密封式机器人驱动器制造技术

技术编号:14077320 阅读:44 留言:0更新日期:2016-11-30 12:58
一种输送设备,包括壳体、安装到所述壳体的驱动器以及连接到所述驱动器的至少一个输送臂,其中,所述驱动器包括:至少一个转子,其具有导磁材料的至少一个凸极,并且设置在隔离环境中;至少一个定子,其具有至少一个凸极,并且设置在所述隔离环境外,所述至少一个凸极具有相对应的线圈单元;其中,所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子和所述至少一个定子之间形成闭合的磁通回路;以及至少一个密封件,其构造成隔离所述隔离环境,其中,所述至少一个密封件与所述至少一个定子是一体的。

密封式机器人驱动器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请为2013年11月13日提交的美国临时专利申请号61/903,813的非临时申请,并且要求该美国临时专利申请的权益,该美国临时专利申请的公开内容通过引用整体地结合于本文中。
技术介绍
1.
示例性实施例一般涉及机器人驱动器,并且更具体而言,涉及密封的机器人驱动器。2. 相关发展的简要说明一般而言,例如当直接驱动器的磁体、结合的部件、密封件和腐蚀性材料暴露于超高真空和/或侵蚀和腐蚀性的环境时,例如将永磁体电机或可变磁阻电机用于促动并且将光学编码器用于位置感测的现有的直接驱动技术具有相当大的限制。为了限制例如直接驱动器的磁体、结合部件、密封件和腐蚀性材料的暴露,一般使用“罐形封闭件”。所述罐形密封件一般通过密封的非磁性壁或“罐”将电机转子与相对应的电机定子隔离,所述密封的非磁性壁或“罐”也称为“隔离壁”。罐形密封件一般使用非磁性真空隔离壁,其位于给定的电机促动器的转子和定子之间。这允许磁通量越过隔离壁在转子和定子之间流动。结果,定子能够完全位于密封环境外。这可以允许在例如用于半导体应用的真空机器人驱动器之类的应用中的基本上清洁和可靠的电机促动实施方式。这样的罐形密封件的限制在于在转子和定子磁极之间的气隙的尺寸可能受隔离壁厚度限制。例如,隔离壁的厚度加跳动公差一般对转子和定子之间可实现的最小气隙施加约束。为了增加电机的效率,转子和定子之间的间隙应当最小化,然而,在其中通过罐形密封件密封或以其他方式隔离的环境暴露于高真空或超高真空的情况下,隔离壁厚度必须足够大,来提供足够的结构完整性,以基本上防止过度偏转(即,隔离的偏转可干扰电机的操作)。结果,电机的效率能够严重降低,这是由于例如当与不具有通过转子/定子气隙的隔离壁的机器人驱动器的解决方案相比时,在定子和转子之间需要较大的气隙。在一个方面,“动态密封”可以被用于大致将基本上整个电机与密封环境隔离。动态密封件可以是允许电机的驱动轴的一部分在隔离环境内操作的密封件。动态密封件能够以若干方式来实现,包括例如唇形密封件或铁流体密封件(ferro-fluidic seal)。然而,这些动态密封件可能是颗粒污染(例如,来自密封件的磨损和撕裂)、固定和移动部件之间的高摩擦、有限的使用寿命以及在密封环境和例如密封环境外的大气环境之间的泄漏的风险的来源。针对密封驱动器的其他解决方案包括位于密封环境内的定子线圈。然而,在密封环境在高真空中操作的应用中,定子线圈可能释出不期望的化合物以及过热。结果,前述的密封解决方案可能是昂贵的和/或不实用的。在其他方面,例如可变磁阻电机或开关磁阻电机之类的直接驱动电机可以利用实心的转子。然而,常规的实心转子可具有芯损耗的固有问题,这是由于例如涡电流的影响,所述涡电流由开关磁阻电机应用中的相电流的变化率引起。对于芯损耗问题其他已知的解决方案包括利用具有金属铁磁性颗粒结合非导电颗粒的材料,当与实心或层状的转子相比时,所述材料试图维持好的磁通量。将是有利的是,在定子和转子之间具有隔离壁,所述隔离壁最小化定子和转子之间的气隙。还将是有利的是,具有真空相容的层状的转子,所述真空相容的层状的转子提供增加的磁效率和/或精确的位置控制。附图说明结合附图,在以下描述中解释所公开的实施例的前述方面和其他特征,附图中:图1A-1D为结合所公开的实施例的多个方面的处理设备的示意图;图1E为根据所公开的实施例的多个方面的输送设备的示意图;图1F为根据所公开的实施例的多个方面的控制的示意图;图1G-1K为用于根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的转子的示意图,并且图1L为用于根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的定子的示意图;图2A和图2B图示了根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分;图3和图3A为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的一部分的示意图;图4为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的一部分的示意图;图5和图5A为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的一部分的示意图;图6为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的一部分的示意图;图7-15为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图16A和图16B为用于根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的定子构造的示意图;图17A和图17B分别为根据所公开的实施例的多个方面的机械臂和机械臂的延伸序列的示意图;图18A和图18B分别为根据所公开的实施例的多个方面的机械臂和机械臂的延伸序列的示意图;图19A和图19B分别为根据所公开的实施例的多个方面的机械臂和机械臂的延伸序列的示意图;图19C和图19D分别为根据所公开的实施例的多个方面的机械臂和机械臂的延伸序列的示意图;图19E和图19F分别为根据所公开的实施例