Вакуумный манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК(р В 25 Л 21/0 1/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГНИТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ 2куумном оборудовании. Гущность; мани" пулятор снабжен каркасом 2, установленным на герметичных шарнирных опорах в корпусе 1. На каркасе 2 размещены ролики 1 И, на которых установлен ползун 3 с захватом. механизм 5 продольного перемещения ползуна 3 и механизм 7 зажима захвата снабжены сильФонными вводами вращения 12, у которых входные валы выполнены из шарнирно связанных элементов, размещенных в корпусе 1, а их выходные валы установлены на каркасе 2, 3 з.п. Ф-лы, 5 ил. 18937 ч 1/0825.12.9015.08.92. Бюл. РНаучно-исследоваткий институт Миниой промышленностиВ,Ф Варакин, Н.ДОвчинниковАвторское сви(21) (гг) (16) О 1) гицес 30ельский технолостерства элект" ГССРКузнецов ронн (72) и С. М) Г 1 ч детельство ГССР 25 Л 11/00, 198 ИУУН%1 И ИИВПУЛЯТОРрименение: вакуумная техника,ности для передачи изделий в ва" Ю (57) в цаееий Предлагаемое изобретение относится Псновными недостслками манипулятоми к вакуумной технике и предназначено . ра со стыковочными узлами, расположендля передачи изделий в вакуумных .уста- ными между рабочей .вакуумной камерой новках, например, установках электрон-и корпусом манипулятора, являются: ной и ионной спектроскопии, молекуляр" низкая жесткость конструкции, увели" но-луцевой зпитаксии и других вакуум- чение габаритов манипулятора по дли" ных технологических установках дляне) особенно при больших размерах пе- (Я производства изделий микроэлектроники. ремешаемых изделий и сложность регули- фИзвестен вакуумный передающий ма" ровки, Кроме того, известная конструк- д, нипулятор, содержащий герметичный кор- циу не обеспечивает регулирование: попусползун с захватом и механизмы.;пе" ложения захвата по углу вокруг оси маремещения"ползуна и зажима захвата, а нипулятора без разгерметизации флан-. также стыковочный узел, расположенный цевого соединения. неийу корпусом и панчем вакууиной . Наноопее Опиаким техническим ре" , камеры на которую устанавливается ма" шением к заявляемому является майи нипулятор (1). : Пулятор (2,Стыковочный узел в указайном мани-,Гтыковоцный узел обеспечивает рв-: . пуляторе выполнен в.вире сильвиа, , гулирование положения захвата отйоси герметицно соединенного с двумя Флан, тельно внутрикамерных устройств, с;цами, которые могут быть перемещены которыми взаимодействует передающий относительно друг друга благодаря де"анипулятор, Формации сильвиа за счет винтов,ус"17 ЯМтановленных на коаксиально распольжен.ных выступах одногоФланца и упирающихся в выступы другого Фланца, а также за счет шпилек, вворачиваемых водин фланец и упирающихся в другой,Такая конструкция имеет низкую жест"кость, так как весь манипулятор закреплен на шпильках и выступах, расположенных на диаметре, который в 5-10 1 Ораз меньше длины манипулятора. Низкая .жесткость стыковочного узла приводитк возможности появления вибраций ползуна при работе механизмов и к потереточности расположения захвата. 15Конструкций затрудняет восйроизве . дение положения захвата после разрегупировки без выверки относительно внутрикамерного устройства,Помймо этого наличе стыковочногоузла приводит к увеличению габаритовманипулятора йо длине, что особенноощутимо при необходимости йеремещатьизделия больших размеров (подложкиИ 150 мм и более), 25Регулирование полбжения захватамайипулятора относительно внутрикамер-:ных устройств с помощью указанногостыковочного узла требует одновременного манипулирования ослабления и 30. затягивания) шестью элементами тришпильки и три винта) при их взаимномвлиянии друг на друга. Конструкция .стыковочного узла не обеспечивает возможности регулирования по углу вокруг З 5оси манипулятора. Такая регулировкаосуществляется за счет поворота фланца манипулятораотносительно Фланцакамеры при наличии зазоров" всоедийе"нии, обеспечивающем вакуумное уплотнение, т.