Вакуумный робот

,Ник льство С14/56, 19ОТ уумнои техоматиэации ирования и оборудоваение точноИэобртехнике иции операци передачинии. куумн ение относится редназначено дл й загрузки,транс зделий в вакуумн втоматизартирования оборудоваени лат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изоБРетениям и отнРытиямПРИ ПЮТ СССР(54) ВАКУУМНЫЙ РОБ57) Иобретение относится к ванике и предназначено для авопераций загрузки, транспорпередачи иэделии в вакуумномнии, Цель изобретения-повыш Цель изобретения - повышение точности позиционирования платформы, надежности и снижение материалоемкости,Ча фиг.1 показан вакуумный робот, функциональная схема: на фиг,2 - то же, кинематическая схема; на фиг.3 - кинематическая схема захвата и тросиковой передачиуправления захватом,Вакуумный робот состоит из герметичной цилиндрической камеры 1, на боковойповерхности которой расположены радиальные каналы 2 с фланцами манипулятора3, размещенного внутри камеры 1. шлюзовых устройств 4 и 5 для загрузки и выгрузкиизделий, шиберных затворов 6, средств 7вакуумирования и системы 8 управления(Э ВМ). 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,Манипуля сьемном флан механизма 10 ханиэма 11 л лия, блока тросиковой си та, вакуумног передачи дви куумного ввод.чи движени управления за вода 20 для ф механизма 10 формы 21, сво ковых опорахтор 3 размещен на верхнемце 9 камеры 1 и состоит иэ .углового перемещения и меинейного перемещения изде 12 шестерен, захвата 13,стем ы 14 перемещения захвао ввода 15 и привода 16 дляжения механизма 10 и 11. ваа 17 и привода 18 для передая тросиковой системе 14хватом, механизма 19 и прииксации углового полож я, выполненного в виде ибодно вращающейся на шари 22, установленных на фланце Механизм 11 линейного перемещения представляет собой корпус 23, жестко закрепленный на платформе 21, в направляющих которого установлены подвижно телескопический ползун 24. состоящий из двух подвижных и кинематически связанных между собой секций - рейки 25 и карет 1452018ки 26, При этом рейка 25 перемещается внаправляющих корпуса 23,а каретка 26 перемещается в направляющих рейки 25. Кинематическая связь между рейкой икареткой осуществляется с помощью гибкой ленты 27, натянутой на два вращающихся ролика 28 и 29, установленных напротивоположных концах рейки 25 Концыленты жестко закреплены нв переднем конце корпуса 23, а середина ленты жесткозакреплена на заднем конце каретки 26,На каоетке 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 свободноговращения относительно нее и друг друга нашариковых опорах, установленных на платформе 21.2 ОШестерня 31 служит для передачи двиения механизмам углового и линейногоперемещения, Нижний венец шестерни 31кинематически соединен через зубчатые колеса 33,34 и 35 с рейкой 25, а верхний венецшестерни 31 кинематически соединен с ше-стерней 36 выходного вала 37 вакуумноговвода 15.Вакуумный ввод 15 выполнен на основеволновой герметичной передачи 38. Вход- ЗОной вал 39 волновой передачи 38 соединенчерез редуктор 40 с валом шагового двигателя 41, число оборотов которого контролируется датчиком 42.Механизм захвата 13 расположен напереднем конце каретки 26 и состоит издвух самоцентрирующих губок 43 и 44, соединенных между собой пружиной 45 и ку. лачком 46.Губки 43 и 44 и кулачок 46 установленысвободно на осях. На выступах губок 43 и 44 4 Оустановлены ролики 47. Ролик 47 губки 43кинематически 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,расположенных на корпусе 23. На оси 50 жестко закреплена шестерня 51, кинематически связанная с нижним венцом шестер-. ни 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 охватывающих барабан 48 и кулачок 46 захвата 13.Ролик 53 установлен на переднем концекорпуса 23, а ролик 54 установлен на заднемконце рейки 25 ползуна 24. Концы тросика49 соединяются с помощью устройства 55,обеспечивающего натяжение и ограничение перемещения тросика 49 за счет упоров56, установленных на корпусе 23.Устройство 55 выполнено в виде, например, двух винтов, стягиваемых одной общейгайкой, при этом один винт имеет левуюрезьбу, а второй - правую. На головке винтазакреплен конец тросика, Стяжная гайкадвижется между упорами 56,Наличие петли тросика 49 между. роликами 53 и 54 обеспечивает точную компенсацию изменения прямолинейных участковдлины тросика между роликом 54 и кулачком 46 при перемещении каретки 26 и рейки25 вперед.