Вакуумный манипулятор

 

Изобретение относится к устройствам вакуумной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет манипулирования изделий с разным пространственным положением. Манипулятор выполняет ад. 12 Z7 ZS- St 7 2835- Ч № lv vWtf4 |WWWrt Ik-, 18 rt ffj -о п 52 29 -6 21 1 П -15 fi с (Л со ел ю со со 31 33 7 3 -50 -32 -3 3 (Риг.г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1315293 А 1 (51). 4 В 25 J 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

5Ã

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3979592/25-08 (22) 25 ° 11.85 (46) 07.06.87. Бюл. N - 21 (72) Н.И. Белобоков (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- 823117 кл. В 25 J 11/00, 12.07.79, А-А (54) ВАКУУМНЫИ МАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к устройствам вакуумной техники. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет манипулирования изделий с разным пространственным положением. Манипулятор выполняет

1315293 технологические операции: зажим и освобождение подложкодержателя 13 губками 43 захвата 5, перенос подложкодержателя 13 вдоль оси корпуса

1, в обслуживаемом объекте 53 в направлениях вперед и назад. Для зажима изделия .электропривод 16 перемещает средний ролик 15 в крайнее зад— нее положение и отводит его от тросика 17. Пружина 30, сжатая цилиндри1

Изобретение относится к устройствам вакуумной техники и может применяться для автоматизации процессов переноса подложкодержателей с подложками и других деталей различной конфигурации в вакуумных установках, например, для переноса подложкодержателей из одной вакуумной камеры в другую в специальном технологическом оборудовании, применяемом в вакуум- 10 ной промышленности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет манипулирования изделий с разным пространственным положением.

На фиг. 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1 на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг, 2 (захват с продольным расположением подложкодержателя); на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2 (схема работы захвата с продольным расположением подложкодержателя); на фиг. 5 — разрез В-В на фиг. 3 (захват с поперечным расположением подложкодержателя и внутренним расположением губок); на фиг. 6 — разрез

В-В на фиг. 3 (захват с поперечным расположением подложкодержателя и наружным расположением губок); на фиг. 7 — разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 8 — разрез Д вЂ” Д на фиг. 6, Манипулятор содержит герметичный корпус 1 и установленные в нем на вращательно подвижных роликах 2 пол- 35 зун .3, кинематически связанный с механизмом 4 продольного перемещения, захват 5, установленный на переднем торце 6 ползуна 3 посредством вкладьппа 7, в вильчатых проушинах 8 коческим уступом 28 в канале 29 регулировочной втулки 25 и кольцевым уступом 22 стержня 21 траверсы 18, давит на уступ 22 и смещает траверсу вперед. Задние плечи рычагов под действием подвижных соединений с вильчатыми проушинами серег раздвигаются в стороны и сводятся в направлении оси траверсы 18. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

2 торого закреплены вращательно подвижные рычаги 9, имеющие передние 10 и задние 11 плечи, на торцах передних плеч 10 рычагов 9 выполнены губки

12, зажимающие подложкодержатель 13, привод 5 захвата, включающий два крайних ролика 14, один средний ролик 15 с электроприводом 16 возвратно †поступательно перемещения его и тросик 17, контактирующий с роликами 14 и 15 (фиг. 1 — 4).

Захват 5 снабжен плавающей траверсой 18, которая расположена в осе-. вом канале 19 вкладыша 7 и имеет на боковых поверхностях проушины 20, выполненные в радиальных плоскостях с соответствующими проушанами 8 вкладыш а 7, и на заднем торце — стержень

21, имеющий кольцевой уступ 22; серьгами 23 с вильчатыми проушинами 24 на торцах, посредством которых задние плечи 11 рычагов 9 соединены вращательно подвижно с соответствующими проушинами 20 траверсы 18, Кроме того, захват 5 снабжен регулировочной втулкой 25, имеющий наружную винтовую резьбу 26, посредством которой она соединена с резьбовым осевым каналом 27, выполненным во вкладьппе

7, и цилиндрический уступ 28 на заднем торце канала 29, в котором установлена пружина 30, упирающаяся одним торцом в уступ 22 траверсы 18, другим - в уступ 28 канала 29 регулировочной втулки 25 (фиг.1 — 6).

