CN102594015A - 一种集成断电制动装置的z轴伺服电机 - Google Patents

一种集成断电制动装置的z轴伺服电机 Download PDF

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Abstract

一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，属于半导体芯片设备制造领域，为了解决现有Z轴伺服电机的制动装置响应不够迅速、制动力矩不够大的问题。它由Z轴伺服电机和断电制动装置组成，断电制动装置包括环形侧壁、固定磨擦片、间距定位套、牙嵌齿轮、牙嵌磨擦片、活动磨擦片、弹性装置和电磁铁线圈，环形侧壁固定在Z轴伺服电机的端盖上，电磁铁线圈套在Z轴伺服电机的Z轴电机轴外侧，活动磨擦片与Z轴伺服电机端盖之间设置有弹性装置，牙嵌磨擦片套在Z轴电机轴的外侧，牙嵌齿轮位于Z轴电机轴和牙嵌磨擦片之间，和牙嵌磨擦片滑动啮合连接，固定磨擦片套在Z轴电机轴外，与Z轴伺服电机端面间设有间距定位套。用于硅片传输机器人的Z轴驱动装置。

Description

一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机
技术领域
本发明属于半导体芯片设备制造领域，涉及一种硅片传输机器人的Z轴驱动装置，具体涉及一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机。
背景技术
硅片传输机器人的Z轴机构，安装有Z轴伺服电机作为动力源，并通过丝杠丝母机构将伺服电机的旋转运动转换为沿Z轴方向的直线运动。由于Z轴定义在与水平面相垂直的方向，与地球的重力方向相同，因此设备在工作时突遇停电，失去电机的动力支持，通过Z轴负载的上部机构的重力作用下，将沿Z轴丝杠导轨机构自行向下滑动，极有可能造成设备及传输硅片的损坏。因此，在硅片传输机器人的Z轴机构，通常都安装有专门的制动装置，在意外停电时迅速对电机轴或传动丝杠进行制动，防止发生设备事故。传统的制动装置的响应不够迅速，制动力矩不够大，并且可靠性不够高。
发明内容
本发明是为了解决现有Z轴伺服电机的制动装置响应不够迅速、制动力矩不够大的问题，提出的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机。
本发明的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，它由Z轴伺服电机和断电制动装置组成，所述断电制动装置固定在Z轴伺服电机的输出轴一侧的端面上，所述断电制动装置包括环形侧壁、固定磨擦片、间距定位套、牙嵌齿轮、牙嵌磨擦片、活动磨擦片、弹性装置和电磁铁线圈，所述环形侧壁固定在Z轴伺服电机的端盖上，并且环形侧壁与Z轴伺服电机的输出轴同轴；电磁铁线圈套在Z轴伺服电机的Z轴电机轴的外侧，并且与Z轴伺服电机的端盖固定连接，电磁铁线圈的内壁与Z轴电机轴之间留有间隙；活动磨擦片为圆环形，活动磨擦片套在Z轴电机轴的外侧，且与Z轴电机轴之间留有间隙，且位于电磁铁线圈上，活动磨擦片与Z轴伺服电机的端盖之间设置有弹性装置；牙嵌磨擦片为内侧壁带有齿的圆环形，牙嵌磨擦片套在Z轴电机轴的外侧，牙嵌磨擦片与活动磨擦片固定连接；牙嵌齿轮为外侧壁带有齿的圆环形，牙嵌齿轮位于Z轴电机轴和牙嵌磨擦片之间，且其内壁与Z轴电机轴固定连接，牙嵌齿轮和牙嵌磨擦片滑动啮合连接；固定磨擦片为圆环形，固定磨擦片套在Z轴电机轴外，且与Z轴电机轴之间留有间隙，固定磨擦片的外侧壁与环形侧壁的内侧壁间隙配合，固定磨擦片与Z轴伺服电机的端面之间设置有间距定位套，且固定磨擦片与Z轴伺服电机的端面固定连接，活动磨擦片能够在沿轴向运动，并且在弹性装置的弹性作用下，能够与固定磨擦片紧密接触。
本发明提出的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，在设备工作突遇意外停电时，可以有效的对旋转的Z轴电机进行制动，防止意外事故的发生，具有如下的优点：
1、响应迅速：本发明在设计过程中经过严谨的计算、科学的选材以及采用合理制造工艺，降低了电磁铁线圈的自感电动势，减小磁滞性能，使响应时间大为缩短。
2、制动力矩大：本发明利用伺服电机的上盖组合的内腔集成了断电制动装置，可以安装较大尺寸的电磁铁线圈及较大面积的磨擦片传递扭矩，制动力矩较大。
3、作用可靠：本发明结构简单，属纯机械电气结构，无需电子零件及程序软件，因此作用可靠性较高。
