CN103802104B - 一种驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动技术领域，提供了一种驱动装置，该驱动装置包括控制单元、驱动单元、输出单元和检测单元，控制单元与驱动单元连接，驱动单元与输出单元连接，检测单元分别与输出单元和控制单元连接，驱动单元包括电机定子和电机转子，电机转子与输出单元固定联接，在电机定子和电机转子之间设有隔离套。本发明在电机转子和电机定子之间设置隔离套，将电机定子及其他易产生粉尘的零部件与电子转子隔离，从而也与输出单元隔离，适用于高洁净度环境，例如真空以及其他洁净环境；输出单元与电机转子直接连接，中间无动密封装置，减少了中间的不可靠部件，提高了运行精度，满足高精度、高可靠性的要求。

Description

一种驱动装置

技术领域

本发明涉及驱动技术领域，特别是涉及一种驱动装置。

背景技术

机械手一般需要驱动装置进行驱动，例如，通过驱动装置控制各个机械手臂执行设定的规定动作，目前已经广泛应用于工业自动化生产的各个领域。

在洁净自动化传输领域，例如半导体、太阳能和医药制造等领域，通常需要将驱动部件与输出轴进行隔离，以避免驱动部件中产生的粉尘进入生产环境，造成对环境的污染。例如，在半导体制造中的真空工艺腔室中，需要使用机械手进行晶圆的自动化搬运，为了避免机械手的电机及其减速装置对真空工艺腔室造成污染，目前最常用的解决方法是在输出轴与减速装置或输出轴与电机之间加入动密封装置，比较常用的动密封装置为磁流体密封型式，但这种方式造价昂贵，且需要占用珍贵的工艺腔室空间。

因此，设计一种驱动装置，能够适应高洁净度环境下的自动化驱动，且运动灵活可靠，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种驱动装置，能够适应高洁净度环境下的洁净自动化驱动，且运动灵活可靠。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种驱动装置，所述驱动装置包括控制单元、驱动单元、输出单元和检测单元，所述控制单元与驱动单元连接，所述驱动单元与输出单元连接，所述检测单元分别与输出单元和控制单元连接，所述驱动单元包括电机定子和电机转子，所述电机转子与输出单元固定联接，在所述电机定子和电机转子之间设有隔离套。

优选地，所述驱动装置还包括电机外壳，所述电机定子安装在电机外壳上，所述隔离套和电机外壳之间设有密封圈。优选地，所述隔离套的中部朝内侧设有一圈凸起。

优选地，所述输出单元包括输出轴，所述电机转子与输出轴固定联接。

优选地，所述检测单元包括光栅盘和读码盘，所述光栅盘与输出轴固定联接。

优选地，所述驱动单元包括至少2组同轴放置的电机定子和至少2组同轴放置的电机转子，所述输出单元包括至少2组同轴放置的输出轴，所述检测单元包括至少2组同轴放置的光栅盘和至少2组同轴放置的读码盘。

优选地，所述至少2组电机定子安装在电机外壳上，呈上下同轴分布，所述至少2组电机转子同轴放置在至少2组电机定子的内侧。

优选地，所述电机外壳包括第一电机外壳和第二电机外壳，所述电机定子包括第一电机定子、第二电机定子、第三电机定子和第四电机定子，所述第一电机定子和第二电机定子安装在第一电机外壳上，所述第三电机定子和第四电机定子安装在第二电机外壳上，所述第一电机外壳和第二电机外壳均由上下两部分组成，所述上下两部分之间通过螺钉联接，所述隔离套分别与第一电机外壳的上下两部分之间贴合的端部各设有一个密封圈，所述隔离套分别与第二电机外壳的上下两部分之间贴合的端部各设有一个密封圈。

