Сервопривод

 

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано для испытания полупроводниковых . пластин. Сервопривод имеет планшайбу, установленную на шпиндельной втулке, имеющей цилиндрическую опорную по верхность и наружную резьбу, к которой подогнана гайка, скрепленная с зубчатой шестерней. На заплечике гайки смонтировано подшипниковое кольцо с цилиндрическим корпусом и размещенным внутри него подъемным электромагнитом . Опорная рама вместе с зубчатым колесом образует электродвигатель , смонтированньй в кольце подшипника, на фланце которого по периферийной окружности имеются восемь фасок, в которые вставлены полюсы с двумя зубчатыми секциями; Подъемный электромагнит и постоянный электромагнит ограждены опорной рамой , имеющей верхнюю и нижнюю плиты соответственно. Имеющийся воздушный зазор при вращении опорной рамы за счет переключения катушек электромагнита образует воздушный подшипник , действующий в качестве амортизатора , вследствие чего переключение осуществляется при малых вибрациях или безвибрационно. Зубчатая шестерня формирует в комплекте со статором еще один привод для подрегулировки рабочей отметки. Она имеет зубья , аналогичные зубьям, размещенным на полюсах статора, которые смещены между собой по шагу с таким расчетом, что в условиях подходящего возбуждения катушек статора зубчатой шестерни приводится во вращение и перемещает через гайку и шпиндельную втулку подъемный электромагнит статора вместе с опорной плитой вверх и вниз. При этом опорная плита не совершает никаких вращательных движений , так как она удерживается при помощи электромагнитной системы между зубчатым колесом и двумя полюсами фланца. Сервопривод имеет повышенную точность позицирования. 10 з.п.ф-лы, 8 ил. о tm СП 00

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbiTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (89) DD 155863 (21) 7772035/24-21 (22) 07.09.81 (31) WP Н 01 L/225885 (32) 09.12.80 (33) РР (46) 15 01.89. Бюл. Р 2 (71) Фэб Центрум фюр Форшунг унд

Технологи Микроэлектроник (DD) (72) Рисланд Эберхард и Крюгер КарлХейнц (DD) (53) 621.3.049.75 774(088.8) (54) СЕРВОПРИВОД (57) Изобретение относится к области электроники и может быть использовано для испытания полупроводниковых пластин. Сервопривод имеет планшайбу, установленную на шпиндельной втулке, имеющей цилиндрическую опорную по" верхность и наружную резьбу, к которой подогнана гайка, скрепленная с зубчатой шестерней. На заплечике гайки смонтировано подшипниковое кольцо с цилиндрическим корпусом и размещенным внутри него подъемным электромагнитом. Опорная рама вместе с зубчатым колесом образует электродвигатель, смонтированный в кольце подшипника, на фланце которого по периферийной окружности имеются восемь фасок, в которые вставлены по„;,SU„„ !453786 А1 (51)4 Н 01 Ь 21/70 люсы с двумя зубчатыми секциями;

Подъемный электромагнит и постоянный электромагнит ограждены опорной рамой, имеющей верхнюю и нижнюю плиты соответственно. Имеющийся воздушный зазор при вращении опорной рамы за счет переключения катушек электромагнита образует воздушный подшипник, действующий в качестве амортизатора, вследствие чего переключение осуществляется при малых вибрациях или безвибрационно. Зубчатая шестерня формирует в комплекте со статором еще один привод для подрегулировки рабочей отметки. Она имеет syбья, аналогичные зубьям, размещенным на полюсах статора, которые смещены между собой по шагу с таким расчетом, что в условиях подходящего возбуждения катушек статора зубчатой шестерни приводится во вращение и перемещает через гайку и шпиндельную втулку подъемный электромагнит статора вместе с опорной плитой вверх и вниз. При этом опорная плита не совершает никаких вращательных движений, так как она удерживается при помощи электромагнитной системы между зубчатым колесом и двумя полюсами фланца. Сервопривод имеет повышенную точность позицирования. 10 s.п,ф-лы, 8 ил.

