CN103770126B - 一种调节装置及等离子体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调节装置及等离子体加工设备，该调节装置用于调节第一部件和第二部件的相对位置，其包括第一调节组件和第二调节组件，第一调节组件包括调节块，调节块的一端与第一部件固定连接，调节块的另一端设有第一螺纹；第二调节组件包括固定部件和调节单元，固定部件与第二部件固定连接；调节单元由固定部件支撑并可相对于固定部件旋转，在调节单元上设有与第一螺纹相互啮合的第二螺纹；旋转调节单元可使调节块相对于第二部件的位置发生变化，从而使第一部件和第二部件的相对位置发生变化。该调节装置的调节精度高，调节范围大，而且易于操作。

Description

一种调节装置及等离子体加工设备

技术领域

本发明属于半导体加工设备领域，涉及一种调节装置及应用该调节装置的等离子体加工设备。

背景技术

选择顺应性装配机器手臂（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，以下简称SCARA）是一种常用的工业机器人，可以用于实现搬运、装配等工作，而且具有体积小、结构简单、工作精度高、通用性好等优点，因此被广泛应用于半导体、电子、电器、精密机械等领域。

典型的SCARA机器人包括3个旋转关节和1个移动关节，各关节轴线相互平行，而且三个运动轴R轴、T轴、Z轴分别对应伸缩、旋转、升降三种运动。其中，3个旋转关节用于驱动R轴和T轴运动，以实现在平面内的定位和定向；移动关节用于驱动Z轴运动，用于完成末端执行器的垂直运动。

在实际应用中，为了简化结构、提高性价比，通常根据所需的运动方式将SCARA机器人简化为包括R轴、T轴两个运动轴或仅有R轴一个运动轴。如，在半导体领域，SCARA机器人仅设有一个R轴，以实现对硅片的直线传输运动。

图1为单轴SCARA机器人的结构简图。如图1所示，单轴SCARA机器人包括基座1、大臂2、小臂3以及末端执行器4，其中，大臂2通过大臂旋转轴（图中未示出）与基座1连接，并以大臂旋转轴为轴心可相对于基座1旋转，但只能通过手动方式旋转。小臂3与大臂2通过小臂旋转轴（图中未示出）连接，并以小臂旋转轴为轴心相对于大臂2旋转。末端执行器4固定在小臂3上，用于抓取工件。这种单轴SCARA机器人只能沿R轴方向直线运动，以完成工件的直线传输。然而，由于单轴SCARA机器人不能在T轴方向旋转，无法自行对装配和安装单轴SCARA机器人过程中造成的T轴方向的误差进行校正，因此，需要在基座1和大臂2之间设置调节装置5。

图2为现有单轴SCARA机器人上用于校正T轴方向的误差的调节装置的结构图。请参阅图2，调节装置包括U形块51和调节块52，U形块51借助第一紧固螺钉55固定在基座1上。调节块52的一端固定在大臂2内部的大臂旋转轴上，调节块52的另一端设有弧形长槽58。U形块51的开口端朝向调节块52方向设置，在U形块51的两端各设有一螺纹孔（图中未示出），螺纹孔内设置有调节螺钉57，而且两个调节螺钉57分别与调节块52的左右两端接触。借助调节螺钉57可向调节块52施加左向或右向的作用力，以将大臂2调整到所需的位置，从而达到校正大臂2在T轴方向误差的目的。在将大臂2校正完毕后，通过第二固定螺钉53固定大臂2与基座1的位置；然后将U形块51、第一紧固螺钉55以及调节螺钉57移除。在校正大臂2位置的过程中，为了避免调节螺钉57松动，在调节螺钉57上还设有锁紧螺母56，用以紧固调节螺钉57。

但是，在实际使用过程中，上述调节装置存在以下缺点：

1、由于调节螺钉57和螺纹孔在调节螺钉57的轴向不可避免的存在间隙，而在调节大臂2时只能通过一侧的调节螺钉57进行操作，使得间隙无法得到补偿，因此调节精度差。

2、由于调节螺钉57和螺纹孔在调节螺钉57的轴向存在间隙，当两侧的调节螺钉57对顶调节块52时，顶紧的作用力会导致调节块52移动，破坏已调节好的调节位置。此外，在利用锁紧螺母6紧固调节螺钉57时会导致调节螺钉57移动，从而导致调节块52移动，进而影响调节精度。