的多个方面的机械臂和机械臂的延伸序列的示意图;图20A-20C分别为具有密封的位置反馈系统的代表性的驱动器部段的局部剖视图、为清楚而省略了部件的驱动器部段和反馈系统的另一局部透视剖视图以及位置反馈系统的元件的顶视透视图,并且图20D为位置反馈系统的示意性垂直投影图,所有这些视图都是根据所公开的实施例的多个方面,并且图20E-20F分别为图示了另外的特征的透视剖视图和扩大的局部剖视图;图20G-20K为根据所公开的实施例的多个方面的驱动器部段的示意图;图21A和图21B为位置反馈系统的感测元件的示意图,并且图21C和图21E分别为位置反馈系统的编码器轨的一部分的局部平面图和放大平面图,所述轨具有通过感测元件读取多个带并且能够提供增量式位置反馈并按需提供绝对位置反馈,这图示在图21D中,所有这些视图都是根据所公开的实施例的多个方面;图22A、图22B、图23A和图23B为根据所公开的实施例的多个方面的位置反馈系统的示意图和传感器输出的图表;图24A和图24B为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图25A、图25B和图25C为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图26A和图26B为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图27A和图27B为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图28A、图28B、图28C、图28D、图28E、图28F、图28G、图28H和图28I为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图29A、图29B和图29C为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图30A和图30B为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;图31、图32和图33为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图;以及图34、图35、图36和图37为根据所公开的实施例的多个方面的驱动电机的多个部分的示意图。具体实施方式参照图1A-1D,其示出了结合如本文进一步公开的所公开的实施例的一些方面的衬底处理设备或工具的示意图。尽管所公开的实施例的各方面将参照附图来描述,但应当理解的是,所公开的实施例的各方面能够以许多形式来实施。此外,能够使用元件或材料的任何合适的尺寸、形状或类型。参照图1A和图1B,根据所公开的实施例的一个方面示出了例如半导体工具站11090之类的处理设备。尽管在附图中示出了半导体工具,但本文所本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种输送设备,包括:壳体;安装到所述壳体的驱动器;以及连接到所述驱动器的至少一个输送臂;其中,所述驱动器包括:至少一个转子,其具有导磁材料的至少一个凸极,并且设置在隔离环境中;至少一个定子,其具有至少一个凸极,并且设置在所述隔离环境外,所述至少一个凸极具有相对应的线圈单元;其中,所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子和所述至少一个定子之间形成闭合的磁通回路;以及至少一个密封件,其构造成隔离所述隔离环境,其中,所述至少一个密封件与所述至少一个定子是一体的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.13 US 61/9038131.一种输送设备,包括:壳体;安装到所述壳体的驱动器;以及连接到所述驱动器的至少一个输送臂;其中,所述驱动器包括:至少一个转子,其具有导磁材料的至少一个凸极,并且设置在隔离环境中;至少一个定子,其具有至少一个凸极,并且设置在所述隔离环境外,所述至少一个凸极具有相对应的线圈单元;其中,所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子和所述至少一个定子之间形成闭合的磁通回路;以及至少一个密封件,其构造成隔离所述隔离环境,其中,所述至少一个密封件与所述至少一个定子是一体的。2.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个密封件包括安装到所述至少一个定子的膜。3.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个密封件取决于所述至少一个定子。4.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个定子在结构上支撑所述至少一个密封件。5.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个密封件遵循所述至少一个定子的形状。6.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子和所述至少一个定子形成叠置的电机或在径向上一个嵌套在另一个内的电机。7.如权利要求1所述的输送设备,还包括设置在所述至少一个转子中的每一个上的至少一个基于磁阻的编码器轨,以及配置成与所述至少一个基于磁阻的编码器轨接口的至少一个基于磁阻的位置反馈传感器。8.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子被耦接到用于驱动所述至少一个输送臂的同轴的驱动轴布置结构。9.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个定子为分段的定子。10.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述驱动器被构造为轴向磁通驱动器或径向磁通驱动器。11.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个定子包括层状的凸极。