CN111674931A - 用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置 - Google Patents

用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置 Download PDF

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吕洪申
杜强强
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柳亚敏
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Abstract

本发明公开了一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道、导轨、移动样品台、磁体、设置在真空管道外且通过与磁体配合驱动移动样品台的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨，相邻真空管道通过法兰和插板阀连接，所述驱动装置包括至少两个驱动磁体，移动样品台上的磁体至少包括设置在样品台两端的两个磁体，至少有一个驱动磁体与一个移动样品台上的磁体处于耦合状态用于驱动移动样品台沿所述导轨移动，在经过所述法兰与插板阀处时，驱动磁体自由升降进行避让，同时至少有一个驱动磁体与移动样品台的一个磁体处于可驱动移动样品台移动的耦合状态。本发明能够达到连续驱动且过程稳定、驱动精度更高和驱动时间更短的效果。

Description

用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置
技术领域
本发明涉及真空系统的样品输送领域，具体涉及一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置。
背景技术
目前，在薄膜材料生长系统和材料表征系统实验室内，薄膜材料样品需在真空状态下进行生长、输送和表征，薄膜材料样品生长过程需经过多个生长系统，因此，一般会采用超高真空互联系统将薄膜材料生长系统和材料表征系统连接在一起或者是多个薄膜材料生长系统连接在一起，实现样品的原位转移(样品在薄膜生长系统生长结束后，通过互联系统转移到材料表征系统中进行表征，或者样品到不同薄膜材料生长系统中进行不同工艺的生长)。因为互联系统的使用便利性及可靠性对于整套互联系统尤为重要。互联系统中的一个比较重要的环节是移动样品台在经过互联管道间的法兰或者互联管道对接间的插板阀处的驱动过程，此过程对于整套系统的便利性，系统运行的稳定性，移动样品台运动的驱动精度非常重要。
目前常见的用于薄膜材料生长和表征的真空系统之间样品管道输送装置为“交替式”驱动装置，具体如图1所示，其构成是一个包含有驱动磁体和气缸的驱动装置、驱动模组、第一磁体、第二磁体、移动样品台、法兰和插板阀。在运行时驱动磁体在驱动模组的作用下通过第一磁体带动移动样品台运动到法兰和插板阀处时，驱动磁体在气缸的作用下带动驱动磁体上升，待驱动磁体运动到第二磁体的正上方时，驱动磁体在气缸的作用下带动驱动磁体下降且继续带动移动样品台往前运动到下一系统的真空管道。水平运动的动力传递依次为：驱动模组→驱动磁体→第一磁体→移动样品台；垂直运动的动力传递依次为：后台程序→气缸→驱动磁体。
这种真空系统之间样品管道输送的驱动装置具有很明显的缺点与问题，具体缺点与问题如下：
1.因为是“交替式”驱动装置，其驱动磁体在经过互联管道的法兰和插板阀处时处于上升后的运动过程中，由于互联管道法兰及插板阀处的流程交复杂且占用时间长，此时，移动样品台处于静止状态，会增加样品传输的时间。
2.因为是“交替式”驱动装置，其驱动磁体在上升后的运动过程中，移动样品台处于自由状态，当真空管道有所倾斜时，移动样品台会自由滑动，从而使得后台程序不能精确的控制驱动磁体下降，对后续的驱动会造成影响。
3.因为“交替式”驱动装置是由水平运动和垂直运动的2组控制系统控制组成的，会出现2种运动不能完美配合的情况。
发明内容
