CN209063131U - 盒转移用臂及具备其的搬送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及盒转移用臂的机械运转结构，其中上述盒转移用臂用于负责货物的自动搬出和搬入处理的搬送系统，并且作为实施例提供一种盒转移用臂，所述盒转移用臂具有主体支架以及左右对称的第一连杆臂和第二连杆臂，所述第一连杆臂和所述第二连杆臂连接相对于所述主体支架沿水平方向移动的叉架。所述盒转移用臂包括：驱动电机，配置于所述主体支架；第一减速器，接收所述驱动电机的旋转力而使第一连杆臂相对于所述主体支架旋转；关节部，使所述第二连杆臂可旋转地连接于所述第一连杆臂，并具有以与所述驱动电机的输出轴对应的速度旋转的旋转传递轴；以及第二减速器，从所述旋转传递轴接收旋转力，从而使所述第二连杆臂相对于所述叉架旋转。

Description

盒转移用臂及具备其的搬送系统

技术领域

本实用新型涉及盒(cassette)转移用臂的机械运转结构，其中上述盒转移用臂用于负责货物的自动搬出和搬入处理的搬送系统(stocker)等。

背景技术

搬送机器人(stocker robot)作为体现自动化仓库系统的一个要素，其是来往于密集的搁板之间，从而向搁板装填储存物或取出已储存的储存物并搬出至外部的自动化机器人。

利用搬送机器人的自动仓库系统的建立可以用于多种工业领域，目前为止相比于大小随机分布的商品，更多的是应用于大小和重量仅能分类为少数种类的制造工厂中的生产材料管理或半成品处理等。

搬送机器人要在以最大限度密集的搁板之间迅速并正确地进行反复移动，因此需要较高的可靠性。并且，在发生机器故障时，为了尽可能地快速重新开始仓库管理，故还要便于维护。

而且，随着技术的发展，搬送机器人能承担的单元物品的重量(晶盒的重量)在逐渐上升。以往负责小重量的盒转移用臂的驱动方式已经不适用于高重量用搬送机器人。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国公开专利第10-2007-0000146号(2007年01月02日)

韩国公开专利第10-2012-0066747号(2012年06月25日)

韩国公开专利第10-2005-0062870号(2005年06月28日)

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题

本实用新型提供一种能实现运转可靠性、且能改善保养的简便性的盒转移用臂的新型结构，以及利用其的搬送机器人。

此外，本领域的专家和研究人员可以根据以下记载的具体内容明确地掌握和理解本实用新型的具体目的。

技术方案

为了解决上述的技术问题，本实用新型作为实施例提供一种盒转移用臂，上述盒转移用臂具有主体支架以及左右对称的第一连杆臂和第二连杆臂，上述第一连杆臂和上述第二连杆臂连接相对于上述主体支架沿水平方向移动的叉架。上述盒转移用臂包括：驱动电机，配置于上述主体支架；第一减速器，接收上述驱动电机的旋转力而使第一连杆臂相对于上述主体支架旋转；关节部，使上述第二连杆臂可旋转地连接于上述第一连杆臂，并具有以与上述驱动电机的输出轴对应的速度旋转的旋转传递轴；以及第二减速器，从上述旋转传递轴接收旋转力，从而使上述第二连杆臂相对于上述叉架旋转。

其中，上述第一减速器和上述第二减速器可以是摆线减速器，上述第一减速器的减速器壳体结可以合于上述主体支架，上述第一减速器的输出轴可以结合于上述第一连杆臂，上述第二减速器的减速器壳体可以结合于上述第二连杆臂，上述第二减速器的输出轴可以结合于上述叉架。

此时，可以将上述第一减速器的减速比1/N1和上述第二减速器的减速比1/N2设定为满足数学式1/N1＝1/(N2+1)。

另一方面，上述第一减速器的输入轴向上述第一连杆臂凸出，上述输入轴可以通过带(Belt)与上述关节部的上述旋转传递轴连接。

另一方面，上述关节部的上述旋转传递轴向上述第二连杆臂的内部凸出，上述旋转传递轴可以通过带(Belt)与上述第二减速器连接。

而且，上述第一减速器的输入轴、上述第二减速器的输入轴以及上述旋转传递轴形成为中空轴，从而使形成在上述叉架和上述主体支架之间的电路通信线能通过上述第一连杆臂和第二连杆臂的内部而防止其受到外部的影响。

