Вакуумный робот

 

Изобретение относится к вакуумной технике и предназначено для автоматизации операций загрузки, транспортирования и передачи изделий в вакуумном оборудовании. Цель изобретения - повышение точности позиционирования платформы робота, его надежности и снижение материалоемкости. При транспортировке и передаче изделия движение от привода 18 через фрикционную муфту 58 передается на вакуумный ввод 17, шестерню 52 и верхний венец шестерни 32 одного блока шестерен, от которого далее вращается шестерня 51 с барабаном 48, от которого через тросиковую систему движение передается на захват 13. Линейное перемещение захвата происходит от рейки 25. При достижении позиции перегрузки изделия ползун 24 останавливается упором 56. Для фиксации углового положения захвата 13, а следовательно, и платформы 21, прижим 60 механизма 19 фиксации воздействует на платформу 21. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

сооз советских социмистичксних

ЕЯСГ1УЬЛИН

<19) < ц (51)5 В 25 J 21/00

ГосудАРстнениый Комитет по изовретениям и отнрытиям

ПРИ П4ИТ СССР (21) 4290981/08(22} 05.06.87 (46) 15,11;91. Бюл, N. 42 (72) Н.А, Кузнецов, В.М, Ляпин и В,И. Никандров (53) 62 — 229.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М. 1340230, кл. С 23 С 14/56, 1985. ! (54) ВАкУУмныЙ РОБОТ ({57) Иобретение относится к вакуумной технике и предназначено для автоматизации операций загрузки, транспортирования и передачи иэделии в вакуумном оборудовании, Цель изобретения-повышение точноИзобретение относится к вакуумной технике и предназначено для автоматизации операций загрузки, транспортирования и передачи изделий в вакуумном оборудовании.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования платформы, надежности и снижение материалоемкости, Ча фиг. 1 показан вакуумный робот, фун кциональная схема: на фиг.2 — то же, кинематическая схема; на фиг.3 — кинематиче ская схема захвата и тросиковой передачи управления захватом, Вакуумный робот состоит из герметичной цилиндрической камеры 1, на боковой поверхности которой расположены радиальные каналы 2 с фланцами манипулятора

3. размещенного внутри камеры 1. шлюзо-. вых устройств 4 и 5 для загрузки и выгрузки изделий, шиберных затворов 6, средств 7 вакуумирования и системы 8 управления (Э ВМ).

2 сти поэицирования платформы робота, его надежности и снижение материалоемкости.

При транспортировке и передаче изделия движение от привода 18 через фрикционную муфту 58 передается на вакуумный ввод

17, шестерню 52 и верхний венец шестерни

32 одного блока шестерен, от которого далее вращается шестерня 51 с барабаном 48, от которого через тросиковуюсистемудвижение передается на захват

13. Линейное перемещение захвата происходит от рейки 25. При достижении позиции перегрузки изделия ползун 24 останавливается упором 56, Для фиксации углового положения захвата 13, а следовательно и платформы 21, прижим 60 механизма 19 фиксации воздействует на платформу 21. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Манипулятор 3 размещен на верхнем сьемном фланце 9 камеры 1 и состоит иэ . механизма 10 углового перемещения и механизма 11 линейного перемещения изделия, блока 12 шестерен, захвата 13, тросиковой системы 14 перемещения захвата, вакуумного ввода 15 и привода 16 для передачи движения механизма 10 и 11. вакуумного ввода 17 и привода 18 для переда.чи движения тросиковой системе 14 управления захватом, механизма 19 и привода 20 для фиксации углового положения механизма 10, выполненного в виде платформы 21, свободно вращающейся на шариковых опорах 22, установленных на фланце

Механизм 11 линейного перемещения представляет собой корпус 23, жестко за, крепленный на платформе 21, в направляющих которого установлены подвижно телескопический ползун 24. состоящий из двух подвижных и кинематически связанных между собой секций — рейки 25 и карет1452018 расположенных на корпусе 23. На оси 50 жестко закреплена шестерня 51, кинематически связанная с нижним венцом шестерни 32 блока шестерен, Верхний венец шестерни 32 соединен с шестерней 52 выходного вала вакуумного ввода 17 движения.

Тросик 49 выполнен в виде двух симметрично расположенных ветвей, последовательно натянутых на свободно вращающиеся ролики 53 и 54 и охватываюS5 ки 26, При этом рейка 25 перемещается в направляющих корпуса 23, а каретка 26 перемещается в направляющих рейки 25. Кинематическая связь между рейкой и кареткой осуществляется с помощью гибкой ленты 27, натянутой на два вращающихся ролика 28 и 29, установленных на противоположных концах рейки 25,.Концы ленты жестко закреплены нв переднем конце корпуса 23, а середина ленты жестко закреплена на заднем конце каретки 26.