鉴于目前真空系统之间样品管道输送的“交替式”驱动装置存在的上述不足，本发明提供一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，能够达到驱动过程稳定、驱动精度更高和驱动时间更短的效果。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道、设置在真空管道内的导轨、沿着导轨运动的移动样品台、连接在移动样品台上的磁体、设置在真空管道外且通过与磁体配合驱动移动样品台运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨，相邻两真空管道之间通过法兰和插板阀连接，所述驱动装置包括至少两个驱动磁体，所述移动样品台上的磁体至少包括设置在移动样品台两端的两个磁体，至少有一个驱动磁体与一个移动样品台上的磁体处于耦合状态用于驱动所述移动样品台沿所述导轨移动，在经过所述法兰与插板阀处时，所述驱动磁体自由升降进行避让，同时至少有一个驱动磁体与移动样品台的一个磁体处于可驱动移动样品台移动的耦合状态。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体上设有气缸
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体上设有导向轴。
依照本发明的一个方面，所述法兰外设有爬升坡道和下降坡道。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体下方设有滚轮。
依照本发明的一个方面，所述爬升坡道的顶部和下降坡道的顶部直接连接或通过直板或弧板连接。
依照本发明的一个方面，所述真空管道外壁设有水平板，所述水平板与所述爬升坡道或所述下降坡道连接。
依照本发明的一个方面，所述爬升坡道的顶部和下降坡道的顶部通过直板连接。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体之间通过连接板进行连接，所述连接板固定在导向轨上。
依照本发明的一个方面，所述驱动装置上的驱动磁体与所述移动样品台上的磁体一一对应设置。
本发明实施的优点：所述驱动装置包括至少两个驱动磁体，所述移动样品台上的磁体至少包括设置在移动样品台两端的两个磁体，至少有一个驱动磁体与一个移动样品台上的磁体处于耦合状态用于驱动所述移动样品台沿所述导轨移动，在经过所述法兰与插板阀处时，所述驱动磁体自由升降进行避让，同时至少有一个驱动磁体与移动样品台的一个磁体处于可驱动移动样品台移动的耦合状态。通过上述相互配合的技术特征，能够使得驱动装置在导向轨的带动下做前进运动即可连续驱动移动样品台跨越互联管道对接法兰及插板阀，整个驱动过程中，始终有至少1个驱动磁体与移动样品台上的磁体耦合，不会让移动样品台处于“自由状态”(移动样品台处于自由状态时，如果导轨倾斜就会发生位移的情况，驱动磁体在与移动样品台上的磁体耦合时就会出现问题)，能够达到连续驱动且过程稳定、驱动精度更高和驱动时间更短的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种用于真空系统之间样品管道输送的“交替式”驱动装置的结构示意图；
图2为现有的一种用于真空系统之间样品管道输送的“交替式”驱动装置的驱动装置的局部结构示意图；
图3为现有的一种用于真空系统之间样品管道输送的“交替式”驱动装置的驱动过程示意图；
图4为本发明所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置的外观示意图；
图5为本发明所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置的一个驱动装置的局部示意图；
图6为本发明所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置运动到真空管道上的结构示意图；
图7为本发明所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置运动到连接桥上的结构示意图；
图8为本发明所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置的连续驱动过程示意图。
附图标记说明：1、第一磁体；2、第二磁体；3、气缸；4、移动样品台；5、样品；6、法兰；7、插板阀；8、真空管道；9、导向轨；10、导轨；11、驱动磁体；12、第一驱动磁体；13、第二驱动磁体；14、爬升坡道；15、下降坡道；16、连接板；17、导向轴；18、导向轴套；19、滚轮；20、滑轮；21、水平板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道8、设置在真空管道8内的导轨10、沿着导轨10运动的移动样品台4、连接在移动样品台4上的磁体、设置在真空管道8外且通过与磁体配合驱动移动样品台4运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨9，相邻两真空管道8之间通过法兰6和插板阀7连接，所述驱动装置包括至少两个驱动磁体11，所述移动样品台4上的磁体至少包括设置在移动样品台4两端的两个磁体，至少有一个驱动磁体与一个移动样品台4上的磁体处于耦合状态用于驱动所述移动样品台4沿所述导轨10移动，在经过所述法兰6与插板阀7处时，所述驱动磁体自由升降进行避让，同时至少有一个驱动磁体与移动样品台4的一个磁体处于可驱动移动样品台4移动的耦合状态。