并且，可以通过形成在上述主体支架的左、右一对上述驱动电机中的任意一个的独立旋转，来执行上述叉架相对于上述主体支架的位置的对齐排列。

另一方面，提供一种搬送系统，其包括：主体支架；叉架；以及如上所述的盒转移用臂，使上述叉架相对于上述主体支架沿水平方向移动。

有益效果

根据本实用新型的实施例，可以通过控制驱动电机的运转来实现提高运转精密度的搬送系统的运转。特别是，通过盒转移用臂的独立作用，能轻易实现整齐排列对齐，并且采用了简单的结构，因此能提高维护的简便性。并且，能适用于逐渐呈现高重量化的大功率搬送系统。

此外，本领域的专家和研究人员可以根据以下记载的具体内容或者在实施本实用新型的过程中，明确地掌握和理解本实用新型的效果。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的实施例的盒转移用臂及具备其的搬送系统的内部的立体图。

图2是图示在图1的实施例的俯视图。

图3是示意性地示出图示在图2的实施例的俯视图。

图4是示出图示在图3的实施例的运转方向的俯视图。

图5是示出图示在图3的实施例的使用状态的俯视图。

图6是示意性地示出图示在图2的实施例的侧视图。

附图标记说明

200：搬送系统 210：主体支架

220：叉架 100：臂

10：第一连杆臂 11：第一减速器

N1：输入轴 H1：减速器壳体

U1：输出轴 T：同步带

S：张力器 111：齿状部

112：贯通孔 20：第二连杆臂

21：第二减速器 N2：输入轴

H2：减速器壳体 U2：输出轴

30：关节部 31：轴承单元

32：旋转传递轴 40：驱动电机

L：电路通信线

具体实施方式

以下参照附图说明根据本实用新型的盒转移用臂及具备其的搬送系统的结构、功能以及作用。而且，对于在附图中相同或类似的结构要素使用统一的附图标记。

并且，以下说明中的“第一”、“第二”等术语将会用于方便区分技术含义在相同范围内的结构要素。即可以将某一个结构任意地命名为“第一结构”或“第二结构”。

附图仅仅是为了示出本实用新型的适用实施例，因此不能根据附图来限定并解释本实用新型的技术思想。从本领域专家的角度理解，附图中的部分或全部不属于实施实用新型的必要的形状、模样以及顺序时，这些并不会限定记载在权利要求书的本实用新型。

为了有助于理解实用新型的内容，在部分附图中将筛选并简略图示有助于理解实用新型核心的主要结构。

并且，在以下说明书中搬送系统(stocker)安装有用于移送、装载、搬出规格化的卡盒(cartridge)或晶盒(cassette)的转移用臂，并且其作为机器人或自动化机器装置包括所谓堆垛机器人(stacker robot)的含义。

图1至图6与根据本实用新型的实施例的设置有盒转移用臂的搬送系统200相关。

盒转移用臂100作为连接主体支架210和叉架(fork frame)220的机械要素，具有第一连杆臂(link arm)10和第二连杆臂20。在俯视时，盒转移用臂100以左右对称的方式形成有一对。

虽然没有图示，但主体支架设置在沿轨道移动的滑车的上部，并且构成为能在水平面进行旋转，且还能调节高度。

使主体支架实现在地面上的移动、调节高度以及在水平面的旋转等的装置的结构和运转等，可以与已经公开的公知技术相同。

叉架220是支撑作为出入对象的晶盒(未图示)的部件。在叉架220安装有多个传感器，以便达到确认是否将晶盒安置在所想位置、或读取晶盒的状态并提起晶盒、或监视叉架的运转可靠性等的多个目的。

盒转移用臂100以左右对称的方式形成有一对，并以相互对称的方式进行运转。

观察某一个盒转移用臂100可知，第一连杆臂10和第二连杆臂20以连杆(Link)方式连接于主体支架210和叉架220。左右的盒转移用臂以相互对称的方式运转，从而使叉架220相对于主体支架210在水平面沿直线移动。

第一连杆臂10的一侧通过第一减速器11与主体支架210连接，另一侧通过关节部30与第二连杆臂20可旋转地连接。

参照图6可知，第一减速器11为轮盘形状的摆线减速器(cycloid reducer)，即所谓的行星针轮减速器(cyclo reducer)。

摆线减速器的输入轴N1、减速器壳体H1以及输出轴U1露于外部，并且输入轴N1作为中空的管体沿上下方向贯通减速器而露出。并且，分别露出于减速器的上部和下部的输入轴的外周面形成有齿状部111，其用于连接后述的同步带T。