优选地，所述读码盘与电机外壳固定联接，所述输出轴与机械手臂固定联接。

优选地，所述隔离套由无磁性不锈钢制成。

本发明的有益效果在于：在电机转子和电机定子之间设置隔离套，将电机定子及其他易产生粉尘的零部件与电子转子隔离，从而也与输出单元隔离，适用于高洁净度环境，例如真空以及其他洁净环境；输出单元与电机转子直接连接，中间无动密封装置，减少了中间的不可靠部件，提高了运行精度，满足高精度、高可靠性的要求。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的驱动装置的剖视图；

图2为图1中隔离套的结构示意图；

图3为本发明一优选实施例的驱动装置的结构框图。

图标说明：

1控制单元，2驱动单元，

211第一电机定子，212第二电机定子，

213第三电机定子，214第四电机定子，

221第一电机转子，222第二电机转子，

223第三电机转子，224第四电机转子，

3输出单元，31第一输出轴，

32第二输出轴，33第三输出轴，

34第四输出轴，4检测单元，

411第一光栅盘，412第二光栅盘，

413第三光栅盘，414第四光栅盘，

421第一读码盘，422第二读码盘，

423第三读码盘，424第四读码盘，

51第一隔离套，52第二隔离套，

53凸起，61第一电机外壳，

62第二电机外壳，71第一机械手臂，

711第一机械手臂一部，712第一机械手臂二部，

72第二机械手臂，721第二机械手臂一部，

722第二机械手臂二部，8立柱，

91上隔板，92下隔板，

10密封圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种驱动装置，驱动装置包括控制单元、驱动单元、输出单元和检测单元，控制单元与驱动单元连接，驱动单元与输出单元连接，检测单元分别与输出单元和控制单元连接，驱动单元包括电机定子和电机转子，电机转子与输出单元固定联接，在电机定子和电机转子之间设有隔离套。

本发明实施例通过在电机转子和电机定子之间设置隔离套，将电机定子及其他易产生粉尘的零部件与电子转子隔离，从而也与输出单元隔离，适用于高洁净度环境，例如真空以及其他洁净环境；输出单元与电机转子直接连接，中间无动密封装置，减少了中间的不可靠部件，提高了运行精度，满足高精度、高可靠性的要求。

请参阅图1所示，为本发明一种驱动装置的较佳实施例。该驱动装置包括控制单元1（图中未示出)、驱动单元2、输出单元3和检测单元4，这些单元安装在一筒状的立柱8内，控制单元1与驱动单元2连接，驱动单元2与输出单元3连接，检测单元4分别与输出单元3和控制单元1连接。驱动单元2包括电机定子和电机转子，电机转子与输出单元3固定联接。本实施例中，输出单元3包括输出轴，电机转子与输出轴固定联接。输出轴与不同的运动部件联接后，可完成各个运动部件的运动，本发明的一个典型的应用是将输出轴与机械手臂固定联接，作为机械手的驱动装置。

在实际应用中，可根据需要驱动的机械手臂的数量，设置与机械手臂数量相同的电机定子和电机转子，例如，需要驱动1个机械手臂时，只需设置1组电机定子和电机转子。在洁净自动化传输领域，一般搬运一个负载（例如硅片、托盘、蓝宝石等）用一个机械手臂，一个机械手臂有两种运动，即直线伸缩和绕轴线中心的旋转，一个机械手臂的两种运动需要2个输出轴来完成，因此需要设置2组驱动单元，也即2组电机定子和2组电机转子。本实施例中，设有4组电机定子和4组电机转子，分别是第一电机定子211、第二电机定子212、第三电机定子213、第四电机定子214、第一电机转子221、第二电机转子222、第三电机转子223和第四电机转子224，能完成两个机械手臂带动两个负载的运动。

为了适应洁净自动化传输领域空间狭小的使用环境，本实施例中各输出轴同轴放置，结构简单紧凑，节省了工艺腔室空间。输出单元3包括四组同轴放置的输出轴：第一输出轴31、第二输出轴32、第三输出轴33和第四输出轴34。其中，第一电机转子221与第一输出轴31固定联接，第二电机转子222与第二输出轴32固定联接，第三电机转子223与第三输出轴33固定联接，第四电机转子224与第四输出轴34固定联接。