Задний торец тросика 17 закреплен в осевом канале 31 стержня 32, соединенного с регулирующей втулкой 33 осевого смещения тросика 17, располо. 3 13152 женкой в заднем осевом канале 34 ползуна 3 и взаимодействующей посредством винтовой резьбы с наружной поверхностью стержня 32, а передний торец тросика 17 соединен с осевым стержнем 21 траверсы 18 посредством наконечника 35 и муфты 36 с винтовой резьбой (фиг. 1 и 2).

У захвата 5 с продольным расположением подложкодержателя 13 (фиг.3 и 10

4), на торце заднего плеча 11 каждого рычага 9 закреплен на радиально расположенной оси 37 вращательно подвижный опорный ролик 38, контактирующий с внутренними боковыми .по- 15 верхностями 39 вильчатой проушины

8 вкладыша 7 захвата 5 (фиг, 3,4 и

7).

В траверсе 18 выполнен продольный осевой паз 40, контактирующий 20 своими стенками с опорным направляющим роликом 41, закрепленным на оси

42 в канале вкладыша 7 захвата 5 (фпг. 3,4 и 7).

Третья губка 43 зажима подложкодержателя 13 выполнена на переднем торце траверсы 18 (фиг, 1 — 4).

У захвата 5 с поперечным расположением подложкодержателя 13 на торцах вильчатых проушин 8 вкладыша 7 30 выполнены направляющие скосы 44 и опорные уступы 45, взаимодействующие с кольцевыми скосами 46 подложкодержателя 13 (фиг, 5 и 6).

У захвата 5 с продольным положением подложкодержателя 13 вильчатые проушины 8 и передняя часть канала

19 образованы двумя параллельными пластинчатыми щеками 47 (фиг. 7), а у захвата 5 с поперечным положе- 40 нием подложкодержателя 13 — тремя

V-образными щеками 48, прикрепленными винтами и штифтами к боковым пластинчатым выступам 49 вкладыша 7 (фиг. 8). 45

На заднем торце корпуса 1 закреплен герметичный цилиндрический кожух 50, в котором расположена задняя часть ползуна 3, на переднем— присоединительная сильфонная муфта 50

51 с присоединительным фланцем 52, посредством которого манитулятор присоединен, к фланцу обслуживаемого объекта 53, например корпуса перегрузочного устройства (фиг. 1 и 55

2).

Направляющие опорные ролики 38 и 41 расположены между внутренними

93 4 боковыми поверхностями 39 направляющих стенок вильчатых проушин 8 вкладыша 7 и продольного осевого паза

40 траверсы 18, обкатываемых ими, с минимальным зазором, при котором ролики касаются только одной и не могут касаться однбвременно двух опорных боковых поверхностей 39.

Манипулятор работает следующим образом.

Электропривод механизма 4 продольного возвратно-поступательного перемещения ползуна 3 и электропривод 16 привода захвата 5 имеют электрическую связь посредством бло-. ка управления с электронно-вычислительной машиной гибкого автоматического производства (ЭВМ ГАП, не показаны).

Все команды включения и выключения этих электроприводов выполняются по заданной в ЭВМ программе в соответствии с требованиями технологического процесса.

Информацию о выполнении заданных команд выдают электрические индикаторы этих электроприводов (не показаны) .

Манипулятор выполняет технологические операции: зажим и освобождение подложкодержателя 13 губками 12 и 43 захвата 5, перенос подложкодержателя 13 вдоль оси корпуса 1, в обслуживаемом объекте 53 в направлениях вперед и назад.

Операцию зажима подложкодержателя 13 захват 5 выполняет следующим образом. Электропривод 16 перемещает средний ролик 15 в крайнее заднее положение и отводит его от тросика

17 (фиг. 2-4).

Пружина 30, сжатая между цилиндрическим уступом 28 в канале 29 регулировочной втулки 25 и кольцевым у-ступом 22 стержня 21 траверсы 18, давит на уступ 22 н смещает траверсу

18 вперед (фиг. 1 — 6).

Задние плечи 11 рычагов 9 под действием подвижных соединений с «ильчатыми проушинами 24 серег 23 (фиг, 7 и 8) раздвигаются в стороны у захватов 5, зажимающих подложкодержатель 13 по наружной поверхности обе ) чайки (фиг. 1,2,3 и 6) и сводятся в направлении оси траверсы 18 у захватов 5, зажимающих подложкодержатель

13 по внутренней поверхности обечайки (фиг. 5).

