CN114165571A - 传动组件和具有该传动组件的搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动组件和具有该传动组件的装置，该传动组件（1）具有滚轮（2）和齿条（3），滚轮（2）具有第一圆盘（41）、第二圆盘（42）以及沿周向方向布置在第一圆盘（41）和第二圆盘（42）之间的多个滚动单元（5），齿条（3）的一侧设置有沿纵向方向延伸的多个齿部（31），使得滚动单元（5）能够与所述齿部（31）啮合，其中，滚动单元（5）包括销轴（50）和滚动体（51），销轴（50）的两端分别与第一圆盘（41）、第二圆盘（42）不可相对转动地相连接，滚动体（51）为圆柱状并且可转动地安装在所述销轴（50）上。通过本发明的传动组件和具有该传动组件的装置，能够实现高精度且低噪声的传动。

Description

传动组件和具有该传动组件的搬运装置

技术领域

本发明涉及传动组件和具有该传动组件的搬运装置，尤其涉及用于半导体领域的搬运装置的传动组件和具有该传动组件的装置。

背景技术

在现有技术中已知各种形式的传动组件。例如已知呈齿轮齿条的形式的传动组件，其可用于将旋转运动转换为直线运动。然而，对于这种齿轮齿条式传动组件，相互啮合的齿轮和齿条在结构上存在齿隙，该齿隙需要非常高的精度并且调整特别困难。否则，当齿轮和齿条中的一者被驱动而运动时，会出现噪音、振动、磨损等问题，这将不利地影响停止时的位置精度。

尤其在半导体领域的搬运装置中，希望搬运装置具有高的位置精度并且低噪声、低振动以及耐磨损地运行。

发明内容

本发明的目的在于提出一种传动组件和具有该传动组件的装置，其能够至少部分地解决上述问题。

根据本发明的第一方面，该目的通过这种传动组件实现，该传动组件具有滚轮和齿条，其中，滚轮具有第一圆盘、第二圆盘以及沿周向方向布置在第一圆盘和第二圆盘之间的多个滚动单元，齿条的一侧设置有沿纵向方向延伸的多个齿部，使得滚动单元能够与齿部啮合，即接触，其中，滚动单元包括销轴和滚动体，销轴的两端分别与第一圆盘、第二圆盘不可相对转动地相连接，滚动体为圆柱状并且可转动地安装在销轴上。

根据本发明的实施方式，每个滚动单元包括多个滚动体，它们彼此间隔开地布置在销轴上。

根据本发明的实施方式，滚动体之间布置有间隔环。优选地，间隔环的外周直径小于滚动体的外周直径。

根据本发明的实施方式，销轴居中地设有沿周向方向的凸起。

根据本发明的实施方式，滚动体为圆柱轴承。

根据本发明的实施方式，第一圆盘、第二圆盘具有不同的厚度，其中，具有更大厚度的圆盘具有的第一中心通孔的直径小于另一圆盘的第二中心通孔的直径。

根据本发明的实施方式，齿部具有齿廓，齿廓具有在齿根的第一齿廓区段和在齿顶与第一齿廓区段之间的第二齿廓区段，其中，第一齿廓区段为匹配于滚动体的外轮廓的圆弧形，第二齿廓区段为圆弧形。

根据本发明的实施方式，销轴的两端中的至少一端的横截面为非圆形。

根据本发明的另一方面，提出了一种搬运装置，该装置具有上述传动组件。

根据本发明的实施方式，搬运装置具有支架，传动组件布置在支架的侧面、顶部或底部。

根据本发明的实施方式，搬运装置具有驱动部，第一圆盘、第二圆盘中具有更大厚度的圆盘布置成更靠近驱动部。

根据本发明的实施方式，具有第一圆盘、第二圆盘中具有更大厚度的圆盘的中心通孔为阶梯孔，阶梯孔的背对驱动部的一侧的孔区段具有最大的直径，其中，为孔区段分配有外套筒和内套筒，外套筒部分地插入内套筒中，外套筒的内周面和内套筒的外周面为彼此匹配的圆锥面，外套筒的外周面和内套筒的内周面为圆柱面，内套筒具有至少一个纵向切槽。