该驱动装置还包括电机外壳。可根据实际需要设置一个或多个电机外壳，本实施例中，设置有两个电机外壳，包括第一电机外壳61和第二电机外壳62。第一电机外壳61和第二电机外壳62分别同轴固定在立柱8内的上隔板91和下隔板92上，且其联接面处均有密封圈以实现良好的密封性。为了安装制造方便，第一电机外壳61和第二电机外壳62具有相似的外形，且均被分成上下两部分，上下两部分之间通过螺钉联接。其中，第一电机定子211和第二电机定子212安装在第一电机外壳61上，呈上下同轴分布；第三电机定子213和第四电机定子214安装在第二电机外壳62上，也呈上下同轴分布。

第一电机转子221同轴放置在第一电机定子211的内侧，第二电机转子222同轴放置在第二电机定子212的内侧，第三电机转子223同轴放置在第三电机定子213的内侧，第四电机转子224同轴放置在第四电机定子214的内侧。在第一电机定子211和第一电机转子221之间以及第二电机定子212和第二电机转子222之间同轴设有第一隔离套51，在第三电机定子213和第三电机转子223之间以及第四电机定子214和第四电机转子224之间同轴设有第二隔离套52，使各电机定子和电机转子之间隔离在两个不同的环境中，隔离套外侧的电机定子以及控制单元1中的电子器件所产生的粉尘无法进入隔离套的内侧。进一步地，在第一隔离套51分别与第一电机外壳61的上下两部分之间贴合的端部各设有一个密封圈10，在第二隔离套52分别与第二电机外壳62的上下两部分之间贴合的端部各设有一个密封圈10。本实施例中，密封圈10采用O型橡胶圈，在其他实施例中，密封圈10还可以采用其他密封圈，例如硅胶圈、硅橡胶圈，等等，此处不做限制。例如，在直驱机械手中，直驱电机转子位于真空腔，而直驱电机定子位于大气腔，在直驱电机转子和直驱电机定子之间通过隔离套和密封圈10进行静密封，以期分割真空腔和大气腔。在隔离套的选材上，因电机定子和电机转子之间间隙小，所以须选用高强度的材质，且由于电机定子和电机转子之间磁场复杂，因此需要无磁性的材质，又因为整个驱动装置所处的洁净环境，所以最好采用不锈钢。因此，优选地，隔离套由无磁性不锈钢制成，特别优选地是采用高强度无磁性不锈钢。本实施例中，选用牌号为304的不锈钢。请参阅图2所示，为图1中第一隔离套51和第二隔离套52的结构示意图，该隔离套为薄筒状，隔离套的中部朝内侧设有一圈凸起53，由于第一隔离套51和第二隔离套52的壁厚较薄，设计凸起53是为了方便加工第一隔离套51和第二隔离套52。电极外壳上设有一用于装配密封圈10的密封槽，装配第一隔离套51、第二隔离套52和密封圈10时，该密封槽和第一隔离套51、第二隔离套52配合，对密封圈10产生逐渐增加的预压，达到一定值的静密封能力，实现良好的真空腔和大气腔之间的静密封。

检测单元4包括四组同轴放置的光栅盘和读码盘：第一光栅盘411和第一读码盘421、第二光栅盘412和第二读码盘422、第三光栅盘413和第三读码盘423、第四光栅盘414和第四读码盘424。第一读码盘421和第二读码盘422同轴固定联接在第一电机外壳61上，第三读码盘423和第四读码盘424同轴固定联接在第二电机外壳62上。第一光栅盘411和第一输出轴31固定联接，第二光栅盘412和第二输出轴32固定联接，第三光栅盘413和第三输出轴33固定联接，第四光栅盘414和第四输出轴34固定联接。各光栅盘随各输出轴转动，将各输出轴的运动位置信号通过读码盘读出。

