CN118651754A - 适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，涉及吊装设备技术领域，针对石墨旋转靶材这类结构的吊装过程进行优化，与常规直接吊装方式存在明显区别的在于：以承重柱座作为吊装石墨旋转靶材中的“二次吊装”方式，一方面是利用到石墨旋转靶材自身重量而保证垂直度，但是关键在于通过独立存在的钢索进行适配“卷绕”，其本质在于：本发明中的钢索不存在卷绕这一状态，而是存在张力变化，整体结构中石墨旋转靶材自身重力由受力座进行直接“承受”，利用到对应方向上的曲臂联杆进行小幅度移动，且配合到沿水平向的角度偏转动作，用于“主动抵消”钢索自身的张力变化，以“二次吊装”方式来主动“承担”惯性所产生的“惯性移动”。

Description

适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备

技术领域

本发明涉及吊装设备技术领域，具体涉及适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备。

背景技术

石墨旋转靶材是一种特殊的靶材，‌其设计特点在于靶材被制成圆筒型，‌内部装有静止不动的磁体，‌并以慢速转动，主要用于磁控溅射技术中，因其结构尺寸相对较大，在安装作业中配合使用到吊装设备进行吊装作业。

对此需要说明的是：在吊装过程中特别需要注意的是保护石墨旋转靶材的完整性，‌避免任何可能对其造成损害的操作，并且还需要注意到石墨旋转靶材的安装位置，如垂直度、间隙等，安装后的垂直度不超过设备总高度的2%，‌以保证设备的正常运作和使用寿命，常规吊装作业中大多采用钢索这类的“软结构”，受惯性影响在吊装移动过程中，吊件（石墨旋转靶材）会发生“惯性移动”，导致吊件与磁控溅射镀膜设备之间发生不同程度上的磕碰，以及吊装过程中难以实施掌握垂直度，对此需要多名技术娴熟的吊车技术员进行控制，整体过程难度较大。

对此本申请提出了一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，针对石墨旋转靶材的吊装作业过程中，因为常规吊装设备中以钢索这类“软结构”作为连接结构，在吊件（石墨旋转靶材）移动过程中，一方面是难以掌握其垂直度，另一方面受惯性影响存在“惯性移动”而加剧对吊件的磕碰损伤问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，所述自动化吊装设备中包括承重柱座和连接座，所述连接座用于固定石墨旋转靶材，且连接座位于承重柱座的下侧位置，所述承重柱座内部沿从上到下的方向依次设置有受力座和换向座；

所述受力座的下侧位置安装有钢索，所述钢索沿受力座的圆心点呈环形阵列设置，且钢索向下贯穿承重柱座的下侧位置且连接在连接座的上表面位置上，所述承重柱座内部顶端中心点位置安装有呈竖向设置的中心联柱，所述中心联柱向下依次贯通受力座、换向座和连接座；

所述换向座对应连接座的一侧位置上设置有被动换向动作组件，且换向座对应受力座的一侧位置上设置有主动换向动作组件，所述受力座对应承重柱座内部顶端的位置上设置有动作自检组件。

进一步设置为：所述中心联柱上沿从上到下的方向依次设置有上定向球头和下活动球头，所述受力座和连接座的中心点位置上安装有对应上定向球头和下活动球头的球套。

进一步设置为：所述上定向球头与中心联柱之间为固定连接，所述下活动球头与中心联柱之间为滑动连接。

进一步设置为：所述连接座上表面位置上安装有高强弹簧，所述高强弹簧上端位置与承重柱座下表面之间为固定连接，且高强弹簧下端位置安装有活动球，所述活动球与连接座之间为活动连接。

进一步设置为：所述被动换向动作组件包括从动齿轮、主动齿轮和驱动电机，所述从动齿轮安装在换向座的下侧位置，且从动齿轮和受力座与中心联柱之间为转动连接，所述主动齿轮位于从动齿轮的外部位置，且与从动齿轮相啮合，所述驱动电机安装在承重柱座上，且驱动电机的输出轴末端与主动齿轮圆心点之间相连接。

