Вакуумный манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1315 19)(51). 4 В 25 3 11/00 1 д .,ЗЩ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бретени НИПУЛЯТОРотноситсяехники, Цел стройизобкуумнои- расширстей за ьныхвания ельство СССР11/00, 12,07,79,А азным ожением. Ман 58 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ВА (57) Из ствам в ретения возможн изделий ние функционалчет манипулиропространственнымулятор выполняе1315293 технологические операции: зажим иосвобождение подложкодержателя 13губками 43 захвата 5, перенос подложкодержателя 13 вдоль оси корпуса1, в обслуживаемом объекте 53 в направлениях вперед и назад. Для зажима изделия электропривод 16 перемещает средний ролик 15 в крайнее заднее положение и отводит его от тросика 17, Пружина 30, сжатая цилиндри 1Изобретение относится к устройствам вакуумной техники и может применяться для автоматизации процессовпереноса подложкодержателей с подложками и других деталей различнойконфигурации в вакуумных установках,например, для переноса подложкодержателей из одной вакуумной камеры вдругую в специальном технологическомоборудовании, применяемом в вакуумной промышленности.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейза счет манипулирования изделий сразным пространственным положением,На фиг. 1 изображен манипулятор,общий вид; на фиг, 2 - разрез А-Ана фиг, 1 на фиг. 3 - разрез Б-Бна фиг, 2 (захват с продольным расположением подложкодержателя); на 20фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг, 2 (схема работы захвата с продольным расположением подложкодержателя); нафиг, 5 - разрез В-В на фиг, 3 (захват с поперечным расположением подложкодержателя и внутренним расположением губок); на фиг, 6 - разрезВ-В на фиг. 3 (захват с поперечнымрасположением подложкодержателя инаружным расположением губок); нафиг. 7 - разрез Г-Г на фиг, 4; нафиг, 8 - разрез Д-Д на фиг, 6,Манипулятор содержит герметичныйкорпус 1 и установленные в нем навращательно подвижных роликах 2 ползун .3, кинематически связанный с механизмом 4 продольного перемещения,захват 5, установленный на переднемторце 6 ползуна 3 посредством вкладыша 7, в вильчатых проушинах 8 ко ческим уступом 28 в канале 29 регулировочной втулки 25 и кольцевымуступом 22 стержня 21 траверсы 18,давит на уступ 22 и смещает траверсу вперед. Задние плечи рычагов поддействием подвижных соединений свильчатыми проушинами серег раздвигаются в стороны и сводятся в направлении оси траверсы 18. 2 з.п. ф-лы,8 ил,2торого 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-поступательного 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 вкладыша 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 вкладыше 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 13152женкой в заднем осевом канале 34 ползуна 3 и взаимодействующей посредством винтовой резьбы с наружной поверхностью стержня 32, а переднийторец тросика 17 соединен с осевымстержнем 21 траверсы 18 посредствомнаконечника 35 и муфты 36 с винтовойрезьбой (фиг. 1 и 2).У захвата 5 с продольным расположением подложкодержателя 13 (фиг,3 и 104), на торце заднего плеча 11 каждого рычага 9 закреплен на радиальнорасположенной оси 37 вращательноподвижный опорный ролик 38, контактирующий с внутренними боковыми поверхностями 39 вильчатой проушины8 вкладыша 7 захвата 5 (фиг, 3,4 и7).В траверсе 18 выполнен продольный осевой паз 40, контактирующий 20своими стенками с опорным направляющим роликом 41, закрепленным на оси42 в канале вкладыша 7 захвата 5(фпг. 3,4 и ),Третья губка 43 зажима подложкодержателя 13 выполнена на переднемторце траверсы 18 (фиг, 1 - 4).У захвата 5 с поперечным расположением подложкодержателя 13 на торцах вильчатых проушин 8 вкладыша 7 30выполнены направляющие скосы 44 иопорные уступы 45, взаимодействующие с кольцевыми скосами 46 подложкодержателя 13 (фиг, 5 и 6).