带轮作为带传动机构提高整套设计的运动性能和位置控制精度；龙门基座两侧采用了密封带设计，将运动基座移动路径上的空隙遮蔽起来，减少结构内部与外部环境的空气对流，同时龙门架和运动基座内使用了对流风扇的设计，控制内部气流沿着内部槽路向整体结构底层流动，使整体结构可以满足高等级超净间产品集成设计和使用的要求。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种适用于超净间的龙门型大负载高精度升降装置，包括：

龙门基座；

传动装置，安装在龙门基座上，包括：

带传动结构，安装在龙门基座一侧；

滑动结构，与带传动结构竖直方向平行设置，并安装在龙门基座两侧；

驱动结构，安装在龙门基座底部，并与带传动结构连接；

升降结构，所述升降结构包括：

运动基座，位于龙门基座正面；

滑动连接块，固接在运动基座两端，并与滑动结构和/或带传动结构连接。

进一步的，还包括密封保护结构，所述密封保护结构与滑动结构并排设置，并安装在龙门基座两侧。

进一步的，所述密封保护结构包括：

辅助轮安装支架组件，包括：

第一辅助轮安装支架，数量为4，对称安装在龙门基座一侧的两端；

第二辅助轮安装支架，与第一辅助轮安装支架相对设置，并对称安装在龙门基座另一侧的两端；

辅助轮组件，包括：第一辅助轮和第二辅助轮，数量与第一辅助轮安装支架和第二辅助轮安装支架一一对应，分别转动连接在第一辅助轮安装支架和第二辅助轮安装支架上；

密封带，密封带的一边固定在运动基座和滑动连接块之间，密封带分别与龙门基座两侧的辅助轮组件滑动连接。

进一步的，所述传动装置还包括减速器，所述减速器输入端与驱动结构连接，减速器输出端与带传动结构连接。

进一步的，所述滑动连接块包括：

第一连接块，一端与运动基座固定连接；

第二连接块，与第一连接块的另一端垂直连接，包括：

第一连接面，与带传动结构固定连接；

第二连接面，与第一连接面相对，并与滑动结构固定连接。

进一步的，所述带传动结构包括：

传动轴，转动连接在龙门基座一侧的侧壁上；

主动轮，与传动轴固定连接；

从动轮支架，安装在龙门基座一侧的顶部位置；

从动轮，与从动轮支架转动连接；

同步带，与主动轮和从动轮带传动连接；

同步带固定板，将同步带的一边固定在滑动连接块的第一连接面上。

进一步的，所述带传动结构还包括：

支撑螺钉，位于从动轮支架底部，并固定在龙门基座一侧的侧壁上；

调节螺钉，一端螺纹连接在从动轮支架底部，另一端抵接至支撑螺钉。

进一步的，所述滑动结构包括：

直线导轨，安装在龙门基座的两侧；

滑块，一面与滑动连接块的第二连接面固定连接，相对的另一面与直线导轨滑动连接。

进一步的，还包括风扇，所述风扇分别安装在运动基座和龙门基座的两侧支架内部。

进一步的，还包括限位结构，位于与带传动结构相对的另一侧龙门基座上，包括：

限位槽，开设在带传动结构相对的另一侧龙门基座支架壁上；

限位销钉，一端安装在第二连接面，另一端位于限位槽内，并对运动基座的运动范围进行限定。

有益效果：

1.采用两根直线导轨从两侧引导运动基座在垂直方向做升降运动，这样大大提高了升降结构在大负载情况下的运动稳定性；

2.密封带与滑动连接块固定连接，两端与辅助轮滑动连接，跟随滑动连接块在垂直方向做往复升降运动，将滑动连接块运动路径上的空隙遮蔽起来，减少结构内部与外部环境的空气对流，降低内部颗粒对外界环境的污染；