3、在调节和固定调节块52的过程中，需要先后两次操作两侧的调节螺钉57；另外，为了确定末端执行器4的位置是否达到所要调节的位置，需要多次运动单轴SCARA机器人以确认末端执行器4位置的准确性，在此过程中调节螺钉57会受到来自调节块52的作用力，为防止调节螺钉57松动，需要用锁紧螺母56锁紧调节螺钉57，这又增加了两步操作步骤，而且要想调好调节块52的位置需要反复调整，费时又费力。

4、上述调节装置的调节范围不超过±5°，否则会导致调节螺钉57与调节块52的接触发生倾斜，影响调节精度。

发明内容

为至少解决上述问题之一，本发明提供一种调节装置，其调节精度高，调节范围大，而且易于操作。

本发明还提供一种等离子体加工设备，其加工精度高，应用范围广，而且易于操作，加工效率高。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种调节装置，用于调节第一部件和第二部件的相对位置，包括第一调节组件和第二调节组件，

所述第一调节组件包括调节块，所述调节块的一端与所述第一部件固定连接，所述调节块的另一端设有第一螺纹；

所述第二调节组件包括固定部件和调节单元，所述固定部件与所述第二部件固定连接；

所述调节单元由所述固定部件支撑并可相对于所述固定部件旋转，在所述调节单元上设有与所述第一螺纹相互啮合的第二螺纹；旋转所述调节单元可使所述调节块相对于所述第二部件的位置发生变化，从而使所述第一部件和所述第二部件的相对位置发生变化。

其中，所述第一调节组件还包括螺钉，在所述调节块靠近所述第一螺纹的一端设有长槽，而且所述长槽贯穿所述调节块的厚度；

在所述第二部件上且与所述长槽相对的位置设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述螺钉配合，所述螺钉穿过所述长槽并紧固在所述螺纹孔内可将所述调节块固定在所述第二部件上，从而将所述第一部件和所述第二部件的相对位置固定。

其中，所述固定部件包括本体，在所述本体的两端分别设有一垂直于所述本体的延伸部，或者所述固定部件包括两个叠置在一起的本体，在所述本体的两端分别设有一垂直于所述本体的延伸部，而且两个所述本体由紧固件固定在一起；

所述调节单元由所述延伸部支撑，在所述本体上设有贯穿其厚度的通孔，在所述第二部件上且与所述通孔相对的位置设有螺纹孔，利用穿过所述通孔的螺钉和所述螺纹孔将所述固定部件与所述第二部件固定连接。

其中，所述调节单元包括转轴、蜗杆和调节件，所述蜗杆嵌套在所述转轴的外侧，所述调节件设置在所述转轴的一端，旋转所述调节件使所述转轴和蜗杆旋转；

在所述固定部件的延伸部设有轴孔，所述转轴设置在所述轴孔内。

其中，所述第二调节组件还包括用于固定所述转轴的顶丝，

在所述延伸部设有与所述顶丝配合的顶丝孔，所述顶丝孔的孔心垂直于所述轴孔的孔心，借助所述顶丝从所述转轴的径向将所述转轴锁紧。

其中，所述调节件为手轮。

其中，所述转轴、所述蜗杆以及所述手轮为一体结构。

其中，所述调节件包括电机以及连接件，所述连接件一端与所述电机连接，所述连接件的另一端与所述转轴连接，借助所述电机驱动所述转轴旋转，以带动所述蜗杆旋转。

本发明还提供一种等离子体加工设备，包括用于直线传输被加工工件的单轴机器人以及调节装置，所述单轴机器人包括基座和大臂，在所述基座上设有轴套，在所述大臂上设有与所述轴套配合的大臂旋转轴，所述基座和所述大臂借助所述轴套和所述大臂旋转轴连接，所述调节装置采用本发明提供的所述的调节装置，其中：第一部件是基座，第二部件是大臂。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的调节装置，在第一调节组件的调节块上设有第一螺纹，在第二调节组件的调节单元上设有第二螺纹，而且第一螺纹与第二螺纹相互啮合，旋转第二调节组件中的调节单元可使第一调节组件中的调节块相对于第二部件的位置发生变化，从而达到调节第一部件和第二部件的相对位置。由于调节块和调节单元是借助相互啮合的螺纹进行调节，因此螺纹的精度就是调节装置的调节精度，而螺纹的精度可以在加工时控制。因此，借助相互啮合的第一螺纹和第二螺纹调节第一部件和第二部件的相对位置，可以大大提高调节装置的调节精度。另外，由于第一螺纹或第二螺纹的长度可以根据调节范围任意设定，因此，本发明提供的调节装置的调节范围大。此外，在调节第一部件和第二部件的相对位置时，只需旋转调节单元即可完成调节过程，因此，本发明提供的调节装置易于操作。

