本发明专利技术提供了一种集成旋转变压器的静态真空轴系装置，包括：驱动部件、真空密封罩、位置检测部件、轴系基座、真空隔离套、第二O型密封圈、第一O型密封圈、第一滚动轴承、第二滚动轴承、轴承隔环、传动轴、轴系法兰、游动滚动轴承、轴承压盖、轴承压盖、第三O型密封圈；所述驱动部件包括同轴安装的电机定子、旋转变压器定子、电机与旋转变压器一体化转子、转子法兰盘、定子固定压块；所述真空密封罩包括密封罩上法兰、密封罩、密封罩下法兰。本发明专利技术使电机轴与负载的刚性耦合，从而实现了“零传动”方式，并实现了轴系的“零泄漏”密封传动，尤其适用高真空环境下真空机器人的动力传动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种真空机器人领域的装置，具体涉及一种集成旋转变压器的静态真空轴系装置。
技术介绍
随着大规模集成电路产业的迅速发展，其主流技术正由0 300mm、65nm向0450mm、32nm过渡，而实践证明，0.35 μ m及其以下尺寸的许多前端工艺，如离子注入、刻蚀、镀膜、沉积、溅射等都必须在超高洁净度的真空环境下进行。为了提高洁净度和生产效率，降低成本，集束型设备已成为半导体前端设备的发展主流。真空机器人是集束型设备中晶圆在各反应工艺腔室之间传输的核心部件，由于真空机器人需要在真空环境下运作，而大气环境与真空环境之间的密封隔离与动力传递正是制约真空机器人性能提高的技术瓶颈。由于电机轴系及其位移测量装置是真空机器人的核心部件，因此处理好电机与位置检测部件的真空隔离问题成为设计真空机器人轴系的关键技术。大气机器人与真空机器人最核心的区别是它们的动力传递方式不同。大气机器人可以把电机直接安装在关节位置来驱动手臂；而真空机器人的手臂必须在高真空高洁净环境下工作，如果仍将电机直接连接手臂，电机定子电枢表面的塑料绝缘材料在真空环境下释放的微粒与气体将破坏高洁净度高真空环境，此外直接驱动电机的铜损(热功)较大，在真空环境中很难散热，所以必须把电机定子置于大气环境中。因此如何将电机提供的动力从大气环境传递给真空环境中的机械手臂成为了真空机器人研发的技术瓶颈。常用的真空机械手轴系一般通过磁性联轴器实现静态密封，但是存在以下缺点:轴承在真空环境下，需要采用特殊润滑方式以减少颗粒产生对真空环境的污染；永磁体及粘结胶在真空环境下，会带来一定的气体泄露；电机定子与转子、磁性联轴器主动转子与随动转子之间都存在间隙，给系统的控制增加了复杂性，同时降低了系统的刚性。在轴系系统中往往还需要位置检测部件，通过它能够实时地检测出电机转子的位置、转速，以实现对电机的转速、转矩及其位置的高精度控制，以获取良好的性能。由于旋转变压器是一种电磁式传感器，本质上是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，其内部没有任何电子元件，仅仅由定子和转子组成，结构简单。因此随着对电机自动化控制的要求日益增加，用于转动轴系的电机附带旋转变压器成为常见的配置。但是由于对用于真空机器人轴系上的电机在重量和空间上较大，现在的结构在布置旋转变压器时，电机轴承与旋转变压器的转子在空间上会有干涉从而导致布置困难，同时由于空间限制，旋转变压器与其它零部件的距离狭小，给设计、制造、维修都会带来较大困难，同时无法解决电机与位移测量装置之间的真空隔离问题，因此在真空轴系中很少采用旋转变压器作为轴系的位移测量装置