其中，摆线减速器的内部结构具有在环形齿轮(ring gear)壳体内形成的多个环形齿轮销、摆线针轮、偏心凸轮等，并且这些构成要素的结构和运转方式与现有技术相同，因此省略重复说明。

而且，可以使用运转原理相似的谐波减速器(harmonic reducer)来代替摆线减速器。在本实用新型的说明书中说明了使用摆线减速器情况，但在其他实施例中可以使用谐波减速器。

在第一减速器11的减速器壳体H1固定于主体支架210的状态下，使输出轴U1连接于第一连杆臂10，从而根据第一减速器11的减速运转的结果使第一连杆臂10旋转。

第一减速器11的输入轴N1与驱动电机40连接而接收旋转力。该驱动电机40设置在主体支架210。附图中，驱动电机40的输出轴通过同步带T与第一减速器11的输入轴N1连接，然而也可以使驱动电机的输出轴和第一减速器的输入轴直接连接，或者通过额外的动力传递机构连接。

第二连杆臂20通过关节部30可旋转地连接于第一连杆臂的另一端。第2连杆臂20形成为叠加于第一连杆臂10的上部的形态，因此能防止第一连杆臂10和第二连杆臂20旋转时相互干扰(参见图3和图5)。

关节部30包括轴承单元31，该轴承单元31可使第一连杆臂10和第二连杆臂20在水平面上可相互自由旋转地实现连接。其中，作为轴承单元31可以选择使用允许第二连杆臂20相对于第一连杆臂10在水平面上自由旋转的同时，支撑第二连杆臂20的负荷的多种公知构成中的一个。

进而，在关节部30的旋转中心设置与轴承单元31独立地自由旋转的旋转传递轴32。旋转传递轴32被前述的轴承单元31和多个独立的轴承所包围，从而确保以与第一连杆臂10或第二连杆臂20的位置或旋转无关的方式自由旋转。

该旋转传递轴32分别凸出于轴承单元的上部和下部。露出于轴承单元的上下的旋转传递轴32的外周面上形成用于连接后述的同步带T的齿状部。

凸出于轴承单元31下部的旋转传递轴32通过同步带T与凸出于第一连杆臂10内部的第一减速器11的输入轴N1相连接。因此，驱动电机40的旋转力通过第一减速器11的输入轴N1和同步带T完全地传递至旋转传递轴32。即，驱动电机40的输出轴和旋转传递轴32以相同的角速度进行旋转。

通过利用同步带T，可以将驱动电机40输出轴的角速度精确地传递至旋转传递轴32。图1和图2中图示了用于调节同步带的张力的张力器S。

与其不同，也可以使用已公知的不同传动单元来代替同步带。

另一方面，通过关节部30与第一连杆臂10相连接的第二连杆臂20的另一端部连接在叉架220上。此时，第二减速器21用于连接第二连杆臂20和叉架220。

在图示的实施例中，第二减速器21与第一减速器11一样采用了摆线减速器。第二减速器可以与第一减速器一样，可采用谐波减速器来代替摆线减速器。

只是，第二减速器21的减速器壳体H2结合于第二连杆臂20，第二减速器21的输出轴U2固定在叉架220上。第二减速器21的输入轴N2凸出于第二连杆臂20的内部，通过同步带T与关节部30的旋转传递轴32相连接而接收旋转力。第二减速器和旋转传递轴的动力传递单元可以变更为同步带之外的不同的多种公知结构。

当在第二减速器21中输出轴U2固定于叉架220并且减速器壳体H2与第二连杆臂20相连接时，第二减速器21的运转使输出轴U2处于固定的状态且使减速器壳体H2与第二连杆臂20一起旋转。

第二减速器21的连接方式(即输出轴U2固定于叉架220而抑制旋转，而结合于第二连杆臂20的减速器壳体H2可旋转的连接方式)与减速器壳体固定在本体壳体且输出轴结合于第一连杆臂的第一减速器的连接方式相反。