На каретке 26 имеется упор 30, ограничивающий перемещение рейки 25 в крайнем заднем положении, Блок 12 шестерен выполнен в виде шестерен 31 и 32, расположенных на платформе 21 с воэможностью свободного вращения относительно нее и друг друга на шариковых опорах, установленных на платформе 21.

2О

Шестерня 31 служит для передачи двиения механизмам углового и линейного перемещения, Нижний венец шестерни 31 кинематически соединен через зубчатые колеса 33,34 и 35 с рейкой 25, а верхний венец шестерь и 31 кинематически соединен с шестерней 36 выходного вала 37 вакуумного ввода 15.

Вакуумный ввод 15 выполнен на основе волновой герметичной передачи 38. Входной вал 39 волновой передачи 38 соединен через редуктор 40 с валом шагового двигателя 41, число оборотов которого контролируется датчиком 42.

Механизм захвата 13 расположен на переднем конце каретки 26 и состоит из двух самоцентрирующих губок 43 и 44, соединенных между собой пружиной 45 и ку. лачком 46.

Губки 43 и 44 и кулачок 46 установлены свободно на осях. На выступах губок 43 и 44 4О установлены ролики 4 f. Ролик 47 губки 43 кинематически соединен с кулачком 46 и роликом 47 губки 44.

Тросиковая система 14 перемещения захвата 13 состоит иэ барабана 48 и тросика

49, соединяющего барабан 48 с захватом 13.

Барабан 48 жестко установлен на оси 50, свободно вращающейся в подшипниках, щих барабан 48 и кулачок 46 захвата 13.

Ролик 53 установлен на переднем конце корпуса 23, а ролик 54 установлен на заднем конце рейки 25 полэуна 24. Концы тросика

49 соединяются с помощью устройства 55, обеспечивающего натяжение и ограничение перемещения тросика 49 за счет упоров

56, установленных на корпусе 23.

Устройство 55 выполнено в виде, например, двух винтов, стягиваемых одной общей гайкой, при этом один винт имеет левую резьбу, а второй — правую. На головке винта закреплен конец тросика. Стяжная гайка движется между упорами 56.

Наличие петли тросика 49 между роликами 53 и 54 обеспечивает точную компенсацию изменения прямолинейных участков длины тросика между роликом 54 и кулачком 46 при перемещении каретки 26 и рейки

25 вперед.

Входной вал 57 вакуумного ввода 17 движения связан с приводом 18 посредством фрикционной муфты 58, момент которой немного больше момента, создаваемого тросиковой системой управления механизмом захвата и может регулироваться с помощью пружины 59. Наличие фрикционной муфты позволяет выполнять угловое перемещение платформы 21, обеспечивая при этом независимое управления механизмом захвата. При наличии жесткой связи входного вала 57 с приводом 18 возникла бы необходимость обеспечения синхронной работы привода захвата и привода 16 для передачи движения механизмам 10 и 11, что конструктивно трудно реализовать.

Механизм 19 для фиксации углового положения платформы 21 выполнен в виде сил ьфонного ввода поступательного движения, на конце штока которого имеется прижим 60, вступающий в контакт с платформой при перемещении штока вниз.

Шлюзовые устройства 4 и 5 для загрузки и выгрузки изделий состоят из кассетынакопителя 61, содержащей корпус 62 и магазин 63 с крышкой 64 камеры 65, меха- . низма 66 шагового перемещения с клапаном 67 и механизма 68 для фиксации и уплотнения корпуса 62 кассеты-накопителя

61.

Шиберные затворы 6 и средства 7 вакуумирования (агрегат для предварительной откачки и вакуумная запорно-регулирующая арматура, устройство для напуска инертного газа) имеют электроприводы для их закрытия и открытия каналов и трубопровода (не показан).

Агрегат для предварительной откачки выполнен на основе турбомолекулярного и форвакуумного насосов и может работать в

1452018

50 автоматическом режиме с управлением от

ЭВМ, На камере 1 манипулятора, камере 63 шлюзового устройства в соответствующих местах установлены датчики измерения вакуума (не показаны), соединенные с вакуумметрами, имеющими выход на ЭВМ.

Работа вакуумного робота включает следующие основные стадии: установка устройства и механизмов в исходное положение, загрузка изделий в вакуумный объем, транспортирование и передача изделий, выгрузка и снятие кассеты-накопителя.