进一步设置为：所述主动换向动作组件包括气动推缸、定向滑座和曲臂联杆，所述换向座上表面位置上开设有对应定向滑座的空槽，所述定向滑座安装在气动推缸输出轴上，且定向滑座通过气动推缸在空槽中沿换向座的直径方向为滑动连接；

所述曲臂联杆一端与定向滑座之间为转动连接，且曲臂联杆另一端位置设置有定向球体，所述受力座下表面位置上开设有对应定向球体的定向环槽。

进一步设置为：所述动作自检组件由多个位移传感器组成，所述位移传感器以竖直方向设置安装在承重柱座内部顶端位置上，且位移传感器的探头方向向下，所述受力座上表面位置开设有对应位移传感器探头的上扩环槽。

进一步设置为：所述受力座和连接座的外直径小于承重柱座的内直径，且受力座的外直径小于连接座的外直径，所述曲臂联杆沿指向钢索的方向呈倾斜状态设置。

本发明具备下述有益效果：

1、整体结构与常规吊装方式存在明显区别的在于：吊装设备中的钢索并非直接连接在吊件（石墨旋转靶材）上，而是以承重柱座配合连接座形成“二次吊装”方式，其本质是：其中的连接座用于固定吊件，而承重柱座则是用于“固定”连接座，以独立于吊装设备的钢索作为连接连接座的关键结构，从而在吊装过程中可以以吊件自身重力为基础，吊件在重力场的作用下自由摆正，初步保证吊件的垂直度；

2、结合上述内容进行说明：其中的受力座和连接座可以以活动连接的方式在中心联柱上进行自由活动，关键体现在二者之间相连接的钢索，承重柱座中的钢索并不存在卷绕动作，仅仅存在张力变化，从而当整体结构受惯性影响发生“惯性移动”时，对应“惯性移动”方向上的曲臂联杆配合受力座进行移动，主要用于对“惯性力”进行补偿，以确保连接座上的吊件保持相对稳定这一状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，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为本发明提出的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备中承重柱座的结构示意图；

图2为本发明提出的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备中承重柱座的剖切图；

图3为本发明提出的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备中图2的拆分图；

图4为本发明提出的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备中图2的局部正视图；

图5为本发明提出的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备中换向座的剖切图；

图6为本发明提出的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备中受力座的剖切图。

图中：1、承重柱座；2、连接座；3、受力座；4、钢索；5、驱动电机；6、换向座；7、位移传感器；8、中心联柱；9、上定向球头；10、下活动球头；11、主动齿轮；12、上扩环槽；13、定向环槽；14、曲臂联杆；15、从动齿轮；16、高强弹簧；17、气动推缸；18、定向滑座。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：对吊装一词进行解释的是：常规吊装设备中是将钢索这类连接结构连接在吊件（石墨旋转靶材）上，但是在这一过程中，因为其钢索这类结构属于“软结构”，受惯性影响在吊装移动过程中，吊件（石墨旋转靶材）会发生“惯性移动”，导致吊件与磁控溅射镀膜设备之间发生不同程度上的磕碰，以及吊装过程中难以实施掌握垂直度，对此需要多名技术娴熟的吊车技术员进行控制，整体过程难度较大，对此提出了如下的技术方案：

参照图1~图6，适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，自动化吊装设备中包括承重柱座1和连接座2，连接座2用于固定石墨旋转靶材，且连接座2位于承重柱座1的下侧位置，承重柱座1内部沿从上到下的方向依次设置有受力座3和换向座6；

受力座3的下侧位置安装有钢索4，钢索4沿受力座3的圆心点呈环形阵列设置，且钢索4向下贯穿承重柱座1的下侧位置且连接在连接座2的上表面位置上，承重柱座1内部顶端中心点位置安装有呈竖向设置的中心联柱8，中心联柱8向下依次贯通受力座3、换向座6和连接座2；

