CN104561922A - 多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构 - Google Patents

Abstract

多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，克服了现有技术采用磁力杆实现各个真空室样品交接，在个真空室样品交接的情况下，其它真空室也需要相应地安装磁力杆来实现各个真空室样品交接，需要个磁力杆，占空间大，且手动操作控制和采用用同步带拉动的机构，运动精度低，在真空环境下放气速率较高，降低系统真空度，不能用于超高真空环境的问题，特征是采用三层伸缩杆两层连接轴或者四层伸缩杆三层连接轴的结构，每两层伸缩杆之间均采用V型导轨滑动连接，有益效果是，结构紧凑，传动平稳，精度高，在个真空室样品交接的情况下，实现了自动控制，节省了空间，降低了成本，提高了工作效率，可满足不同伸缩距离的个真空室样品进行交接的需求。

Description

多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构

技术领域

本发明属于真空技术领域，特别涉及用于激光分子束蒸发镀膜系统不同真空室之间的样品交接的多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构。

背景技术

激光分子束蒸发系统用于在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜，在超高真空条件下，装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。由于对形成薄膜材质的需求不同，所以需要对样品进行更换，但同时又不影响真空度，所以需要在真空系统里面进行样品交接。过去主要采用磁力杆来实现各个真空室样品交接，该磁力杆由隔离密封筒、内磁杆和外磁套构成，通过内磁杆和外磁套相互间产生的磁场力实现同步运动，通过内磁杆在各个真空室之间传递样品，存在的问题是，内磁杆和外磁套只能在隔离密封筒内直线运动，因此只能将样品直线送入中转真空室，在多个真空室样品交接的情况下，其它真空室也需要相应地安装磁力杆来实现各个真空室样品交接，不仅需要多个磁力杆，而且占用了很大空间，此外，由于磁力杆的运动是通过手动操作控制的，在多个真空室样品交接的情况下，单独一人操作实现样品传递交接比较困难。

申请号为CN201310158103.6的发明专利申请公开了“用于桁架式机械手的折叠式伸缩竖梁”，其特点是包括托板，该托板通过导轨滑块与第一层竖梁连接，该第一层竖梁通过导轨滑块与第二层竖梁连接，该第二层竖梁通过导轨滑块与第三层竖梁连接；在托板和第一层竖梁上还分别安装有配套的齿轮和齿条，从而能在齿轮的驱动下使第一层竖梁相对托板移动；在第一层竖梁上安装有至少两个同步带轮，在同步带轮上安装有同步带。由于该发明三层竖梁之间采用导轨滑块连接，占用空间较大，由于第二层竖梁相对第一层竖梁移动以及第三层竖梁相对第二层竖梁移动是用同步带拉动的，其运动精度较低，且所述同步带采用橡胶带，在真空环境下放气速率较高，降低系统真空度，所以不能用于超高真空环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种结构紧凑，可以实现在同一平面不同角度实现样品自动交接的多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构。

本发明采用的技术方案包括第一伺服电机和第二伺服电机，在第二伺服电机的输出轴上安装主动直齿轮，第一伺服电机和磁流体内轴连接，第一伺服电机支撑座和磁流体外轴连接，在磁流体外轴安装从动直齿轮，在磁流体内轴的顶端安装主动伞齿轮，磁流体外轴上端与伸缩杆支撑架固定连接，伸缩杆支撑架与第一伸缩杆固定连接，第一伸缩杆与第二伸缩杆之间以及第二伸缩杆与第三伸缩杆之间均采用滑动连接，在第一伸缩杆中安装第一连接轴，在第一连接轴的两端分别安装第一直齿轮和从动伞齿轮，在第二伸缩杆中安装第二连接轴，在第二连接轴的两端分别安装第二直齿轮和第五直齿轮，在第一伸缩杆上固定安装第一齿条，并使第一齿条与第五直齿轮啮合，在第二伸缩杆上固定安装第二齿条和第五齿条，并使第二齿条与第一直齿轮啮合，使第五齿条与第四直齿轮啮合，在第三伸缩杆上固定安装第三齿条，使第三齿条与第二直齿轮啮合。

所述第三伸缩杆与第四伸缩杆之间采用滑动连接，在第三伸缩杆中安装第三连接轴，在第三连接轴的两端分别安装第三直齿轮和第四直齿轮， 在第四伸缩杆上固定安装第四齿条，使第四齿条与第三直齿轮啮合。