е. при разгерметизации вакуумного соединения.Кроме того, при регулировке необходимо перемещать весь манипулятор, имеющий достаточно большую массуЦелью предполагаемого изобретенияявляются расширение технологическихвозможностей, изменение габаритов иулучшение условий обслуживания.Указанная цель, достигается тем, 50что в вакуумном манипуляторе, содержащем герметйчный корпус и размещенныйв нем на роликах ползун, кинематически связанный с механизмом его продольного перемещения, захват,-усгановленный на орном конце ползуна и механизмажйма захвата, ролйки расположены накаркасе, устанбвленном на корпусена шарнирных опорах, а механизмы про 2дольного перемещения ползуна и зажимазахвата снабжены сильфонными вводамивращения, причем входные валы сильфонных вводов выполнены шарнирными и размещены в.:корпусе, а выходные валы установлены на каркасе.Шарнирная опора выполнена в видештока, на одном конце которого имеется сферическая пята, входящая в гнев"до, расположенное на каркасе а другойконец размещен во втулке, установленной на осях во Фланце, герметично соединенном с корпусом, йричем втулкаснабжена регулировочными винтами иупорной гайкой,.размещенной на ее конце, а шток с помощью сильфона герме-тично соединен с Фланцем,Ползун выполнен состоящим из рейки, установленной в роликовых опорах,размещенных на каркасе, и каретки,установленной в роликовых опорах, размещенных на рейке, причем рейка и каретка кинематически связаны между собой с помощью гибкой лентыВакуумный манипулятор снабжен системой автоматического управлейия, содержащей датчики исходного и текущегоположения ползуна, датчики крайних положений механизма зажима захвата ирасположенный на корпусе манипуляторадатчик наличия изделия в захвате,Расположение корпуса на кроликахв каркасе, установленном в корпусе нашарнирных опорах, введение сильфонныхвводоввращения допускающих;возможность перемещения каркаса относительнокорпуса без нарушения кинематическойсвязи и герметичности, применение телескопического ползуна и датчиков,обеспечивают;возможность точной юстировки положения ползуна, включая и поворотвокруг продольной,оси, относительновакуумной камеры без разгерметизациисоединения вакуумного манипулятора икамеры;- жеСткую Фиксацию каркаса в корпу"се после окончания юстировки за счетзакрепления в ойорвх, размещенных накорпусе;- облегчение процесса юстировки засчет применения шарнирных опор;- сокращение габаритов манипулятора по длине за счет применения телескопического ползуна и исключение силь"фонного юстировочного узла, использу"емого в известных конструкциях;- возможность работы вакуумного ма- .1751 М 2 бнипулятора в автоматизированном или разрез А-А на Фиг. 1; на Фиг. 3 - разавтоматицеском режиме благодаря нали" , рез Б-Б на Фиг.1; на .Фиг. Й - разрез цию датчиков исходного и текущего поло- В-В на Фиг. 2; на Фиг. 5 ". разрез Г-Г жения ползуна, крайних положений меха на Фиг"низма зажима захвата и наличия изделия Вакуумный манипулятор состоит из в захвата, герметичного корйуса 1, каркаса 2,Повышение жесткости конструкции ма- установленного в корпусе 1, ползуна 3, нипулятора, точности юстировки поло-шарнирных опор 4, механизма продольного перемещения 5, захвата 6 и мехачиз" нения, сокращение габаритов позволяет 10 расширить его технологические возмож" ма зажима захвата 7 .ности в части увелицения размеров Герметичный корпус 1 снабжен Флантраспортируемых иэделий, длины хода цем 8 для жесткого герметичного соед. и точности воспроизводимости положе- нения с вакуумной рабочей камерой, ния, т.