换向座6对应连接座2的一侧位置上设置有被动换向动作组件，且换向座6对应受力座3的一侧位置上设置有主动换向动作组件，受力座3对应承重柱座1内部顶端的位置上设置有动作自检组件。

被动换向动作组件包括从动齿轮15、主动齿轮11和驱动电机5，从动齿轮15安装在换向座6的下侧位置，且从动齿轮15和受力座3与中心联柱8之间为转动连接，主动齿轮11位于从动齿轮15的外部位置，且与从动齿轮15相啮合，驱动电机5安装在承重柱座1上，且驱动电机5的输出轴末端与主动齿轮11圆心点之间相连接。

主动换向动作组件包括气动推缸17、定向滑座18和曲臂联杆14，换向座6上表面位置上开设有对应定向滑座18的空槽，定向滑座18安装在气动推缸17输出轴上，且定向滑座18通过气动推缸17在空槽中沿换向座6的直径方向为滑动连接；

曲臂联杆14一端与定向滑座18之间为转动连接，且曲臂联杆14另一端位置设置有定向球体，受力座3下表面位置上开设有对应定向球体的定向环槽13。

动作自检组件由多个位移传感器7组成，位移传感器7以竖直方向设置安装在承重柱座1内部顶端位置上，且位移传感器7的探头方向向下，受力座3上表面位置开设有对应位移传感器7探头的上扩环槽12。

工作原理：常规吊装设备是以电机组件作为动力结构，以高强度的钢索作为连接结构，吊装过程中是以高强度的钢索连接上吊件，通过电机组件实现吊件上下、左右、前后三种方向上的移动，具体结构不多说明；

需要说明的是：本发明与常规吊装作业方式存在明显区别，其本质是钢索并非直接安装在吊件上，以图1为例，是将吊件（石墨旋转靶材）安装在连接座2上，而吊装设备中的钢索主要是安装在承重柱座1上，而承重柱座1与连接座2之间设置有独立存在的钢索4，将吊装设备中的钢索作为主钢索，那么承重柱座1内部的钢索则设置为副钢索，受副钢索的作用，连接座2相较于整体吊装设备来说独立存在而形成“二次吊装”方式。

实施例二：本实施例针对实施例一中的中心联柱进行解释说明：

中心联柱8上沿从上到下的方向依次设置有上定向球头9和下活动球头10，受力座3和连接座2的中心点位置上安装有对应上定向球头9和下活动球头10的球套，上定向球头9与中心联柱8之间为固定连接，下活动球头10与中心联柱8之间为滑动连接，连接座2上表面位置上安装有高强弹簧16，高强弹簧16上端位置与承重柱座1下表面之间为固定连接，且高强弹簧16下端位置安装有活动球，活动球与连接座2之间为活动连接。

结合到实施例一中的工作原理提出如下的工作内容：

S1：受石墨旋转靶材的结构外形来定制连接座2，并且还需要设置承重柱座1内部每条钢索4的长度完全相等，从而在石墨旋转靶材自身重力的基础上，带动连接座2下移到最大距离后，受钢索4长度限制，每条钢索4被完全绷直，从而石墨旋转靶材在重力作用下保持完全垂直状态，对此简单说明的是：选取石墨旋转靶材呈完全水平的一面作为连接在连接座2上的位置，从而石墨旋转靶材在静止状态下完全保持垂直；

具体是：将石墨旋转靶材安装在连接座2上后，并完全吊起整体承重端座1后，对应在连接座2上的下活动球头10受石墨旋转靶材的重力影响而在中心联杆8上向下滑动，从而可以达到完全绷直钢索4的效果，在这一过程中，石墨旋转靶材的重力通过钢索4和中心联杆8转移到承重柱座1上；