1315293

Рычаги 9 поворачиваются вокруг своих осей, а передние плечи 10 губками 12 приближаются к обечайке„ входят в кольцевой паз, выполненный на ней и прижимаются к er o дну охватывают и удерживают подложкодержатель 13 (фиг. 1„3,5 и 6).

У захвата 5 с продольным расположением подложкодержателя !3 третья губка 43 перемещается вместе с траьерсой 18 в радиальном направлении к обечайке подложкодержателя 13 синхрог.но с губками 12 рычагов 9 (фиг.

1- 3).

При этом траверса 18 прокатывается стенками продольного осевого паза

40 по опорному направляющему ролику

41, который вращается вокруг оси 42 и предотвращает смещение от соосности траверсы 18 относительно подложкодержателя 13 в боковых направлениях, а ролики 38, вращаясь на осях

37, прокатываются по внутренним боковым поверхностям 39 вильчатых проушин 8, описывая дугу, и исклю — 25 чают смещение и люфт рычагов 9 в направлении, перпендикулярном плоскости подложкодержателя 13.

У захватов 5 с поперечным расположением и внутренним зажимом под- 30 ложкодержателя 13 (фиг. 5) изгиб колена соединений серег 23 с проушинами 20 траверсы 18 направлен вперед, а у захватов 5 с наружным зажимом подложкодержателя 13 (фиг. 3,4 и 6)— наз ад.

У трехрычажных захватов 5 (фиг.

5 и 6) опорные ролики 38 и 41 могут отсутствовать, так как звездообразное расположение проушин 8 вкла- 40 дыша 7, проушин 20 траверсы 18, серег 23 и рычагов 9 исключает смещение подложкодержателя 13 и траверсы

18 от соосности с ползуном 3 (фиг.8).

Операция зажима подложкодержате- 45 ля 13 губками 12 и 43 выполняется до момента выдачи индикатором электропривода 16 в блок управления сигнала об окончании операции и выключения электродвигателя электроприво- 50 да 16.

Во время зажима подложкодержателя

13 тросик 17 распрямляется и отходит от контактного соприкосновения с роликами 14 и 15. В ходе возвратно- 55 поступательного перемещения ползуна

3 ролики 14 и 15 не касаются тросика 17, 6

Операция разжима и освобождения подложкодержателя 13 выполняется работой привода 16 в обратном направлении, Электропривод 16 перемещает средний ролик 15 в сторону тросика

17, давит на тросик 17 и образует петлю (фиг. 4),,которая огибает два крайних 14 и средний 15 ролика, Суммарный прямолинейный участок тросика

17 уменьшается.- Передний торец тросика 17 смещается в сторону роликов

14 и 15 вместе с наконечником 35, муфтой 36, траверсой 18 и стержнем

21 ° Кольцевой уступ 22 сжимает пружину 30 в канале 29 регулировочной втулки 25.

Проушины 20 траверсы 18 влекут за собой проушины 24 серег 23. При этом задние проушины 24 совершают прямолинейные возвратные движения вместе с траверсой 18, а передние— вращательные вокруг осей вращения рычагов 9 вместе с их задними плечами 1!. Губки 12 и 43 рычагов 9 и траверсы 18 (фиг. 4) синхронно отводятся от отобечайки подложкодержателя 13 освобождают ее.

Операция раскрытия губок 12 и

43 выполняется до момента, когда индикатор электропривода 16 выдаст сигнал в блок управления об окончании операции и электропривод 16 вклю чится. В это время губки 12 и 43 отведены от обечайки подложкодержателя

13 на расстояние, позволяющее отводить захват 5 от подложкодержателя !

3, не касаясь губками 12 и 43 его обечайки.

Ползун 3 и захват 5 отводят от подложкодержателя 13 и подводят к нему с раскрытыми губками 12 и 43.

Петля тросика 17 совершает при этом волновое перемещение, перекатываясь по поверхностям роликов 14 и 15. Незначительное торможение тросика не оказывает влияние на качество работы манипулятора, так как губки 12 и 43 в это время свободны, не удерживают подложкодержатель 13.