У захвата 5 с продольным положением подложкодержателя 13 вильчатыепроушины 8 и передняя часть канала19 образованы двумя параллельнымипластинчатыми щеками 47 (фиг. 7),а у захвата 5 с поперечным положением подложкодержателя 13 - тремяЧ-образными щеками 48, прикрепленными винтами и штифтами к боковымпластинчатым выступам 49 вкладыша 7(фиг, 8), 45На заднем торце корпуса 1 закреплен герметичный цилиндрическийкожух 50, в котором расположена задняя часть ползуна 3, на переднем -присоединительная сильфонная муфта 5051 с присоединительным фланцем 52,посредством которого манитуляторприсоединен . к фланцу обслуживаемого объекта 53, например корпусаперегрузочного устройства (фиг, 1 и 552),Направляющие опорные ролики 38и 41 расположены между внутренними 93 4боковыми поверхностями 39 направляющих стенок вильчатых проушин 8 вкладыша 7 и продольного осевого паза40 траверсы 18, обкатываемых ими,с минимальным зазором, при которомролики касаются только одной и немогут касаться одновременно двухопорных боковых поверхностей 39.Манипулятор работает следующимобразом.Электропривод механизма 4 продольного возвратно-поступательногоперемещения ползуна 3 и электропривод 16 привода захвата 5 имеютэлектрическую связь посредством блока управления с электронно-вычислительной машиной гибкого автоматического производства (ЭВМ ГАП, непоказаны).Все команды включения и выключения этих электроприводов выполняются по заданной в ЭВМ программе всоответствии с требованиями технологического процесса.Информацию о выполнении заданныхкоманд выдают электрические индикаторы этих электроприводов (не показаны) .Манипулятор выполняет технологические операции: зажим и освобождение подложкодержателя 13 губками 12и 43 захвата 5, перенос подложкодержателя 13 вдоль оси корпуса 1,в обслуживаемом объекте 53 в направлениях вперед и назад.0 перацию зажима подложкодержателя 13 захват 5 выполняет следующимобразом. Электропривод 16 перемещаетсредний ролик 15 в крайнее заднееположение и отводит его от тросика17 (фиг. 2-4).Пружина 30, сжатая между цилиндрическим уступом 28 в канале 29 регулировочной втулки 25 и кольцевымуступом 22 стержня 21 траверсы 18,давит на уступ 22 н смещает траверсу18 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 внаправлении оси траверсы 18 у захватов 5, зажимающих подложкодержатель13 по внутренней поверхности обечайки (фиг. 5).1315293 5Рычаги 9 поворачиваются вокругсвоих осей, а передние плечи 10 губками 12 приближаются к обечайкевходят в кольцевой паз, выполненныйна ней, и прижимаются к его дну,охватывают и удерживают подложкодержатель 13 (фиг, 13,5 и 6).У захвата 5 с продольным расположением подложкодержателя 3 третьягубка 43 перемещается вместе с траьерсой 18 в радиальном направлениик обечайке подложкодержателя 13 синхронно с губками 12 рычагов 9 (фиг.1- 3).При этом траверса 18 прокатывается стенками продольного осевого паза40 по опорному направляющему ролику41, который вращается вокруг оси 42и предотвращает смещение от соосности траверсы 18 относительно подложкодержателя 13 в боковых направлениях, а ролики 38, вращаясь на осях37, прокатываются по внутренним боковым поверхностям 39 вильчатыхпроушин 8, описывая дугу, и исклю - 25чают смещение и люфт рычагов 9 внаправлении, перпендикулярном плоскости подложкодержателя 13.У захватов 5 с поперечным расположением и внутренним зажимом подложкодержателя 13 (фиг, 5) изгиб колена соединений серег 23 с проушинами 20 траверсы 18 направлен вперед,а у захватов 5 с наружным зажимомподложкодержателя 13 (фиг. 3,4 и б) - 35назад,У трехрычажных захватов 5 (фиг,5 и 6) опорные ролики 38 и 41 могут отсутствовать, так как звездообразное расположение проушин 8 вкладыша 7, проушин 20 траверсы 18, серег 23 и рычагов 9 исключает смещение подложкодержателя 13 и траверсы18 от соосности с ползуном 3 (фиг,8).