根据本发明的实施方式，搬运装置为半导体LCD（液晶显示屏）搬运机器人运动装置、晶圆搬运机器人运动装置、玻璃搬运机器人运动装置。

通过根据本发明提出的传动组件和具有该传动组件的装置，能够实现高精度且低噪音的传动。特别是，在该传动组件侧装式地装在装置上时，能够在降低装置的整体结构高度的同时实现高精度、低噪音的传动。

附图说明

在附图中示出并且在下文的说明中进一步阐述了在此提出的方案的实施方式。其中，

图1示意性地示出了根据现有技术的呈齿轮齿条的形式的传动组件的图示；

图2示意性地示出了根据本发明的传动组件的图示；

图3示出了根据图2的传动组件的另一图示；

图4示出了根据图2的传动组件的侧视图；

图5示出了根据图2的传动组件的剖视图；以及

图6示意性地示出了具有根据本发明的传动组件的装置的图示。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，出于说明各种发明的实施方式的目的阐述了某些具体细节以提供对各种发明实施方式的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施方式。在其他情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施方式的描述。

除非语境有其他需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施方式”或“一些实施方式”的提及表示结合实施方式所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施方式中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施方式中”或“在一些实施方式”中的出现不一定全都指相同实施方式。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施方式中以任何方式组合。

此外，说明书和权利要求中所用的第一、第二等术语，仅仅出于描述清楚起见来区分各个对象，而并不限定其所描述的对象的大小或其他顺序等。

在图1中示意性地示出了根据现有技术的传动组件1’，其具有彼此啮合的齿条1A和齿轮1B。如从图1的在齿条1A和齿轮1B的接触部位的放大图C中可见的那样，在齿条1A的第一齿廓11和齿轮1B的第二齿廓10之间存在齿隙S，该齿隙S还被称为齿侧间隙，其通常是必须的，以避免相应的齿因摩擦发热膨胀而卡死。但是，这种齿隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性，并且在传动组件停止时，这种齿隙还影响停止时的位置精度。因此，为了保证位置精度和平稳的传动，这个间隙只能很小，例如≤±0.1mm。然而，齿隙间隙的调节工作极其困难。如果调节不当，就会出现噪音、振动、磨损等问题。

在图2中示出了根据本发明的一实施方式的传动组件1，该传动组件1具有滚轮2和齿条3。

如可从图2、图4和图5中可见的那样，组件1的滚轮2具有第一圆盘41、第二圆盘42以及沿周向方向均等间距地布置在第一圆盘41和第二圆盘42之间的多个滚动单元5。第一圆盘41和第二圆盘42彼此可拆卸地连接在一起。齿条3的一侧设置有沿纵向方向延伸的多个齿部31。滚动单元5能够与齿条3的齿部31啮合。

示例性地，第一圆盘41和第二圆盘42通过附加的连接组件6彼此连接在一起，具体而言，连接组件6布置在第一圆盘41和第二圆盘42之间。示例性地，连接组件6具有螺栓（在附图中未示出）和螺纹筒47，螺纹筒47的两端设有螺纹孔，螺栓可拧入螺纹孔中。为此，可在第一圆盘41和第二圆盘42中相应地设有阶梯孔44，连接组件6的螺栓分别穿过第一圆盘41和第二圆盘42的阶梯孔44拧入布置在第一圆盘41和第二圆盘42之间的螺纹筒47的两端的螺纹孔中。为了建立稳固且可靠的连接，可沿着第一圆盘41或第二圆盘42的周向方向设置多个连接组件6，它们相同地构造。因此，相应地在第一圆盘41和第二圆盘42中分别沿周向方向设置有阶梯孔。示例性地在图2中布置了12个连接组件6。当然，其他数量的连接组件也是可行的。优选地，在安装好的状态中，螺栓的头部不突出超过第一圆盘41或第二圆盘42的端面，即，沿轴向方向顶多与第一圆盘41或第二圆盘42的端面齐平或位于第一圆盘41或第二圆盘42的端面之下。优选地，螺纹筒47的一端或两端可为非圆形面，例如为多边形面，第一圆盘41和第二圆盘42具有匹配于螺纹筒47的端部的孔。当然，还可在第一圆盘41、第二圆盘42之间设置任何其他可行的可拆卸的连接。

