CN204935638U - 机械手臂的取放机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械手臂的取放机构，该机械手臂主要由取放机构与二维旋转机构所组成；其中，该取放机构主要由基板、二个支撑板、二个固定板、二个作动轴、四个驱动单元与二个取放模块所组成；驱动该二个驱动单元通过该二个作动轴驱动另外二个驱动单元，使设置于该另外二个驱动单元上的该二个取放模块可分别拿起或放下物体。相较于现有技术所提供的齿轮转换箱，本实用新型提供的取放机构与二维旋转机构减轻机械手臂摆动时所造成的误差，不仅能减少组件的损毁，也能够在一定范围内进行取料、料件交换、下料等物料移动与转移步骤。

Description

机械手臂的取放机构

技术领域

本实用新型涉及机械手臂的技术领域，尤其涉及一种机械手臂的取放机构。

背景技术

随着科技发展日新月异，对于机械及运用也越来越广泛，在许多产业中许多制程中，因加工作业时所需的高精准度、高重复性及高危险性等因素，已渐渐地由机械手臂取代传统的人力作业，并再通过操作人员的操控来执行减少安全上的疑虑，且同时大幅地增进工作上的效率。

请参阅图1，图1示出了现有技术中的机械手臂立体图，如图1所示，现有技术中的机械手臂1’主要包括有：第一机械臂11’、第二机械臂12’、第一驱动组件13’、旋转基座14’、第二驱动组件15’以及齿轮转换箱16’；其中，该第一机械臂11’的前端设置有夹取组件连接头111’，且该第二机械臂12’分别连接于该第一机械臂11’与该齿轮转换箱16’之间，并且，该第一驱动组件13’连接于该齿轮转换箱16’，此外，该齿轮转换箱16’设置于该旋转基座14’上，该第二驱动组件15’连接于该旋转基座14’。

于上述现有技术中的机械手臂1’技术结构中，该第一驱动组件13’的运作可通过该齿轮转换箱16’驱动该第二机械臂12’进行上下摆动，进而使得连接于第一机械臂11’的夹取组件连接头111’的夹取组件(未图标)，得以移动至特定高度进行物料夹取或放置；此外，该第二驱动组件15’的运作可驱动该旋转基座14’进行转动，进而使得该第二机械臂12’与其上的第一机械臂11’旋转，此方式达到物料移动的效果。

另一方面，于现今高科技产业技术中，随着集成电路的半导体组件的积集度日益增加，制程的准确度及生产效率相对重要，其中，在半导体制程中发生些微的错误，便可能导致制程失败，造成晶圆的毁损，因而耗费大量成本。是以，现代晶圆厂中，多通过类似上述的机械手臂进行晶圆制程中，诸如取料、料件交换、下料等物料移动与转移步骤，进而有效地确保产品的生产良率。

然而，于实际使用状态下，现有技术中的机械手臂1’其应用于晶圆制程中却往往产生下列问题：

1、第二机械臂12’的上下摆动过程中，由于该齿轮转换箱16’通过齿轮的齿对齿契合，在契合时往往产生间隙，作动所造成的间隙误差会导致该第一机械臂11’上的物料产生偏移，进而影响产品良率。

2、承上述，由于该齿轮转换箱16’必须支撑整体的第一机械臂11’与第二机械臂12’的重力力矩并驱动其产生摆动，如此，往往导致该齿轮转换箱16’的负担极大，因而产生组件的毁损。

实用新型内容

本实用新型创作的目的在于提供一种机械手臂。不同于现有技术中的机械手臂，本实用新型的机械手臂主要由取放机构与二维旋转机构所组成；其中，该取放机构主要由基板、二个支撑板、二个固定板、二个作动轴、四个驱动单元与二个取放模块所组成；并且，该基板由该二个支撑板与该第一固定板支撑该二个作动轴与该四个驱动单元。进一步地，该二维旋转机构主要由基座与旋转座所组成；其中，该连接于该基座的该旋转座连接于取放机构的该基板的底部表面。如此设置，驱动该二个驱动单元通过该二个作动轴驱动另外二个驱动单元，使设置于该另外二个驱动单元上的该二个取放模块可分别拿起(或放下)物体；并且，马达驱动该旋转座，使该取放机构进行转动。相较于现有技术所提供的齿轮转换箱，本实用新型的取放机构与二维旋转机构系减轻机械手臂摆动时所造成的误差，不仅能减少组件的损毁，也能够在一定范围内进行取料、料件交换、下料等物料移动与转移步骤。