有必要考虑由其带来的在第二减速器中的减速比差异。当在摆线减速器的输出轴固定的状态下旋转壳体时，由于环形齿轮销和摆线轮盘的齿状部的个数存在差异，因此，与正常的状态(当壳体固定的状态下，输出轴旋转时)相比，齿轮比增加1。例如，在正常的运转情况下，当齿轮比为1/119时，对于本实用新型而言，如第二减速器在固定输出轴的状态下，壳体发生旋转的减速比为1/(119+1)，即1/120。

另一方面，由于图示在图3的各构成要素的角度A：B：C的比例应当始终保持为1：2：1，因此有必要将第一减速器11和第二减速器21的实际减速比匹配为相同。

因此，设计为当第二减速器的减速比为1/N2时，第一减速器1/N1满足以下数学式1。

【数学式1】

1/N1＝1/(N2+1)

由此，能将第一减速器和第二减速器的实际减速比调节为相同，由此保障叉架在水平面上的正确的直线移动。

举具体例子，当第二减速器21的减速比为1/119时，将第一减速器11的减速比选定为1/120，从而第一减速器11和第二减速器21的实际减速比均匹配为相同的1/120。

参考图4，对根据第一、第二减速器的运转方向进行说明。

主要说明位于图右侧的盒转移用臂100，应注意，其与左侧的盒转移用臂的关系是对称的。

为了将叉架220拉向主体支架210，第一连杆臂10将第一减速器11作为旋转轴沿顺时针方向进行旋转，第二连杆臂20将第二减速器21作为旋转轴沿逆时针方向进行旋转。

驱动电机40的输出轴沿逆时针方向进行旋转，从而通过连接带连接的第一减速器11的输入轴N1、旋转传递轴32以及第二减速器21的输入轴N2均沿逆时针方向进行旋转。

相对于沿逆时针方向进行旋转的第一减速器的输入轴，第一连杆臂10以减速为相当于减速比的速度沿顺时针方向进行旋转。如此，在第一减速器中，输入轴和输出轴为相反方向的形式与摆线减速器的普通运转方向相同。

在第二减速器21中，当输出轴固定于叉架220时，不能实现旋转，反而，固定于第二连杆臂20的减速器壳体将实现旋转，此时减速器壳体的旋转方向与输入轴的旋转方向相同。即，第二减速器中，输入轴和减速器壳体沿相同的方向进行旋转，而这种减速壳体的旋转方向与作为第二连杆臂20的旋转方向的逆时针方向相同。

通过调节先前说明的第一减速器11和第二减速器21的减速比、以及匹配根据驱动电机40的旋转方向的减速器的运转方向，可以通过一个驱动电机准确地执行盒转移用臂100的运转。

在未图示的另一个实施例中，也可以倒着安装第一减速器和第二减速器，具体地，第一减速器的输出轴固定于主体支架，第一减速器的减速器壳体固定于第一连杆臂，并且第二减速器的输出轴与第二连杆臂结合，第二减速器的减速器壳体与叉架结合。

此时，当第一减速器的减速比为1/n1时，将第二减速器的减速比选定为1/(n1+1)，从而可以将第一减速器和第二减速器的实际减速比调节为相同的1/(n1+1)。具体地，对于第一减速器而言，其输出轴固定，而减速器壳体进行旋转，因此实际减速比为1/(n1+1)，相反，对于第二减速器而言，其减速器壳体固定，而输出轴进行旋转，因此第二减速器的减速比匹配于第一减速器的实际减速比而选定为1/(n1+1)。

再次参照图示的实施例，左右盒转移用臂100机械性地相互分开构成，并且采用通过各自驱动电机40的调谐控制来保障对称的盒转移用臂100运转的结构。

当左右盒转移用臂100分开构成时，容易实现对于主体支架210的叉架220的位置对齐。

具体地，相对于主体支架210以接近地方式拉动叉架220的状态下，可以确认主体支架210的前面部与叉架220的端部的水平与否。其中，两者的水平与否可以通过利用距离传感器或角度传感器等的公知技术来实现，并且，从对于主体支架的前面部的叉架的位置测量的结果也可以看出两者的水平与否。

如果确认叉架220相对于主体支架210歪斜，则左右驱动电机40中的任何一个可以进一步旋转，从而能够以主体支架210的前面部和叉架220的端部平行的方式实现对齐。

相反，左右盒转移用臂相互未分开的现有技术中存在如下的缺点：当初始设定位置错乱时，需要分离部分零件以实现重新对齐作业。

进而，第一减速器11的输入轴N1、第二减速器21的输入轴N1以及旋转传递轴32由具备上下贯通孔112的中空轴构成。设置在叉架220的多个传感器的电路通信线L以通过中空轴的贯通孔112的方式配置，从而电路通信线的布线可以整齐的收容于第一连杆臂10和第二连杆臂20内。