Входной вал 57 вакуумного ввода 17движения связан с приводом 18 посредст-вом фрикционной муфты 58, момент которой немного больше момента, создаваемоготросиковой системой управления механизмом захвата и может регулироваться с помощью пружины 59. Наличие фрикционноймуфты позволяет выполнять угловое перемещение платформы 21, обеспечивая приэтом независимое управления механизмомзахвата. При наличии жесткой связи входного вала 57 с приводом 18 возникла бынеобходимость обеспечения синхроннойработы привода захвата и привода 16 дляпередачи движения механизмам 10 и 11, чтоконструктивно трудно реализовать,Механизм 19 для фиксации углового положения платформы 21 выполнен в видесил ьфонного ввода поступательного движения, на конце штока которого имеется прижим 60, вступающий в контакт сплатформой при перемещении штока вниз.Шлюзовые устройства 4 и 5 для загрузки и выгрузки изделий состоят из кассетынакопителя 61, содержащей корпус 62 имагазин 63 с крышкой 64 камеры 65, меха-.низма 66 шагового перемещения с клапаном 67 и механизма 68 для фиксации иуплотнения корпуса 62 кассеты-накопителя6 1.Шиберные затворы 6 и средства 7 вакуумирования (агрегат для предварительнойоткачки и вакуумная запорно-регулирующая арматура, устройство для напуска инертного газа) имеют злектроприводы для ихзакрытия и открытия каналов и трубопровода (не показан).Агрегат для предварительной откачкивыполнен на основе турбомолекулярного ифорвакуумного насосов и может работать в1452018 50 автоматическом режиме с управлением отЭВМ,На камере 1 манипулятора, камере 63шлюзового устройства в соответствующихместах установлены датчики измерения вакуума (не показаны), соединенные с вакуумметрами, имеющими выход на ЭВМ,Работа вакуумного робота включаетследующие 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 имеханизмы в соответствии с заданной про граммой автоматически устанавливаются висходное положение в следующей последовательности:Ползун манипулятора идет в заднеекрайнее положение, после этого платформа21 расфиксируется, поворачивается по углудо исходного положения и фиксируется (например, нэ линию для загрузки) прижимом60 механизма 19, Захват находится в положении "закрыто".При повороте манипулятора шестерня51 мажет обкатываться относительно заторможенной усилием фрикционной муфты шестерни 32, но так как при закрытии захватаустройство 54 доходит до упора 56, то самашестерня 51 не вращается, а перемещаетсяпо радиусу, вращая при этом входной вал 75вакуумного ввода 17 через шестерни 32 и 52.В случае углового перемещения манипулятора при раскрытом захвате шестерня 51обкатывается относительно шестерни 32,осуществляя смыкание захватных губок 43 и44 через барабан 48 и кулачок 46. При закрытии захвата и одновременном достиженииустройством 55 упора 56 шестерня 51 прекращает обкатываться и начинает вращатьвходной вал 57 вакуумного ввода 17.Таким образом, наличие кинематической связи вакуумного ввода движения 17 сприводом 18 посредством регулируемойфрикционной муфты 58 и снабжение тросиковой системы управления устройством на,тяжения и ограничения перемещениятросика в крайних положениях захвата,обеспечивает закрытие захватных губок (если они были открыты) или сохранение закрытого состояния захватных губок приугловом перемещении манипулятора, чтоисключает возможность потери подложкипри транспортировании и, следовательноповышает надежность работы тросиковойсистемы управления захватом, Усилия, прикладывэемые к тросику, незначительны иопределяются усилием, создаваемым фрикцианнай муфтой. бПри линейном перемещении манипуляторэ усилие воздействия на троси практически отсутствует и не зависит от состояниязахвата, так кэк происходит перетяжка петлитросика между роликами 53 и 54 за счеттого, что увеличение длины тросика междукулачком 46 и роликами 54 компенсируетсясоответственным уменьшением длины тросика между роликами 54 и роликами 53. Наличие петли тросика йозволяет исключитьусилие. воздействия на кулачок 46 при линейных перемещениях манипулятора, Таким образом, состояние захватасохраняется неизменным.Загрузочное устройство 4, механизм ббшагового перемещения устанавливаются вверхнем крайнем положении, клапан 67 герметично закрывает входное окно устройства, а механизм фиксации и зажима20 кассеты-накопителя находится в положении"зажато"Шиберные затворы закрываются.Включаются средства вакуумной откачки. обеспечивающие требуемый вакуум в камерах робота,Загрузка изделий начинается с установкикассет-накопителей на устройство 4, одновременно на устройство 5 устанавливаетсякассета-накопитель без изделий,30 После установки и поджима коопусовкассет-накопителей осуществляется откачка обьема между крышкой 64 кассеты-накопителя и клапаном 67,При достижении требуемого вакуума вэтом обьеме производится откачка кассетынакопителя 61 и после окончания этого процесса магазин 63 с изделиями с помощьюмеханизма 66 шагового перемещения опускается на линию передачи изделия на ма 40нипуляторе. На этом стадия загрузкиизделий в вакуумный обьем заканчивается.