1451786

Изобретение относится к сервоприводам которые могут быть использова" °

ll

I ны для измерения полупроводниковых пластин диаметром до 150 мм на уст5 ройствах для испытания полупроводниковых пластин, при этом полупроводниковая пластина может иметь разную толщину.

Известен сервопривод по 1р авт. св. У 930771.

Однако известное устройство не обеспечивает точности позиционирования.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования.

На фиг. 1 дан сервопривод, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — изображение двух полюсов, уложенных в кольцо подшипника; íà 2р фиг ° 4 — статор привода для подрегулировки рабочей отметки; на фиг. 5узел крепления статора для подрегулировки рабочей отметки; на фиг. 6 первый световой барьер; на фиг. 7 — 25 второй световой барьер, на фиг. 8блок присоединения.

Сервопривод 10 смонтирован на фундаментной плите 11. Он закрыт кожухом 12, закрепленным при помощи вин- gp тов 13 на фундаментной плите 11. Фундаментная плита 11 снабжена просверленным центральным отверстием, окаймленным центрирующим буртиком 11.1.

Втулка шпинделя 15 насажена на центрирующий буртик 11.1 и прикреплена посредством винтов к фундаментной плите 11. Кроме того, фундаментная плита 11 оснащена резьбовымн втулками 16, предназначенными для закрепления конструктивных элементов, а также первым упорным винтом 17, упорный штифт которого 17.1 выходит за пределы уровня фундаментной плиты

1!. Резьбовая втулка 15 снабжена в 45 нижней части наружной резьбой 15.1, в то время как верхняя часть образовывает цилиндрическую опорную по-, верхность 15.2. Дополнительно к это- му верхняя часть просверлена несколькими вертикально расположенными продольными отверстиями 15.3.

К наружной резьбе 15.1 подогнана гайка 18, к которой прикреплена зубчатая шестерня 19 из магнитомягкого железа, Второй упорный винт 2! прикреплен к зубчатой шестерне 19 с таким расчетом, чтобы его упорный штифт 21, 1 оказывал в условиях дви жеккя вниз зубчатой шестерни 19 через гайку 18 относительно шпиндельной втулки 15 согласованное действие с упорным штифтом 17.1 с тем, чтобы предотвращать дальнейшее вращение.

Гайка 18 снабжена заплечиком, на котором смонтировано кольцо подшипника 22. Кольцо подшипника 22 имеет верхнюю и нижнюю опорную поверхность, на каждой из которых расположено по одному шаровому кольцу 23. Верхний и нижний соединенные между собой вкладыши подшипников 24 формируют в комплекте с кольцом подшипника 22 и шаровыми кольцами 23 осевой подшипник. На верхний вкладыш подшипника

24 насажена втулка 25, внутреннее отверстие которой выполнено в качестве опорной поверхности .25.1.

Между опорными поверхностями 15.2 и 25.1 смонтирован сепаратор шарикоподшипника 26 с шариками 27. Втулка

25, кроме того, снабжена отверстиями

25.2 и сепаратор шарикоподшипника 26 снабжен продольными отверстиями 26.1 согласованными с продольными отверстиями 15.3, которые проходят сквозь описываемые в дальнейшем электрические и пневматические проводки.

На заплечик втулки 25 насаживается подъемный электромагнит 30. При этом внутреннее кольцо 31 подъемного электромагнита 30 закрепляется посредством винтов заплечиком на втулке 25 к верхнему вкладышу подшипника 24 (винты показаны условно штрихпунктирной линией). Внутреннее кольцо 31 содержит на отметке отверстий

25.2 соответствующие им отверстия

31.8, а также отверстие 31.2 с внутренней резьбой.

