CN102941546B - 一种带二维角度调节功能的真空吸附平台 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化设备技术领域，具体涉及一种带二维角度调节功能的真空吸附平台。包括底座、固定底座、真空吸盘、二维角度调整座和抽气管；其外部装置为真空泵；其中，所述底座为上下两台阶段结构；在所述真空吸盘中心位置开有吸附气腔，在所述真空吸盘的外端面开有吸附气槽；所述二维角度调整座由第一调整层、第二调整层、第三调整层、垂直柔性铰链和水平柔性铰链组成；所述垂直柔性铰链设在第二调整层和第三调整层之间，所述水平柔性铰链设在第一调整层和第二调整层之间；该平台根据用户需要，可水平安装，也可垂直安装，安装方便，可在自动化设备上灵活应用，为自动化领域针对光学元件、晶圆、精密加工件等提供更好的装载工装治具。

Description

一种带二维角度调节功能的真空吸附平台

技术领域

本发明属于自动化设备技术领域，具体涉及一种带二维角度调节功能的真空吸附平台。

背景技术

在自动化设备领域，为了满足各种产品的生产工艺并最终制造出质量合格的产品，首先需要解决在生产和品质检测过程对产品的装夹问题，因此各类装载夹具应运而生，针对光学元件、晶圆、精密加工件等对制造工艺和品质要求严格的精密元件，在制造、品质检测及搬运过程中的装夹要求更高，一旦因装载夹具问题，则极易导致产品最终不符合要求。

传统应用于该领域的装载夹具，一般将精密元件的基准平面放置在具有很高平面度的装载平台上，再利用固定件进行固定，以使得其在制造、品质测量及搬运过程中保持稳定，便于提高加工和测量精度和搬运过程中的可靠性。但这种方式会导致如下问题：

1)直接放置在具有高平面度的装载平台上，会造成放置不稳定。因为精密元件的基准面平面度不一定也很高，最终与装载平台接触也只能是点接触，最终导致不易放平；

2)精密元件由于是直接放置在装载平台上的，需要外部固定，而为了便于固定后预留出足够的制造、品质检测工艺空间，一般都只能是通过这些元件边缘来进行固定，这样导致这些元件边缘局部受力，造成应力集中，元件自身发生局部变形，且中间区域又无有效固定，必然会最终影响精密元件制造和品质检测的精度。

3)一般这些精密元件，如光学元件，表面不适宜受压，因为这样易导致光学元件碎裂或表面磨损。而晶圆自身为脆性材料，易碎，一旦固定力不均匀，就会导致碎裂报废。精密加工件也易在固定处导致磨损、变形等。

解决传统应用于自动化领域针对光学元件、晶圆、精密加工件等制造、品质检测、搬运过程中存在的如下问题：

1)直接放置在具有高平面度的装载平台上，会造成放置不稳定。因为精密元件的基准面平面度不一定也很高，最终与装载平台接触也只能是点接触，最终导致不易放平；

2)精密元件由于是直接放置在装载平台上的，需要外部固定，而为了便于固定后预留出足够的制造、品质检测工艺空间，一般都只能是通过这些元件边缘来进行固定，这样导致这些元件边缘局部受力，造成应力集中，元件自身发生局部变形，且中间区域又无有效固定，必然会最终影响精密元件制造和品质检测的精度。

3)一般这些精密元件，如光学元件，表面不适宜受压，因为这样易导致光学元件碎裂或表面磨损。而晶圆自身为脆性材料，易碎，一旦固定力不均匀，就会导致碎裂报废。精密加工件也易在固定处导致磨损、变形等。

本专利提出一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，如图1、图2所示。该平台作为一种精密的装载夹具(工装)，由底座、固定底座、二维角度调整座、抽气管、抽气管接头、真空吸盘等构成。其中，真空吸盘固定在二维角度调整座上，其尾部安装有抽气气管接头，连接真空泵，则可在装载件放置在装载平台上后对吸附气槽和吸附气腔抽真空，从而通过真空方式将光学元件、晶圆、精密加工件等精密元件吸附住，吸附力的大小可根据被吸附元件的材料特性来调解大小，确保在可靠吸牢元件的同时，不对被吸附元件造成任何伤害。另外，由于吸附气槽和吸附气腔均匀布置，精密元件被放置在平台表面后，被吸附元件表面四周会受均匀吸附力作用，不会导致局部受力不均匀而产生应力，从而避免产品因装夹对被吸附元件造成变形。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，该平台为可作为精密装载夹具很好地解决上述问题，且在解决上述问题基础上，增加了相互解耦的二维角度调节功能，以使在所装载元件在制造和品质检测过程能方便适应加工工具或测头的作用方向，帮助提高加工质量和测量精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，包括底座、固定底座、真空吸盘、二维角度调整座和抽气管；其外部装置为真空泵；