作为本发明的一个优选实施例，本发明用于固定调节单元中的转轴的顶丝是从转轴的径向进行固定，即顶丝从转轴的径向将转轴锁紧，从而避免了在锁紧调节单元的过程中，使调节块的位置发生偏离，进而进一步提高调节装置的调节精度。

本发明提供的等离子体加工设备，用于调节单轴机器人的基座和大臂相对位置的旋转轴调节装置采用本发明提供的旋转轴调节装置，该旋转轴调节装置的调节精度高，从而可以提高单轴机器人放置被加工工件的精度；而且旋转轴调节装置易于操作，从而可以提高等离子体加工设备的加工效率。另外，该旋转轴调节装置的调节范围大，可以提高等离子体加工设备的应用范围。

附图说明

图1为单轴SCARA机器人的结构简图；

图2为现有单轴SCARA机器人上用于校正T轴方向的误差的调节装置的结构图；

图3为本发明实施例一提供的旋转轴调节装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的调节块的立体图；

图5为本发明实施例一提供的第二调节组件的立体图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的调节装置、旋转轴调节装置及等离子体加工设备进行详细描述。

图3为本发明一实施例提供的旋转轴调节装置的结构示意图。请参阅图3，旋转轴调节装置包括第一调节组件和第二调节组件。其中，第一调节组件包括调节块38，调节块38的一端与大臂39固定连接，本实施例调节块38固定在大臂29内部的大臂旋转轴（图中未示出）上，调节块38的另一端设有第一螺纹381。

第二调节组件包括固定部件35和调节单元36，固定部件35与基座34固定连接。调节单元36由固定部件35支撑并可相对于固定部件35旋转，在调节单元36上设有与第一螺纹381相互啮合的第二螺纹41；通过旋转该调节单元36可使调节块38相对于基座34的位置发生变化，从而使大臂39和基座34的相对位置发生变化。换言之，由于第一螺纹381和第二螺纹41相互啮合，在旋转调节单元36时，调节块38以大臂旋转轴为轴心移动，从而使大臂39绕大臂旋转轴转动，进而大臂39和基座34相对位置发生变化。另外，第一螺纹381和第二螺纹41的啮合精度可以通过提高加工精度控制，而且，能够使第一螺纹381和第二螺纹41在第二螺纹41的轴向达到无缝隙啮合，从而可以提高旋转轴调节装置的调节精度。

图4为图3所示实施例中调节块的立体图。请参阅图4，在调节块38上与大臂39固定连接的一端设有贯穿其厚度的通孔382，借助通孔382和螺栓（图中未示出）可以将调节块38固定在大臂旋转轴上。在调节块38的另一端设有贯穿其厚度的长槽383，即在靠近设置第一螺纹381的一端设置长槽383。长槽383的形状可以是长圆形或者长方形。在基座34上且与长槽383相对的位置设有螺纹孔（图中未示出），螺钉37穿过长槽383并与该螺纹孔紧固配合，可将调节块38固定在基座34上。在实际使用过程中，当通过旋转轴调节装置将大臂39和基座34的相对位置调节完毕后，将螺钉37穿过长槽383并与基座34上的螺纹孔紧固配合，可将大臂39与基座34的相对位置固定。

图5为本发明实施例提供的第二调节组件的立体图。请参阅图5，第二调节组件包括固定部件35和调节单元36，固定部件35包括第一固定部件35a和第二固定部件35b。其中，第一固定部件35a包括本体351，在本体351的两端分别设有一垂直于本体351的延伸部352，本体351和延伸部352使固定部件35形成U形结构。第二固定部件35b的结构与第一固定部件35a的结构完全相同。这里不再赘述。第一固定部件35a和第二固定部件35b叠置在一起，并通过螺栓355和螺母（图中未示出）固定在一起。

不难理解，虽然上述固定部件35为分体结构，即固定部件35是由第一固定部件35a和第二固定部件35b叠置形成，但本发明并不局限于此，固定部件35也可以是一体结构。

在本体351上设有贯穿其厚度的通孔356，在基座34上且与通孔356相对的位置设有螺纹孔（图中未示出），将螺钉33穿过通孔356与基座34上的螺纹孔配合，即可将固定部件35固定于基座34上。

调节单元36包括转轴361、蜗杆362和调节件363，蜗杆362嵌套在转轴361的外侧，调节件363设置在转轴361的一端，旋转调节件363使转轴361和蜗杆362旋转。在第一固定部件35a的延伸部352和第二固定部件35b的延伸部352’的相对面位置设有轴孔，即，轴孔的一半设置在第一固定部件35a的延伸部352，轴孔的另一半设置在第二固定部件35b的延伸部352’，将第一固定部件35a和第二固定部件35b叠置在一起后，形成完整的轴孔。转轴361由该轴孔支撑。

