CN215471250U - 具有双传动机构的机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种具有双传动机构的机械手臂，主要利用化繁为简的概念，让以往一台需要复杂且精密的传动机构，分成二台传动机构，且各传动机构的齿轮箱的齿轮比相异，如此一来，一台传动机构可主要用于快速带动机械手臂本体进行垂直向移动，另一台传动机构主要用于精准调整，使机械手臂得以精准的移动至默认位置。也由于传动机构的化繁为简，使得每一台齿轮箱的体积得以缩小，进而让机械手臂整体的体积大幅缩小。

Description

具有双传动机构的机械手臂

技术领域：本发明创作是涉及一种机械手臂，尤指一种具有双传动机构的机械手臂。

背景技术：

请参阅中国台湾专利证书号529058「机械手臂以及将晶圆从第一位置移至第二位置之方法」，所述专利是揭示出：一种晶圆加工***是利用譬如反应器、装载锁及冷却站等垂直安装的模块而占用最小楼板空间，利用以旋转动作将晶圆载体移入装载锁中的一种装载站来进一步节省楼板空间。晶圆加工***包括一机械手臂，此机械手臂具有伸长、旋转、垂直动作以取及垂直安装的模块。机械手臂在内部受到冷却且具有一个抗热性端点执行器，可使得机械手臂与高温半导体加工兼容。

所述专利虽有着上述优点，然而，所述专利仍旧存有不足的地方，其原因在于所述专利主要通过「一个Z轴(亦即垂直动作)马达是经由一个皮带机械式耦合至球螺丝并转动球螺丝」，如此带动机械手臂做垂直向移动，使得一台Z轴马达不仅要达到快速带动机械手臂做垂直向移动，同时还要具有精准定位效果，使机械手臂可以准确地达到默认高度位置，如此一来，造成所述Z轴马达需要配合多项零件(如变速箱)才能达到上述效果，这造成整体产生制作成本高、体积大等问题。

发明内容：

有鉴于背景技术所述不足的地方，本发明创作者提供一种解决手段，所述手段是关于一种具有双传动机构的机械手臂，包括：

一第一传动机构：

所述第一传动机构内部设有一第一变速箱，所述第一传动机构的输出端连接一第一承载件，所述第一传动机构可供带动所述第一承载件作垂直向移动。

一第二传动机构：

所述第二传动机构设于所述第一承载件，所述第二传动机构内部设有一第二变速箱，且所述第二传动机构输出端连接一第二承载件，所述第二传动机构可供带动所述第二承载件作垂直向移动；所述第一变速箱的变速比异于所述第二变速箱的变速比。

一机械手臂本体：

所述机械手臂本体设于所述第二承载件。

一控制单元：

所述控制单元分别信息连接所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体，以供分别控制所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体作动。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述第一传动机构包括垂直向设置的一第一滑轨，及一第一驱动单元；所述第一承载件为一N型板，包括一第一横板、一第二横板，及一纵板，所述纵板相反二缘边分别连接所述第一横板的一缘边及所述第二横板的一缘边；所述第一驱动单元连接所述第一横板以供所述第一承载件沿所述第一滑轨移动，且所述第二横板及所述纵板位于所述第一滑轨左右其中一侧方；所述第二传动机构包括垂直向设置的一第二滑轨，及一第二驱动单元，所述第二滑轨设于所述第二横板或所述纵板其中之一，所述第二承载件设于所述第二滑轨，所述第二驱动单元连接所述第二承载件，以供带动所述第二承载件沿所述第二滑轨移动。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述机械手臂本体设有一高度侦测单元，所述控制单元信息连接所述高度侦测单元，所述控制单元根据所述高度侦测单元的侦测结果，判断是否满足高度默认值，当未满足时则分别控制所述第一传动机构及所述第二传动机构作动直到满足所述高度默认值，并记录控制参数得到一控制数据。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，当超过一默认时间且所述控制单元判断所述高度侦测单元的侦测结果均无法满足所述高度默认值时，则发出一第一警示讯息。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述控制单元可供信息连接一地震通报***，当所述地震通报***发出地震通知时，则所述控制单元控制所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体停止作动。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述控制单元信息连接一水平仪，当所述控制单元收到所述地震通知一预设时间后，根据所述水平仪侦测结果，决定所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体是否重启。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述控制单元信息连接一声音分析单元，所述声音分析单元用以分析所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体作动时所发出的声音，当判断所述声音属于噪音时，则所述控制单元发出一第二警示讯息。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述控制单元信息连接一温度侦测单元，当所述温度侦测单元所测得温度高于一温度默认值时，则所述控制单元控制所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体停止作动。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，待承接物设有一RFID；所述机械手臂本体设有一RFID读取单元及一承接件，所述RFID读取单元信息连接所述控制单元，用以供读取所述RFID得到一识别数据，当所述识别数据满足默认数据时，则所述控制单元驱动所述承接件承接所述待承接物，并将所述识别数据制作成一输送数据。