其中，所述底座为上下两台阶段结构；

在所述真空吸盘中心位置开有吸附气腔，在所述真空吸盘的外端面开有吸附气槽；

所述二维角度调整座由第一调整层、第二调整层、第三调整层、垂直柔性铰链和水平柔性铰链组成；所述垂直柔性铰链设在第二调整层和第三调整层之间，所述水平柔性铰链设在第一调整层和第二调整层之间；

其连接关系在于：所述固定底座固定安装在所述底座的上台阶段上，所述二维角度调整座通过第一调整层固定安装在所述固定底座的上端部，所述真空吸盘固定安装在所述二维角度调整座的第三调整层外侧，所述抽气管一端与真空吸盘的吸附气腔和吸附气槽贯通连接并与外界密封；所述抽气管的另一端与真空泵相连。

所述底座通过在其下台阶段开孔用螺钉进行固定。

所述真空吸盘的吸附气槽和吸附气腔通过开有吸附气孔与抽气管贯通。

在所述二维角度调整座第二调整层和第三调整层之间的垂直柔性铰链为均布设置的四个。

在所述二维角度调整座第一调整层和第二调整层之间的水平柔性铰链为均布设置的四个。

在所述真空吸盘上外圆周面上装有堵头。

在所述二维角度调整座的端面上设有水平偏摆调解螺钉和垂直偏摆调解螺钉。

本发明的优点和有益效果在于：平台除具有吸附固定精密元件外，还具有相互解耦的调解绕水平方向和垂直方向的角度自由度的功能，以使得在精密元件的制造和品质测量过程，保持相对加工工具和测头的最佳位置关系，帮助提高加工精度和测量精度。该平台根据用户需要，可水平安装，也可垂直安装，安装方便，可在自动化设备上灵活应用。该平台将真空吸盘固定在二维角度调整座上，其尾部安装有抽气气管接头，连接真空泵，则可在装载件放置在装载平台上后对吸附气槽和吸附气腔抽真空，从而通过真空方式将光学元件、晶圆、精密加工件等精密元件吸附住，吸附力的大小可根据被吸附元件的材料特性来调解大小，确保在可靠吸牢元件的同时，不对被吸附元件造成任何伤害。另外，由于吸附气槽和吸附气腔均匀布置，精密元件被放置在平台表面后，被吸附元件表面四周会受均匀吸附力作用，不会导致局部受力不均匀而产生应力，从而避免产品因装夹对被吸附元件造成变形。平台除具有吸附固定精密元件外，还具有相互解耦的调解绕水平方向和垂直方向的角度自由度的功能，以使得在精密元件的制造和品质测量过程，保持相对加工工具和测头的最佳位置关系，帮助提高加工精度和测量精度。该平台根据用户需要，可水平安装，也可垂直安装，安装方便，可在自动化设备上灵活应用，为自动化领域针对光学元件、晶圆、精密加工件等提供更好的装载工装治具。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的主视结构示意图；

图4为本发明的后视结构示意图；

图5为本发明的左视结构示意图。

其中，1-螺钉；2-底座；3-固定底座；4-真空吸盘；5-二维角度调整座；6-抽气管；7-吸附气槽；8-吸附气腔；9-水平偏摆调解螺钉；10-堵头；11-垂直偏摆调解螺钉；12-吸附气孔；13-垂直柔性铰链；14-水平柔性铰链。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图4所示，本发明具体实施的技术方案是：一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，包括底座2、固定底座3、真空吸盘4、二维角度调整座5和抽气管6；其外部装置为真空泵；

其中，所述底座2为上下两台阶段结构；

在所述真空吸盘4中心位置开有吸附气腔8，在所述真空吸盘4的外端面开有吸附气槽7；

所述二维角度调整座5由第一调整层、第二调整层、第三调整层、垂直柔性铰链13和水平柔性铰链14组成；所述垂直柔性铰链13设在第二调整层和第三调整层之间，所述水平柔性铰链14设在第一调整层和第二调整层之间；

其连接关系在于：所述固定底座3固定安装在所述底座2的上台阶段上，所述二维角度调整座5通过第一调整层固定安装在所述固定底座3的上端部，所述真空吸盘4固定安装在所述二维角度调整座5的第三调整层外侧，所述抽气管6一端与真空吸盘4的吸附气腔8和吸附气槽7贯通连接并与外界密封；所述抽气管6的另一端与真空泵相连。