通过上述技术方案，能够达到连续驱动且过程稳定、驱动精度更高和驱动时间更短的效果。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体11上设有气缸3，通过驱动气缸3推动驱动磁体11上升下落实现自动升降避让法兰6和插板阀7。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体11上设有导向轴17，由于导向轴17的存在，所述驱动装置经过法兰6和插板阀7处时，驱动装置上的驱动磁体11自动升降，通过驱动气缸推动驱动磁体上升下落实现自动升降避让这避免了引入额外的动力装置，保证了驱动过程的稳定性和精确性。
依照本发明的一个方面，所述法兰6外设有爬升坡道14和下降坡道15，驱动磁体11经过在法兰6和插板阀7处设有抬升坡道14和下降坡道15时，驱动磁体11通过在抬升坡道14和下降坡道15上滑动实现自动升降避让。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体11下方设有滚轮19，其目的是减少驱动过程中的驱动磁体12与真空管道9外壁之间的摩擦阻力(滚动摩擦<滑动摩擦)。
依照本发明的一个方面，所述爬升坡道14的顶部和下降坡道15的顶部直接连接或通过直板或弧板连接，其目的是连通爬升坡道14和下降坡道15，使其成为一条连续的轨道。
依照本发明的一个方面，所述真空管道8外壁设有水平板21，所述水平板21与所述爬升坡道14或所述下降坡道15连接。其目的是确保滚轮19能在真空管道8外侧水平的平面运动，增加驱动过程的稳定性。
依照本发明的一个方面，所述爬升坡道14的顶部和下降坡道15的顶部通过直板连接，其作为优选方案，其目的是确保驱动磁体11沿着爬升坡道14缓缓向上后在直板上水平运动进行缓冲，之后再缓缓下降，保证了驱动过程的稳定性和精确性。
依照本发明的一个方面，所述驱动磁体11之间通过连接板16进行连接，所述连接板16固定在导向轨9上，所述连接板16与所述导向轴17通过导向轴承连接，所述导向轴承外侧设有导向轴套18，其目的是将所有的驱动磁体通过一个连接板16连接成一个整体，导向轨9可以整体传送驱动装置，从而增加连续驱动过程的稳定性和精确性，导向轴套18是防止在驱动过程中空气中的灰尘落到导向轴承上而影响连续驱动过程的稳定性和精确性。
依照本发明的一个方面，所述驱动装置上的驱动磁体11与所述移动样品台4上的磁体一一对应设置，其目的是确保驱动装置上的每一个驱动磁体11驱动移动样品台4上对应的一个磁体，使得连续驱动且过程稳定、驱动精度更高和驱动时间更短的效果。
实施例1
一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道8、设置在真空管道8内的导轨10、沿着导轨10运动的移动样品台4、连接在移动样品台4上的磁体、设置在真空管道8外且通过与磁体配合驱动移动样品台4运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨9，相邻两真空管道8之间通过法兰6和插板阀7连接，所述驱动装置包括两个驱动磁体11且分别为第一驱动磁体12和第二驱动磁体13，所述移动样品台4上的磁体包括设置在移动样品台4两端的两个磁体且分别为第一磁体1和第二磁体2，所述法兰6外设有爬升坡道14和下降坡道15，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13的下方均设有滚轮19，所述爬升坡道14的顶部和下降坡道15的顶部通过直板连接，所述真空管道8外壁设有水平板21，所述水平板21与所述爬升坡道14或所述下降坡道15连接，所述第一驱动磁体12和第二驱动磁体13上均设有导向轴17，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13之间通过连接板16进行连接，具体为通过导向轴17连接到连接板16上，所述连接板16固定在导向轨9上，所述连接板16与所述导向轴17通过导向轴承连接，所述导向轴承外侧设有导向轴套18。所述驱动装置上的驱动磁体11与所述移动样品台4上的磁体一一对应设置。