3.在运动基座和龙门架两侧支架内部都安装有风扇，用来控制结构内部气流沿内部沟槽方向，向结构底层流动，以满足高等级超净环境内安装和使用的要求。

4.减速器在本方案中使用的是同步带与步带轮的组合来实现的，不排除可以使用其他种类的减速器实现相同功能的情况。

附图说明

图1为本发明龙门型升降装置的各结构示意图；

图2为本发明龙门型升降装置的结构示意图之一；

图3为本发明龙门型升降装置的结构示意图之二；

图4为本发明龙门型升降装置的滑动连接块的结构示意图。

图例：1.龙门基座；2.传动装置；21.带传动结构；211.传动轴；212.主动轮；213.从动轮支架；214.从动轮；215.同步带；216.同步带固定板；217.支撑螺钉；218.调节螺钉；22.滑动结构；221.直线导轨；222.滑块；23.驱动结构；24.减速器；3.升降结构；31.运动基座；32.滑动连接块；321.第一连接块；322.第二连接块；3221.第一连接面；3222.第二连接面；4.密封保护结构；41.辅助轮安装组件；411.第一辅助轮安装支架；412.第二辅助轮安装支架；42.辅助轮组件；421.第一辅助轮；422.第二辅助轮；43.密封带；5.风扇；6.限位结构；61.限位槽；62.限位销钉；7.正面面板。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的一种适用于超净间的龙门型大负载高精度升降装置的结构示意图如图1和图2、3所示，包括龙门基座1、传动装置2和升降结构3。龙门基座1用于安装传动装置2和升降结构3，并起到支撑保护作用。升降结构3在传动装置2的作用下沿着龙门基座1进行做升降运动。

传动装置2安装在龙门基座1上，包括带传动结构21、滑动结构22、驱动结构23，还包括减速器24。带传动结构21安装在龙门基座1一侧。滑动结构22与带传动结构21竖直方向平行设置，并安装在龙门基座1两侧。驱动结构23安装在龙门基座1底部，并与带传动结构21连接。本发明驱动结构为电机，在外部信号的驱动下带动减速器转动，提供动力，减速器24输入端与驱动结构23连接，减速器24输出端与带传动结构21连接。减速器24在本发明中使用的是同步带与步带轮的组合来实现的，不排除可以使用其他种类的减速器实现相同功能的情况。

升降结构3，升降结构3包括运动基座31和滑动连接块32。运动基座31位于龙门基座1正面。滑动连接块32，固接在运动基座31两端，并与滑动结构22和/或带传动结构21连接。

驱动结构23在外部信号的驱动下带动减速器24转动，为带传动结构21的转动提供动力，在驱动结构23的驱动下减速器24带动带传动结构21同步转动，带传动结构21带动滑动连接块32沿着滑动结构22做升降运动，并使运动基座31随着滑动连接块32的运动而同步运动，大大提高了升降结构在大负载情况下的运动稳定性。

本发明还包括密封保护结构4，密封保护结构4与滑动结构22并排设置，并安装在龙门基座1两侧。密封保护结构4包括辅助轮安装支架组件41、辅助轮组件42和密封带43。辅助轮组件42对密封带43的运动起到支撑和辅助转动作用，辅助轮安装支架组件41对辅助轮组件42的转动起到支撑固定的作用。辅助轮安装支架组件41，包括第一辅助轮安装支架411和第二辅助轮安装支架412，二者数量均为4，第一辅助轮安装支架411对称安装在龙门基座1一侧的两端。第二辅助轮安装支架412与第一辅助轮安装支架411相对设置，并对称安装在龙门基座1另一侧的两端。辅助轮组件42包括第一辅助轮421和第二辅助轮422，数量与第一辅助轮安装支架411和第二辅助轮安装支架412一一对应，分别转动连接在第一辅助轮安装支架411和第二辅助轮安装支架412上。密封带43的一边固定在运动基座31和滑动连接块32之间，密封带43分别与龙门基座1两侧的辅助轮组件42滑动连接。密封带43跟随滑动连接块32在垂直方向做往复升降运动，将滑动连接块32运动路径上的空隙遮蔽起来，减少结构内部与外部环境的空气对流，降低内部颗粒对外界环境的污染。

