CN110553022B - 一种机器人密封立柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人密封立柱，立柱骨架安装于外罩内，滚珠丝杠转动安装于立柱骨架上，并与安装于外罩外的驱动电机连接，滚珠丝杠上螺纹连接有丝母，丝母上连接有滑板滑架；外罩内的上下两端均设有密封介轮，立柱骨架的端面呈“口”字型、为内部中空结构，密封带的一端由“口”字型端面内侧绕过上端的密封介轮、绕至“口”字型端面外侧后，与滑板骨架的上端连接，密封带的另一端由“口”字型端面内侧绕过下端的密封介轮、绕至“口”字型端面外侧后，与滑板骨架的下端连接，驱动电机通过传动机构驱动滚珠丝杠旋转，由丝母带动滑板骨架相对立柱骨架升降。本发明满足机器人基本功能的同时，达到机器人的关节密封、无尘和提升机器人动态性能的目的。

Description

一种机器人密封立柱
技术领域
本发明涉及平板显示、集成电路行业的机器人，具体地说是一种机器人密封立柱。
背景技术
平板显示(Flat Panel display，FPD)是继集成电路(IC)之后发展起来的又一大型产业。玻璃基板是FPD产业的关键基础材料之一，FPD产业的制造过程要求高度自动化、无人化。因此，搬运机器人被引入到FPD产业中，实现玻璃基板的平稳搬运和精确定位。
玻璃基板搬运机器人有很多工位需要机器人密封，防护等级IP54(“5”代表完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作；“4”代表防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏。)常规的技术是密封带摩擦密封；但是特殊的行业，需要特殊的结构。密封的同时还需保证无尘，干燥后会产尘；机器人关节用常规接触密封会摩擦产尘；机器人关节用常规接触密封会产生随机的关节阻力，进而影响机器人动态使用性能。
发明内容
为了满足机器人关节运动密封、无尘的要求，本发明的目的在于提供一种机器人密封立柱。该机器人密封立柱让机器人关节内部与外部的环境进行物理隔离，满足机器人基本功能的同时，达到机器人的关节密封、无尘和提升机器人动态性能的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括底座壳、滚珠丝杠、密封介轮、驱动电机、传动机构、过滤器及风机、立柱骨架、滑板骨架、密封带、外罩、拖链和丝母，其中底座壳安装在外罩底部，该外罩的一侧表面沿高度方向开有豁口；所述立柱骨架安装于外罩内，所述滚珠丝杠转动安装于该立柱骨架上，并通过所述传动机构与安装于外罩外的驱动电机连接，该滚珠丝杠上螺纹连接有丝母，所述丝母上连接有滑板滑架；所述外罩内的上下两端均设有密封介轮，所述立柱骨架的端面呈“口”字型、为内部中空结构，所述密封带的一端由“口”字型端面内侧绕过上端的密封介轮、绕至“口”字型端面外侧后，与所述滑板骨架的上端连接，该密封带的另一端由“口”字型端面内侧绕过下端的密封介轮、绕至“口”字型端面外侧后，与所述滑板骨架的下端连接，所述驱动电机通过传动机构驱动滚珠丝杠旋转，由所述丝母带动滑板骨架相对立柱骨架升降；所述机器人立柱结构将所在空间分隔为内部空间和外部空间，所述密封带宽度方向的两侧与外罩上豁口的两边缘均有部分重叠，且留有连通内部空间和外部空间的进气间隙，所述外罩的另一侧表面上下设置有进气和排气的过滤器及风机；所述立柱骨架与外罩之间设有拖链，该拖链一端固定，另一端与所述丝母连接；
其中：位于下方的所述过滤器及风机在滑板骨架升降过程中向外部空间排气，位于上方的所述过滤器及风机在滑板骨架升降过程中向内部空间吸气，吸气量与由所述进气间隙进入到内部空间的进气量之和等于排气量；每个所述过滤器及风机外部均设有安装在外罩、开口朝下的气流导向罩；
所述滑板骨架的左右两侧均通过导轨滑块与立柱骨架连接，并通过两侧的导轨滑块相对所述立柱骨架保持直线运动副的运动关系，所述两侧的导轨滑块分别位于滑板骨架左右两侧之外；
所述外罩内上端及下端的密封介轮均为两个，每端的两个密封介轮位于所述滚珠丝杠的前后两侧；所述密封介轮的动轮呈腰鼓型；
所述立柱滑架上开设有多个减重孔；
所述密封带的两端区域运行于外罩的豁口，该密封带的中部区域运行于外罩的内部。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明让机器人关节内部与外部的环境进行物理隔离，满足机器人基本功能的同时，达到机器人的关节密封、无尘和提升机器人动态性能的目的。