连续驱动过程：第一驱动磁体12与真空管道8内的第一磁体1耦合，第二驱动磁体13与真空管道8内的第二磁体2耦合，导向轨9带动第一驱动磁体12和第二驱动磁体13使得固定有第一磁体1和第二磁体2的移动样品台4一起运动到法兰6及插板阀7处的爬升坡道14的底端，第二驱动磁体13底部的滚轮19沿着爬升坡道14的斜坡开始向上移动，此时，第二驱动磁体13与真空管道8内的第二磁体2断开处于非耦合状态，第二驱动磁体13继续向前运动至连接爬升坡道14和下降坡道15的直板时，第二驱动磁体13继续向前运动，运动至下降坡道15的顶端，第二驱动磁体13底部的滚轮19沿着下降坡道15的斜坡开始向下移动，当运动到真空管道8上的水平板21时，第二驱动磁体13和真空管道8内的第二磁体2耦合且继续向前运动，当第一驱动磁体12运动到爬升坡道14的底端时，重复第二驱动磁体13的运动过程。
其中，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13分别与移动样品台5上的第一磁体1或第二磁体2之间的间隙越小越好，这样耦合的力道会大一些，但是不可能无限的靠近。传统的方式的驱动装置悬空在真空管道8外侧且也没有办法贴着管道，如果贴着管道，驱动磁体11在运动时，会与管道摩擦，因此，传统方式的驱动装置与真空管道8外壁的距离为5mm左右，但是这个距离不是固定的，主要是由磁体磁性大小及磁体材质不同决定的。本申请的第一驱动磁体12(第二驱动磁体13)与第一磁体1(第二磁体2)的距离的至少应该保证1个驱动磁体耦合移动样品台5上的一个磁体，使得移动样品台5可以正常连续运动。本申请是在真空管道8外壁紧贴着管道固定了一个1mm的不锈钢的水平板21，然后采用直径8mm的滚轮19，这样第一驱动磁体12或第二驱动磁体13与真空管道8之间的距离也在5mm左右，即：1+8/2＝5mm。如：磁体12：钐钴磁铁；磁力：360mT；第一驱动磁体13(第二驱动磁体14)与第一磁体2(第二磁体3)的距离不大于20mm可以进行驱动。本领域技术人员可根据磁体磁性大小及磁体材质确定第一驱动磁体13(第二驱动磁体14)与第一磁体2(第二磁体3)的距离。
实施例2
一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道8、设置在真空管道8内的导轨10、沿着导轨10运动的移动样品台4、连接在移动样品台4上的磁体、设置在真空管道8外且通过与磁体配合驱动移动样品台4运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨9，相邻两真空管道8之间通过法兰6和插板阀7连接，所述驱动装置包括两个驱动磁体11且分别为第一驱动磁体12和第二驱动磁体13，所述移动样品台4上的磁体包括设置在移动样品台4两端的两个磁体且分别为第一磁体1和第二磁体2，所述法兰6外设有爬升坡道14和下降坡道15，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13的下方均设有滚轮19，所述爬升坡道14的顶部和下降坡道15的顶部通过弧板连接，所述真空管道8外壁设有水平板21，所述水平板21与所述爬升坡道14或所述下降坡道15连接，所述第一驱动磁体12和第二驱动磁体13上均设有导向轴17，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13之间通过连接板16进行连接，具体为通过导向轴17连接到连接板16上，所述连接板16固定在导向轨9上，所述连接板16与所述导向轴17通过导向轴承连接，所述导向轴承外侧设有导向轴套18。所述驱动装置上的驱动磁体11与所述移动样品台4上的磁体一一对应设置。
实施例3
一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道8、设置在真空管道8内的导轨10、沿着导轨10运动的移动样品台4、连接在移动样品台4上的磁体、设置在真空管道8外且通过与磁体配合驱动移动样品台4运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨9，相邻两真空管道8之间通过法兰6和插板阀7连接，所述驱动装置包括两个驱动磁体11且分别为第一驱动磁体12和第二驱动磁体13，所述移动样品台4上的磁体包括设置在移动样品台4两端的两个磁体且分别为第一磁体1和第二磁体2，所述法兰6外设有爬升坡道14和下降坡道15，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13的下方均设有滚轮19，所述爬升坡道14的顶部和下降坡道15的顶部通过直板连接，所述第一驱动磁体12和第二驱动磁体13上均设有导向轴17，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13之间通过连接板16进行连接，具体为通过导向轴17连接到连接板16上，所述连接板16固定在导向轨9上，所述连接板16与所述导向轴17通过导向轴承连接，所述导向轴承外侧设有导向轴套18，所述驱动装置上的驱动磁体11与所述移动样品台4上的磁体一一对应设置。