所述磁流体外轴为T型管，T型管的底部为法兰端，在磁流体外轴的法兰端安装从动直齿轮。

所述伸缩杆支撑架由支撑板和支撑套焊接构成一体。

所述第一伸缩杆与第二伸缩杆之间、第二伸缩杆与第三伸缩杆之间采用的滑动连接为第一伸缩杆与第二伸缩杆之间通过第一层V型导轨连接，第二伸缩杆与第三伸缩杆之间通过第二层V型导轨连接。

所述第三伸缩杆与第四伸缩杆之间采用的滑动连接为第三伸缩杆与第四伸缩杆之间通过第三层V型导轨连接。

当采用三层伸缩杆两层连接轴的结构时，在所述在第三伸缩杆的前端焊接有样品托架。

当采用四层伸缩杆三层连接轴的结构时，在所述第四伸缩杆的前端焊接有样品托架。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）由于采用旋转伸缩机构输送样品，可以将各层伸缩杆置于真空室内，并在真空室内进行360°旋转，通过伸缩杆与其它真空室进行样品交接，实现了在多个真空室样品进行交接，而其它真空室不需要再安装磁力杆机构的目的，节省了空间，降低了成本；

（2）由于每两层伸缩杆之间均采用V型导轨滑动连接，使伸缩杆整体结构紧凑，适应在较小的真空室内使用。

（3）由于采用磁流体密封传动装置，利用磁流体外轴安装从动直齿轮，利用磁流体内轴与伸缩杆连接，并通过主动伞齿轮与从动伞齿轮和五套齿轮齿条传动机构完成四层伸缩杆的运动，所以传动平稳，精度高，满足了在真空环境下使用的要求。

（4）由于采用两个伺服电机分别作为进行旋转和伸缩的动力，在多个真空室样品交接的情况下，可以实现自动控制，提高了工作效率。

（5）本发明可以采用三层伸缩杆两层连接轴的结构或者四层伸缩杆三层连接轴的结构，以适应不同伸缩距离的要求。在克服了三层伸缩杆两层连接轴的结构或者四层伸缩杆三层连接轴的结构的技术难度后，本发明可根据伸缩距离的要求增减伸缩杆和连接轴，可以满足不同伸缩距离的多个真空室样品进行交接的需求。