Операция зажима подложкодержателя 13 губками 12 и 43 выполняетсядо момента выдачи индикатором электропривода 16 в блок управления сигнала об окончании операции и выключения электродвигателя электропривода 16,Во время зажима подложкодержателя13 тросик 17 распрямляется и отходитот контактного соприкосновения с роликами 14 и 15, В ходе возвратнопоступательного перемещения ползуна3 ролики 14 и 15 не касаются тросика 17,6Операция разжима и освобожденияподложкодержателя 13 выполняется работой привода 16 в обратном направлении, Электропривод 16 перемещаетсредний ролик 15 в сторону тросика17, давит на тросик 17 и образуетпетлю (фиг. 4)которая огибает двакрайних 14 и средний 15 ролика,Суммарный прямолинейный участок тросика17 уменьшается, Передний торец тросика 17 смещается в сторону роликов14 и 15 вместе с наконечником 35,муфтой 36, траверсой 18 и стержнем21Кольцевой уступ 22 сжимает пружину 30 в канале 29 регулировочнойвтулки 25.Проушины 20 траверсы 18 влекутза собой проушины 24 серег 23, Приэтом задние проушины 24 совершаютпрямолинейные возвратные движениявместе с траверсой 18, а передние -вращательные вокруг осей вращениярычагов 9 вместе с их задними плечами 11, Губки 12 и 43 рычагов 9 итраверсы 18 (фиг, 4) синхронно отводятся от отобечайки подложкодержателя 13 освобождают ее,Операция раскрытия губок 12 и43 выполняется до момента, когдаиндикатор электропривода 16 выдастсигнал в блок управления об окончании операции и электропривод 16 включится. В это время губки 12 и 43 отведены от обечайки подложкодержателя13 на расстояние, позволяющее отводить захват 5 от подложкодержателя3, не касаясь губками 12 и 43 егообечайки.Ползун 3 и захват 5 отводят отподложкодержателя 13 и подводят кнему с раскрытыми губками 12 и 43.Петля тросика 17 совершает при этомволновое перемещение, перекатываясьпо поверхностям роликов 14 и 15, Незначительное торможение тросика неоказывает влияние на качество работыманипулятора, так как губки 12 и 43в это время свободны, не удерживаютподложкодержатель 13.Перемещение ползуна 3 в крайнеепереднее, крайнее заднее. положенияи остановка его на заданных промежуточных позициях осуществляются работой механизма 4 перемещения ползуна 3, электропривод которого посредством вводавращения вращает вал сшестерней, соединенной с рейкамиползуна 3, и перекатывает ползун 3 по25 7 13152опорно- направляющим роликам . 2.0 нвключается и выключается по командамблока 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 продольнымрасположением в захват 5 с поперечным расположением подложкодержателя13 и обратно осуществляется следующим образом,Ползуны 3 и захваты 5 двух манипуляторов с продольным и поперечнымрасположением подложкодержателей 1513, закрепленных на разных фланцах52 одного и того же обслуживанияобъекта 53, находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно центра позиции перегрузки (фиг,3 и 4) обслуживаемого объекта 53.Причем подложкодержатель 13 сзахватом 5 продольного расположениявыводится на позицию перегрузкиобъекта 53 в положение, соосное сзахватом 5 поперечного расположенияподложкодержателя 13, а подложкодержатель 13 с захватом 5 поперечногорасположения 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 напозицию перегрузки объекта 53 сподложкодержателем 13, зажатым губками 12 и 43, другой - беэ подложкодержателя 13 с раскрытыми губками,Во время стыковки губок 12 и 43 двухзахватов 5 положение подложкодержа Отеля 13 устанавливает и определяетзахват 5 с поперечным расположениемподложкодержателя 13,Он своими направляющими скосами44 проушин 8 вкладыша 7, касаясь кольцевых скосов 46 подложкодержателя13, смещает его в радиальной плоскости до совмещения по соосности сосвоим захватом 5, а опорными уступами 45 смещает подложкодержатель 13в осевом направлении до совпадениякольцевого паза его обечайки с плоскостью расположения губок 12 и 43захвата 5 спродольным расположением подложкодержателя. При этомнезначительно отклонения в положенииподложкодержателя 13 на позиции перегрузки, возникшие в результате начличия люфтов механизмов обеих манипу 93 8ляторов или по другим причинам, выправляются,Первым на позицию перегрузки выводят захват 5 с зажатыми губками12 и 43 подложкодержателем 13 и останавливают его, вторым выводят захват5 без подложкодержателя с разжатымигубками 12 и 43; затем захват 5 сразжатыми губками 12 и 43 зажимаетподложкодержатель 13 губками 12 и43, после чего подложкодержатель 13зажат шестью губками 12 и 43 двухзахватов 5 обоих манипуляторов (фиг,3 - 6).