滚动单元5布置在第一圆盘41和第二圆盘42之间，尤其是多个滚动单元5沿周向方向均匀间隔开地布置在第一圆盘41和第二圆盘42之间。在附图中示出了布置在第一圆盘41和第二圆盘42之间的12个滚动单元5，即，相邻的滚动单元5之间的角间距α为30°。当然，还可设置其他的角间距α，其与齿条的相关参数相匹配，例如齿条3的齿部31的齿距。

如可从图4和图5中可见的那样，滚动单元5布置在连接组件6的径向外部，并且包括销轴50和滚动体51，销轴50的两端分别与第一圆盘41、第二圆盘42不可相对转动地相连接，滚动体51为圆柱状并且可转动地安装在销轴50上。

在一实施例中，滚动单元5与连接组件6对应地设置。具体而言，参见图2，圆盘的用于滚动单元5的销轴50的孔的中心处在圆盘的用于连接组件6的螺纹筒47的孔的中心与圆盘的中心的连线的延长线上，因此，滚动单元5与连接组件6具有相同的数量。

在未示出的另一示例中，圆盘的用于滚动单元5的销轴50的孔的数量可不同于圆盘的用于连接组件6的螺纹筒47的孔的数量，只要连接组件6能够将圆盘固定连接并保持在一起即可。替代地，在圆盘中可在安装螺纹筒47的圆上设置均匀布置的多于连接组件6的数量的孔，使得在相邻的螺纹筒47之间留有未装设螺纹筒47的孔，以减轻重量。

销轴50的两端可分别与第一圆盘41和第二圆盘42形状配合地连接，即，销轴50的端部与相应的圆盘具有彼此匹配的形状。优选地，销轴50的一端或两端具有非圆形横截面，例如正四边形横截面、正六边形横截面或缺圆状横截面等等。为此，第一圆盘41和第二圆盘42分别具有对应的容纳孔，以用于接纳销轴50的端部。

销轴50的两端同样可借助于螺纹连接与第一圆盘41、第二圆盘42相连接。例如，可在第一圆盘41、第二圆盘42中分别设置穿孔43，螺栓53可穿过该穿孔拧入设置在销轴50的端部中的螺纹孔中。穿孔43构造为阶梯孔。

在一实施例中，可在销轴50上套装有滚动体（未示出），该滚动体呈筒体的形式，外周用于与齿条3的齿部31相啮合，内周用于可转动地安装在销轴50上。因此，滚动体可看成是安装在销轴50上的滑动轴承，其可由轴承合金、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（特氟龙、PTFE）、改性聚甲醛（POM）等制成。

在一实施例中，可居中地在销轴50上一体成型有一间隔环52，其呈凸起的形式，在间隔环的两侧分别布置有上述类型的滚动体，或者替代地布置有滚动轴承，其中，间隔环52的外周的直径小于滚动体或滚动轴承的外周的直径，从而减小滚动体或滚动轴承与齿条3的齿部31的接触面积，这对于提升传动精度是有利的。替代地，间隔环52还可单独地提供，并事后安装在销轴50上，滚动体或滚动轴承布置在间隔环52的两侧。

在一实施例中，每个滚动单元5可包括多个滚动体51，它们彼此间隔开地布置在销轴50上，参见图4和图5，其中，为滚动体51分配有间隔环52，即，可在相邻的滚动体51之间布置一间隔环52。在这种情况下，滚动体51可为滚动轴承或滑动轴承，例如为圆柱轴承。优选地，滚动体51相同地构造。在示出的示例中，示出了每个滚动单元5包括3个相同构造的滚动体，相邻的滚动体彼此之间间隔开，这有助于降低滚动单元5与齿条3的齿部31的接触面积。

第一圆盘41、第二圆盘42可具有相同的直径，但可可选地具有不同的厚度。例如，在示出的示例中，具有更大厚度的圆盘42具有的第一中心通孔46的直径小于另一圆盘41的第二中心通孔45的直径。在这种情况下，具有更大厚度的圆盘42的第一中心通孔46可用于其他目的，这在下文中还将详细阐述。