При включении робота его устройства и механизмы в соответствии с заданной про граммой эвтома .ически устанавливаются в исходное положение в следующей последовательности:

Ползун манипулятора идет в заднее крайнее положение, после этого платформа

21 расфиксируется, поворачивается по углу до исходного положения и фиксируется (например, нэ линию для загрузки) прижимом

60 механизма 19, Захват находится в положении "закрыто".

При повороте манипулятора шестерня

51 мажет обкатываться относительно заторможенной усилием фрикционной муфты шестерни 32, но так как при закрытии захвата устройство 54 доходит до упора 56, то сама шестерня 51 не вращается, а перемещается по радиусу, вращая при этом входной вал 75 вакуумного ввода 17 через шестерни 32 и 52.

В случае углового перемещения манипулятора при раскрытом захвате шестерня 51 обкатывается относительно шестерни 32, осуществляя смыкание захватных губок 43 и

44 через барабан 48 и кулачок 46. При закрытии захвата и одновременном достижении устройством 55 упора 56 шестерня 51 прекращает обкатываться и начинает вращать входной вал 57 вакуумного ввода 17.

Таким образом, наличие кинематической связи вакуумного ввода движения 17 с приводом 18 посредством регулируемой фрикционной муфты 58 и снабжение тросиковой системы управления устройством на,тяжения и ограничения перемещения тросика в крайних положениях захвата, обеспечивает закрытие захватных губок (если они были открыты) или сохранение закрытого состояния захватных губок при угловом перемещении манипулятора, что исключает возможность потери подложки при транспортировании и, следовательно повышает надежность работы тросиковой системы управления захватом. Усилия, прикладывэемые к тросику, незначительны и определяются усилием, создаваемым фрикцианнай муфтой. б

При линейном перемещении манипуляторэ усилие воздействия на тросик практически отсутствует и не зависит от состояния захвата, так кэк происходит перетяжка петли тросика между роликами 53 и 54 за счет того, что увеличение длины тросика между кулачком 46 и роликами 54 компенсируется соответственным уменьшением длины тросика между роликами 54 и роликами 53. Наличие петли тросика йозволяет исключить усилие-воздействия на кулачок 46 при линейных перемещениях манипулятора, Таким образом, состояние захвата сохраняется неизменным.

Загрузочное устройство 4, механизм бб шагового перемещения устанавливаются в верхнем крайнем положении, клапан 67 герметично закрывает входное окно устройства, а механизм фиксации и зажима

20 кассеты-накопителя находится в положении

"зажато"

Шиберные затворы закрываются.

Включаются средства вакуумной откачки. обеспечивающие требуемый вакуум в камерах робота.

Загрузка изделий начинается с установки кассет-накопителей на устройство 4, одновременно на устройство 5 устанавливается кассета-накопитель без изделий.

30 После установки и поджима корпусов кассет-накопителей осуществляется откачка обьема между крышкой 64 кассеты-накопителя и клапаном 67, При достижении требуемого вакуума в этом обьеме производится откачка кассетынакопителя 61 и после окончания этого процесса магазин 63 с изделиями с помощью механизма 66 шагового перемещения опускается на линию передачи изделия на ма40 нипуляторе. На этом стадия загрузки изделий в вакуумный обьем заканчивается.

Транспортирование и передача изделий начинается с работы захвата, включается привод 18, движение от привода через фрикционную муфту 58 передается на ваккумный ввод 17, шестерню 52 и верхний венец шестерни 32. От нижнего венца шестерни 32 приводятся во вращение шестерня

51 и жестко связанный с ней посредством ос« 50 барабан 48. От барабана через тросиковую систему 14 движение передается на кулачок 46 захвата 13, а от него на губки

43 и 44. Захват раскрывается, устройство 54 доходит до упора 56, дается команда на перемещение ползуна вперед в камеру загрузочного устройства 4.

Перемещение ползуна осуществляется от двигателя 41 через волновую герметичную передачу 38, шестерню 36, блок,12 шестерен, шестерни 33,34 и 35, и рейку 25. От

1452016 рейки 25 через гибкую ленту 27 движение передается на каретку 26, Точное перемещение ползуна обеспечивается числом им-, пульсов, подаваемых, на шаговый двигатель 41. Вращение двигателя контролируется датчиком 42, жестко связанным с валом двигателя через шестерни редуктора

40, который выполняет роль обратной связи, При достижении позиции перегрузки ползун останавливается, привод 18 управления захватом включается в обратную сторону, кулачок освобождает губки, и они закрываются под действием пружины 45, зажимая изделие, устройство 55 доходит до упора 56, Включается в обратную сторону двигатель 41 и ползун возвращается в исходное положение, перемещая изделие в камеру манипулятора, Перемещение производится по числу импульсов с контролем датчиком 42..