е. Может использоваться в 15 ланцем 9 для герметичного соединесверхвысоковакуумном оборудовании для ния с цилиндрическим колпаком 10, перемещения подложек диаметром до двумя Фланцами 11 для пристыковки 200 лм в вакуумных камерах диалетром сьОьх вводов вращения 12 и ,и:. - до 1000 мм. цами 13 рля Размещения шарнирых опорУлучшение условий обслуживания про- , а также двумя Окнами 1 Й, еобходиисходит благодаря упрощению юстиров- лыми лля установки датчика 15 искг- ки положения за счет регулирови 4-х ного положения ползуна 3 и датчика 6 шарнирных Опор, возможности их Фикса- аличия изрелия в захвате бпат( ции по углу и длине, регулировке15 и 1 б крепятся на герметичном корпуугла поворота ползуна маипулятора . се 1, Кроме того, в корпусе 1 преду 25относителыо его оси без разгерметиз- смотрены Фланцы для подсоединения ции вакуумного объема и возможности средств получения и контроля вакуума полной автоматизации оераций, выпол- (а рис, не показаны) няемых манипулятором, ползун 3 состоит из рейки 17, ус".Равнеие заявляемого решения с З 0 таовленной в роликовых опорах 18, прототипом свидетельствует о том, цто размещенных на каркасе 2, и каре ( заявляемый манипулятор отличается . 19, установленной в роликовых оп ах расположением роликов на каркасе, ус" 20, размещенных на рейке 17, Р ка 17 тановленнол в корпусе на шарнирных и каретка 19 кинематицески связаны опорах, снабжением механизма прдоль-между собой с помощью гибкой ленты ного перемещения ползуна и зажима : . . 21, натянутой на вращающиеся шкивы 22, захвата сильФонными вводами вращения, закрепленные на концах рейки 17. Конвыполнением входньх валов сильФонных ць ленты 21 закреплены на передней вводов и размещением входных и выход- части каркаса 2, а середина ленты ных валов сильФонных ввод(В, . 40 прикреплена н каретке 1 ,Таким образом, заявляемый манипу- еханизм продольного перемещения лятор удовлетворяет критерию изобре-. 5 состоит из двигателя 23, редуктора .тения "новизна". . : . 2 и сильФонного ввода вращения 12.Кроме. того, на валу 25 двигателя 23Сравнение заявленного Решения не 4 залеплен диск 26 с отверст и 27Олы(о с прототипом, О и в другими необходимый для срабатывания датчикарешениями в данной и сленых областях те;ущего положения 28 ползуна 3, техники не позволило выявить в нихпризнаки, отличающие заявляемое реше-Сильонный ввод, вращения 12 имеет ние от прототипа. Вовокупность сущест-.50 входной шарнирный вал 29, распоЛожен- венных признаков заявляемого решенйя ный утри сильФонного узла,"состоя- является новой, неочевидной, обеспе- . : щего из Фланца 30 и. колйацка 31, герчивает достижение положительного ЗФ- метично соединенных сильфоном 32. фекта, следовательно, предлагаемый0 дин конец входного вала 29 муФтой 33 вакуумный манипулятор удовлетворяет соеринен с валом 34 редуктора 25, а критерию изобретения. "существейнье другой конец вала 29 установлен в отличия". сФерическом подшипнике 35, расположенНа Фиг. 1 изображен общий вид ва- ном в колпачке 31, На цилиндрическойкуумного манипулятора; на Фиг. 2 - части колпачка 31 установлены подшип71754442 8ники 36, входящие в расточку водила ных на рейке 17 и роликов 66, располо"37, расположенную на некотором радиу- женных на каркасе 2. Тросик 61 эащемсе и под углом к оси вращения. Водилолен и образует петлю на эксцентрике37 посредством шлицевого соединения 5 53, а тросик 62 эащемлен и образует38 связано с выходным валом 39, нахо- петлю на барабане 64. Расположениедящимся в зацеплении с рейкой 17. Вы- Роликов 65, 66 обеспечивает управлеходной вал 39 установлен в подшипни- ние захватом 6 при любом вылете ползуках 40,закрепленных на каркасе 2. Та- на 3 манипулятора,кая конструкция сильфонного ввода враПредлагаемый манипулятор работаетщения обеспечивает воэиожность пере- следующим образом, Регулировка простмещения оси выходного вала 39 относи- Ранственного положения вакуумного ма"тельно оси редуктора 24 эа сцет пово- нипулятора относительно устройств;рота в шарнире 41, налиция сферицеско- Расположенных внутри рабочей камеры,го подшипника 35 и дейормации сильФо осуществляется с помощью шарнирныхна 32. опор 4, при этом происходит смещение1 Ьрнирная опора 4 включает шток 42 каркаса 2 относительно герметичного .