Транспортирование и передача изделий начинается с работы захвата, включается привод 18, движение от привода черезфрикционную муфту 58 передается на ваккумный ввод 17, шестерню 52 и верхнийвенец шестерни 32. От нижнего венца шестерни 32 приводятся во вращение шестерня 51 и жестко связанный с ней посредством оси 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, Отрейки 25 через гибкую ленту 27 движениепередается на каретку 26, Точное перемещение ползуна обеспечивается числом им-,пульсов, подаваемых, на шаговыйдвигатель 41, Вращение двигателя контролируется датчиком 42, жестко связанным свалом двигателя через шестерни редуктора40, который выполняет роль обратной связи,При достижении позиции перегрузкиползун останавливается, поивод 18 управления захватом включается в обратную сторону, кулачок освобождает губки, и онизакрываются под действием пружины 45,зажимая изделие, устройство 55 доходит доупора 56,Включается в обратную сторону двигатель 41 и ползун возвращается в исходноеположение, перемещая изделие в камеру манипулятора, Перемещение производится почислу импульсов с контролем датчиком 42Операция передачи изделия из магазина на манипулятор закончена,Транспортирование изделия в технологический модуль начинается с расфиксацииплатформы 21, для чего включается привод, 20, который, перемещая прижим 60 вверх,исключает его контакт с платформой, Фикса,ция и расфиксация платформы контролируется датчиками положения, установленными наприводе (не показаны),После расфиксации платформ включается шаговый двигатель 41 для перемещенийползуна к крайнему заднему положению, нопоскольку в исходном заднем положении движение рейки 25 ограничено упором 30 в корпус ползуна 24, вращение шестерни 31приводит к повороту блока 12 вместе с платформой 21 и ползуном манипулятора на направляющих качения. Точность поворотаможет определяться числом шагов движениядвигателя 41 и контролируется датчиком 42,Подается команда на фиксацию платформы. По окончании фиксации платформыоткрывается 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 изакрепления, изделия на внутрикамерномустройстве захват манипулятора раскрывается и ползун возвращается в камеру манипулятора, Шиберный затвор закрывается,Стадия транспортирования и передачиизделия в технологический модуль закончена.После проведения технологическогопроцесса шиберный за 1 вор открывается,ползун с раскрытым заватам перемещается в камеру технологического модуля, производится передача изделия наманипулятор и перемещение его в камеруманипулятора. Затем манипулятор с изделием поворачивается в горизонтальной плоскости на определенный угол напротивследующего технологического модуля, после чего выполняются операции по передаче изделия в этот модуль.Таким образом осуществляется транспортирование и передача изделий по всемтехнологическим модулям с переносом в магазин, устанбвленный в устройстве 5 длявыгрузки,15После заполнения магазина 63 на позиции выгрузки он с помощью механизма шагового перемещения 66 поднимается вкрайнее верхнее положение, При этом производится герметизация вакуумных объемов кассеты-накопителя и камеры 65 за счеткрышки 64 и клапана 67.С помощью устройства для напуска газав объем "кармана" напускается инертныйгаз до атмосферного давления, за счет чегоосуществляется прижим крышки 64 к корпусу 62 кассеты-накопителя, Срабатывает устройство фиксации и зажима кассеты-накопителя, которая направляется длядальнейшей обработки.ЗО Кассета-накопитель заменяется по мере полной выгрузки изделий из магазина.Съем свободной кассеты аналогичен описанному.Формула изобретения1,Вакуумный робот содержащий герметичную цилиндрическую камеру с радиальными каналами для подсоединениятехнологических модулей и устройств длязагрузки и выгрузки изделий, манипулятор,размещенный внутри камеры и содержащиймеханизм углового перемещения изделия,выполненный в виде платформы, установленной в камере, механизм линейного перемещения изделия, расположенный на45 платформе, и два блока шестерен. один изкоторых кинематически связан с механизмами углового и линейного перемещения, атакже вакуумные аводы движений, снабженные приводами, находящимися снаружи камеры, захват, тросиковую систему егоперемещенИя, шлюзовые устройства для загрузки и выгрузки изделий, шиберные затворы для перекрытия радиальных каналовкамеры, средства вакуумирования камеры и55систему управления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности позиционирования платформы робота, его надежности и снижения материалоемкости,он снабжен механизмом фиксации углового1452018 фао Составитель Н.ПанфилРедактор М.Ленина Техред М,Моргентал Корректор Л.Бески иям при ГКНТ СС Производстве каз 4640 ВНИИПИ Гос Тираж Подписнговенного комитета по изобретениям и откр113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10