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了克服上述已有技术的不足之处，提供一种集成旋转变压器的真空静态轴系装置，使其结构紧凑，体积减少，安装灵活方便，节省开发周期；同时使电机轴与负载的刚性耦合，从而实现所谓的“零传动”方式，运转平稳，噪声小；位置检测部件与电机的无缝集成，可实现轴系的“零泄漏”密封传动，可用于化工空冶炼、制药设备中的真空、液体、有害气体、有害液体及超净化环境中，尤其适用高真空环境下真空机器人的动力传动。根据本专利技术的一个方面，提供一种集成旋转变压器的静态真空轴系装置，包括:驱动部件、真空密封罩、位置检测部件、轴系基座、真空隔离套、第二 O型密封圈、第一 O型密封圈、第一滚动轴承、第二滚动轴承、轴承隔环、传动轴、轴系法兰、游动滚动轴承、轴承压盖、轴承压盖、第三O型密封圈；所述驱动部件包括同轴安装的电机定子、旋转变压器定子、电机与旋转变压器一体化转子、转子法兰盘、定子固定压块，其中:电机与旋转变压器一体化转子与转子法兰盘通过螺钉相连，电机定子与旋转变压器定子通过定子固定压块固定在轴系基座内侧，并同轴系基座紧密配合；所述真空密封罩包括密封罩上法兰、密封罩、密封罩下法兰，其中:密封罩下法兰通过螺钉固定在轴系基座上端面，在轴系基座上开有第二环形凹槽，在第二环形凹槽中填有第二 O型密封圈；密封罩上法兰通过螺钉固定在传动轴的轴系法兰上，在密封罩上法兰上开有第三环形凹槽，在第三环形凹槽中填有第三O型密封圈，真空密封罩能够自由地上下收缩，配合控制上下方向运动的驱动机构，能够带动整个轴系基座沿上下方向运动；传动轴的下端面与转子法兰盘通过螺钉固定在一起，传动轴的上端面一直延伸到外部与真空环境相通，传动轴的上端面开有安装游动滚动轴承的凹槽，游动滚动轴承通过轴承压盖固定在传动轴的上端面；传动轴的上端面固定有轴系法兰，转子法兰盘与轴系基座之间装配有第一滚动轴承和第二滚动轴承，第一滚动轴承和第二滚动轴承之间添加有轴承隔环，轴承压盖将第二滚动轴承压紧在轴系基座上，所述的真空隔离套的内部是台阶式的空心盖状物，真空隔离套的一端打有螺纹孔，固定在轴系基座上，在轴系基座上开有第一环形凹槽，在第一环形凹槽中填有第一 O型密封圈，电机定子和旋转变压器定子均与电机与旋转变压器一体化转子之间形成间隙，真空隔离套从所述间隙穿过将电机与旋转变压器一体化转子隔离于电机定子和旋转变压器定子。优选地，电机定子与旋转变压器定子的两侧中间均为凸台式结构。优选地，电机定子和电机与旋转变压器一体化转子之间的间隙、以及旋转变压器定子和电机与旋转变压器一体化转子之间的间隙，均为1.5mm 2.5_。优选地，电机定子和电机与旋转变压器一体化转子之间的间隙、以及旋转变压器定子和电机与旋转变压器一体化转子之间的间隙，均为2mm。优选地，所述电机与旋转变压器一体化转子采用中空结构的设计，该中空结构用于使配线能够从轴系的中间穿过。优选地，所述电机与旋转变压器一体化转子的磁铁外围包有非磁性的保护管。优选地，所述电机与旋转变压器一体化转子同时使用胶粘和定位法兰两种方法来固定磁体的位置。优选地，所述电机与旋转变压器一体化转子、电机定子、以及旋转变压器定子的所有磁体表面可镀镍或镀锌。优选地，所述真空隔离套采用非导磁的材料。优选地，旋转变压器的原、副绕组均分布在旋转变压器定子侧。更为具体地，本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括:驱动部件、位置检测部件、轴系基座、真空隔离套、真空密封罩、法兰盘、传动轴。驱动部件与位置检测部件通过一种轴系静态真空隔离方法实现一体化的装配，统一安装在轴系基座内部；真空隔离套从驱动部件与位置检测部件中间的间隙穿过，从而实现动力从大气环境到真空环境的传递，同时隔离了大气环境和真空环境；法兰盘的下端面通过螺纹孔分别与真空隔离套和轴系基座相连，法兰盘的上端面与传动轴下端相连，从而实现驱动部件带动轴系传动轴同轴旋转的动力传递；真空密封套的下端与轴系基座通过法兰盘相连，真空密封套的上端与传动轴上端通过法兰盘相连；从而可实现多轴零泄漏的轴系真空隔离，从而保证真空机器人的整个轴系能够以静态传动的形式运行于真空环境中。