本發明涉及半導體晶圓傳遞設備，尤其涉及一種機械手臂肩部關節及機械手臂。

背景技術：

1、隨著半導體制造工藝向大尺寸晶圓方向發展，晶圓輸送設備對機械臂的空間布局和運行精度提出了更高要求。在現有的晶圓傳輸機器人中，多關節機械臂的尺寸與結構設計直接影響著設備在潔凈室環境中的適配性。傳統機械臂通常采用串聯式關節結構以滿足大范圍運動需求，但在緊湊化應用場景下，其回轉半徑與橫向占用空間之間的矛盾日益凸顯。

2、現有技術中機械臂的上臂組件與驅動本體之間的連接結構存在顯著優化空間。尤其是肩部關節作為動力傳遞的核心節點，其內部傳動部件往往采用疊加式布局設計，導致軸向尺寸累積增加。此外，運動部件之間的配合間隙難以精準控制，這不僅增大了機械臂的整體體積，還會在高速運動時引發非必要微小擺動，直接影響末端定位精度。相關技術中雖有通過材料輕量化進行改進的案例，但受限于基礎結構未發生根本性改變，尺寸縮減效果有限。此外，傳統的機械手臂關節的連接架構缺乏有效的空間設計，難以平衡肩部關節高精度運動所需的傳動剛性與緊湊空間下的裝配容差需求，這已成為制約半導體傳輸設備小型化發展的關鍵瓶頸之一。

3、因此，有必要提供一種機械手臂肩部關節及機械手臂，以解決現有技術中存在的上述問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種機械手臂肩部關節及機械手臂，用以提高上臂的肩部關節內部的空間利用率，同時增加上臂與相鄰關節之間的連接穩定性。

2、為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

3、第一方面：一種機械手臂肩部關節，包括：

4、安裝殼體，沿肩部關節的軸線方向開設有依次連通的第一容納區、第二容納區和第三容納區；

5、肩部帶輪，設于所述第一容納區內；

6、帶輪底座，設于所述第三容納區，所述帶輪底座具有沿軸線方向背離所述肩部帶輪的方向依次設置的第一承載部、第二承載部和第三承載部，且三者的截面積呈逐級遞增；

7、轉動連接件，位于所述第二容納區，所述轉動連接件呈環狀且具有沿水平方向發生相對轉動的內側和外側，所述轉動連接件的外側與所述安裝殼體轉動連接；

8、壓合組件，包括第一壓合件和第二壓合件，分別用于固定所述轉動連接件的內外兩側；

9、其中，所述第一壓合件套接與第一承載部外側并與第二承載部緊固，第二壓合件固定與安裝殼體底部以約束所述轉動連接件的外側。

10、本發明提供的一種機械手肩部關節的有益效果在于：通過帶輪底座設置第一承載部、第二承載部和第三承載部的分層布局，同時滿足肩部帶輪的固定需求與轉動連接件的支撐壓合需求。并將其集成于同一軸向空間內。其中，第一承載部直接與肩部帶輪末端固定，第二承載部與轉動連接件的內側形成轉動配合，第三承載部承載支撐。同時，環狀轉動連接件的外側與安裝殼體轉動連接，內側通過第二承載部形成主支撐面，結合壓合組件的約束，構建多級承載路徑，進而增加了肩部關節所處的上臂與其余手臂之間的連接穩定性。本發明通過獨特的帶輪底座和壓合組件設計使肩部關節內部空間利用率最大化，軸向結構深度大幅縮減，同時配合轉動連接件增加上臂與相鄰關節之間的連接穩定性。

11、進一步地，所述轉動連接件包括滾子軸承，所述滾子軸承具有內環和外環，所述第一壓合件用于固定所述內環，所述第二壓合件與所述安裝殼體固定連接并用于固定所述外環。

12、進一步地，所述第三承載部具有上表面，所述第二承載部沿所述第三承載部的上表面自靠近所述肩部帶輪的方向延伸形成，所述第二承載部呈環狀，所述第二承載部的外周面與所述第三承載部的上表面形成用于限位所述內環的裝配空間。

13、進一步地，所述環形座的外周側與所述第二承載部的內側一體成型，所述環形座上開設有多個第一孔，所述第一孔用于固定所述帶輪底座。

14、進一步地，所述第一承載部沿靠近所述肩部帶輪的方向自所述第二承載部的上表面延伸形成，所述第一承載部的頂部沿圓周方向均勻開設有多個第二孔，所述肩部帶輪沿厚度方向均勻開設有多個第三孔，所述第二孔與所述第三孔對應設置且相互連通。

15、進一步地，所述第一壓合件包括環狀壓蓋，所述環狀壓蓋套設在所述第一承載部的外周側，所述環狀壓蓋沿圓周方向均勻陣列上開設有多個第四孔，所述第二承載部沿圓周方向均勻陣列開設有多個第五孔，所述第四孔位于所述第二承載部的上表面且相對于所述第一承載部暴露的區域，所述環狀壓蓋的外周側完全或部分覆蓋所述內環；當所述壓蓋抵接第二承載部的上表面時，所述第四孔與所述第五孔相互連通。