12.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子包括层状的凸极。13.如权利要求12所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子包括驱动构件接口,并且所述驱动器还包括传动构件,所述传动构件在所述驱动构件接口处与所述至少一个转子接口,使得所述传动构件与所述层状的凸极接口,并且将所述层状的凸极固定到所述传动构件。14.如权利要求13所述的输送设备,其特征在于,所述层状的凸极被固定到所述传动构件,使得所述层状的凸极相对于所述传动构件轴向布置。15.如权利要求13所述的输送设备,其特征在于,所述层状的凸极被固定到所述传动构件,使得所述层状的凸极相对于所述传动构件径向布置。16.如权利要求1所述的输送设备,其特征在于,所述驱动器包括连接到所述壳体的z轴驱动电机。17.一种输送设备,包括:壳体;安装到所述壳体的驱动器;以及连接到所述驱动器的至少一个输送臂;其中,所述驱动器包括:至少一个转子,其具有导磁材料的至少一个凸极,并且位于隔离环境内;至少一个定子,其具有凸出的定子磁极,并且位于所述隔离环境外,所述定子磁极具有相应的线圈单元;至少一个凸出的定子磁极延伸部,其设置在所述隔离环境内,并且与相应的凸出的定子磁极对准,使得所述至少一个凸出的定子磁极延伸部和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个定子和所述至少一个转子之间形成闭合的磁通回路;以及至少一个密封件,其设置在每个定子磁极和相应的凸出的定子磁极延伸部之间,其中,所述至少一个密封件被构造成隔离所述隔离环境。18.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述驱动器还包括密封件支撑构件,所述密封件支撑构件具有设置在所述隔离环境中的内表面和背离所述隔离环境的外表面,其中,所述至少一个密封件被设置在所述外表面上或与之相邻,并且密封件支撑表面被构造成在结构上支撑所述至少一个密封件。19.如权利要求18所述的输送设备,其特征在于,所述密封件支撑构件被构造成收容所述至少一个凸出的定子磁极延伸部。20.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个定子和所述至少一个转子形成叠置的电机,并且所述至少一个密封件对于所述叠置的电机中的每一个而言是共同的。21.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个定子和所述至少一个转子形成电机的堆叠,并且所述至少一个密封件包括用于每个电机的密封件,所述用于每个电机的密封件不同于在电机的所述堆叠中的其他电机的密封件。22.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个凸出的定子磁极延伸部和所述至少一个转子被定位成使得所述至少一个凸出的定子磁极延伸部和所述至少一个转子具有无障碍的接口。23.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,每个定子和相应的转子形成电机模块,所述电机模块构造成与其他电机模块叠置。24.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述驱动器被构造为轴向磁通驱动器或径向磁通驱动器。25.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子包括层状的凸极。26.如权利要求25所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子包括驱动构件接口,并且所述驱动器还包括传动构件,所述传动构件在所述驱动构件接口处与所述至少一个转子接口,使得所述传动构件与所述层状的凸极接口,并且将所述层状的凸极固定到所述传动构件。27.如权利要求26所述的输送设备,其特征在于,所述层状的凸极被固定到所述传动构件,使得所述层状的凸极相对于所述传动构件轴向布置。28.如权利要求26所述的输送设备,其特征在于,所述层状的凸极被固定到所述传动构件,使得所述层状的凸极相对于所述传动构件径向布置。29.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个定子包括层状的凸极。30.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述驱动器包括连接到所述壳体的z轴驱动电机。31.如权利要求17所述的输送设备,还包括设置在所述至少一个转子中的每一个上的至少一个基于磁阻的编码器轨,以及配置成与所述至少一个基于磁阻的编码器轨接口的至少一个基于磁阻的位置反馈传感器。32.如权利要求17所述的输送设备,其特征在于,所述至少一个转子被耦接到用于驱动所述至少一个输送臂的同轴的驱动轴布置结构。33.一种输送设备,包括:壳体;安装到所述壳体的驱动器;以及连接到所述驱动器的至少一个输送臂;其中,所述驱动器包括:至少一个转子,其具有导磁材料的至少一个凸极;至少一个定子,其包括:定子芯;凸出的顶板;凸出的底板;以及线圈单元,其与每个凸出的顶板和底板对相关联;其中,所述凸出的顶板和所述凸出的底板被连接到所述定子芯,并被所述定子芯隔开,并且构造成与所述至少一个转子的所述至少一个凸极接口,以在所述至少一个定子和所述至少一个转子之间形成闭合的磁通回路;以及隔离壁,其设置在所述顶板和所述底板之间,其中,所述隔离壁被构造成将所述定子芯与所述至少一个输送臂在其中操作的隔离环境隔离。34.如权利要求33所述的输送设备,其特征在于,每...

【专利技术属性】
技术研发人员:JT穆拉U吉尔克里斯特RT卡夫尼
申请(专利权)人:布鲁克斯自动化公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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