为了达成本实用新型上述的目的，本实用新型所提出一种机械手臂的取放机构，包括：

基板；

至少一个支撑板，设置于该基板上；

第一固定板，设置于该基板上并连接于该支撑板的一端；

至少一个作动轴，其一端连接固定于该第一固定板上；

至少一个第一驱动单元，连接于该作动轴的另一端；

至少一个第二驱动单元，设置于该支撑板上，并连接该作动轴；

至少一个取放模块，连接于该第二驱动单元上；

其中，控制该第一驱动单元驱动该第二驱动单元，能够使得该第二驱动单元带动该取放模块沿着作动轴进行往返运动；

其中，当该取放模块运行至该往返运动的第一位置时，该取放模块可接着进行外部物品的捡取或放置；相对地，当该取放模块运行至该往返运动的第二位置时，该取放模块可接着进行外部物品的放置或捡取。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1示出了现有技术中的机械手臂立体图；

图2A示出了本实用新型实施提供的一种取放机构的第一立体图；

图2B示出了本实用新型实施提供的一种取放机构的第二立体图；

图3示出了本实用新型实施提供的取放机构的爆炸图；

图4示出了本实用新型实施提供的取放机构的侧面剖视图；

图5A示出了本实用新型实施提供的第二驱动单元的滑块的左侧视图；

图5B示出了本实用新型实施提供的第二驱动单元的滑块的右侧视图；

图6A示出了本实用新型实施提供的第四驱动单元滑块的左侧视图；

图6B示出了本实用新型实施提供的第四驱动单元滑块的右侧视图；

图7示出了本实用新型实施提供的使用该取放机构进行拿取或放置的示意图；

图8示出了本实用新型实施提供的该取放机构与二维平面旋转机构的立体图；

图9A示出了本实用新型实施提供的一种二维平面旋转机构的第一立体图；

图9B示出了本实用新型实施提供的一种二维平面旋转机构的第二立体图；

图10示出了本实用新型实施提供的二维平面旋转机构的爆炸图；

图11示出了本实用新型实施提供的二维平面旋转机构进行旋转的示意图。

符号说明：

1取放机构2二维平面旋转机构

11基板12第一支撑板

13第一固定板14第一作动轴

15第一驱动单元16第二驱动单元

17第一取放模块18外壳

19第二固定板20第一结合件

21基座22旋转座

23齿轮箱24伺服马达

25第一辅助连接件26第二辅助连接件

111辅助固定板112辅助滑轨

113辅助固定架114履带式线槽

131第一轴承161滑轨

162滑块171结合块

172取放件173辅助件

181第一长孔182第二长孔

191第二轴承201旋转接合件

211安装槽221固定座

222底座223转轴

231齿轮组232马达容置槽

1131辅助滑动部1132辅助固定部

1621第一结合面1622第二结合面

1623固定面1624螺孔

12a第二支撑板14a第二作动轴

15a第三驱动单元16a第四驱动单元

17a第二取放模块111a辅助固定板

112a辅助滑轨113a辅助固定架

114a履带式线槽131a第三轴承

161a滑轨162a滑块

171a结合块172a取放件

173a辅助件181a第一长孔

182a第二长孔191a第四轴承

1131a辅助滑动部1132a辅助固定部

1621a第一结合面1622a第二结合面

1623a固定面1624a螺孔

1’现有技术中的机械手臂11’第一机械臂

12’第二机械臂13’第一驱动组件

14’旋转基座15’第二驱动组件

16’齿轮转换箱111’夹取组件连接头

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型所提出的一种机器手臂的取放机构，以下将配合图式，详尽说明本实用新型的较佳实施例。