所述具有双传动机构的机械手臂，其中，所述控制单元信息连接一震动分析单元，所述震动分析单元用以分析所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体作动时所发出的震动，当判断所述震动属于异常时，则所述控制单元发出一第三警示讯息。

本发明创作主要特色是化繁为简，让一台传动机构需要通过繁杂的控制组件(如变速箱)，简化成所述第一传动机构与所述第二传动机构，并利用所述第一变速箱与所述第二变速箱的齿轮比相异的优点，使得其中一台传动机构可以专注在快速让所述机械手臂上升至预设高度附近，再通过另一台传动机构作微调，使所述机械手臂得以精准的上升到预设高度。如此一来，本发明创作的传动机构无须通过复杂且精密的控制组件(如变速箱)，便可达到精准定位的效果，同时，也由于控制组件的简化，使得控制组件整体的体积得以下降，进而使整台机械手臂所占体积大幅下降。

附图说明：

图1是本发明创作的立体外观图一

图2是本发明创作的立体外观图二

图3是本发明创作的侧视示意图

图4是本发明创作的第一传动机构作动示意图

图5是本发明创作的第二传动机构作动示意图

图6是本发明创作的各组件链接示意图

附图标记：

1 第一传动机构

11 第一滑轨

12 第一驱动单元

2 第一承载件

21 第一横板

22 第二横板

23 纵板

23A 纵板

23B 纵板

3 第二传动机构

31 第二滑轨

32 第二驱动单元

4 第二承载件

5 机械手臂本体

51 RFID读取单元

6 控制单元

7 高度侦测单元

8 水平仪

9 声音分析单元

9A 震动分析单元

0 温度侦测单元

A 地震通报***

B 待承接物

具体实施方式：

请参阅图1所示，本发明创作是关于一种具有双传动机构的机械手臂，包括：

一第一传动机构1：

请参阅图1配合图2所示，所述第一传动机构1内部设有一第一变速箱，所述第一传动机构1的输出端连接一第一承载件2，所述第一传动机构1可供带动所述第一承载件2作垂直向移动。举凡可供与一第二传动机构3连接，以供所述第一传动机构1通过所述第一承载件2带动一第二传动机构3做垂直向移动者，均为本说明书所述的第一承载件2，以本说明书图1所示，所述第一承载件2较佳为一N型板，包括一第一横板21、一第二横板22，及一纵板23，所述纵板23相反二缘边分别连接所述第一横板21的一缘边及所述第二横板22的一缘边；且所述第一传动机构1包括垂直向设置的一第一滑轨11，及一第一驱动单元12，所述第一驱动单元12连接所述第一横板21以供所述第一承载件2沿所述第一滑轨11移动，且所述第二横板22及所述纵板23位于所述第一滑轨11左右其中一侧方。如此一来，如图所示，当所述第二传动机构3置于所述纵板23或所述第二横板22时，所述第二传动机构3必定位于所述第一传动机构1的左侧方或右侧方，通过此种紧密并排设置的方式，可有效降低整体体积。另外值得一提的是，图示中所述第一承载件2于实施时，所述第一横板21较佳是一缘边设置所述纵板23，而相反另一缘边则是设置一纵板23A，同样的，所述第二横板22也是一缘边设置所述纵板23，相反另一缘边设置一纵板23B，使得所述第一承载件2由N型转为ㄩ型与ㄇ型结合的结构，如此一来可让整体结构较为稳固。