S2：结合到S1进行说明的是：本发明中的钢索4仅仅作为连接结构，而不具备卷绕这一能力，但是在吊装过程中当石墨旋转靶材受惯性影响产生惯性移动时，连接座2连同石墨旋转靶材进行“惯性移动”，从而可以理解为连接座2在其下活动球头10的作用下进行定向旋转，从而对应于“惯性移动”方向上的钢索4上的张力处于被“扩大”这一方式，此部分为本发明的关键内容；

S3：结合到S1和S2来说明：整体结构中的受力座3作为直接感受“惯性移动”的关键结果，为了配合钢索4的张力变化，受力座3在上定向球头9的作用下也会发生自由偏转，如：以图4为例，石墨旋转靶材沿从左到右方向移动时产生“惯性移动”，石墨旋转靶材呈现“继续向右侧移动”这一状态，继而受力座3直接感受“惯性移动”而以上定向球头9为旋转支点进行逆时针旋转，在这一状态下，对应在上扩环槽12中的位移传感器7中直接显示出数值变化，从而对应于受力座3偏转方向上的气动推缸17启动，以曲臂联杆14对受力座3发生偏转的下侧位置再次施加推力，以推力补偿“惯性移动”所产生的力变化；

S4：以S3中的相关内容进行说明的是：吊装过程不仅仅包含直线移动，且“惯性力”的方向不可控，从而需要配合到从动齿轮15带动换向座6进行主动调整方向，其表现为：因为位移传感器7的设置角度，每个位移传感器7中的显示数值并非完全一致，再次以图4为例，当发生“继续向右侧移动”这一状态时，对应正上方位置的位移传感器7上的显示数值最大，以该位移传感器7为基础再次标出对应该位移传感器7两侧相邻位置中的位移传感器7，若上述两个相邻位置中的位移传感器7保持一致，则换向座6不需要进行换向，但是该情况属于理论情况，实际状态下，受力座3的角度偏转方式不定，从而可以根据位移传感器7中的显示数值来调整换向座6的换向方向，以及决定对应位置中的气动推缸17进行工作。

实施例三：本实施例结合到实施例一和实施例二进行补充说明：

受力座3和连接座2的外直径小于承重柱座1的内直径，且受力座3的外直径小于连接座2的外直径，曲臂联杆14沿指向钢索4的方向呈倾斜状态设置。

方案说明：如实施例二所示，虽然连接座2通过下活动球头10连接中心联杆8上，但是下活动球头10主要起到换向这一动作，若承重较大则增加下活动球头10与连接座2之间的摩擦力，对此整体结构中依旧是以钢索4作为主要承重结构，但是需要配合到钢索4的绷直状态，需要保证钢索4相对于换向座6来说具备内弧度，以图4为例，钢索4是以三角状态进行绷直，其目的是便于“转移”石墨旋转靶材的重力，更具体的说明的是：因为曲臂联杆14是对受力座3下侧进行推力“补偿”，所以需要进一步设置曲臂联杆14的设置方向，使其与钢索4的上端部分再次形成三角结构，其目的在于：可以提供更稳定的支撑方式；

而结合到实施例二中的S1到S4来说，在初始状态下，位移传感器7中的探头与上扩环槽12的槽面完全接触，位移传感器7上的显示数值为初始数值，从而当每个位移传感器7中的显示数值完全保持一致且与初始数值一致时，可以表示石墨旋转靶材处于完全垂直且无晃动这一状态。

综上：针对石墨旋转靶材这类结构的吊装过程进行优化，与常规直接吊装方式存在明显区别的在于：以承重柱座作为吊装石墨旋转靶材中的“二次吊装”方式，一方面是利用到石墨旋转靶材自身重量而保证垂直度，但是关键在于通过独立存在的钢索进行适配“卷绕”，其本质在于：本发明中的钢索不存在卷绕这一状态，而是存在张力变化，整体结构中石墨旋转靶材自身重力由受力座进行直接“承受”，利用到对应方向上的曲臂联杆进行小幅度移动，且配合到沿水平向的角度偏转动作，用于“主动抵消”钢索自身的张力变化，以“二次吊装”方式来主动“承担”惯性所产生的“惯性移动”。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (8)