齿条3具有多个齿部31，它们沿纵向方向线性地延伸。每个齿部31具有齿廓32，齿廓32具有在齿根的第一齿廓区段321和在齿顶323与第一齿廓区段321之间的第二齿廓区段322。第一齿廓区段321为匹配于滚动体51的外轮廓的圆弧形，即，具有与滚动体51的外周相同的直径。第二齿廓区段322为圆弧形。第二齿廓区段322倒圆地过渡到齿顶323。由此可提供具有高定位精度并且没有背隙的传动组件。

如从图3中可看出的那样，滚动单元5布置在圆盘的直径为D1的位置处，圆盘的中心与滚动体51和齿部31的接触点的距离处在圆盘的直径为D2的位置处，其中，D2>D1。在图3中示出了穿过滚动体中心的直线L，穿过在传动组件的运转中处于最下方的滚动体51和齿部31的接触点的直线L1，该滚动体51在齿部31的位于直线L1之下的区域处与齿部彼此接触。

在示出的示例中，始终有3个滚动单元5与齿条3接触，由此在保证所要求的齿隙精度的情况下实现低噪音、易维护的传动组件。特别是在提出的这种传动组件中，由于两个圆盘与滚动单元的销轴的不可相对转动的连接，圆盘与销轴可看成一个刚体，这对于即使在长期施加载荷运转的情况下保证整体的结构稳定性是有利的。尤其间隔开布置的多个滚动体51有助于降低与齿条的齿部的接触面积，这对于降低噪音、提升传动稳定性和传动精度是有利的。此外，这种传动装置还易于更换磨损的滚动体，从而对于维护是有利的。当然，还可考虑与齿条3始终接触的其他数量的滚动单元5。

根据本发明的另一方面，提出了一种装置8，其具有上述传动组件1。在图6中示意性地示出了这种装置8，其具有支架80，其中，传动组件1安装在装置8的支架80的侧部。特别是，在装置的竖向上的安装空间受到限制的情况下，将传动组件1布置在侧部，使得例如与传动装置连接的其他机构、例如机器人也可布置在侧部，从而高效利用其他可用空间。当然，传动组件1还可根据实际情况安装在装置的支架的其他位置，例如支架的顶部或底部。

装置8还具有驱动部81，其例如为电机，诸如伺服马达，并且与传动组件1建立传动连接。驱动部81可直接与传动组件1连接，或者可在驱动部81和传动组件1之间布置中间机构，例如变速器或离合器。为此，驱动部81可经由输出部、例如输出轴与传动组件1的圆盘中的一个传动连接。

在一实施方式中，第一圆盘41、第二圆盘42中具有更大厚度的圆盘布置成更靠近驱动部81，其中，尤其第一圆盘41、第二圆盘42中具有更大厚度的圆盘的中心通孔为阶梯孔，阶梯孔的背对驱动部81的一侧的孔区段具有最大的直径。为孔区段分配有外套筒71和内套筒72，外套筒71的内周面和内套筒72的外周面为彼此匹配的圆锥面，外套筒71的外周面和内套筒72的内周面可为柱状面。此外，内套筒72的一端设有法兰，在该法兰中设有通孔。在外套筒71中相应地设置有螺纹孔（未示出）。内套筒72还具有至少一个纵向切槽73。为了建立传动组件与输出部的连接，在外套筒71可部分地插入内套筒72中，并且输出部布置在内套筒72中，然后拧紧穿过内套筒72的法兰的通孔的螺栓74，使得螺栓的螺纹拧入外套筒的螺纹孔中，随着调节螺栓逐渐拧入螺纹孔中，内套筒逐渐更深地进入外套筒中，由此建立与输出部的连接，尤其是不可相对转动的连接。

驱动部81可与未示出的其他设备相连接，例如安装在机器人上，该机器人同样安装在装置8的支架80上。传动装置1的齿条3可固定安装在支架80上，机器人可经由未示出的滑轨引导地安装在支架80上，通过与传动装置1传动连接并且与机器人固定连接的驱动部，实现机器人沿着轨道来回的线性运动。特别是，驱动部81通过机器人控制器操控地运动，由此通过传动组件将机器人带动到预定的位置。

在示出的示例中，示出了三个滚动体布置在销轴上，相邻的滚动体之间布置有间隔环，并且12个滚动单元5与12个连接组件12布置在圆盘之间。这种传动组件与驱动部传动连接。当驱动部旋转时，经由滚轮与齿条的啮合，使得机器人能够来回运动。