一第二传动机构3：

请参阅图1配合图2所示，所述第二传动机构3设于所述第一承载件2，所述第二传动机构3内部设有一第二变速箱，且所述第二传动机构3输出端连接一第二承载件4，所述第二传动机构3可供带动所述第二承载件4作垂直向移动；所述第一变速箱的变速比异于所述第二变速箱的变速比。此外，所述第二传动机构3的具体实施方式为：所述第二传动机构3包括垂直向设置的一第二滑轨31，及一第二驱动单元32，所述第二滑轨31设于所述第二横板22或所述纵板23其中之一，所述第二承载件4设于所述第二滑轨31，所述第二驱动单元32连接所述第二承载件4，以供带动所述第二承载件4沿所述第二滑轨31移动。如此一来，通过所述第二滑轨31除了可有效固定所述第二承载件4的移动方向外，同时还具有提供稳定移动的效果。另外，值得一提的是，举凡可供驱动所述第一承载件2或所述第二承载件4做垂直向移动者，均为本说明书所指的驱动单元12、32，以本说明书为例，所述驱动单元12、32较佳为一马达，且输出端是通过螺杆的带动来带动所述第一承载件2或所述第二承载件4移动。

一机械手臂本体5：

请参阅图3所示，所述机械手臂本体5设于所述第二承载件4，所述机械手臂本体5用以供承接一待承接物B。

一控制单元6：

请参阅图6所示，所述控制单元6连接所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5，以供分别控制所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5作动。

本发明创作作动时由于所述第一传动机构1与所述第二传动机构3所使用的齿轮箱的齿轮比相异，所以利用此项特色，可以先让其中一台传动机构进行高速移动，以供快速带动所述机械手臂本体5移动至默认高度位置附近，接着，就通过另外一台传动机构进行微调，以精准的控制所述机械手臂本体5准确的移动至所述默认高度位置，此控制的过程可以是同时控制所述第一传动机构1及所述第二传动机构3作动，也可以根据先后顺序，先控制所述第一传动机构1作动后再通过所述第二传动机构3进行微调；以本说明书图式为例，较佳是如图4所示先控制所述第一传动机构1作动后，再如图5所示通过所述第二传动机构3进行微调。如此一来，本发明创作化繁为简，让一台传动机构从需要具有精密且繁杂的控制组件(如变速箱)，化简成二台传动机构1、3，通过二台传动机构1、3的相互搭配，达到快速且精准带动所述机械手臂本体5至定位的效果，也因此种搭配方式，使得整个传动机构的体积大幅缩小，进而令整台机械手臂得以缩小其体积。另外，值得一提的是，本发明创作除了分别通过所述第一传动机构1与所述第二传动机构3带动所述机械手臂本体5外，也可仅利用一台所述第一传动机构1或一台所述第二传动机构3来带动所述机械手臂本体5做垂直向的上下移动。