所有这些部件均同轴装配。所述的驱动部件是一种具有磁力直接驱动技术的永磁同步电机，该电机由外磁定子和内磁转子组成，定转子之间没有任何接触。外磁定子由旋转电磁场线圈组成，作为轴系的驱动部件，该线圈通电后，产生旋转磁场驱动被隔离密封套封闭在真空容器中的内磁转子旋转。内磁转子和真空机器人的手臂驱动轴直接相连，中间无需任何减速机构如齿轮、皮带轮等便能达到带动负载进行运动的目的。外磁定子和内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成旋转变压器的静态真空轴系装置，其特征在于，包括：驱动部件、真空密封罩、位置检测部件、轴系基座（1）、真空隔离套（4）、第二O型密封圈（5）、第一O型密封圈（6）、第一滚动轴承（7）、第二滚动轴承（10）、轴承隔环（11）、传动轴（13）、轴系法兰（14）、游动滚动轴承（15）、轴承压盖（16）、轴承压盖（17）、第三O型密封圈（18）；所述驱动部件包括同轴安装的电机定子（2）、旋转变压器定子（3）、电机与旋转变压器一体化转子（8）、转子法兰盘（9）、定子固定压块（12），其中：电机与旋转变压器一体化转子（8）与转子法兰盘（9）通过螺钉相连，电机定子（2）与旋转变压器定子（3）通过定子固定压块（12）固定在轴系基座（1）内侧，并同轴系基座（1）紧密配合；所述真空密封罩包括密封罩上法兰（22）、密封罩（20）、密封罩下法兰（19），其中：密封罩下法兰（19）通过螺钉固定在轴系基座（1）上端面，在轴系基座（1）上开有第二环形凹槽，在第二环形凹槽中填有第二O型密封圈（5）；密封罩上法兰（22）通过螺钉固定在传动轴（13）的轴系法兰（14）上，在密封罩上法兰（22）上开有第三环形凹槽，在第三环形凹槽中填有第三O型密封圈（18），真空密封罩（20）能够自由地上下收缩，配合控制上下方向运动的驱动机构，能够带动整个轴系基座沿上下方向运动；传动轴（13）的下端面与转子法兰盘（9）通过螺钉固定在一起，传动轴（13）的上端面一直延伸到外部与真空环境相通，传动轴（13）的上端面开有安装游动滚动轴承（15）的凹槽，游动滚动轴承（15）通过轴承压盖（16）固定在传动轴（13）的上端面；传动轴（13）的上端面固定有轴系法兰（14），转子法兰盘（9）与轴系基座（1）之间装配有第一滚动轴承（7）和第二滚动轴承（10），第一滚动轴承（7）和第二滚动轴承（10）之间添加有轴承隔环（11），轴承压盖（17）将第二滚动轴承（10）压紧在轴系基座（1）上，所述的真空隔离套（4）的内部是台阶式的空心盖状物，真空隔离套（4）的一端打有螺纹孔，固定在轴系基座（1）上，在轴系基座（1）上开有第一环形凹槽，在第一环形凹槽中填有第一O型密封圈（6），电机定子（2）和旋转变压器定子（3）均与电机与旋转变压器一体化转子（8）之间形成间隙，真空隔离套（4）从所述间隙穿过将电机与旋转变压器一体化转子（8）隔离于电机定子（2）和旋转变压器定子（3）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，刘品宽，朱晓博，李玉洁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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