Операция передачи изделия из магазина на манипулятор закончена, Транспортирование изделия в технологический модуль начинается с расфиксации платформы 21, для чего включается привод, 20, который, перемещая прижим 60 вверх, 1 исключает его контакт с платформой, Фикса,: ция и.расфиксация платформы контролируется датчиками положения, установленными на приводе (не показаны}.

После расфиксации платформ включается шаговый двигатель 41 для перемещений полэуна к крайнему заднему положению, Но поскольку в исходном заднем положении движение рейки 25 ограничено упором 30 в корпус ползуна 24, вращение шестерни 31 приводит к повороту блока 12 вместе с платформой 21 и ползуном манипулятора на направляющих качения. Точность поворота может определяться числом шагов движения двигателя 41 и контролируется датчиком 42, Подается команда на фиксацию платформы. По окончании фиксации платформы открывается шиберный затвор 6, включается шаговый двигатель 41 и ползун перемещается в технологический модуль.

При достижении позиции передачи изделия на внутрикамерное устройство технологического модуля после совмещения и закрепления, иэделия .на внутрикамерном устройстве захват манипулятора раскрывается и ползун возвращается в камеру манипулятора, Шиберный затвор закрывается, Стадия транспортирования и передачи изделия в технологический модуль закончена.

После проведения технологического процесса шиберный <а1вор открывается, ползун с раскрытым за вэтом перемещается в камеру технологического модуля, производится передача изделия на манипулятор и перемещение его в камеру манипулятора. Затем манипулятор с изделием поворачивается в горизонтальной плоскости на определенный угол напротив следующего технологического модуля, после чего выполняются операции по передаче изделия в этот модуль.

Таким образом осуществляется транспортирование и передача изделий по всем технологическим модулям с переносом в магазин, установленный в устройстве 5 для выгрузки.

После заполнения магазина 63 на позиции выгрузки он с помощью механизма шагового перемещения 66 поднимается в крайнее верхнее положение, При этом производится герметизация вакуумных объемов кассеты-накопителя и камеры 65 за счет крышки 64 и клапана 67.

С помощью устройства для напуска газа в объем "кармана" напускается инертный газ до атмосферного давления, за счет чего осуществляется прижим крышки 64 к корпусу 62 кассеты-накопителя. Срабатывает устройство фиксации и зажима кассеты-накопителя, которая направляется для дальнейшей обработки.

30 Кассета-накопитель заменяется по мере полной выгрузки изделий из магазина.

Съем свободной кассеты аналогичен описанному.

Формула изобретения

1.Вакуумный робот содержащий гер метичную цилиндрическую камеру с радиальными каналами для подсоединения технологических модулей и устройств для загрузки и выгрузки иэделий, манипулятор, размещенный внутри камеры и содержащий механизм углового перемещения изделия, выполненный в виде платформы, установленной в камере, механизм линейного перемещения изделия, расположенный на

45 платформе, и два блока шестерен. один из которых кинематически связан с механизмами углового и линейного перемещения, а также вакуумные аводы движений, снабженные приводами, находящимися снаружи камеры, захват, тросиковую систему его перемещения, шлюзовые устройства для загрузки и выгрузки изделий, шиберные затворы для перекрытия радиальных каналов камеры, средства вакуумирования камеры и

55 систему управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования платформы робота, его надежности и снижения материалоемкости, он снабжен механизмом фиксации углового

1452018

1О

15 положения платформы. а камера — съемным, фланцем, предназначенным для установки этого механизма и манипулятора, при этом блоки шестерен установлены на платформе с возможностью свободного вращения относительно нее и относительно друг друга, механизм линейного перемещения выполнен в виде жестко связанного с платформой корпуса, имеющего упор и направляющие, ползуна, имеющего рейку, расположенную в направляющих корпуса, и каретку, связанную с захватом и расположенную в направляющих рейки, которая кинематически связана с первым блоком шестерен, а тросиковая система выполнена в виде барабана, кинематически связанного посредством второго блока шестерен с вакуумным вводом движения, и тросика, натянутого KB ролики с образованием петли и соединяющего барабан с захватом, причем ролики связаны с механизмом линейного перемещения, упор корпуса которого имеет возможность взаимодействия с ползуном.

2.Робот по п.1, отличающийся тем, что тросиковая система перемещения захвата снабжена устройством натяжения и ограничения перемещения тросика.

З.Робот по п.1, отличающийся тем, что вакуумный ввод движения кинематически соединен с захватом посредством дополнительно введенной регулируемой фрикционной муфты.

1452018

1452018

Составитель Н.Панфилов

Техред M.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор М.Ленина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. Гагарина, 101

Заказ 4640 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5