本实施例中，调节件363可以是手轮，即手动调节调节件363。但本发明并不局限于此，调节件363也可以包括电机以及连接件，连接件的一端与电机连接，连接件的另一端与转轴361连接，电机驱动转轴361旋转，从而带动蜗杆362旋转。即利用电机和连接件自动调节调节件。

需要说明的是，本实施例中，调节单元36是由转轴361、蜗杆362和调节件363组成的分体结构。然而，但本发明并不局限于此，调节单元36也可以是一体结构，即，将转轴361、蜗杆362和调节件363按照上述形状和位置关系设置为一体结构。

需要进一步说明的是，当调节单元36为一体结构时，固定部件35需要采用分体结构。使用时，先将调节单元36设置在第一固定部件35a的轴孔内，然后将第二固定部件35b和第一固定部件35a叠置；或者先将调节单元36设置在第二固定部件35b的轴孔内，然后将第一固定部件35a和第二固定部件35b叠置，从而将调节单元36设置在延伸部352的通孔内。当调节单元36为分体结构时，固定部件35既可以采用分体结构，也可以采用一体结构。

在本实施例中，第二调节组件还包括用于固定转轴361的顶丝32，在延伸部352设有与顶丝32配合的顶丝孔，顶丝孔的孔心垂直于轴孔的孔心，即，顶丝孔的孔心垂直于转轴361的轴心，顶丝32从转轴361的径向将转轴361锁紧。从转轴361的径向锁紧转轴361，而不是从转轴361的轴向进行锁紧，因此在锁紧转轴361的过程中不会使转轴361在其轴向移动，从而避免调节块38移动，进而可以提高旋转轴调节装置的定位精度。

优选地，在固定部件35的两个延伸部352分别设置一个顶丝32，以在两个不同的位置锁紧转轴361，从而使更稳定的锁紧转轴361。

另外，本实施例调节单元36是利用蜗杆362来驱动调节块38移动，因此蜗杆362表面的螺纹即被视为第二螺纹41，如图3所示，螺杆362表面的螺纹与设置在调节块38表面的第一螺纹381相匹配。本实施例由于利用蜗杆362来驱动调节块38，因此，调节块可被称为蜗轮，在调节块38上设置第一螺纹381的面可被称为蜗轮齿面。另外，不管朝向哪个方向转动蜗杆362，调节块38与蜗杆362啮合总是一致的，因此，理论上，旋转轴调节装置的调节范围可以达到360°，大大提高了旋转轴调节装置的调节范围；例如，当调节块38绕大臂旋转轴的周向设置一圈时，调节蜗杆362即可使大臂绕大臂旋转轴旋转360°。而且，当停止旋转调节块38时，即可将调节块38固定，从而使定位和固定同时完成，不存在因多次操作以及紧固破坏精度的问题，操作简单方便。更重要的是，由于调节块38与蜗杆362具有自锁特性，即调节块38无法驱动蜗杆转动，因此通过转动蜗杆362将大臂调节到位后无需锁定步骤即可运动机械手以观察执行器的位置是否合适，这大大提高了调节大臂32和基座31相对位置的效率。

需要说明的是，在利用调节块38和蜗杆362调节大臂39和基座34的相对位置时，由于调节块38是以大臂39的大臂旋转轴为中心旋转。因此，优选地，当调节块38的宽度较宽时，即调节块38在大臂39的旋转轴的周向长度较长时，涡轮齿面的半径等于大臂旋转轴的中心到蜗杆362与调节块38啮合点的距离，从而使调节块38的第一螺纹281与蜗杆362在任何角度都可以相互啮合。

实施例提供的用于单轴机器人的旋转轴调节装置，在第一调节组件的调节块上设有第一螺纹，在第二调节组件的调节单元上设有第二螺纹，而且第一螺纹与第二螺纹相互啮合，旋转第二调节组件中的调节单元可使第一调节组件中的调节块相对于第二部件的位置发生变化，从而调节基座和大臂的相对位置。由于调节块和调节单元是借助相互啮合的螺纹进行调节，因此螺纹的精度就是调节装置的调节精度，而螺纹的精度可以在加工螺纹时控制。因此，借助相互啮合的第一螺纹和第二螺纹调节基座和大臂的相对位置，可以大大提高旋转轴调节装置的调节精度。另外，由于第一螺纹或第二螺纹的长度可以根据调节范围任意设定，因此，本发明提供的旋转轴调节装置的调节范围大，从而提高了单轴机器人的灵活性。此外，在调节基座和大臂的相对位置时，只需旋转调节单元即可完成调节过程，因此，本发明提供的旋转轴调节装置易于操作。