请参考图6，接下来介绍本发明创作其他实施方式，首先，所述机械手臂本体5较佳设有一高度侦测单元7，所述控制单元6信息连接所述高度侦测单元7，所述控制单元6根据所述高度侦测单元7的侦测结果，判断是否满足高度默认值，当未满足时则分别控制所述第一传动机构1及所述第二传动机构2作动直到满足所述高度默认值，并记录控制参数得到一控制数据，其中所述控制数据可以是所述第一传动机构1与所述第二传动机构3的工作时间、所述第一承载件1或所述第二承载件3的移动速度等，举凡可供做为日后机械进行学习，以供找出可让所述机械手臂本体5快速移动至定点的参数者，均为本说明书所指的控制数据。此外，当所述控制单元6反复操作所述第一传动机构1与所述第二传动机构3达一预设时间后，发现所述高度侦测单元7的侦测结果均无法满足所述高度默认值时，表示机台可能出现状况，这时所述控制单元6会出一第一警示讯息，所述第一警示讯息可以是通过蜂鸣器来呈现，也可以通过闪烁灯来呈现，更可以将所述第一警示讯息传送至远程的中控中心，以提示所述中控中心的管理人员前往检视或维修。

请继续参考图6，当本发明创作用于晶圆厂时，由于晶圆成本相当昂贵，为避免晶圆受地震影响而掉落至地面，本发明创作进一步可以实施为：当一地震通报***A测得一地震后会发出一地震通知，所述控制单元6远程联机所述地震通报***A，一但所述控制单元6接收到所述地震通知时，所述控制单元6控制所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5停止作动，藉以避免灾情扩大。此外，所述控制单元6在控制所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体6停止作动前，较佳是先判断所述机械手臂本体5是否承接晶圆，如果有，则所述控制单元6先控制所述机械手臂本体5将手上的晶圆先放置安全位置后，再控制所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5停止作动。另外，基本上地震持续时间相当短，为了不影响整个工作进度，本发明创作更进一步还有设置水平仪8，用来侦测地面或者所述机械手臂本体5是否有晃动，因此当所述控制单元6收到所述地震通知一预设时间后，如果所述水平仪8停止晃动后，所述控制单元6便会控制所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5重新作动，使本发明创作具有智能化复工的功能。

接下来介绍本发明创作的保护措施，用来辅助诊断所述机械手臂是否发生故障或需提前进行维修，首先，本发明创作较佳设有一声音分析单元9，由于机械于零件损坏前有相当高的程度会发出异于平常的声音，又可称之为噪音，因此所述声音分析单元9主要是分析所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5作动时所发出的声音，当判断所述声音属于噪音时，则所述控制单元6发出一第二警示讯息。另外值得一提的是，这里指的噪音并非一般人听觉所称的噪音，而是出现所述机械手臂作动时所发出声音以外的其他声音，例如摩擦声、撞击声等。另外，当机械本身温度异常升高时，也是零件损毁时或损毁前的警讯，也因此，本发明创作利用此项特色，更设一温度侦测单元0，当所述温度侦测单元0所测得温度高于一温度默认值时，则所述控制单元6控制所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5停止作动。

另外，除了上述利用声音来辅助判断所述机械手臂是否需做维修、保养外，本发明创作也可以通过震动的频率、大小作为辅助判断依据，也因此所述控制单元6较佳更信息连接一震动分析单元9A，所述震动分析单元9A用以分析所述第一传动机构1、所述第二传动机构3，及所述机械手臂本体5作动时所发出的震动，当判断所述震动属于异常时，则所述控制单元6发出一第三警示讯息。而所述震动是否属于异常，判断依据可以是震动的频率、震动的大小等，举凡可供判断震动是否属于异常的判断根据、判断参数者，均为本说明书所欲保障的范围。

本发明创作于实施时，待承接物B较佳设有一RFID，所述RFID可供储存所述待承接物B的相关信息，如数量、物品名称、序号等；所述机械手臂本体5设有一RFID读取单元51及一承接件，因此当所述机械手臂本体5承接所述待承接物B时，所述RFID读取单元51便会读取所述RFID而得到一识别数据，接着所述控制单元6会判断所述识别数据是否满足默认数据，如果满足，则所述控制单元6驱动所述承接件承接所述待承接物B，并将所述识别数据制作成一输送数据。所述输送数据除了可以记录所述数量、物品名称、序号等数据外，也会记录输送时间等其他相关数据。另外，为防止承接过程中所述待承接物B滑落，所述承接件表面较佳设有一止滑单元。