со сФерицеской пятой.43 на одном кон- корпуса 1 в горизонтальной и веръикальце, втулку 44, установленную на осях ной плоскостях, а также - поворот вок 45 во Фланце 46, и сильйон 47, герме руг продольной оси, Регулировка в готицно соединяющий шток 42 и юла ризонтальной плоскости осуществляетсянец 46, перемещением штока 42 Фиг., 4, 5) сВтулка 44 снабжена двумя регулирпомощью упорной гайки 48, расположен-воцными винтами 47 обеспечивающи ной в резьбовом конце втулки 44. Путемее поворот в осях 45 и Фиксацию вращения гаек 48 противоположных опори .иксацию, иУпоРной гайкой И, пОзволяющей благо- . одну сторону усилие передается одРаря РеФормации сильфьна 47 проиэво . ному из штоков, далее через каркас 2 противоположному штоку, при этом сильдить переиещение штока 1 вдоль осивтулки 44 СФерицеская пята 43 вход й 7 о р 4 дееормиру тся и происв гнездо 49, эакре лени н30 1 одит смещение каркаса 2 в горизонтальэакрепленное на карка"се 2. . ной плоскости. Регулировка положениязахват 6 состоит из двух Г-образ в вертикальной плоскости производитсяных рычагов 50, установленных на осях качанием втулок в осяхс помоцью44 4 г51, одни иэ плеч которых прижаты пру винтов 47: сворачивая один из них ижиной 52 к эксцентрику 53 таким обрв выворачивая другой, Изменение угла.эом, цто при повороте эксцентрика 53 наклона втулок 44 противоположных опорна разжим рычаги 50 расходятся а пр в разные стороны от оси приводит кмповоротЕ на зажим " сходятся под Дей повоРотУ каркаса 2 вокруг своеи прочствием пружины 52, при этом обеспеци- дольнои оси.вается саиоцентрирование захватываемо 40. Комбинированием регулировочных пе .го изделия. Поворот эксцентрика 53 ремещений шарнирных опор 4 проиэво"осуществляется с поиощью тросиковой дится ориентация ианипулятора в простсистемы 54 механизма зажима захвата 7 ранстве, в-определенйых пределах, от- ,Кроме того, имеется паз 55 для сраба- носительно внутрикамерных устройств.тывания датчика 15 исходного положе После регулировки производится Фйксанйя ползуна 3. ция положения втулки 44 относительноФланца 46 и упорной гайки Ю относиМеханизм зажима захвата 7 состоит. ,л44из двигателя 56, редуктора 57, сильфонного ввода вращения 12 и тросико-:50 ПеРед установкой изделия в захватвой системы 54, кроме .того, на валу 6 производится поворот барабана 64 наредуктора 57 закреплен диск 59 с от Р 0, при этом тросики 61, 62, связанверстием, обеспечивающий срабатыва- ные устройствами натяжения 63,переда".ние двух оптических датчиков 50 край- ют вращение эксцентрику 53. Эксцентрикних положений иеханизма зажима захва, поворацйваясь, передает усилиета 7. Тросиковая система 54 состоит иь Г-образным рычагам 50 и они, растяги,552-х тросиков 61, 62, связанных устрой- .вая пРУжинУ 52, раскрываются (разжи"ствами натяжения 63, барабана 64, экс" маются), при этом один из датчиков 60 ,;: .центрика 53, роликов 65, расположен- срабатывает, давая сигнал в систему1 ЮЦ 2 1 ОПуправления о том, что захват Разжат; осуществлять передачу вращения И еосле установки изделия механизм за- нение угла М происходит за счет пережима захвата 7 поворацивает барабан коса колец сферического подшипникчо дшипника6и связанныи с ним тросиками 61, 35 расположенного в колпачке 315 ф колпачке ., а62 эксцентрик 53 в исходное положение, также за счет перемещения шарнирногорычаги 50 под действием пружины 52 вала 29 относительно внутреннего кольприжимаются к экгцентрику 53, повара- ца подшипника 36 и деформации сильфочиваясь на осях 51, и зажимают изде- на 32,лие, при этом срабатывает другойдат-,10 Использование предлагаемого манипучик 60, давая сигнал о том, чтозахват лятора для передачи изделий в вакуумных установках позволит по сравнению сПеремещение изделия в Рабочую ка- прототипом увеличить размеры передамеру и обратно осуществляется с по- ваемых изделий, повысить точность ихмощью механизма