滑动连接块32包括第一连接块321和第二连接块322。第一连接块321的一端与运动基座31固定连接。第二连接块322，与第一连接块321的另一端垂直连接，包括第一连接面3221和第二连接面3222，第一连接面3221与带传动结构21固定连接。第二连接面3222与第一连接面3221相对，并与滑动结构22固定连接。

带传动结构21包括传动轴211、主动轮212、从动轮支架213、从动轮214、同步带215和同步带固定板216。传动轴211转动连接在龙门基座1一侧的侧壁上，并与主动轮212固定连接。从动轮支架213安装在龙门基座1一侧的顶部位置。对从动轮214起到支撑作用，其上安装有调节螺钉，可以调节从动轮214和同步带215的相对位置，来调节同步带215的张力。从动轮214转动连接在从动轮支架213上。同步带215与主动轮212和从动轮214带传动连接。同步带固定板216将同步带215的一边固定在滑动连接块32的第一连接面3221上。主动轮212在传动轴211的驱动下带动同步带215做同步运动。

带传动结构21还包括支撑螺钉217和调节螺钉218，支撑螺钉217位于从动轮支架213底部，并固定在龙门基座1一侧的侧壁上。调节螺钉218一端螺纹连接在从动轮支架213底部，另一端抵接至支撑螺钉217。通过调节调节螺钉218的长度，可以调整同步带主动轮和从动轮之间的间距，从而实现调整同步带张力，提高传动稳定性的目的。

滑动结构22包括直线导轨221和滑块222，直线导轨221安装在龙门基座1的两侧。滑块222的一面与滑动连接块32的第二连接面3222固定连接，相对的另一面与直线导轨221滑动连接。

本发明还包括风扇5，风扇5分别安装在运动基座31和龙门基座1的两侧支架内部。用来控制结构内部气流沿内部沟槽方向，保证结构内部成负压状态，使气流通过内部的结构空间向结构底层流动，以满足高等级超净环境内安装和使用的要求。

本发明还包括限位结构6，位于与带传动结构21相对的另一侧龙门基座1上，包括限位槽61和限位销钉62。限位槽61开设在带传动结构21相对的另一侧龙门基座1支架壁上，引导限位销钉在槽内上下滑动，限位销钉62一端安装在第二连接面3222，另一端位于限位槽61内，受限位槽的长度约束，对运动基座31的运动范围进行限定。

本发明还包括正面面板7，与龙门基座1固定连接，起到密封和保护的作用。

实际运行时，驱动结构23即电机在外部智能驱动信号的控制下带动减速器24工作，经由减速器24获得合适的转速和扭矩输出，再通过传动轴211带动主动轮212转动，主动轮212与从动轮214通过同步带215传动连接，在从动轮214的辅助下带动同步带215转动来实现带传动。同步带215与滑动连接块32固定连接，滑动连接块32通过滑块222与直线导轨221滑动连接，同步带215可以带动滑动连接块32，在滑块222的引导下沿着直线导轨221在垂直方向做升降运动。运动基座31两端分别与滑动连接块32通过密封带43固定连接，同步带215带动滑动连接块32沿着直线导轨221运动的同时，密封带43跟随滑动连接块在垂直方向做往复升降运动，运动基座31也随着滑动连接块32也做往复升降运动。

本发明采用龙门型的设计结构，龙门基座两侧各设置一套导轨结构分别与运动基座两侧固定连接，龙门基座在运动基座的升降过程中提供更加稳定的支撑和辅助引导作用，龙门基座的使用能够提高运动基座部分的负载能力，并提高运动的稳定性和位置控制精度；带传动结构安装在龙门基座的一侧，采用同步带和步带轮作为带传动机构提高整套设计的运动性能和位置控制精度；龙门基座两侧采用了密封带设计，将运动基座移动路径上的空隙遮蔽起来，减少结构内部与外部环境的空气对流，同时龙门架和运动基座内使用了对流风扇的设计，控制内部气流沿着内部槽路向整体结构底层流动，使整体结构可以满足高等级超净间产品集成设计和使用的要求。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。