2.本发明立柱骨架的端面呈“口”字型，可应用在各方向受力均相近的场合，获得最大的材料利用率；“口”字型的立柱骨架左右方向的刚度与横截面呈“H”型的立柱骨架刚度相同，但上下方向的刚度要好于截面为“H”型的立柱骨架；“口”字型的立柱骨架属于封闭结构，在外侧加工方便。
3.本发明的密封带一部分在“口”字型的外侧、一部分在“口”字型的内侧，此结构密封的内侧和外侧可以布置较近，便于从结构设计的角度控制结构的刚度。
4.本发明的导轨滑块布置于滑板骨架左右两侧之外，此种结构布局可以让滚珠丝杠选择较小型号的丝母，便于应用高速轻载场合。
附图说明
图1为本发明的结构主视图；
图2为本发明的***图；
图3为图1中的A—A剖视图；
图4为图1中的B—B剖视图；
图5为图1中的C—C剖视图；
图6为图3中D处的局部放大图；
其中：1为底座壳，2为滚珠丝杠，3为从动带轮，4为同步带，5为密封介轮，6为主动带轮，7为驱动电机，8为过滤器及风机，9为气流导向罩，10为立柱骨架，11为导轨滑块，12为滑板滑架，13为密封带，14为外罩，15为密封带端头，16为丝母，17为减重孔，18为拖链。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～6所示，本发明包括底座壳1、滚珠丝杠2、密封介轮5、驱动电机6、传动机构、过滤器及风机8、立柱骨架10、滑板骨架12、密封带13、外罩14、拖链18和丝母16，其中底座壳1固接在外罩14底部，该外罩14的一侧表面沿高度方向开有豁口。立柱骨架10安装于外罩14内，滚珠丝杠2转动安装于该立柱骨架10上，下端通过传动机构与安装于外罩14外的驱动电机7连接。本实施例的传动机构包括主动带轮6、同步带4及从动带轮3，驱动电机7通过支架固定在外罩14上，输出端连接有主动带轮6，滚珠丝杠2的下端连接有从动带轮3，该从动带轮3通过同步带4与主动带轮6相连；滚珠丝杠2上螺纹连接有丝母16，丝母16上连接有滑板滑架12，驱动电机7通过主动带轮6、同步带4、从动带轮3驱动滚珠丝杠2旋转，再通过滚珠丝杠2与丝母16的转动副变为带动滑板骨架12沿着高度方向相对立柱骨架10做升降运动。
外罩14内的上下两端均设有密封介轮5，外罩14内上端及下端的密封介轮5均为两个，每端的两个密封介轮5位于滚珠丝杠2的前后两侧。密封介轮5的动轮呈腰鼓型，便于密封带13的张力变形均匀分布，达到控制密封带13运行侧偏的功能。密封介轮5的动轮和静轴之间采用洁净润滑脂型深沟球轴承。
立柱骨架10的端面呈“口”字型、为内部中空结构，密封带13的一端由“口”字型端面内侧绕过上端的两个密封介轮5、绕至“口”字型端面外侧后，通过密封带端头15与滑板骨架12的上端连接，密封带13的另一端由“口”字型端面内侧绕过下端的密封介轮5、绕至“口”字型端面外侧后，通过密封带端头15与滑板骨架12的下端连接。密封带13的两端区域运行于外罩14的矩形豁口，密封带13的中部区域运行于外罩14的内部。本发明的立柱骨架10由平板焊接而成。
机器人立柱结构将所在空间分隔为内部空间和外部空间，密封带13与外罩14为非接触相对运行，密封带13宽度方向的两侧与外罩14上豁口的两边缘均有部分重叠，且留有连通内部空间和外部空间的进气间隙。此种结构可以抵消动态间隙,本实施例密封带13与外罩14之间的间隙为1.7mm。
外罩14的另一侧表面上下设置有进气和排气的两组过滤器及风机8，位于下方的过滤器及风机8在滑板骨架12升降过程中向外部空间排气，位于上方的过滤器及风机8在滑板骨架12升降过程中向内部空间吸气，每个过滤器及风机8外部均设有安装在外罩14、开口朝下的气流导向罩9。位于上方的过滤器及风机8从外部空间向内部空间吸气，位于下方的过滤器及风机8从内部空间向外部空间定速、定压排气，吸气量与由进气间隙进入到内部空间的进气量之和等于排气量。气流导向罩9引导过滤器及风机8从内部空间向外部空间气流向下层流运动。过滤器及风机8具备风速可手动调整功能，达到匹配内部空间气流速度与滑板骨架、外部空间气流和过滤器及风机从内部空间向外部空间气流向下层流运动的速度关系。位于上方的过滤器及风机8具有在滑板骨架12上行运动，稳定内部空间16气流的作用；位于下方的过滤器及风机8具有在滑板骨架12下行运动，稳定内部空间气流的作用；全行程能防止内部空间向外部空间通过密封带13与外罩14的非接触间隙向外部喘气。
立柱骨架10与外罩14之间设有拖链18，该拖链18一端固定，另一端与丝母19连接。拖链18将动力与控制电缆，从立柱骨架10的下端传递到滑板骨架12的侧面。
本发明的立柱骨架10由平板焊接而成。平板的四面在高度方向开有多个圆形的减重孔17。立柱骨架10侧面固接有支架，便于安装驱动电机7，平板下部开有连接螺栓孔，便于通过连接件安装滚珠丝杠2。
