[发明专利]一种能够平衡受力状态的Z轴升降机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体硅片传输机器人制造领域，尤其涉及一种硅片传输机器人上的Z轴传动升降机构。

背景技术

在硅片传输机器人的Z轴传动升降机构中，较多使用的是立柱式Z轴传动升降机构，即使用滚珠导轨作为Z轴升降的运动基准，将滚珠导轨安装在立柱的基准面上。但这种传动机构存在着以下缺点：一是结构受力状态不好。立柱式Z轴传动升降机构的受力方向在沿滚珠导轨的运动轴线方向，而导轨的最佳受力方向是在与滚珠导轨平面的垂直方向；二是由于上部结构的全部重量都通过支撑滑块以悬臂梁的形式传递给滚珠导轨，滚珠导轨在正常承受的重力外，还额外承受很大的翻转力矩，使滚珠导轨产生较大的微观变形，轻则影响运动的灵活性，重则缩短滚珠导轨的使用寿命；三是由于滚珠导轨的安装面与侧向定位面之间、立柱的上下安装定位面之间、滚珠导轨安装面与滚珠丝杠的安装基准之间都存在着复杂的形状位置公差关系，因此立柱加工工艺复杂、成品率较低，加工成本高；四是由于立柱的重量一般都在十几公斤，安装在机箱内的一侧方向，不可避免的造成重心不稳，易使主机产生倾覆；五是由于立柱的上下安装面与主机的上下安装板之间接触面积很大，使其在装配时不易调整，费时费力。

发明内容

本发明的目的是为解决现有硅片传输机器人的Z轴传动升降机构存在结构受力状态不好、滚珠导轨产生较大的微观变形、滚珠导轨的使用寿命短、立柱加工工艺复杂、成品率较低、重心不稳、主机易产生倾覆、装配时不易调整的问题，提供一种能够平衡受力状态的Z轴升降机构。

本发明包括下安装座、Z轴驱动装置组件、预紧轮支撑机构、同步齿传动带、丝母传动机构、上安装盖、两个连接板、三个丝杠传动机构，Z轴驱动装置组件包括Z轴电机座、编码器定位管、编码器、Z轴伺服电机、磨擦式制动器、同步传动主动齿轮和连接板，所述Z轴伺服电机轴的上端为输出轴、下端为电机轴，所述Z轴伺服电机安装在Z轴电机座内，且Z轴伺服电机的输出轴位于Z轴电机座的外部，输出轴的上端设有传动外齿，所述磨擦式制动器和同步传动主动齿轮由下至上依次安装在Z轴伺服电机的输出轴上，且同步传动主动齿轮的中心内齿与传动外齿啮合，连接板安装在同步传动主动齿轮的端面上，所述编码器设置在Z轴电机座内，且编码器安装在Z轴伺服电机上的电机轴上，编码器定位管设置在Z轴电机座外面，且编码器定位管设置在编码器上的弹性定位片与Z轴电机座下端的法兰之间，预紧轮支撑机构包括预紧轮支撑架、预紧轮支撑架上盖、三个预紧轮滑动架机构，预紧轮支撑架上盖安装在预紧轮支撑架的上端面上，三个预紧轮滑动架机构均布设置在预紧轮支撑架上盖的上端面上，且每个预紧轮滑动架机构安装在预紧轮支撑架上盖上，每个预紧轮滑动架机构包括预紧轮定位块外板、预紧轮定位块、预紧轮定位滑块、预紧轮转动架支撑轴、预紧轮转动架、两个推力顶丝、两个锁紧螺母和两个预紧轮机构，预紧轮定位块的上端面上设有T形槽，预紧轮定位滑块的下端设有与T形槽相配合的T形头，T形头与T形槽配合安装，预紧轮定位块外板安装在预紧轮定位块的外侧端面上，两个推力顶丝通过锁紧螺母与预紧轮定位块外板上的螺孔螺纹连接，螺孔与T形头的端面正对，预紧轮定位滑块上朝向Z轴中心的侧面上设有转动架安装槽，转动架安装槽上侧的预紧轮定位滑块上设有旋转轴光孔，转动架安装槽下侧的预紧轮定位滑块上设有旋转轴螺纹孔，预紧轮转动架设置在转动架安装槽中，预紧轮转动架支撑轴穿过旋转轴光孔和预紧轮转动架与旋转轴螺纹孔螺纹连接，预紧轮转动架上的两个对称的凸圆部上分别安装有预紧轮机构，且预紧轮机构上的预紧轮轴安装在与其对应的预紧轮转动架上的凹孔中，每个丝杠传动机构包括下轴承挡环、下轴用弹性挡圈、下深沟球轴承、止推轴承座、止推轴承、止推轴承座盖、同步传动被动齿轮、传动丝杠轴、上轴承挡环、上深沟球轴承、上轴用弹性挡圈，所述传动丝杠轴的上部为传动丝杠，所述传动丝杠轴的下部为光轴，同步传动被动齿轮安装在光轴上，上轴承挡环、上深沟球轴承和上轴用弹性挡圈由下至上依次安装在传动丝杠轴的上端，止推轴承座盖、止推轴承、止推轴承座、下深沟球轴承、下轴用弹性挡圈和下轴承挡环由上至下依次安装在传动丝杠轴的下端，所述丝母传动机构包括Z轴活动托架和三个滚珠丝母，Z轴活动托架由中心盘和三个丝母托架，三个丝母托架沿中心盘的外表面均布设置，每个丝母托架的外侧端面上设有丝母安装孔，每个丝母安装孔中装有一个滚珠丝母，每个滚珠丝母的轴心处设有与传动丝杠配合的螺扣，上安装盖与下安装座上下正对设置，下安装座的端面上靠近边缘处沿同一圆周均布设有三个下轴承安装孔，上安装盖的端面上沿同一圆周均布设有三个上轴承安装孔，且三个上轴承安装孔与三个下轴承安装孔一一正对，Z轴驱动装置组件、预紧轮支撑机构、同步齿传动带、丝母传动机构、两个连接板和三个丝杠传动机构均设置在上安装盖与下安装座之间，Z轴电机座与下安装座连接，预紧轮支撑架套装在Z轴驱动装置组件上，且预紧轮支撑架与下安装座连接，三个丝杠传动机构沿同一圆周均布设置在上安装盖与下安装座之间，同步齿传动带的中心端套装在同步传动主动齿轮上，同步齿传动带的三个外侧端分别套装在三个同步传动被动齿轮上，预紧轮支撑机构上的六个预紧轮机构贴覆在同步传动主动齿轮的齿面上，Z轴活动托架设置在预紧轮支撑机构的上方，且预紧轮支撑机构上的三个滚珠丝母分别与三个传动丝杠螺纹连接，每个丝杠传动机构上的下深沟球轴承安装在下安装座相应的下轴承安装孔内，每个丝杠传动机构上的上深沟球轴承安装在相应的上轴承安装孔内，两个连接板以Z轴伺服电机的轴心线对称设置。