В отверстие 31.2 ввинчивается соединительный патрубок 32, проходящий внутрь каждого из отверстий 25.2 и продольных отверстий 26.1 и 15.3 внутрь шпиндельной втулки 15, где закреплен штуцер 33 для шланга. Снаружи внутреннее кольцо 31 обводится магнитодержателем 34, оснащенным постоянным электромагнитом 35.

Магнитодержатель 34 оснащен канальной системой 34.1, соединяющей отверстие 31,2 с концентрически распределенными соплами 36, причем сопла Зб оканчиваются с верхней и ниж" ней стороны магнитодержателя 34. Магнитодержатель 34 ограждается двумя наружными кольцами 37. Внутри форми

1451786

1О

25 руемого по одному наружному кольцу

37 и системой постоянных электромагнитов 35 пространства размещается по одной катушке 38 и изолирующему кольцу 39. При этом катушки 38 изолированы подходящим образом. Четыре конца обмоток двух катушек 38 соединены с тремя ушками припайки 41 соответственно вклеенными посредством втулок 42 в отверстия 34.2. Входящая внутрь отверстий 31. 1 часть ушек припайки 4 1 снабжается резьбой, на которую навинчивается адаптер 43, входящий во внутреннее пространство шпиндельной втулки 15.

Внутреннее кольцо 31, магнитодержатель 34 и соответственно по одному наружному кольцу образовывают верхнюю и нижнюю поверхности 44, 45 воздушного подшипника.

Конфигурация подъемного электромагнита 30 вращательно-симметричная и электромагнит ограждается опорной рамой 50, которая также имеет вращательно-симметричную конфигурацию.

Опорная рама 50 состоит из зубчатого кольца 51, к которому прикреплены верхняя и нижняя плита 52, 53 в виде опорного кольца. Кроме того, верхняя плита 52 снабжейа резьбовыми втулка

54.

Между зубчатым кольцом 50 и постоянными электромагнитами 35 существует воздушный зазор порядка

0,2 мм.. Кроме того, плиты 52, 53 снабжены вентиляционными отверстиями (не показаны) .

Расстояние плит 52, 53 спорной рамы 50 превышает на 0,4 мм расстояние поверхностей воздушных подшипников 44, 45, из-за чего в результате согласованного действия с постоянными электромагнитами 33 получаются два устойчивых положения опорной рамы 50 по отношению к подъемному электромагниту 30, а именно, верхнее и нижнее положения. За счет импульсов, подаваемых на катушки 38, производится переключение опорной рамы 50 между обоими положениями.

При подаче сжатого воздуха на шланговые штуцера 38 в зависимости от выбранного устойчивого положени между поверхностью 44 воздушного подшипника и плитой 52 или между поверхностью 45 воздушного подшипника и плитой 53 при помощи сопла 36 образо-.

55 нывается воздушный подшипник с зазором 10-20 мкм.

При переключении катушек 38 опорная рама 50 переходит из одного положения в другое, образовывающийся воздушный подшипник действует в качестве амортизатора, вследствие чего переключение осуществляется при малых вибрациях или безвибрационно.

Опорная рама 50 образовывает в комбинации с зубчатым кольцом 51 электродвигатель, смонтированный в кольце подшипника 60. Один фланец

61 кольца подшипника 60 охватывает зубчатое кольцо 51.Фланец 61 снабжен по периферийной окружности восемью фасками, после чего сохраняются 8 поверхностей 61. 1. Между фланцем

61 и зубчатым кольцом 51 существует зазор порядка 10-20 мк для воздушного подшипника. На поверхностях 61.1 расположены сопла 62, соединяющие зазор с распределительной камерой 63.

Распределительная камера 63 уплотняется при помощи плиты 64. Для каждой из восьми распределительных камер предусматривается во фланце 61 канальная система 61.2, соединенная со шланговым штуцером 65.