本发明的滑板骨架12由平板焊接而成。滑板骨架12的下端平板连接滚珠丝杠2上的丝母16。滑板骨架12的上端平板开有门洞型孔(即弧形孔)，便于穿越接滚珠丝杠2的丝杠支座组件支持侧，不影响滚珠丝杠2的运动行程。滑板骨架1)的左右两侧均通过导轨滑块11与立柱骨架10连接，并通过两侧相平行的导轨滑块11相对立柱骨架10保持直线运动副的运动关系。两侧的导轨滑块11分别位于滑板骨架12左右两侧之外，可以让滚珠丝杠2选择较小型号的丝母16，便于应用高速轻载场合。
本发明的滚珠丝杠2为市购产品，购置于日本THK公司，型号为SBK4030高速静音丝杠。滚珠丝杠2的滚珠中，任意两个滚珠之间有耐磨的保持架，耐磨的保持架中间有洞；洞中有能吸附油脂的海绵，海绵保持的油脂能持续地提供滚珠丝杠2的滚珠运行的油脂供应。
本发明的密封带端头15，端头含有弹性环节(本实施例为弹簧)，能手动调节控制密封带13的张力，达到控制密封间隙及密封带13寿命的目的。
本发明的工作原理为：
本发明的机器人立柱通过滑板骨架12带动执行机构升降。驱动电机7工作，通过传动机构带动滚珠丝杠2旋转，由丝母16带动滑板骨架12升降。在升降过程中，密封带13会发生窜动；但由于密封带13两侧与外罩14豁口边缘部分重叠，密封带13不会由豁口窜出。在滑板骨架12带动执行机构升降的过程中，位于上方的过滤器及风机8向内部空间进入洁净空气，而密封带13与外罩14之间的间隙也向内部空间进入洁净空气，这些空气由位于下方的过滤器及风机8向外部空间排出。

Claims (6)

1.一种机器人密封立柱，其特征在于：包括底座壳(1)、滚珠丝杠(2)、密封介轮(5)、驱动电机(7 )、传动机构、过滤器及风机(8)、立柱骨架(10)、滑板骨架(12)、密封带(13)、外罩(14)、拖链(18)和丝母(16)，其中底座壳(1)安装在外罩(14)底部，该外罩(14)的一侧表面沿高度方向开有豁口；所述立柱骨架(10)安装于外罩(14)内，所述滚珠丝杠(2)转动安装于该立柱骨架(10)上，并通过所述传动机构与安装于外罩(14)外的驱动电机(7)连接，该滚珠丝杠(2)上螺纹连接有丝母(16)，所述丝母(16)上连接有滑板滑架(12)；所述外罩(14)内的上下两端均设有密封介轮(5)，所述立柱骨架(10)的端面呈“口”字型、为内部中空结构，所述密封带(13)的一端由“口”字型端面内侧绕过上端的密封介轮(5)、绕至“口”字型端面外侧后，与所述滑板骨架(12)的上端连接，该密封带(13)的另一端由“口”字型端面内侧绕过下端的密封介轮(5)、绕至“口”字型端面外侧后，与所述滑板骨架(12)的下端连接，所述驱动电机(7)通过传动机构驱动滚珠丝杠(2)旋转，由所述丝母(16)带动滑板骨架(12)相对立柱骨架(10)升降；机器人立柱结构将所在空间分隔为内部空间和外部空间，所述密封带(13)宽度方向的两侧与外罩(14)上豁口的两边缘均有部分重叠，且留有连通内部空间和外部空间的进气间隙，所述外罩(14)的另一侧表面上下设置有进气和排气的过滤器及风机(8)；所述立柱骨架(10)与外罩(14)之间设有拖链(18)，该拖链(18)一端固定，另一端与所述丝母(16)连接；
位于下方的所述过滤器及风机(8)在滑板骨架(12)升降过程中向外部空间排气，位于上方的所述过滤器及风机(8)在滑板骨架(12)升降过程中向内部空间吸气，吸气量与由所述进气间隙进入到内部空间的进气量之和等于排气量。
2.根据权利要求1所述的机器人密封立柱，其特征在于：每个所述过滤器及风机(8)外部均设有安装在外罩(14)、开口朝下的气流导向罩(9)。
3.根据权利要求1所述的机器人密封立柱，其特征在于：所述滑板骨架(12)的左右两侧均通过导轨滑块(11)与立柱骨架(10)连接，并通过两侧的导轨滑块(11)相对所述立柱骨架(10)保持直线运动副的运动关系，所述两侧的导轨滑块(11)分别位于滑板骨架(12)左右两侧之外。
4.根据权利要求1所述的机器人密封立柱，其特征在于：所述外罩(14)内上端及下端的密封介轮(5)均为两个，每端的两个密封介轮(5)位于所述滚珠丝杠(2)的前后两侧；所述密封介轮(5)的动轮呈腰鼓型。
5.根据权利要求1所述的机器人密封立柱，其特征在于：所述立柱骨架(10)上开设有多个减重孔(17)。
6.根据权利要求1所述的机器人密封立柱，其特征在于：所述密封带(13)的两端区域运行于外罩(14)的豁口，该密封带(13)的中部区域运行于外罩(14)的内部。
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