本实施例中，该驱动装置用于驱动机械手的运动，共有两个机械手臂：第一机械手臂71和第二机械手臂72，其中第一机械手臂71包括第一机械手臂一部711和第一机械手臂二部712，第二机械手臂72包括第二机械手臂一部721和第二机械手臂二部722。当第一机械手臂一部711和第一机械手臂二部712同方向运动时候，完成第一机械手臂71绕轴线中心的旋转，当第一机械手臂一部711和第一机械手臂二部712反方向运动时候，完成第一机械手臂71的直线伸缩运动；当第二机械手臂一部721和第二机械手臂二部722同方向运动时候，完成第二机械手臂72绕轴线中心的旋转，当第二机械手臂一部721和第二机械手臂二部722反方向运动时候，完成第二机械手臂72的直线伸缩运动。将第一输出轴31与第一机械手臂一部711固定联接、第二输出轴32与第一机械手臂二部712固定联接、第三输出轴33与第二机械手臂一部721固定联接、第四输出轴34与第二机械手臂二部722固定联接后，通过输出轴控制各个机械手臂执行设定的规定动作。

请参阅图1和图3所示，控制单元1安装在立柱8内下隔板92的下方，控制单元1将电机控制信号发给驱动单元2，使驱动单元2驱动输出单元3的输出轴按控制信号运动，输出轴的运动被检测单元4的光栅盘和读码盘检测出后，再将输出轴的运动反馈给控制单元1，形成一个电机的闭环控制。

本发明实施例通过在电机转子和电机定子之间设置隔离套，将电机定子及其他易产生粉尘的零部件与电子转子隔离，从而也与输出单元隔离，适用于高洁净度环境，例如真空以及其他洁净环境；输出轴与电机转子直接连接，中间无动密封装置，减少了中间的不可靠部件，提高了运行精度，满足高精度、高可靠性的要求；各输出轴同轴放置，能够适应空间狭小的使用环境，结构简单紧凑，节省了工艺腔室空间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种驱动装置，所述驱动装置包括控制单元、驱动单元、输出单元和检测单元，所述控制单元与驱动单元连接，所述驱动单元与输出单元连接，所述检测单元分别与输出单元和控制单元连接，所述驱动单元包括电机定子和电机转子，其特征在于，所述电机转子与输出单元固定联接，在所述电机定子和电机转子之间设有隔离套；

所述驱动单元包括至少2组同轴放置的电机定子和至少2组同轴放置的电机转子，所述输出单元包括至少2组同轴放置的输出轴，所述检测单元包括至少2组同轴放置的光栅盘和至少2组同轴放置的读码盘；所述至少2组电机定子安装在电机外壳上，呈上下同轴分布，所述至少2组电机转子同轴放置在至少2组电机定子的内侧；所述电机外壳包括第一电机外壳和第二电机外壳，所述电机定子包括第一电机定子、第二电机定子、第三电机定子和第四电机定子，所述第一电机定子和第二电机定子安装在第一电机外壳上，所述第三电机定子和第四电机定子安装在第二电机外壳上，所述第一电机外壳和第二电机外壳均由上下两部分组成，所述上下两部分之间通过螺钉联接，所述隔离套分别与第一电机外壳的上下两部分之间贴合的端部各设有一个密封圈，所述隔离套分别与第二电机外壳的上下两部分之间贴合的端部各设有一个密封圈。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述隔离套的中部朝内侧设有一圈凸起。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述输出单元包括输出轴，所述电机转子与输出轴固定联接。

4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述检测单元包括光栅盘和读码盘，所述光栅盘与输出轴固定联接。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述读码盘与电机外壳固定联接，所述输出轴与机械手臂固定联接。

6.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述隔离套由无磁性不锈钢制成。