На основании вращательно-симметричного выполнения опорной рамы 50 опорная рама 50 может вращаться вокруг подъемного электромагнита 30, причем опорная рама 50 удерживается в восьми воздушных подшипниках между зубчатым кольцом 51 и поверхностями

61. 1 радиально, а в осевом положении, соответственно, в одном воздушном подшипнике между поверхностью воздушного подшипника 44 и плитой 52 или поверхностью воздушного подшипника

45 и плитой 53.

К фланцу 61 прикреплены четыре ножки 66, в которые ввинчиваются по одной втулке 67. При этом отметка ввинчивания кольца подшипника 60 может быть отрегулирована при помощи втулок 67 с фиксацией положения. После центровки кольца подшипника 60 при помощи воздушных подшипников кольцо подшипника 60 считается привинченным посредством втулок 67 при помощи винтов 67 и прокладок в виде шаровидных сегментов 69 к резьбовым втулкам 16.

В проемных фасках фланца 61 размещаются полюсы 70, закрепленные штифтами 71 во фланце 61. Каждый

51786 ь

25 подачи. вакуума, шланговый патрубок 106

Таким образом обеспечивается осе35 вая фиксация втулки и уплотнительного поршня. 104 и опорное кольцо 101 может вращаться вокруг уплотнительного поршня 104.

5Î

5 14 полюс 70 снабжен двумя зубчатыми секциями 72. Два полюса 70 соответственно соединены с одним постоянным электромагнитом 73. На каждый полюс 70 наматывается одна катушка 74, концы обмоток которой соединены с ушками припайки 75. Ушки припайки 75 находятся на планке 76, прикрепленной к полюсам 70.

Зубчатые сегменты 72 и зубчатое кольцо 51 снабжены зубьями с равным шагом из намагничинаемого материала (не изображены). При этом зазор заполнен немагнитным материалом..Четыре зубчатые сегмента 72 двух соеди" ненных между собой магнитным способом полю он 70 смещены относительно их шага, из-за чего н условиях соот.,етстнующего возбуждения катушек 74 между полюсами 70 и зубчатым кольцом

51 результируется тангенциальное усилие, вследствие чего опорная рама

50 вращается в пределах вышеописанных воздушных подшипников, Зубчатая шестерня 19 формирует в комплекте со статорами 80 еще один привод для подрегулировки рабочей отметки °

Статор 80 оснащен двумя держатегями для полюсон 8 1., н зазор между которыми вставляется постоянный электромагнит 82. Каждый держатель для иолюсон 81 оснащается днумя полюсами 83, каждый из которых снабжен катушкой 84. Корпуса яннополюсного ротора 81 v. постоянный электромагнит

82 соединяются между собой контактирующей обоймой 85. К обойме 85 изолированно закреплены ушки припайки

86, соединенные с концами обмоток катушек 84.

Зубчатая шестерня 19 снабжена зубьями 19.1, аналогично, как и зубья 83.1 для полюсов 83, между которыми существует зазор порядка 0,15 мм.

Зубья 83.1 смещены по шагу между полюсом 83 и полюсом 83 с таким расчетом, что в условиях подходящего возбуждения катушек 84 зубчатая шестерня 19 приводится во вращение и перемещает через гайку 18 и шпиндельную втулку 15 подъемный электромагнит 80 вместе с опорной рамой 50 ннерх и вниз. Опорная рама 50 при этом не < онершает никаких вра",.:,: тельных движений, так как она удерживается при и >маши электромагнитной си5

20 стемь между зубчатым кольцом 51 и полюсами ?О в угловом положении.

На каждом статоре 80 при помощи нинтов 88 смонтированы два блока 87, которые связаны с фундаментной плитой

11 при помощи винтов 89. Опорная рама 50 снабжена опорной поверхностью для полупроводниковых пластин 100.

Опорная поверхность для пластин 100 насажена на опорное кольцо 101, на окружности которого располагаются юстировочные винты 102. Опорное кольцо 101 закреплено в ре.зьбовых втулках

54 посредством винтов. При этом юстировочные винты 102 предназначены для подрегулировки вращения опорной поверхности для пластинок с исключением биения из-за перекоса.