附图说明

图1是本发明的主视图，

图2是图1的俯视图，

图3是图1的仰视图，

图4是图1的左视图，

图5是图1的A-A剖视图，

图6是图5的B部放大图。

图中：

1．第一伺服电机，2. 第一伺服电机轴

3.联轴器，4. 第一伺服电机支撑座，5.从动直齿轮，

6.磁流体密封传动装置，6-1.磁流体内轴，

6-2.磁流体外轴，6-3. 磁流体连接法兰，

7.主动伞齿轮，8.从动伞齿轮，

9.第一伸缩杆，10.第一齿条，

11.第二伸缩杆，12.第五齿条，

13.第三伸缩杆，14.样品托，

15.第四伸缩杆，16.第四直齿轮，

17.第五直齿轮，18.伸缩杆支撑架，

18-1.支撑板，18-2支撑套

19. 第二伺服电机支撑架，20.主动直齿轮，

21.第二伺服电机，22.第四齿条，

23.第三直齿轮，24.第三齿条，

25.第二直齿轮，26.第二齿条，

27.第一直齿轮，28.第一层V型导轨，

29.第二层V型导轨，30.第三层V型导轨，

31.第三连接轴，32.第二连接轴，

33.第一连接轴，34.电机支撑杆，

35.第一齿条安装座，36.第二齿条安装座，37.第三齿条安装座，38. 第四齿条安装座，39. 第五齿条安装座。

具体实施方式

具体实施方式1

如附图所示，本发明包括第一伺服电机1、第二伺服电机21和磁流体密封传动装置6，所述磁流体密封传动装置6包括磁流体内轴6-1、磁流体外轴6-2和磁流体连接法兰6-3，第一伺服电机1的第一伺服电机轴2通过联轴器3和磁流体内轴6-1连接，并通过电机支撑杆34和电机支撑座4连接，第一伺服电机支撑座4和磁流体外轴6-2连接，所述磁流体外轴6-2为T型管，T型管的底部为法兰端，在磁流体外轴6-2的法兰端安装从动直齿轮5，在磁流体内轴6-1的顶端安装主动伞齿轮7；电机支撑架19焊接在磁流体连接法兰6-3上，在电机支撑架19上安装第二伺服电机21，在第二伺服电机21的输出轴上安装主动直齿轮20，磁流体外轴6-2上端与伸缩杆支撑架18固定连接，所述伸缩杆支撑架18由支撑板18-1和支撑套18-2焊接构成一体，所述磁流体外轴6-2上端与伸缩杆支撑架18的支撑套18-2固定连接，通过伸缩杆支撑架18的支撑板18-1与第一伸缩杆9固定连接，第一伸缩杆9与第二伸缩杆11之间以及第二伸缩杆11与第三伸缩杆13之间均采用滑动连接，即第一伸缩杆9与第二伸缩杆11通过第一层V型导轨28连接，第二伸缩杆11与第三伸缩杆13通过第二层V型导轨29连接，在所述第三伸缩杆13的前端焊接有样品托架，在第一伸缩杆9、第二伸缩杆11和第三伸缩杆13中加工出轴承座并分别安装轴承，在第一伸缩杆9的轴承座中安装的轴承中安装第一连接轴33，在第一连接轴33的左端安装第一直齿轮27，在第一连接轴33的右端安装从动伞齿轮8，在第二伸缩杆11的轴承座中安装的轴承中安装第二连接轴32，在第二连接轴32的左端安装第二直齿轮25，在第二连接轴32的右端安装第五直齿轮17，在第一伸缩杆9上固定安装第一齿条安装座35，在第一齿条安装座35固定安装第一齿条10，并使第一齿条10与第五直齿轮17啮合，在第二伸缩杆11上固定安装第二齿条安装座36和第五齿条安装座39，在第二齿条安装座36上固定安装第二齿条26，在第五齿条安装座39上固定安装第五齿条12，并使第二齿条26与第一直齿轮27啮合，使第五齿条12与第四直齿轮16啮合，在第三伸缩杆13上固定安装第三齿条安装座37，在第三齿条安装座上固定安装第三齿条24，使第三齿条24与第二直齿轮25啮合。

使用时，通过磁流体密封传动装置6的磁流体连接法兰6-3和真空室固定连接，将三层伸缩杆两层连接轴部位置于真空室内，在第三伸缩杆13前端的样品托架上放置样品托14，启动第二伺服电机21，通过磁流体密封传动装置6的磁流体外轴6-2带动样品托架旋转至其它真空室接口位置时，停止第二伺服电机21，启动第一伺服电机1，通过第一伺服电机轴2和联轴器3带动磁流体密封传动装置6的磁流体内轴6-1旋转，磁流体内轴6-1带动主动伞齿轮7旋转，主动伞齿轮7带动从动伞齿轮8旋转，从动伞齿轮8带动第一连接轴33旋转，第一连接轴33带动第一直齿轮27旋转，第一直齿轮27带动第二齿条26、第二齿条安装座36和第二伸缩杆11伸缩，使第五直齿轮17在第一齿条10上旋转运动，带动第二连接轴32旋转，第二连接轴32带动第二直齿轮25旋转，第二直齿轮25带动第三齿条24、第三齿条安装座37和第三伸缩杆13伸缩，从而将样品托14送到相应的真空室，然后通过第一伺服电机1反转，退出伸缩杆，完成一个工作循环。

具体实施方式2

与具体实施方式1相同，区别在于，具体实施方式1为三层伸缩杆两层连接轴的结构，具体实施方式2为四层伸缩杆三层连接轴的结构，即在具体实施方式1的基础上增加第四伸缩杆15和第三连接轴31，所述第三伸缩杆13与第四伸缩杆15之间采用滑动连接，即第三伸缩杆13与第四伸缩杆15通过第三层V型导轨30连接，在第三伸缩杆13的轴承座中安装的轴承中安装第三连接轴31，在第三连接轴31的左端安装第三直齿轮23，在第三连接轴31的右端安装第四直齿轮16，在第四伸缩杆15上固定安装第四齿条安装座38，在第四齿条安装座38上固定安装第四齿条22，使第四齿条22与第三直齿轮23啮合，在所述第四伸缩杆15的前端焊接有样品托架。