Затем захват 5, доставивший подложкодержатель 13 на позицию перегрузки, разжимает свои губки 12 и43 под действием своего привода.Механизм 4 отводит его вместе с ползуном 3 в исходное положение.Загруженный подложкодержателем 13захват 5 со своим полэуном 3 переводится механизмом 4 продольного перемещения ползуна на очередную технологическую позицию перегрузки, загрузки или технологической обработки подложки.Так чередуются циклы перегрузкии транспортировки подложкодержателей13 с закрепленными на них подложками.Манипулятор имеет несколько оригинальных элементов регулирования.В заднем осевом канале 34 полэуна 3 регулирующая втулка 33 можетбыть повернута инструментом в любомнаправлении по окружности. От осевого смещения ее удерживает внешнийцилиндрический буртик (фиг, 1 и 2).При вращении втулки 33 в ее канал ввинчивается или из канала вывинчивается стержень 32 с тросиком17, удерживаемый от вращения,Стержень 32 с каналом 31 и тросиком 17 перемещается вдоль своей осипод действием пружины 30 вперед илиназад.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 10захват 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 стержню 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 -ч а ю щ и й с я тем, что каждый рычаг снабжен с одной стороны губкой, а с другой в . опорным роликом, контактирующим с внутренними поверх ностями проушин вкладыша,при этомтретья губка зажима расположена на переднем торце траверсы.3. Манипулятор по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что на тор цах вкладыша выполнены направляющие 9 13152Величина силы давления губок 12и 43 на обечайку подложкодержателя13 регулируется вручную инструментом,вращением регулировочной втулки 25,При этом втулка 25 ввинчивается резь 5бой 26 в канал 27 вкладыша 7 ползуна 3 или,вывинчивается из него, азадний торец канала 29 с уступом 28приближается к кольцевому уступу 22стержня 21 траверсы 18 или удаляется от него, сжимает или разжимаетпружину 30 в канале 29 втулки 25(прогиба) пружины 30 регулируетсявеличина силы давления губок 12 и 15 Ф о р м,у л а и з о б р е т е н и я43 на обечайку подложкодержателя 13.Присоединительная сильфонная муфта 51 с двумя присоединительнымифланцами 52 позволяет смещать в любом направлении передний торец 6 ползуна 3 с захватом 5 методом ввинчивания во фланцы 52 и вывинчивания поочередно трех соединительных шпилек,имеющих на одном торце правую, надругом - левую резьбы. 25Так устанавливается взаимное положение захватов 5 обоих манипуляторов относительно позиции загрузкиобслуживаемого объекта 53.Регулирование начального положения губок производят после снятиягерметичного цилиндрического кожуха50 и смещения ползуна 3 в крайнеезаднее положение, регулирование величины силы давления губок 12 и 43захвата 5 - без разборки манипулятора после смещения ползуна 3 впередвывода его переднего торца 6 из муфты 51, регулирование положения захвата 5 относительно позиции загрузки - 40после закрепления фланца 52 манипулятора на фланце соответствующегопатрубка обслуживаемого объекта 53,Каждый манипулятор имеет набор захватов 5, отличающихся по типоразмерам, расположению и способу зажимаподложкодержателей 13.Замена захватов 5 производитсябыстро следующим образом.Ползун 3 с захватом 5 выдвигаетсяв крайнее переднее положение.Вращением муфты 36 вывинчивают иотсоединяют 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,1315293 в-в и о гу Составитель Л. ПознякТехред Н,Глущенко едактор Л. Гратил ректор Г. Решетни 225817 Тираж 95 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписно К зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,г ю 5 комитета СССРи открытий аушская наб., д, 4/5