Опорное .кольцо 101 снабжено осевым отверстием. Внутри отверстия находится втулка 103, а в ней уплотнительный поршень 104. Уплотнительный поршень

104 имее" шланговый патрубок 105 для для подачи сжатого воздуха, а также узел электрического присоединения

107 для кинтактиронания с полупровод-, никовой пластинкой.

Шпилька 108, закрепленная в опорI ном кольце 1 О I а Входит сВоим шГифтом через втулку 103 внутрь кольцевого паза 104.1 уплотнительного поршня 1 04.

Кроме того, в отверстие опорного кольца 101 вставлена вставка 109.

Между вставкой 109 и уплотнительным поршнем 104 располагается конус 111 с нажимной пружиной 112, обеспечивающей электрический контакт от присоединения 107 через уплотнительный поршен 104 до вставки 109.

На опорное кольцо 101 насажен отцентрированный вставкой 109 поддон для полупроводниковых пластинок 113„ закрепленный винтом 14 на вставке

109. Этот винт 14 предназначен одновременно для электрического соединения поддона,цля пластинок 113 и вставки 109. Поддон 113 для пластинок снабжен радиальными отверстиями 113.1 и

-113,2, которые заглушаются уплотнительными винтами 115.

7 14

Первая канальная система 116 соеди няет шланговый патрубок 106 с отверстиями t13.1, соединенными с наклонными отверстиями 113.3, которые все направлены в одном направлении, проведены вплотную до поверхности поддона для полупроводниковых пластинок

1t3 Под воздействием подводимого сжатого воздуха ка шланговом патрубке 106 полупроводниковая пластинка

{не показана) перемещается от поддона для пластинки 113 на воздушкой подушке в направлении перемещения.

От шлангового патрубка 105 к отверстию 113,2 проведена вторая канальная система 117.

По ходу отверстия 113.2 имеются несколько клапанов 118. Клапаны 118 при помощи винтов 119 возможно зафиксировать в двух положениях, которые в зависимости от положения освобождают дальнейшую подачу вакуума через отверстие 113.2 или коммуникацию с кольцевыми пазами 113.4 или же производят блокировку. Кроме того, от канальной системы 117 до поверхности поддона для пластинок 113 просверле- ны восемь наклонных отверстий 113.5.

Таким образом, в условиях подачи вакуума к шланговому патрубку 105 с одновременным отключением подачи сжатого воздуха Ы шланговых патрубках

106 при прохождении сквозь отверстия

113.5, имеется возможность зажатия полупроводниковых пластин размером

37 мм или 1-1/2 по диаметру, а not сле подключения кольцевых пазов

113.4 возможно зажать полупроводни.ковые пластинки размерами от 50 мм или 2" до 150 мм или 6" по диаметру.

Опорная поверхность для полупроводниковых пластинок 100 совершает все перемещения опорной рамы 50, как, например, поворот на любой угол, непрерывную подрегулировку рабочей отметки для выравнивания разностей толщины полупроводниковых пластинок и бытродействующее приподнимание в целях контактирования полупроводни- . ковых пластинок с зондами устройства для испытания полупроводниковых пластин.

К фланцу 61 прикреплен первый световой барьер 120. Между двумя. зубьями 19.1 вклеена зеркальная плоскость 121, от которой свет отражается. Этим самим определяется исходное положение зубчатой шестерни 19.

51786 8 ъ

Второй световой барьер 1?5 предусматривается для опорной рамы 50.

Для этой цели на зубчатом кольце

5 i предусматривается перемычка 126 с отражающей зеркальной торцовой поверхностью 126.1, которая замыкает траекторию прохождения света в определенном угловом положении опорной рамы 50 в самом нижнем положении зубчатой шестерни 19, Если оба световых барьера 120, t25 обладают замккутым контуром прохождения света, то отмечается однозначное определение углового положения и рабочей отметки опорной рамы

50 и, таким образом, опорной поверхности для пластинок 100, На выемочном пазу 11.2 на окруж2р ности фундаментной плиты 11 смонтирован присоединительный блок 130.