1.适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述自动化吊装设备中包括承重柱座（1）和连接座（2），所述连接座（2）用于固定石墨旋转靶材，且连接座（2）位于承重柱座（1）的下侧位置，所述承重柱座（1）内部沿从上到下的方向依次设置有受力座（3）和换向座（6）；

所述受力座（3）的下侧位置安装有钢索（4），所述钢索（4）沿受力座（3）的圆心点呈环形阵列设置，且钢索（4）向下贯穿承重柱座（1）的下侧位置且连接在连接座（2）的上表面位置上，所述承重柱座（1）内部顶端中心点位置安装有呈竖向设置的中心联柱（8），所述中心联柱（8）向下依次贯通受力座（3）、换向座（6）和连接座（2）；

所述换向座（6）对应连接座（2）的一侧位置上设置有被动换向动作组件，且换向座（6）对应受力座（3）的一侧位置上设置有主动换向动作组件，所述受力座（3）对应承重柱座（1）内部顶端的位置上设置有动作自检组件。

2.根据权利要求1所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述中心联柱（8）上沿从上到下的方向依次设置有上定向球头（9）和下活动球头（10），所述受力座（3）和连接座（2）的中心点位置上安装有对应上定向球头（9）和下活动球头（10）的球套。

3.根据权利要求2所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述上定向球头（9）与中心联柱（8）之间为固定连接，所述下活动球头（10）与中心联柱（8）之间为滑动连接。

4.根据权利要求1所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述连接座（2）上表面位置上安装有高强弹簧（16），所述高强弹簧（16）上端位置与承重柱座（1）下表面之间为固定连接，且高强弹簧（16）下端位置安装有活动球，所述活动球与连接座（2）之间为活动连接。

5.根据权利要求1所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述被动换向动作组件包括从动齿轮（15）、主动齿轮（11）和驱动电机（5），所述从动齿轮（15）安装在换向座（6）的下侧位置，且从动齿轮（15）和受力座（3）与中心联柱（8）之间为转动连接，所述主动齿轮（11）位于从动齿轮（15）的外部位置，且与从动齿轮（15）相啮合，所述驱动电机（5）安装在承重柱座（1）上，且驱动电机（5）的输出轴末端与主动齿轮（11）圆心点之间相连接。

6.根据权利要求1所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述主动换向动作组件包括气动推缸（17）、定向滑座（18）和曲臂联杆（14），所述换向座（6）上表面位置上开设有对应定向滑座（18）的空槽，所述定向滑座（18）安装在气动推缸（17）输出轴上，且定向滑座（18）通过气动推缸（17）在空槽中沿换向座（6）的直径方向为滑动连接；

所述曲臂联杆（14）一端与定向滑座（18）之间为转动连接，且曲臂联杆（14）另一端位置设置有定向球体，所述受力座（3）下表面位置上开设有对应定向球体的定向环槽（13）。

7.根据权利要求1所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述动作自检组件由多个位移传感器（7）组成，所述位移传感器（7）以竖直方向设置安装在承重柱座（1）内部顶端位置上，且位移传感器（7）的探头方向向下，所述受力座（3）上表面位置开设有对应位移传感器（7）探头的上扩环槽（12）。

8.根据权利要求6所述的适配于石墨旋转靶材使用的自动化吊装设备，其特征在于，所述受力座（3）和连接座（2）的外直径小于承重柱座（1）的内直径，且受力座（3）的外直径小于连接座（2）的外直径，所述曲臂联杆（14）沿指向钢索（4）的方向呈倾斜状态设置。