请同时参阅图2A、图2B、图3、与图4；其中，图2A与图2B示出了本实用新型实施提供的一种取放机构的第一立体图与第二立体视图，图3示出了本实用新型实施提供的该取放机构的爆炸图，且图4示出了本实用新型实施提供的该取放机构的侧面剖视图。如图所示，本实用新型实施例提供的机械手臂的取放机构1主要包括：基板11、第一支撑板12、第一固定板13、第一作动轴14、第一驱动单元15、第二驱动单元16、第一取放模块17、外壳18、第二固定板19、与结合件20；其中，该第一支撑板12系设置于该基板11上，且该第一固定板13设置于该基板11上并连接于该第一支撑板12的一端。进一步地，该第一作动轴14的一端连接固定于该固定板13上，且该第一驱动单元15连接于该第一作动轴14的另一端。于此，必须特别说明的是，所述第一驱动单元15为伺服驱动马达。

承上述，第二驱动单元16设置于该第一支撑板12上，并连接于该第一作动轴14；同时，该第一取放模块17连接于该第二驱动单元16上。进一步地，该外壳18结合至该基板11，用以覆盖该第一支撑板12、该第一固定板13、该第一作动轴14、该第一驱动单元15、与该第二驱动单元16。特别地，该外壳18的顶部表面开设有一第一长孔181，用以使得该第一取放模块17通过该第一长孔181连接至该第二驱动单元16。

所述的第二固定板19连接于该第一支撑板12的另一端，用以辅助固定该第一作动轴14与该第一驱动单元15；其中，该第二固定板19上设置一第一轴承191，用以使得该作动轴14通过该第一轴承191连接至该第一驱动单元15。另外，如图所示，该第一固定板13上设有一第二轴承131，用以辅助承载该作动轴14的另一端。

请继续参阅图4、图5A、与图5B，图4、图5A、与图5B分别示出了本实用新型实施提供的该取放机构的侧面剖视图、第二驱动单元的滑块的左侧视图、与右侧视图。本实用新型实施例中，所述的第二驱动单元16主要包括：滑轨161与滑块162；其中，该滑轨161设置于该支撑板12上，且该滑块162具有第一结合面1621、第二结合面1622与固定面1623；其中，该结合面1621设置于该滑轨161上，同时该第一结合面1621邻接于该第二结合面1622，且该第二结合面1622邻接于该固定面1623。另外，如图所示，该滑块162的内部设有对应于该作动轴14的螺孔1624。

特别地，本实用新型实施例于该取放机构1的一侧设置有辅助固定板111、辅助滑轨112、辅助固定架113、与履带式线槽114；其中，该辅助固定板111设置于该基板11的一侧，同时，该辅助滑轨112与该履带式线槽114设于该辅助固定板111上。进一步地，该辅助固定架113具有辅助滑动部1131与辅助固定部1132；其中，该辅助滑动部1131滑动于该辅助滑轨112上，且该辅助固定部1132连接至该滑块162的该固定面1623；并且，该外壳18的侧面开设有第二长孔182，用以使得该辅助固定架113通过该长孔182连接于该辅助滑轨112上。

于本实用新型实施例中，所述第一取放模块17包括:结合块171、取放件172、与辅助件173；其中，该结合块171结合于该滑块162的该第二结合面1622上，且该取放件172设于该结合块171上。

请继续参阅图3、与图4，分别为该取放机构的爆炸图与侧面剖视图。于本实用新型实施例中，沿着该基板11的另一侧设置有第二支撑板12a、第二作动轴14a、第三驱动单元15a、第四驱动单元16a、与第二取放模块17a；其中，该第二支撑板12a设置于该基板11上；并且，该第一固定板13设置于该基板11上并连接于该第二支撑板12a的一端。进一步地，该第二作动轴14a的一端连接固定于该固定板13上，且该第三驱动单元15a连接于该第二作动轴14a的另一端。于此，必须特别说明的是，所述第三驱动单元15a可为伺服驱动马达。