Внутри каркасного корпуса 13 1 закреплены шланговые патрубки 132, от которых шланги (ке изображены) прове25 дены влотную к шланговым па рубкам

65.,Еще один шланговый патрубок 133 сообщается со шланговым патрубком 33.

Шланговые патрубки 132 и 133 сообщаются через каналы внутри каркаса

З0 131 с первым магистральным соединительным патрубком 134 для снабжения воздушных подшипников сжатым воздухом.

Еще одно магистральное присоединение 135 сообщается через шланговый патрубок 136 и шланг со шланговым патрубком 105 и формирует блок для вакуумного снабжения. Еще третий магистралькый узел присоединения 137 сообщается через шланговый патрубок

4g 138 со шланговым патрубком 106 и создает, таким образом, блок воздухоснабжекия для узла пневматической транспортировки.

На верхней поверхности основного

4В каркаса 131 закреплена плита 139 со штеккером 14 1. Штеккер 141 закрывается защитным кожухом 142.

Устройство работает следующим образом.

Жестко соединенная с опорой для пластин 100 поворотная часть сервопривода опирается на воздушную подушку цилиндрической образующей опорной рамы 50, При этом воздух пода55 ется из форсунок 62, размещающихся со стороны воздушкой подушки фланца 61. Воздушный зазор задается размерами, значит наружным диаметром опорной рамы 50 и внутренним диаметЭ

9 145178 ром фланца 61 и находится в пределах от 10...20 мкм. Без воздействия привода для позиционирования по оси cf поэтому рама 50 поворачивалась бы

5 без сграпичения во фланце 61, а под воздействием привода для позиционирования по сси Ц задается зависимая ст соответствующего состояния возбудителя привязка фланца 61 и опорной рамы 50, Осевое положение опорной рамы

50 определяется одной из двух поверхностей с воздушной подушкой 44 ..гли 45, в зависимости от того, находится ли опорная плита 100 для пластин в нижнем или в верхнем положении. Усилия воздействия воздушной

r:.oäóøKè находятся в положении рави весия " магнитными усилиями, так

-то в осевом направлении устанавливается воздушный зазор размером ат

10...20 мкм. Причиной для магнитных усилий является магнитный поток, генерируемый несколькими постоянными электромагнитами 35, причем этот поток протекает через носитель 34 для электромагнитов, через поверхность опоры с воздушной подушкой 44, через

; литу 52, опорную раму 50 и постаян- рд ный электромагнит 35.

Если предполагается изменение опорной поверхности для пластин в вертикальное положение, например, переключение, исходя иэ замаркированного на фиг, 2 нижнего положения, то комперсирующеа воздействие на поверх". алость воздушной подушки 44 магнитное усилие ликвидирует за счет магнитного потока, проникающего сквозь спорную поверхность с воздушной подушкой. Эта, например, производится тем, что к последовательно подсоединенным катушкам 38 подводится ток, создающий магнитный поток, противо,действующий проникающему опорную поверхность воздушной подушки 44 магнитному потоку, а = другой стороны проникает сквозь подлежащую активирсванию поверхность воздушной подушки 45„ так чта там действуют интенсив.ные магнитные усилия притяжения. Впоследствии, в результате этого опорная рама 50 перемещается наверх до того момента, когда плита 53 с держателем для магнитов 34 не активирует спор.ую поверхность 45 воздушной r:.... ..óøки. Тск, обтекающий катушки 38, теперь может отключаться, так как по6 0 ток гсстояннога электромагнита 35 почти полностью проникает с,;вазь опорную поверхность воздушной подушки

45, зафиксируя тем самым верхнее положение опоряой рамы (бистабильный принцип функционирования подъемного электромагнита 30). функции подъемнога электромагнита

30 и привода для позиционирования 4 действуют совершенно независимо друг от друга, несмотря на обпще опорные поверхности с воздушнай подушкой.