使用时，通过磁流体密封传动装置6的磁流体连接法兰6-3和真空室固定连接，将四层伸缩杆三层连接轴部位置于真空室内，在第四伸缩杆15前端的样品托架上放置样品托14，启动第二伺服电机21，通过磁流体密封传动装置6的磁流体外轴6-2带动样品托架旋转至其它真空室接口位置时，停止第二伺服电机21，启动第一伺服电机1，通过第一伺服电机轴2和联轴器3带动磁流体密封传动装置6的磁流体内轴6-1旋转，磁流体内轴6-1带动主动伞齿轮7旋转，主动伞齿轮7带动从动伞齿轮8旋转，从动伞齿轮8带动第一连接轴33旋转，第一连接轴33带动第一直齿轮27旋转，第一直齿轮27带动第二齿条26、第二齿条安装座36和第二伸缩杆11伸缩，使第五直齿轮17在第一齿条10上旋转运动，带动第二连接轴32旋转，第二连接轴32带动第二直齿轮25旋转，第二直齿轮25带动第三齿条24、第三齿条安装座37和第三伸缩杆13伸缩，使第四直齿轮16在第五齿条12上旋转运动，第四直齿轮16带动第三连接轴31旋转，第三连接轴31带动第三直齿轮23旋转，第三直齿轮23带动第四齿条22、第四齿条安装座38和第四伸缩杆15伸缩，从而将样品托14送到相应的真空室，然后通过第一伺服电机1反转，退出伸缩杆，完成一个工作循环。

Claims (8)

1.多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，包括第一伺服电机（1）和第二伺服电机（21），其特征在于，在第二伺服电机（21）的输出轴上安装主动直齿轮（20），第一伺服电机（1）和磁流体内轴（6-1）连接，第一伺服电机支撑座（4）和磁流体外轴（6-2）连接，在磁流体外轴（6-2）安装从动直齿轮（5），在磁流体内轴（6-1）的顶端安装主动伞齿轮（7），磁流体外轴（6-2）上端与伸缩杆支撑架（18）固定连接，伸缩杆支撑架（18）与第一伸缩杆（9）固定连接，第一伸缩杆（9）与第二伸缩杆（11）之间以及第二伸缩杆（11）与第三伸缩杆（13）之间均采用滑动连接，在第一伸缩杆（9）中安装第一连接轴（33），在第一连接轴（33）的两端分别安装第一直齿轮（27）和从动伞齿轮（8），在第二伸缩杆（11）中安装第二连接轴（32），在第二连接轴（32）的两端分别安装第二直齿轮（25）和第五直齿轮（17），在第一伸缩杆（9）上固定安装第一齿条（10），并使第一齿条（10）与第五直齿轮（17）啮合，在第二伸缩杆（11）上固定安装第二齿条（26）和第五齿条（12），并使第二齿条（26）与第一直齿轮（27）啮合，使第五齿条（12）与第四直齿轮（16）啮合，在第三伸缩杆（13）上固定安装第三齿条（24），使第三齿条（24）与第二直齿轮（25）啮合。

2.根据权利要求书1所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，所述第三伸缩杆（13）与第四伸缩杆（15）之间采用滑动连接，在第三伸缩杆（13）中安装第三连接轴（31），在第三连接轴（31）的两端分别安装第三直齿轮（23）和第四直齿轮（16）， 在第四伸缩杆（15）上固定安装第四齿条（22），使第四齿条（22）与第三直齿轮（23）啮合。

3.根据权利要求书1所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，所述磁流体外轴（6-2）为T型管，T型管的底部为法兰端，在磁流体外轴（6-2）的法兰端安装从动直齿轮（5）。

4.根据权利要求书1所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，所述伸缩杆支撑架（18）由支撑板（18-1）和支撑套（18-2）焊接构成一体。

5.根据权利要求书1所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，所述第一伸缩杆（9）与第二伸缩杆（11）之间、第二伸缩杆（11）与第三伸缩杆（13）之间采用的滑动连接为第一伸缩杆（9）与第二伸缩杆（11）之间通过第一层V型导轨（28）连接，第二伸缩杆（11）与第三伸缩杆（13）之间通过第二层V型导轨（29）连接。

6.根据权利要求书2所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，所述第三伸缩杆（13）与第四伸缩杆（15）之间采用的滑动连接为第三伸缩杆（13）与第四伸缩杆（15）之间通过第三层V型导轨（30）连接。

7.根据权利要求书1所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，在所述在第三伸缩杆（13）的前端焊接有样品托架。

8.根据权利要求书2所述多个真空室样品自动交接旋转伸缩机构，其特征在于，在所述第四伸缩杆（15）的前端焊接有样品托架。