承上述，第四驱动单元16a系设置于该第二支撑板12a上，并连接于该第二作动轴14a；同时，该第二取放模块17a连接于该第四驱动单元16a上。进一步地，该外壳18结合至该基板11，用以覆盖该第二支撑板12、该第一固定板13、该第二作动轴14a、该第三驱动单元15a、与该第四驱动单元16a；并且，该外壳18的顶部表面另开设有一第一长孔181a，用以使得该第二取放模块17a通过该第一长孔181a连接至该第四驱动单元16a。

所述的第二固定板19连接于该第二支撑板12a的另一端，用以辅助固定该第二作动轴14a与该第三驱动单元15a；其中，该第二固定板19上设置一第三轴承191a，用以使得该第二作动轴14a通过该第三轴承191a连接至该第三驱动单元15a。另外，如图所示，该第一固定板13上另设有一第四轴承131a，用以辅助承载该第二作动轴14a的另一端。

请继续参阅图4、图6A、与图6B，图4、图6A、与图6B分别示出了本实用新型实施提供的该取放机构的侧面剖视图、第四驱动单元之滑块的左侧视图、与右侧视图。本实用新型实施例中，所述第四驱动单元16a主要包括:滑轨161a与滑块162a；其中，该滑轨161a设置于该第二支撑板12a上，且该滑块162a具有第一结合面1621a、第二结合面1622a与固定面1623a；其中，该第一结合面1621a设置于该滑轨161a上，同时，该第一结合面1621a邻接于该第二结合面1622a，且该第二结合面1622a邻接于该固定面1623a。另外，如图所示，该滑块162a的内部设有对应于该第二作动轴14a的螺孔1624a。

特别地，本实用新型实施例于该取放机构1的另一侧设置有一辅助固定板111a、辅助滑轨112a、辅助固定架113a、与履带式线槽114a；其中，该辅助固定板111a设置于该基板11的另一侧；同时，该辅助滑轨112a与该履带式线槽114a设于该辅助固定板111a上。另外，该辅助固定架113a具有辅助滑动部1131a与辅助固定部1132a；其中，该辅助滑动部1131a滑动于该辅助滑轨112a上，且该辅助固定部1132a连接至该滑块162a的该固定面1623a；并且，该外壳18的侧面另开设有第二长孔182a，用以使得该辅助固定架113a通过该第二长孔182a连接于该辅助滑轨112a上。

于本实用新型实施例中，所述第二取放模块17a包括:结合块171a、取放件172a、与辅助件173a；其中，该结合块171a结合于该滑块162a的该第二结合面1622a上，且该取放件172a设于该结合块171a上。

另外，本实用新型实施例于该取放机构1的该第一固定板13与该第二固定板19之间设置有控制模块(未图标)；其中，该控制模块设置于该基板11上；同时，多条信号传输线自该控制模块连接至该第一驱动单元15、该第二驱动单元16、该第三驱动单元15a、该第四驱动单元16a、该第一取放模块17、与该第二取放模块17a。进一步地，该多条信号传输线的一条或一条以上分别容置于该些履带式线槽(114、114a)之中，并电性连接至该些辅助件(173、173a)以及该些结合块(171、171a)。

上述已完整说明本实用新型实施例提供的机械手臂的取放机构1的结构组成；接着，将继续说明本实用新型实施例提供的机械手臂的取放机构1的功能与技术特征。请继续参阅图7，示出了本实用新型实施提供的取放机构进行拿取或放置的示意图。于本实用新型实施例的设计中，控制该第一驱动单元15与第三驱动单元15a驱动该第二驱动单元16与该第四驱动单元16a，能够使得该第二驱动单元16与该第四驱动单元16a分别带动该第一取放模块17与该第二取放模块17a分别沿着第一作动轴14与第二作动轴14a进行X1方向往返运动。

请继续参阅图7，如图所示，当该第一取放模块17沿着该X1方向往返运动到第一位置时，该第一取放模块17可接着进行外部物品的捡取或放置；相对地，当该第一取放模块17沿着该X1方向往返运动到第二位置时，该第一取放模块17可接着进行外部物品的放置或捡取。