Активная часть подъемного электро= магнита 30 соединена подвижно посредством шариков 27, а в осевом направлении соединена заподлицо с зубчатой шестерней 19, представляющей собой ротор для привода в направлении Е и изготовленной из мягкамагнитных материалов. Опирание зубчатой шестерни обеспечивается посредством жестко соединенной с ней резьбовой гайкой

18, насаженной на втулку со шпинделем 15, так что при вращении зубчатой шестерни 19 происходит вертикальное перемещение активной части подъемнога электромагнита 30 Так как опора для нластин 100 соединена

oпорную раму .50 H одну Bs pB .опорчых поверхност и с воздушкой по»» душкой 44 или 45 с подъемным электромагнитом 16 то заодно" с вращением зубчатой шестерни 19 осуществляется .также и непрерыьное вертикальное перемещение опорной плиты 100 для пластин.

Таким образом„, настоящий сервапри-вод обеснечивае возможность двух видов независимых друг от друга вертикальчых перемещения . ускоренное подъемное перемещение привода для электромагнитов через постоянный шаг перемещен«ия порядка, например, 0,4 мм и квази-непрерывное, относи тельно медленное подъемное перемещение вращательного шагового привода для направления Е на расстояние, например 4 мм при минимальных шагах отдельных перемещений, например, 2в5

Одновременно опорную поверхность

100 можно наворачивать при помощи привода типа на любой угол, не изменяя при этом вертикального па зицнонирования.

Функция привода типа "К" (Фиг.4)

Привод типа "Z" представляет собой шаговой электродвигатель вращательно"

51786

ll 14

ro типа. На образующей дискообразного ротора 19 размещаются зубья. Статор 80 оснащен четырьмя полюсами 83 из магнитно-мягкого железа, каждый. из которых оснащен катушкой 84 и отделенные от ротора 19 зазором от приблизительно 0,1-0,2 мм. Полюса из магнитно-мягкого железа также снабжены зубьями 83.1 с шагом зацепления

Т ротора 19, причем зубья четырех полюсов однако смещены относительно друг друга на шаг примерно 0,25 Т, 0,5 Т и 0 ° 75Т. Постоянный электромагнит 82 создает электромагнитный поток, поступающий через два полюса и зазор в ротор 19, протекает там

l приблизительно тангенциально до остальных двух полюсов, а через них снова поступает в постоянный электромагнит 82.

За счет токов в катушках 83;, которые могут воспринимать значения

+1 О, -1, зубья ротора перемещаются в определенное положение относительно статорных зубьев, Так, например, для иллюстрированного на фиг. 4 положения зубьев для обоих верхних полюсов может приниматься катушечный ток i

i g = О, для катушки 84 — ток i 1=

= +1 и для катушки нижнего полюса— ток i = -1. Если теперь токовая нагрузка четырех катушек изменяется от 1 О 2 13 1 1Ф 1

Ь i< -=-1 " . =+1 i - = 0 i = О

2 3 4 то ротор перемещается на 0,25 Т шага (в фиг. 4 это будет в направлении наверх), т.е. теперь зубья ротора будут находиться в диаметрально противоположном положении относительно зубьев второго полюса. Еще одно изменение токовой нагрузки в

i О, i - =О, iz-- -1, 1 +1 вызывает дополнительное вращение ротора в направлении наверх на.шаг

0,25 Т,.

Функция электромагнитного привода выбрасывателя.

Электромагнитный привод действует как бистабильная система привода и требует для управления не статический сигнал, а только электрические импульсы, полярность которых совпадает с нужным направлением перемещения. Преимуществом является отсут-! ствие энергопотребления в обоих ста бильных положениях покоя.