Перемещение ползуна 3 в крайнее переднее, крайнее заднее. положения и остановка его на заданных промежуточных позициях осуществляются работой механизма 4 перемещения ползуна 3, электропривод которого посредством ввода вращения вращает вал с шестерней, соединенной с рейкамиползуна 3, и перекатывает ползун 3 по

7 13152 опорно. — направляющим роликам . 2.0н включается и выключается по командам блока управления.

В исходном положении захват 5 находится в крайнем заднем положении, а его губки 12 и 43 сжаты.

Операция передачи подложкодержателя 13 из захвата 5 с продольным

- расположением в захват 5 с поперечным расположением подложкодержателя

13 и обратно осуществляется следующим образом.

Ползуны 3 и захваты 5 двух манипуляторов с продольным и поперечным расположением подложкодержателей 15

13, закрепленных на разных фланцах

52 одного и того же обслуживания объекта 53, находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно центра позиции перегрузки (фиг, 3 и 4) обслуживаемого объекта 53.

Причем подложкодержатель 13 с захватом 5 продольного расположения выводится на позицию перегрузки объекта 53 в положение, соосное с захватом 5 поперечного расположения подложкодержателя 13, а подложкодержатель 13 с захватом 5 поперечного расположения выводится в плоскость, соответствующую плоскости расположения рычагов 89 и губок 12 и 43 захвата 5 продольного расположения подложкодержателя (фиг. 3 — 6).

Один из захватов 5 выводится на позицию перегрузки объекта 53 с подложкодержателем 13, зажатым губками 12 и 43, другой — беэ подложкодержателя 13 с раскрытыми губками.

Во время стыковки губок 12 и 43 двух захватов 5 положение подложкодержа- 4р теля 13 устанавливает и определяет захват 5 с поперечным расположением подложкодержателя 13.

Он своими направляющими скосами

44 проушин 8 вкладыша 7, касаясь ко льцевых скосов 46 подложкодержателя

13, смещает его в радиальной плоскости до совмещения по соосности со своим захватом 5, а опорными уступами 45 смещает подложкодержатель 13 в осевом направлении до совпадения кольцевого паза его обечайки с плоскостью расположения губок 12 и 43 захвата 5 с продольным расположением подложкодержателя. При этом незначительно отклонения в положении подложкодержателя 13 на позиции перегрузки, возникшие в результате на личия люфтов механизмов обеих манипу93 8 ляторов или по другим причинам, вып— равляются.

Первым на позицию перегрузки выводят захват 5 с зажатыми губками

12 и 43 подложкодержателем 13 и останавливают его, вторым выводят захват

5 без подложкодержателя с разжатыми губками 12 и 43; затем захват 5 с разжатыми губками 12 и 43 зажимает подложкодержатель 13 губками 12 и

43, после чего подложкодержатель 13 зажат шестью губками 12 и 43 двух захватов 5 обоих манипуляторов (фиг, 3 — 6).

Затем захват 5, доставивший подложкодержатель 13 на позицию перегрузки, разжимает свои губки 12 и

43 под действием своего привода.

Механизм 4 отводит его вместе с ползуном 3 в исходное положение.

Загруженный подложкодержателем 13 захват 5 со своим полэуном 3 переводится механизмом 4 продольного перемещения ползуна на очередную технологическую позицию перегрузки, загрузки или технологической обработки подложки.

Так чередуются циклы перегрузки и транспортировки подложкодержателей

13 с закрепленными на них подложками.

Манипулятор имеет несколько оригинальных элементов регулирования.

В заднем осевом канале 34 полэуна 3 регулирующая втулка 33 может быть повернута инструментом в любом направлении по окружности. От осевого смещения ее удерживает внешний цилиндрический буртик (фиг. 1 и 2).

При вращении втулки 33 в ее канал ввинчивается или из канала вы винчивается стержень 32 с тросиком

17, удерживаемый от вращения.

Стержень 32 с каналом 31 и тросиком 17 перемещается вдоль своей оси под действием пружины 30 вперед или назад.

Вместе с тросиком 17 перемещаются наконечник 35, муфта 36, траверса 18, серьги 23 и рычаги 9 с губками 12 и 43 (фиг. 1 и 2) °

Так устанавливается, регулируется и поддерживается в процессе эксплуатации начальное положение губок

12 и 43 захвата 5.

Разрегулирование предотвращается стопорением втулки 33 в канале 34 от произвольного вращения стопорным винтом.