上述装置例如为半导体LCD搬运机器人运动装置、晶圆搬运机器人运动装置、玻璃搬运机器人运动装置。

上述装置还可用于医疗领域和自动化领域中。

要说明的是，上文说明的根据本发明的装置的特征或特征组合以及在附图中提到的和/或仅仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以相应给出的组合使用，还可以其他的组合或单独使用，而没有脱离本发明的范围。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所说明的实施方式范围内。本领域技术人员应理解的是，根据本发明的教导还能做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明的保护范围以内。

Claims (14)

1.一种传动组件（1），所述传动组件（1）具有滚轮（2）和齿条（3），其中，所述滚轮（2）具有第一圆盘（41）、第二圆盘（42）以及沿周向方向布置在所述第一圆盘（41）和第二圆盘（42）之间的多个滚动单元（5），所述齿条（3）的一侧设置有沿纵向方向延伸的多个齿部（31），使得所述滚动单元（5）能够与所述齿部（31）啮合，其特征在于，

所述滚动单元（5）包括销轴（50）和滚动体（51），所述销轴（50）的两端分别与第一圆盘（41）、第二圆盘（42）不可相对转动地相连接，所述滚动体（51）为圆柱状并且可转动地安装在所述销轴（50）上。

2.根据权利要求1所述的传动组件（1），其特征在于，每个滚动单元（5）包括多个滚动体（51），它们彼此间隔开地布置在所述销轴（50）上。

3.根据权利要求2所述的传动组件（1），其特征在于，所述滚动体（51）之间布置有间隔环（52）。

4.根据权利要求2所述的传动组件（1），其特征在于，所述销轴（50）居中地设有沿周向方向的凸起。

5.根据权利要求1所述的传动组件（1），其特征在于，所述滚动体（51）为圆柱轴承。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传动组件（1），其特征在于，所述第一圆盘（41）、第二圆盘（42）具有不同的厚度，其中，具有更大厚度的圆盘具有的第一中心通孔（46）的直径小于另一圆盘的第二中心通孔（45）的直径。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的传动组件（1），其特征在于，所述齿部（31）具有齿廓（32），所述齿廓（32）具有在齿根的第一齿廓区段（321）和在齿顶（323）与第一齿廓区段（321）之间的第二齿廓区段（322），其中，所述第一齿廓区段（321）为匹配于所述滚动体（51）的外轮廓的圆弧形，第二齿廓区段（322）为圆弧形。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的传动组件（1），其特征在于，所述销轴（50）的两端中的至少一端的横截面为非圆形。

9.根据权利要求3所述的传动组件（1），其特征在于，所述间隔环（52）的外周直径小于所述滚动体（51）的外周直径。

10.一种搬运装置（8），其特征在于，所述装置具有根据权利要求1至9中任一项所述的传动组件（1）。

11.根据权利要求10所述的搬运装置（8），其特征在于，所述装置具有支架（80），所述传动组件（1）布置在所述支架的侧面、顶部或底部。

12.根据权利要求10所述的搬运装置（8），其特征在于，所述装置具有驱动部（81），所述第一圆盘（41）、第二圆盘（42）中具有更大厚度的圆盘布置成更靠近所述驱动部（81）。

13.根据权利要求12所述的搬运装置（8），其特征在于，所述第一圆盘（41）、第二圆盘（42）中具有更大厚度的圆盘的中心通孔为阶梯孔，所述阶梯孔的背对所述驱动部（81）的一侧的孔区段具有最大的直径，其中，为所述孔区段分配有外套筒（71）和内套筒（72），所述外套筒（71）部分地插入所述内套筒（72）中，所述外套筒（71）的内周面和所述内套筒（72）的外周面为彼此匹配的圆锥面，所述外套筒（71）的外周面和所述内套筒（72）的内周面为圆柱面，所述内套筒（72）具有至少一个纵向切槽（73）。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的搬运装置（8），其特征在于，所述搬运装置为半导体LCD玻璃搬运机器人运动装置、晶圆搬运机器人运动装置、玻璃搬运机器人运动装置。

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