продольного перемеще юстировки, улучшить условия обслужи 5 раще ие от двигателя 23 чеРез вания, обеспечить возможность рабо 1 ьредуктор 2 ч и муфту 33 передаетсл в автоматизированном ревиле, что, Ввходному шарнирному валу 29 сильфонно конечном итоге, позволит повыси 1 ь прого ввода вращения 12, Далее через Воизводительность вакуумного оборудоп - дило 37 " выходному валУ 39, закреп г, ния,ленному в подшипниках 10 на каркасе 0 этом и заключается технико-экоО 2 и кинематически связанному с рейкой мическая эффективность предлагаемого17. Рейка 17 перемещается в ролико- изобретения.вых опорах 18, при этом происходит перемещение натянутой на шкивы 22 гибкой 5 ФФормула и з о б р е т е и и яленты 21, концы которой закрепленына каркасе 2, а середина прикреплена 1. Вакуумный манипулятор, содержак заднему концу каретки 19, что зас- щий герметичный корпус с фланцемтавляет последнюю перемещаться в роли- ковых опорах 20,для крепления к рабочей камере, р- зле10 щенный в корпусе ползун, кинемати .сТаким образом, величина перемещенйя,ки связанный с механизмом его пр" ль. рейки 17 относительно каркаса 2 равнаного перемещения, захват, устан ленвелицине перемещения каретки 19 отно- ный на одном конце ползуна, механизмсительно рейки 17, при этом общаязажима захватаи систему управления,длина тросиков 61, 62 остается постоян- о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, сной благодаря роликам 65 расположенра и ж ц расширения технлогических Возным на каретке 19 цто позволяет и ор - 9, о о. Т про можностей, уменьшения габаритов и улуч"изводить управление захВатом Ь при щения условий обслуживания, он снабженлюбом положении рейки 17 и каретки 19. установленнымустановленным в корпусе на шарнирныхПри работе механизма продольного, 40 опорах каркасом с Олиопорах каркасом с роликами, в которыхперемещения 5 происходит Вращение "становлен и лз нустановлен ползун, а механизмы прсдользакреплен ого ла валу 25 дви а ля 23 ного перемещения ползуна и зажима зах"диска 2 Г с о версиска 26 с отверстиями 27, при этом вата снабжены сильфонными вводами врадатчик , у 1.атчик 28 текущего положения постоян- . щения, прицем входные валы сильфонныхно выдает сигналь в систему управленияцто позволяет определять текущее поло- ВВОДОВ ВЫПОЛНЕНЫ ИЗ ШаРНИРНО СВЯЗаН"жение каретки 19,ных элелентов и разлещены в корпусе1а выходные валы установлены иа карка"После установки пространСтвенногоПоложения манипулятора возможновоз-: :. 2, Ианипулятор по и. 1, о т л и -никновение перекоса и несоосности- осей, ц а ю щ и й с я тем, цто на корпусе50выходного вала 39 и барабана 6 у отно-выполнены дополнительные фланцы, асительно осей редукторов 24 и 57 мехакаждая шарнирная опора каркасавыполнизма продольного перемещения 5 и ме- нена в виде втулки со штоком-," на од"ханизма зажима захвата 7, соответст- ном конце которого имеется сферицес- -венно. Перекос и несоосность компен кая пята, входящая в гнездо, дополсируются изменением угла с междунительно вьполненное на каркасе, при-, звеньями шарнирного вала 29 сильфон- чем втулка шарнирно установлена на доного ввода вращения 12, что позволяет волнительномфланце, снабжена регули7 7 Яьььь 2ровочными винтами и упорной гайкой, собой с помощью дополнительно введен-размещенной на ее конце, а шток с по- ной гибкой ленты,мщью дополнительного сйльфона герметично соединен с дополнительным блан 4. Манипулятор по и, 1, о т л и "цем, ч а ю щ и й с я тем, что.система уп"3, Манипулятор по и. 1, о т л и - равления содержит датчики исхолного иц а ю щ и й с я тем, что ползун вы- текущего положений ползуна, датчикиполнен в виде рейки, имеющей ролико- крайних положений механизма зажимавые опоры, и каретки, установленной в щ захвата, а также и расположенный нароликовых опорах рейки, причем рейка корпусе датчик наличия изделия в захи каретка кинеьлатически связано между вате,. Гуньк рррект енталФ в тЮШмакова Теедакто