相应于本发明的旋转轴调节装置，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括用于直线传输被加工工件的单轴机器人以及旋转轴调节装置，所述单轴机器人包括基座和大臂，在所述基座上设有轴套，在所述大臂上设有与所述轴套配合的旋转轴，所述基座和所述大臂借助所述轴套和所述旋转轴活动连接，所述旋转轴调节装置用于调节连接所述基座和所述大臂的相对位置，所述旋转轴调节装置实施例一提供的旋转轴调节装置。

本发明提供的等离子体加工设备，用于调节单轴机器人的基座和大臂的旋转轴调节装置采用本发明提供的旋转轴调节装置，该旋转轴调节装置的调节精度高，从而可以提高单轴机器人放置被加工工件的精度；而且旋转轴调节装置易于操作，从而可以提高等离子体加工设备的加工效率。另外，该旋转轴调节装置的调节范围大，可以提高等离子体加工设备的应用范围。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种旋转轴调节装置，用于调节第一部件和第二部件的相对位置，其特征在于，所述旋转轴位于所述第一部件内，所述旋转轴调节装置包括第一调节组件和第二调节组件，

所述第一调节组件包括调节块，所述调节块的一端与所述第一部件内部的所述旋转轴固定连接，所述调节块的另一端设有第一螺纹；

所述第二调节组件包括固定部件和调节单元，所述固定部件与所述第二部件固定连接；

所述调节单元由所述固定部件支撑并可相对于所述固定部件旋转，在所述调节单元上设有与所述第一螺纹相互啮合的第二螺纹；旋转所述调节单元可使所述调节块相对于所述第二部件的位置发生变化，从而使所述第一部件和所述第二部件的相对位置发生变化。

2.根据权利要求1所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述第一调节组件还包括螺钉，在所述调节块靠近所述第一螺纹的一端设有长槽，而且所述长槽贯穿所述调节块的厚度；

在所述第二部件上且与所述长槽相对的位置设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述螺钉配合，所述螺钉穿过所述长槽并紧固在所述螺纹孔内可将所述调节块固定在所述第二部件上，从而将所述第一部件和所述第二部件的相对位置固定。

3.根据权利要求1所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述固定部件包括本体，在所述本体的两端分别设有一垂直于所述本体的延伸部，或者所述固定部件包括两个叠置在一起的本体，在所述本体的两端分别设有一垂直于所述本体的延伸部，而且两个所述本体由紧固件固定在一起；

所述调节单元由所述延伸部支撑，在所述本体上设有贯穿其厚度的通孔，在所述第二部件上且与所述通孔相对的位置设有螺纹孔，利用穿过所述通孔的螺钉和所述螺纹孔将所述固定部件与所述第二部件固定连接。

4.根据权利要求3所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述调节单元包括转轴、蜗杆和调节件，所述蜗杆嵌套在所述转轴的外侧，所述调节件设置在所述转轴的一端，旋转所述调节件使所述转轴和蜗杆旋转；

在所述固定部件的延伸部设有轴孔，所述转轴设置在所述轴孔内。

5.根据权利要求4所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述第二调节组件还包括用于固定所述转轴的顶丝，

在所述延伸部设有与所述顶丝配合的顶丝孔，所述顶丝孔的孔心垂直于所述轴孔的孔心，借助所述顶丝从所述转轴的径向将所述转轴锁紧。

6.根据权利要求4所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述调节件为手轮。

7.根据权利要求6所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述转轴、所述蜗杆以及所述手轮为一体结构。

8.根据权利要求4所述的旋转轴调节装置，其特征在于，所述调节件包括电机以及连接件，所述连接件一端与所述电机连接，所述连接件的另一端与所述转轴连接，借助所述电机驱动所述转轴旋转，以带动所述蜗杆旋转。

9.一种等离子体加工设备，包括用于直线传输被加工工件的单轴机器人以及旋转轴调节装置，所述单轴机器人包括基座和大臂，在所述基座上设有轴套，在所述大臂上设有与所述轴套配合的大臂旋转轴，所述基座和所述大臂借助所述轴套和所述大臂旋转轴连接，其特征在于，所述旋转轴调节装置采用权利要求1-8任意一项所述的旋转轴调节装置，其中：第一部件是大臂，第二部件是基座。