综上所述，本案符合专利法所定的要件，爰依法提出专利申请，而上述说明仅列举本发明创作的较佳实施例，本案的权利范围仍以权利要求所列为主。

Claims (10)

1.一种具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，包括：

一第一传动机构：内部设有一第一变速箱，所述第一传动机构的输出端连接一第一承载件，所述第一传动机构可供带动所述第一承载件作垂直向移动；

一第二传动机构：设于所述第一承载件，所述第二传动机构内部设有一第二变速箱，且所述第二传动机构输出端连接一第二承载件，所述第二传动机构可供带动所述第二承载件作垂直向移动；所述第一变速箱的变速比异于所述第二变速箱的变速比；

一机械手臂本体：设于所述第二承载件；

一控制单元：分别信息连接所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体，以供分别控制所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体作动。

2.根据权利要求1所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述第一传动机构包括垂直向设置的一第一滑轨，及一第一驱动单元；所述第一承载件为一N型板，包括一第一横板、一第二横板，及一纵板，所述纵板相反二缘边分别连接所述第一横板的一缘边及所述第二横板的一缘边；所述第一驱动单元连接所述第一横板以供所述第一承载件沿所述第一滑轨移动，且所述第二横板及所述纵板位于所述第一滑轨左右其中一侧方；所述第二传动机构包括垂直向设置的一第二滑轨，及一第二驱动单元，所述第二滑轨设于所述第二横板或所述纵板其中之一，所述第二承载件设于所述第二滑轨，所述第二驱动单元连接所述第二承载件，以供带动所述第二承载件沿所述第二滑轨移动。

3.根据权利要求2所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述机械手臂本体设有一高度侦测单元，所述控制单元信息连接所述高度侦测单元，所述控制单元根据所述高度侦测单元的侦测结果，判断是否满足高度默认值，当未满足时则分别控制所述第一传动机构及所述第二传动机构作动直到满足所述高度默认值，并记录控制参数得到一控制数据。

4.根据权利要求3所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，当超过一默认时间且所述控制单元判断所述高度侦测单元的侦测结果均无法满足所述高度默认值时，则发出一第一警示讯息。

5.根据权利要求4所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述控制单元可供信息连接一地震通报***，当所述地震通报***发出地震通知时，则所述控制单元控制所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体停止作动。

6.根据权利要求5所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述控制单元信息连接一水平仪，当所述控制单元收到所述地震通知一预设时间后，根据所述水平仪侦测结果，决定所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体是否重启。

7.根据权利要求6所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述控制单元信息连接一声音分析单元，所述声音分析单元用以分析所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体作动时所发出的声音，当判断所述声音属于噪音时，则所述控制单元发出一第二警示讯息。

8.根据权利要求7所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述控制单元信息连接一温度侦测单元，当所述温度侦测单元所测得温度高于一温度默认值时，则所述控制单元控制所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体停止作动。

9.根据权利要求8所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，待承接物设有一RFID；所述机械手臂本体设有一RFID读取单元及一承接件，所述RFID读取单元信息连接所述控制单元，用以供读取所述RFID得到一识别数据，当所述识别数据满足默认数据时，则所述控制单元驱动所述承接件承接所述待承接物，并将所述识别数据制作成一输送数据。

10.根据权利要求9所述具有双传动机构的机械手臂，其特征在于，所述控制单元信息连接一震动分析单元，所述震动分析单元用以分析所述第一传动机构、所述第二传动机构，及所述机械手臂本体作动时所发出的震动，当判断所述震动属于异常时，则所述控制单元发出一第三警示讯息。

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