4、无需调整：零件的设计与制造决定了本发明的装配性能，因此在装配过程中无需调整，简化了装配程序。
附图说明
图1是本发明的三维安装示意图，图2是本发明的三维分解示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，它由Z轴伺服电机12和断电制动装置组成，所述断电制动装置固定在Z轴伺服电机12的输出轴一侧的端面上，所述断电制动装置包括环形侧壁11、固定磨擦片2、间距定位套3、牙嵌齿轮4、牙嵌磨擦片5、活动磨擦片6、弹性装置7和电磁铁线圈8，
所述环形侧壁11固定在Z轴伺服电机12的端盖上，并且环形侧壁11与Z轴伺服电机12的输出轴同轴；
电磁铁线圈8套在Z轴伺服电机12的Z轴电机轴10的外侧，并且与Z轴伺服电机12的端盖固定连接，电磁铁线圈8的内壁与Z轴电机轴10之间留有间隙；
活动磨擦片6为圆环形，活动磨擦片6套在Z轴电机轴10的外侧，且与Z轴电机轴10之间留有间隙，且位于电磁铁线圈8上，活动磨擦片6与Z轴伺服电机12的端盖之间设置有弹性装置7；
牙嵌磨擦片5为内侧壁带有齿的圆环形，牙嵌磨擦片5套在Z轴电机轴10的外侧，牙嵌磨擦片5与活动磨擦片6固定连接；
牙嵌齿轮4为外侧壁带有齿的圆环形，牙嵌齿轮4位于Z轴电机轴10和牙嵌磨擦片5之间，且其内壁与Z轴电机轴10固定连接，牙嵌齿轮4和牙嵌磨擦片5滑动啮合连接；
固定磨擦片2为圆环形，固定磨擦片2套在Z轴电机轴10外，且与Z轴电机轴10之间留有间隙，固定磨擦片2的外侧壁与环形侧壁11的内侧壁间隙配合，固定磨擦片2与Z轴伺服电机12的端面之间设置有间距定位套3，且固定磨擦片2与Z轴伺服电机12的端面固定连接，
活动磨擦片6能够在沿轴向运动，并且在弹性装置7的弹性作用下，能够与固定磨擦片2紧密接触。
具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述弹性装置7采用弹簧实现。
具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述弹性装置7采用一根弹簧实现，套在Z轴电机轴10上。
具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述弹性装置7采用多根弹簧实现，多根弹簧以Z轴电机轴10为轴沿圆周方向均匀分布，Z轴电机轴10与Z轴伺服电机12的端面接触的位置设置有限位结构。
具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述所述断电制动装置还包括平键9，牙嵌齿轮4通过平键9与Z轴电机轴10固定连接。
具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述活动磨擦片6能够在沿轴向运动的距离为0.2～0.3mm。
具体实施方式七、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述间距定位套3采用多个圆柱实现，多根圆柱以Z轴电机轴10为轴心均匀分布，活动磨擦片6与每根圆柱对应的位置均设置有凹坑，所述凹坑与圆柱之间留有间隙。
具体实施方式八、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述断电制动装置还包括制动器紧固螺钉1，固定磨擦片2通过制动器紧固螺钉1与Z轴伺服电机12的端盖固定连接。
具体实施方式九、本实施方式与具体实施方式一的区别在于，本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述固定磨擦片2和活动磨擦片6的内径均大于牙嵌齿轮4的外径。
工作原理为：当Z轴伺服电机正常工作时，固定在环形侧壁11内腔的电磁铁线圈8处于通电状态，产生的电磁力将活动磨擦片6吸合至电磁铁线圈8上，使活动磨擦片6与牙嵌磨擦片5下分离、牙嵌磨擦片5与固定磨擦片2分离，使随伺服电机轴同步运转的牙嵌齿轮4带动牙嵌磨擦片5在各磨擦片间空转，不能传递扭矩；当突然发生断电事故时，固定在环形侧壁11内腔的电磁铁线圈8同步断电，不再产生电磁力，活动磨擦片6在其下端面安装的弹性装置7的弹性力作用下，沿伺服电机轴线方向向上运动；使得活动磨擦片6与牙嵌磨擦片5紧密贴合、牙嵌磨擦片5与固定磨擦片2紧密贴合，即：活动磨擦片6和固定磨擦片2将牙嵌磨擦片5夹紧，而该牙嵌磨擦片5与牙嵌齿轮4啮合，所述牙嵌齿轮4随伺服电机轴同步运转，牙嵌齿轮4带动牙嵌磨擦片5通过各磨擦片传递扭矩，最终将扭矩传递到与机壳固定的环形侧壁11上，从而完成对作旋转运动的Z轴电机轴10的制动过程。