由此，可以解决由于电路通信线露出于外部而导致的污染问题或者由于与外部接触而导致的断线问题。并且，金属材质的连杆臂可起到遮蔽外部电磁波等的防护物的作用，从而可以大幅降低电信号的噪音。

作为驱动电机40可以使用伺服马达或者改善位置准确度的新型的步进马达。左右盒转移用臂的精确的对称运转依赖于设置在左右两侧的驱动电机40的精确的对称运转。由于已经开发出的驱动电机的控制精度的提高，可以精确地对两个盒转移用臂进行运转控制。在现有技术中，一般通过机械性地耦合左右盒转移用臂来保障对称运转，然而，与这种现有技术相比，本实用新型具有可以排除组装误差、由磨损造成的间隙等的因素的优点。

并且，具备第一减速器11、关节部30以及第二减速器21的盒转移用臂100的机械构成要素，与现有技术相比发生了简化。因此，可以轻松而快速地进行拆卸及重新组装，由此大大提高盒转移用臂的维护的便利性。

进而，利用同步带T的动力传递方式适合于减轻盒转移用臂的结构物的负荷的同时，还能将大动力传递至设置在叉架220的第二减速器21。这种特点非常适用于随着晶盒的承载负荷逐渐增加而呈现高重量化趋势的搬送系统。

在叉架220中，仅使用第二减速器21作为结合左右盒转移用臂100的各个第二连杆臂20的要素。

一部分现有技术中，通过连接带或齿轮来连接左右第二连杆的旋转轴，从而以物理结合的方式调谐第二连杆臂的旋转，以便左右第二连杆能对向地实现运转。这种物理结合单元使结合有第二连杆臂的叉架端部的体积增大。确切地说，由于用于安装额外的连接带或齿轮的加强结构物，导致叉架的厚度及负荷增加。在这种情况下，从主体支架的底部到叉架的上端部的高度增加，这与尽量减少搬送系统的体积来实现运转空间的最小化的同时，确保更大的承载空间的最近的趋势背道而驰。

相反地，与现有技术不同，本实用新型不具备任何强制调谐左右第二连杆臂的物理强制单元，因此可以降低叉架的高度。

Claims (5)

1.一种盒转移用臂，其特征在于：具有主体支架以及左、右对称的第一连杆臂和第二连杆臂，所述第一连杆臂和所述第二连杆臂连接相对于所述主体支架沿水平方向移动的叉架，

所述盒转移用臂包括：

驱动电机，配置于所述主体支架；

第一减速器，接收所述驱动电机的旋转力而使第一连杆臂相对于所述主体支架旋转；

关节部，使所述第二连杆臂可旋转地连接于所述第一连杆臂，并具有以与所述驱动电机的输出轴相等的速度旋转的旋转传递轴；以及

第二减速器，从所述旋转传递轴接收旋转力，从而使所述第二连杆臂相对于所述叉架旋转。

2.根据权利要求1所述的盒转移用臂，其特征在于：

所述第一减速器和所述第二减速器是摆线减速器，

所述第一减速器的减速器壳体结合于所述主体支架，所述第一减速器的输出轴结合于所述第一连杆臂，

所述第二减速器的减速器壳体结合于所述第二连杆臂，所述第二减速器的输出轴结合于所述叉架，

相对于所述第二减速器的减速比1/N2，所述第一减速器的减速比1/N1满足数学式1/N1＝1/(N2+1)。

3.根据权利要求1所述的盒转移用臂，其特征在于：

所述第一减速器的输入轴向所述第一连杆臂凸出，

所述输入轴通过带与所述关节部的所述旋转传递轴相连接。

4.根据权利要求1所述的盒转移用臂，其特征在于：

所述关节部的所述旋转传递轴向所述第二连杆臂的内部凸出，所述旋转传递轴通过带与所述第二减速器连接。

5.一种搬送系统，其特征在于包括：

主体支架；

叉架；以及

权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的盒转移用臂，其使所述叉架能相对于所述主体支架沿水平方向移动。