93 10 захват 5. На место отсоединенного и снятого захвата 5 присоединяют к торцу 6 ползуна 3 другой захват 5 и закрепляют его винтами. После этого вращением муфты 36 присоединяют к тержню 21 траверсы 18 наконечник

35 с тросиком 1,7 и регулируют положение губок 12 и 43, силу их давления на обечайку подложкодержателя

13 и положение. захвата 5 относительно позиции загрузки объекта 53.

После этого манипулятор готов к работе с другим захватом.

1. Вакуумный манипулятор, содержащий герметичный корпус и установленные в нем ползун, привод его продольного перемещения, захват, имеющий основной рычаг с приводом, уста-. новленный на ползуне посредством вкладыша,- в проушине которого установлен с возможностью поворота основной рычаг захвата и трос, соединяющий рычаг захвата и пружину . натяжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, за счет манипулирования изделий с разным пространственным положением, захват снабжен дополнительным рычагом и плавающей траверсой, расположенной в осевом канале вкладыша и имеющей проушины, выполненные в радиальных плоскостях соотвественно проушинам вкладыша и серьгами, соединяющими рычаги захвата и траверсу, а также стержнем, установленным с возможностью продольного перемещения относительно траверсы и связан с механизмом регулировки начального положения губок тросом.

45 2. Манипулятор по п. 1, о т л и— чающий с я тем, что каждый рычаг снабжен с одной стороны губкой, а с другой †. опорным роликом, контактирующим с внутренними поверх5р ностями проушин вкладыша,при этом третья губка зажима расположена на переднем торце траверсы.

3. Манипулятор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что на тор55 цах вкладыша выполнены направляющие

9 13152

Величина силы давления губок 12 и 43 на обечайку подложкодержателя

13 регулируется вручную инструментом, вращением регулировочной втулки 25.

При этом втулка 25 ввинчивается резь5 бой 26 в канал 27 вкладыша 7 ползуна 3 или,вывинчивается из него, а задний торец канала 29 с уступом 28 приближается к кольцевому уступу 22 стержня 21 траверсы 18 или удаляет- >р ся от него, сжимает или разжимает пружину 30 в канале 29 втулки 25 (фиг, 1, 2, 5 и 6). Величиной сжатия (прогиба) пружины 30 регулируется величина силы давления губок 12 и 15 Ф о р м,у л а и з о б р е т е н и я

43 на обечайку подложкодержателя 13.

Присоединительная сильфонная муфта 51 с двумя присоединительными фланцами 52 позволяет смещать в любом направлении передний- торец 6 пол- 20 зуна 3 с захватом 5 методом ввинчивания во фланцы 52 и вывинчивания поочередно трех соединительных шпилек, имеющих на одном торце правую, на другом — левую резьбы. 25

Так устанавливается взаимное положение захватов 5 обоих манипуляторов относительно позиции загрузки обслуживаемого объекта 53.

Регулирование начального положе- Зр ния губок производят после снятия герметичного цилиндрического кожуха

50 и смещения ползуна 3 в крайнее заднее положение, регулирование величины силы давления губок 12 и 43 захвата 5 — без разборки манипулятора после смещения ползуна 3 вперед вывода его переднего торца 6 из муфты 51, регулирование положения захвата 5 относительно позиции загрузки — 4p после закрепления фланца 52 манипулятора на фланце соответствующего патрубка обслуживаемого объекта 53.

Каждый манипулятор имеет набор захватов 5, отличающихся по типоразмерам, расположению и способу зажима подложкодержателей 13.

Замена захватов 5 производится быстро следующим образом.

Ползун 3 с захватом 5 выдвигается в крайнее переднее положение.

Вращением муфты 36 вывинчивают и отсоединяют наконечник 35 с тросиком 17 от стержня 21 траверсы 18.

Затем отвинчивают крепежные винты, закрепляющие вкладыш 7 на перед- скосы и опорные уступы для предванем торце 6 ползуна .3, и снимают рительной ориентировки изделия.

f2

2Я

20

Х9

2Z

21 г

/2

1У

11

Х9

1315293

5 гз

У7

Ы

ЛР м

И га

Ю

22

ZI1315293 в-в

М в

У г е

7Ð ж

Г- Г

Составитель A. Позняк

Редактор Л. Гратилло Техред Н.Глущенко Корректор Г. Решетник

Заказ 2258!17 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4