请再继续参阅图7，如图所示，当该第二取放模块17a沿着该X1方向往返运动到第一位置时，该第二取放模块17a可接着进行外部物品是捡取或放置；相对地，当该第二取放模块17a沿着该X1方向往返运动到第二位置时，该第二取放模块17a可接着进行外部物品的放置或捡取。

承上述，当该二个取放模块(17、17a)沿着该X1方向往返运动时，该些辅助件(173、173a)带动该二个履带式线槽(114、114a)，能够使得多条信号传输线随着该二个取放模块(17、17a)移动。

请再同时参阅图2A与图8，图2A与图8分别示出了本实用新型实施提供的一种取放机构的第一立体图以及该取放机构与一种二维平面旋转机构的立体图。如图所示，于本实用新型实施例中，该取放机构1的该基板11具有第一结合件20；其中，该第一结合件20上设置有旋转接合件201，用以使得该取放机构1能够由该旋转接合件201结合至二维平面旋转机构2。

请继续参阅图9A、图9B、与图10；其中，图9A与图9B分别示出了本实用新型实施提供的一种二维平面旋转机构2的第一立体图与第二立体视图，且图10为该二维平面旋转机构的爆炸图。如图所示，本实用新型实施例的机械手臂的二维平面旋转机构2主要包括:基座21、旋转座22、齿轮箱23、伺服马达24、第一辅助连接件25、与第二辅助连接件26；其中，该旋转座22包括:固定座221、底座222、与转轴223；并且该齿轮箱23具有:齿轮组231以及马达容置槽232。

承上述，该基座21具有安装槽211，且该固定座221设于该旋转座22上，用以固定于该基座21上，使得该旋转座22固定于该安装槽211中；同时，该底座222设于该固定座221上，用以连接于该第一结合件20，且该转轴223设于该旋转座22内，并连接该旋转接合件201。进一步地，该齿轮箱23具有齿轮组231与马达容置槽232；其中，该齿轮组231齿接于该转轴223；同时，该伺服马达24设置于马达容置槽232中。特别地，该第一辅助连接件25连接于该基座21的一端表面；并且，该第二辅助连接件26连接于该基座21的另一端表面，并连接于该齿轮箱23。

上述系已完整说明本实用新型实施例提供的机械手臂的二维平面旋转机构2的结构组成；接着，将继续说明所述本实用新型实施例提供的机械手臂的二维平面旋转机构2的功能与技术特征。请继续参阅图11，图11示出了本实用新型实施提供的机械手臂的二维平面旋转机构进行旋转的示意图。于本实用新型实施例中，控制该伺服马达24驱动该齿轮箱23，能够使得该齿轮箱23带动该旋转座22使该取放机构1旋转任一角度。

如此，经由上述，本实用新型实施例提供的机械手臂的取放机构1与二维旋转机构的结构与技术特征系已完整且清楚地被说明；并且，经由上述可知本实用新型实施例具有以下的优点：

不同现有技术中的机械手臂，本实用新型实施例机械手臂主要由取放机构1与二维旋转机构2所组成；其中，该取放机构1主要由基板11、二个支撑板(12、12a)、二个固定板(13、19)、二个作动轴(14、14a)、四个驱动单元(15、16、15a、16a)、与二个取放模块(17、17a)所组成；并且，该基板11由该二个支撑板(12、12a)与该第一固定板13支撑该二个作动轴(14、14a)与该四个驱动单元(15、16、15a、16a)。进一步地，该二维旋转机构2主要由基座21与旋转座22所组成；其中，该连接于该基座21的该旋转座22连接于取放机构1的该基板11的底部表面。如此设置，驱动该二个驱动单元(15、16)通过该二个作动轴(14、14a)驱动另外二个驱动单元(15a、16a)，使设置于该另外二个驱动单元(15a、16a)上的该二个取放模块(17、17a)可分别拿起或放下物体；并且，由马达驱动该旋转座22，使该取放机构1进行转动。相较于现有技术所提供的齿轮转换箱，本实用新型实施例提供的取放机构1与二维旋转机构2减轻机械手臂摆动时所造成的误差，不仅能减少组件的损毁，也能够在一定范围内进行取料、料件交换、下料等物料移动与转移步骤。