Claims (9)

1.一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，它由Z轴伺服电机(12)和断电制动装置组成，所述断电制动装置固定在Z轴伺服电机(12)的输出轴一侧的端面上，其特征在于：所述断电制动装置包括环形侧壁(11)、固定磨擦片(2)、间距定位套(3)、牙嵌齿轮(4)、牙嵌磨擦片(5)、活动磨擦片(6)、弹性装置(7)和电磁铁线圈(8)，
所述环形侧壁(11)固定在Z轴伺服电机(12)的端盖上，并且环形侧壁(11)与Z轴伺服电机(12)的输出轴同轴；
电磁铁线圈(8)套在Z轴伺服电机(12)的Z轴电机轴(10)的外侧，并且与Z轴伺服电机(12)的端盖固定连接，电磁铁线圈(8)的内壁与Z轴电机轴(10)之间留有间隙；
活动磨擦片(6)为圆环形，活动磨擦片(6)套在Z轴电机轴(10)的外侧，且与Z轴电机轴(10)之间留有间隙，且位于电磁铁线圈(8)上，活动磨擦片(6)与Z轴伺服电机(12)的端盖之间设置有弹性装置(7)；
牙嵌磨擦片(5)为内侧壁带有齿的圆环形，牙嵌磨擦片(5)套在Z轴电机轴(10)的外侧，牙嵌磨擦片(5)与活动磨擦片(6)固定连接；
牙嵌齿轮(4)为外侧壁带有齿的圆环形，牙嵌齿轮(4)位于Z轴电机轴(10)和牙嵌磨擦片(5)之间，且其内壁与Z轴电机轴(10)固定连接，牙嵌齿轮(4)和牙嵌磨擦片(5)滑动啮合连接；
固定磨擦片(2)为圆环形，固定磨擦片(2)套在Z轴电机轴(10)外，且与Z轴电机轴(10)之间留有间隙，固定磨擦片(2)的外侧壁与环形侧壁(11)的内侧壁间隙配合，固定磨擦片(2)与Z轴伺服电机(12)的端面之间设置有间距定位套(3)，且固定磨擦片(2)与Z轴伺服电机(12)的端面固定连接，
活动磨擦片(6)能够在沿轴向运动，并且在弹性装置(7)的弹性作用下，能够与固定磨擦片(2)紧密接触。
2.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：弹性装置(7)采用弹簧实现。
3.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：弹性装置(7)采用一根弹簧实现，套在Z轴电机轴(10)上。
4.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：弹性装置(7)采用多根弹簧实现，多根弹簧以Z轴电机轴(10)为轴沿圆周方向均匀分布，Z轴电机轴(10)与Z轴伺服电机(12)的端面接触的位置设置有限位结构。
5.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：所述断电制动装置还包括平键(9)，牙嵌齿轮(4)通过平键(9)与Z轴电机轴(10)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：活动磨擦片(6)能够在沿轴向运动的距离为0.2～0.3mm。
7.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：间距定位套(3)采用多个圆柱实现，多根圆柱以Z轴电机轴(10)为轴心均匀分布，活动磨擦片(6)与每根圆柱对应的位置均设置有凹坑，所述凹坑与圆柱之间留有间隙。
8.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：所述断电制动装置还包括制动器紧固螺钉(1)，固定磨擦片(2)通过制动器紧固螺钉(1)与Z轴伺服电机(12)的端盖固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种集成断电制动装置的Z轴伺服电机，其特征在于：所述固定磨擦片(2)和活动磨擦片(6)的内径均大于牙嵌齿轮(4)的外径。
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