实施例4
一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道8、设置在真空管道8内的导轨10、沿着导轨10运动的移动样品台4、连接在移动样品台4上的磁体、设置在真空管道8外且通过与磁体配合驱动移动样品台4运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨9，相邻两真空管道8之间通过法兰6和插板阀7连接，所述驱动装置包括两个驱动磁体11且分别为第一驱动磁体12和第二驱动磁体13，所述移动样品台4上的磁体包括设置在移动样品台4两端的两个磁体且分别为第一磁体1和第二磁体2，所述第一驱动磁体12和第二驱动磁体13上均设有气缸3，第一驱动磁体12和第二驱动磁体13之间通过连接板16进行连接，具体为第一驱动磁体12和第二驱动磁体13均连接有气缸3，所述气缸3连接到连接板16上，所述连接板16固定在导向轨9上，所述连接板16与所述气缸3通过螺丝连接，所述驱动装置上的驱动磁体11与所述移动样品台4上的磁体一一对应设置。
本发明实施的优点：所述驱动装置包括至少两个驱动磁体，所述移动样品台上的磁体至少包括设置在移动样品台两端的两个磁体，至少有一个驱动磁体与一个移动样品台上的磁体处于耦合状态用于驱动所述移动样品台沿所述导轨移动，在经过所述法兰与插板阀处时，所述驱动磁体自由升降进行避让，同时至少有一个驱动磁体与移动样品台的一个磁体处于可驱动移动样品台移动的耦合状态。通过上述相互配合的技术特征，能够使得驱动装置在导向轨的带动下做前进运动即可连续驱动移动样品台跨越互联管道对接法兰及插板阀，整个驱动过程中，始终有至少1个驱动磁体与移动样品台上的磁体耦合，不会让移动样品台处于“自由状态”(移动样品台处于自由状态时，如果导轨倾斜就会发生位移的情况，驱动磁体在与移动样品台上的磁体耦合时就会出现问题)，能够达到连续驱动且过程稳定、驱动精度更高和驱动时间更短的效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，包括真空管道、设置在真空管道内的导轨、沿着导轨运动的移动样品台、连接在移动样品台上的磁体、设置在真空管道外且通过与磁体配合驱动移动样品台运动的驱动装置和用于进行驱动装置导向的导向轨，相邻两真空管道之间通过法兰和插板阀连接，其特征在于：所述驱动装置包括至少两个驱动磁体，所述移动样品台上的磁体至少包括设置在移动样品台两端的两个磁体，至少有一个驱动磁体与一个移动样品台上的磁体处于耦合状态用于驱动所述移动样品台沿所述导轨移动，在经过所述法兰与插板阀处时，所述驱动磁体自由升降进行避让，同时至少有一个驱动磁体与移动样品台的一个磁体处于可驱动移动样品台移动的耦合状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述驱动磁体上设有气缸。
3.根据权利要求1所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述驱动磁体上设有导向轴。
4.根据权利要求3所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述法兰外设有爬升坡道和下降坡道。
5.根据权利要求3所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述驱动磁体下方设有滚轮。
6.根据权利要求4所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述爬升坡道的顶部和下降坡道的顶部直接连接或通过直板或弧板连接。
7.根据权利要求4所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述真空管道外壁设有水平板，所述水平板与所述爬升坡道或所述下降坡道连接。
8.根据权利要求6所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述爬升坡道的顶部和下降坡道的顶部通过直板连接。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述驱动磁体之间通过连接板进行连接，所述连接板固定在导向轨上。
10.根据权利要求9所述的一种用于真空系统之间样品管道输送的连续驱动装置，其特征在于：所述驱动装置上的驱动磁体与所述移动样品台上的磁体一一对应设置。
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