必须加以强调的是，上述的详细说明针对本实用新型技术思想特点与可行实施例的具体说明，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，但该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (12)

1.一种机械手臂的取放机构，其特征在于，包括：

基板；

至少一个支撑板，设置于该基板上；

第一固定板，设置于该基板上并连接于该支撑板的一端；

至少一个作动轴，其一端连接固定于该第一固定板上；

至少一个第一驱动单元，连接于该作动轴的另一端；

至少一个第二驱动单元，设置于该支撑板上，并连接该作动轴；

至少一个取放模块，连接于该第二驱动单元上；

其中，控制该第一驱动单元驱动该第二驱动单元，能够使得该第二驱动单元带动该取放模块沿着作动轴进行往返运动；

其中，当该取放模块运行至该往返运动的第一位置时，该取放模块可接着进行外部物品的捡取或放置；相对地，当该取放模块运行至该往返运动的第二位置时，该取放模块可接着进行外部物品的放置或捡取。

2.根据权利要求1所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，包括：

外壳，用以结合至该基板以覆盖该至少一个支撑板、该第一固定板、该作动轴、该第一驱动单元、与该第二驱动单元；该外壳的顶部表面开设有至少一个第一长孔，用以使得该取放模块通过该第一长孔连接至该第二驱动单元；

第二固定板，连接于该支撑板的另一端，用以辅助固定该作动轴与该第一驱动单元；该第二固定板设置至少一个轴承，用以使得该作动轴通过该轴承连接至该第一驱动单元。

3.根据权利要求1所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该第一固定板上设有至少一个轴承，用以辅助承载该作动轴的另一端。

4.根据权利要求1所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，包括第一结合件，用以使得该基板能够由该第一结合件结合至二维平面旋转机构；其中，该第一结合件上设置有旋转接合件。

5.根据权利要求1所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该第一驱动单元为伺服驱动马达。

6.根据权利要求2所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该第二驱动单元，包括：

滑轨，设置于该支撑板上；

滑块，具有第一结合面、第二结合面与固定面；其中，该结合面设置于该滑轨上；该第一结合面邻接于该第二结合面，且该第二结合面邻接于该固定面。

7.根据权利要求6所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该滑块内部设有螺孔，用以供该作动轴穿过。

8.根据权利要求6所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，包括：

辅助固定板，设置于该基板的一侧；

辅助滑轨，设于该辅助固定板；

辅助固定架，具有辅助滑动部与辅助固定部；其中，该辅助滑动部滑动于该辅助滑轨上，且该辅助固定部连接至该滑块的该固定面；该外壳的侧面开设有第二长孔，用以使得该辅助固定架通过该第二长孔连接于该辅助滑轨上；

履带式线槽，设置于该辅助固定板上。

9.根据权利要求6所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该取放模块，包括：

结合块，结合至该滑块的该第二结合面上；

取放件，设于该结合块上。

10.根据权利要求8所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，包括控制模块设置于该基板上，并位于该第一固定板与该第二固定板之间；并且，多条信号传输线自该控制模块连接至该第一驱动单元、该第二驱动单元与该取放模块；其中，该多条信号传输线的一条或一条以上容置于该履带式线槽中。

11.根据权利要求4所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该二维平面旋转机构，包括：

基座，具有安装槽；

旋转座，包括：

固定座，设于该旋转座上，用以固定于该基座上，使得该旋转座固定于该安装槽中；

底座，设于该固定座上，用以连接于该第一结合件；

转轴，设于该旋转座内，并连接该旋转接合件；

齿轮箱，具有齿轮组与马达容置槽；其中，该齿轮组齿接于该转轴；

伺服马达，设置于马达容置槽中；

其中，由控制该伺服马达驱动该齿轮箱，能够使得该齿轮箱带动该旋转座使该取放机构进行转动。

12.根据权利要求11所述的机械手臂的取放机构，其特征在于，该二维平面旋转机构，还包括：

第一辅助连接件，连接于该基座的一端表面；

第二辅助连接件，连接于该基座的另一端表面，并连接于该齿轮箱。