所述底座2通过在其下台阶段开孔用螺钉1进行固定。

所述真空吸盘4的吸附气槽7和吸附气腔8通过开有吸附气孔12与抽气管6贯通。

在所述二维角度调整座5第二调整层和第三调整层之间的垂直柔性铰链13为均布设置的四个。

在所述二维角度调整座5第一调整层和第二调整层之间的水平柔性铰链14为均布设置的四个。

在所述真空吸盘4上外圆周面上装有堵头10。

在所述二维角度调整座5的端面上设有水平偏摆调解螺钉9和垂直偏摆调解螺钉11。

真空吸盘4固定在二维角度调整座5上，其尾部安装有抽气管6接头，连接真空泵，则可在装载件放置在装载平台上后对吸附气槽7和吸附气腔8抽真空，从而通过真空方式将光学元件、晶圆、精密加工件等精密元件吸附住，吸附力的大小可根据被吸附元件的材料特性来调解大小，确保在可靠吸牢元件的同时，不对被吸附元件造成任何伤害。

另外，由于吸附气槽7和吸附气腔8均匀布置，精密元件被放置在平台表面后，被吸附元件表面四周会受均匀吸附力作用，不会导致局部受力不均匀而产生应力，从而避免产品因装夹对被吸附元件造成变形。

平台除具有吸附固定精密元件外，还具有相互解耦的调解绕水平方向和垂直方向的角度自由度的功能，以使得在精密元件的制造和品质测量过程，保持相对加工工具和测头的最佳位置关系，帮助提高加工精度和测量精度。

二维角度调整座5是通过三层零件及两对柔性铰链组装而成，三层零件的相邻间隔中，通过相互垂直的两对柔性铰链连接，而任意一对安装于同一方向的柔性铰链，其两侧均安装有两个偏摆调节螺钉，且这两个螺钉的沿该方向柔性铰链对称安装，中心线与该向相互垂直，调解时，松一个螺钉，紧另一个螺钉，可时间俯仰的角度摆动调节。而在调解绕水平方向的角度偏摆时，完全不影响绕垂直方向角度偏摆的调节效果，从而做到了两个角度调解的独立解耦。

该平台根据用户需要，可水平安装，也可垂直安装，安装方便，可在自动化设备上灵活应用。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：包括底座（2）、固定底座（3）、真空吸盘（4）、二维角度调整座（5）和抽气管（6）；其外部装置为真空泵；

其中，所述底座（2）为上下两台阶段结构；

在所述真空吸盘（4）中心位置开有吸附气腔（8），在所述真空吸盘（4）的外端面开有吸附气槽（7）；

所述二维角度调整座（5）由第一调整层、第二调整层、第三调整层、垂直柔性铰链（13）和水平柔性铰链（14）组成；所述垂直柔性铰链（13）设在第二调整层和第三调整层之间，所述水平柔性铰链（14）设在第一调整层和第二调整层之间；

其连接关系在于：所述固定底座（3）固定安装在所述底座（2）的上台阶段上，所述二维角度调整座（5）通过第一调整层固定安装在所述固定底座（3）的上端部，所述真空吸盘（4）固定安装在所述二维角度调整座（5）的第三调整层外侧，所述抽气管（6）一端与真空吸盘（4）的吸附气腔（8）和吸附气槽（7）贯通连接并与外界密封；所述抽气管（6）的另一端与真空泵相连。

2.根据权利要求1所述的一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：所述底座（2）通过在其下台阶段开孔用螺钉（1）进行固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：所述真空吸盘（4）的吸附气槽（7）和吸附气腔（8）通过开有吸附气孔（12）与抽气管（6）贯通。

4.根据权利要求1或2所述的一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：在所述二维角度调整座（5）第二调整层和第三调整层之间的垂直柔性铰链（13）为均布设置的四个。

5.根据权利要求1或2所述的一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：在所述二维角度调整座（5）第一调整层和第二调整层之间的水平柔性铰链（14）为均布设置的四个。

6.根据权利要求1或2所述的一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：在所述真空吸盘（4）上外圆周面上装有堵头（10）。

7.根据权利要求1或2所述的一种带二维角度调节功能的真空吸附平台，其特征在于：在所述二维角度调整座（5）的端面上设有水平偏摆调解螺钉（9）和垂直偏摆调解螺钉（11）。