16、進一步地，所述第一承載部的外周側靠近所述第四孔的區域沿圓周方向開設有避讓槽，所述環狀壓蓋沿圓周方向均勻設置有多個凸緣，所述凸緣卡接在所述避讓槽中。

17、進一步地，所述第二壓合件包括壓環，所述壓環設置在所述轉動連接件背離所述第一壓合件的另一側，所述壓環安裝在安裝殼體的底部，所述壓環的內周側往靠近所述帶輪底座的軸線方向延伸至完全或部分覆蓋所述外環。

18、進一步地，所述帶輪底座設有貫通孔，所述貫通孔沿軸線貫穿所述第一承載部、所述第二承載部、所述第三承載部及所述肩部帶輪用于穿設驅動軸或管線。

19、第二方面：本發明提供一種機械手臂，包括上述的一種機械手臂肩部關節，具有肩部關節軸線、肘部關節軸線和腕部關節軸線，包括：

20、上臂，圍繞所述肩部關節軸線旋轉并與安裝殼體連接；

21、前臂，圍繞所述肘部關節軸線旋轉并與所述上臂連接；

22、末端執行器，圍繞所述腕部關節軸線旋轉并與所述前臂連接。

技術特征：

1.一種機械手臂肩部關節，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述轉動連接件（4）包括滾子軸承，所述滾子軸承具有內環（41）和外環（42），所述第一壓合件（5）用于固定所述內環（41），所述第二壓合件（6）與所述安裝殼體（1）固定連接并用于固定所述外環（42）。

3.根據權利要求2所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述第三承載部（33）具有上表面，所述第二承載部（32）沿所述第三承載部（33）的上表面自靠近所述肩部帶輪（2）的方向延伸形成，所述第二承載部（32）呈環狀，所述第二承載部（32）的外周面與所述第三承載部（33）的上表面形成用于限位所述內環（41）的裝配空間。

4.根據權利要求1所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，還包括環形座（34），所述環形座（34）的外周側與所述第二承載部（32）的內側一體成型，所述環形座（34）上開設有多個第一孔（341），所述第一孔（341）用于固定所述帶輪底座（3）。

5.根據權利要求1所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述第一承載部（31）沿靠近所述肩部帶輪（2）的方向自所述第二承載部（32）的上表面延伸形成，所述第一承載部（31）的頂部沿圓周方向均勻開設有多個第二孔（311），所述肩部帶輪（2）沿厚度方向均勻開設有多個第三孔（21），所述第二孔（311）與所述第三孔（21）對應設置且相互連通。

6.根據權利要求2所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述第一壓合件（5）包括環狀壓蓋，所述環狀壓蓋套設在所述第一承載部（31）的外周側，所述環狀壓蓋沿圓周方向均勻陣列上開設有多個第四孔（51），所述第二承載部（32）沿圓周方向均勻陣列開設有多個第五孔（322），所述第四孔（51）位于所述第二承載部（32）的上表面且相對于所述第一承載部（31）暴露的區域，所述環狀壓蓋的外周側完全或部分覆蓋所述內環（41）；當所述環狀壓蓋抵接第二承載部（32）的上表面時，所述第四孔（51）與所述第五孔（322）相互連通。

7.根據權利要求6所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述第一承載部（31）的外周側靠近所述第四孔（51）的區域沿圓周方向開設有避讓槽（312），所述環狀壓蓋沿圓周方向均勻設置有多個凸緣（52），所述凸緣（52）卡接在所述避讓槽（312）中。

8.根據權利要求2所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述第二壓合件（6）包括壓環，所述壓環設置在所述轉動連接件（4）背離所述第一壓合件（5）的另一側，所述壓環安裝在安裝殼體（1）的底部，所述壓環的內周側往靠近所述帶輪底座（3）的軸線方向延伸至完全或部分覆蓋所述外環（42）。

9.根據權利要求4所述的一種機械手臂肩部關節，其特征在于，所述帶輪底座（3）設有貫通孔（35），所述貫通孔（35）沿軸線貫穿所述第一承載部（31）、所述第二承載部（32）、所述第三承載部（33）及所述肩部帶輪（2）用于穿設驅動軸或管線。

10.一種機械手臂，包括如權利要求1-9任意一項所述的一種機械手臂肩部關節，具有肩部關節軸線、肘部關節軸線和腕部關節軸線，其特征在于，包括：

技術總結
本發明公開了一種機械手臂肩部關節及機械手臂包括：安裝殼體，沿肩部關節的軸線方向開設有依次連通的第一容納區、第二容納區和第三容納區；肩部帶輪，設于所述第一容納區內；帶輪底座，設于所述第三容納區，依次設置第一承載部、第二承載部和第三承載部，且三者的截面積呈逐級遞增；轉動連接件，位于所述第二容納區；壓合組件，包括第一壓合件和第二壓合件，分別用于固定所述轉動連接件的內外兩側；其中，所述第一壓合件套接與第一承載部外側并與第二承載部緊固，第二壓合件固定與安裝殼體底部以約束所述轉動連接件的外側。采用上述方案，用以提高上臂的肩部關節內部的空間利用率，同時增加上臂與相鄰關節之間的連接穩定性。

技術研發人員：常志勇,劉春廷,溫寧,侯雙明
受保護的技術使用者：素珀電子科技（上海）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28