Конструктивно опорные поверхности под воздушной подушкой выполнены так, 5

50 что в конце перемещения за счет сжатия воздуха между поверхностями имеет место эффективное заторможение перемещения, а также подавление вредных вибраций отскока.

Функция привода для направления .

Функциональный принцип привода по принципу в максимально возможной степени соответствует принципу, описанному для привода типа "Z". Показанная в фиг. 3 конструкция показывает постоянный электромагнит 73, поток которого в обе стороны разбивается на 2 сегмента с зубьями 72.

Опорная рама 51 представляет собой ротор, изготовленный иэ магнитномягкого матерИала и который на цилиндрической образующей имеет тонкое зацепление с шагом примерно

0,6 мм (не показано). Пазы между зубьями.заполнены не намагничиваемым термореактивным материалом. Сегменты с зубьями ?2 поверхностей полюсов имеют такой же шаг между зубьями, что и опорная рама, и аналогично, как для привода Z> согласно фиг.4. между поверхностями полюсов имеется разное смещение шага между зубьями.

В осевом направлении поверхность растра шага опорной рамы превышает длину сегментов с зубьями 72 на величину перемещения в направлении оси Е для того, чтобы обеспечивать одинакоьый эффект усилия для всех положений

Z °

За счет благоустроенного управленчя протока токов в катушках 74 отдельн.;х полюсов аналогично, как для чривода Е, возможно шаговое (индексируемое) вращательное движение ротора (опорной рамы 50) относительно полюсов. В отличие от привода 7, где для тока в катушках возможны только 3 режима +1, О, -1, для привода Ц катушечные токи изменя-. ются только в очень небольших интервалах. Изменение (подрегулировка) происходит почти непрерывно в положительном и отрицательном диапазоне предельнык токов.

Формула изобретения

1. Сервопривод, преимущественно в устройствах для испытания интегральных схем на полупроводниковой пластине, содержащий планшайбу, установленную на шпиндельной втулке, ме14517 ханизмы подъема и поворота планшайбы с электромагнитными элементами, ферромагнитными гребенками, воздушным демпфирующим подшипником и диском, 5 отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, он снабжен подшипниковым кольцом с выемками и с -расположенным внутри него цилиндрическим корпусом с верхней и нижней опорными плитами и подъемным электромагнитом, размещенным внутри корпуса, при этом электромагнитные элементы механизма вращения планшайбы размещены B выемках подшипникового кольца, а одна из ферромагнитных гребенок размещена на поверхности корпуса с возможностью взаимодействия с электромагнитными элементами механизма вращения, причем рб электромагнитные элементы механизма вертикального перемещения планшайбы размещены на основании, а вторая ферромагнитная гребенюка выполнена íà zpI— линдрической поверхности диска, уста- 25 новленного на шпиндельной втулке с воэможностью вращения и кинематически связанного с подьемным электромагнитом.

ЗО

2. Сервопривод по п. i, о т л ич а ю шийся тем, что подъемный электромагнит выполнен с верхней и нижней опорными поверхностями, на которых на равномерно распределен35 них расстояниях выполнены воздушные сопла для соединения с системой подачи возлуха, причем подъемный электромагнит установлен с воэможностью взаимодействия с верхней и нижней опорными плитами корпуса.

3. Сервопривод по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что на внут-. ренней поверхности подшипникового кольца выполнены воздушные сопла для 45 соединения с системой подачи воздуха.

4. Сервопривод по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что диск с ферромагнитной гребенкой снабжен гай86 14 кой, навинченной на наружную резьбу шпиндельной втулки.

5. Сервопривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что полюса электромагнитных элементов выполнены в виде гребенки, шаг зубьев которой равен шагу зубьев ферромагнитной гребенки на диске, причем шаг зубьев между полюсами смещен относительно зубьев гребенки на диске.

6. Сервопривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что механизм для вертикального перемещения снабжен осевым {упорным) подшипником, соединенным с гайкой и при помощи втулки .с подъемным электромагнитом.

7. Сервопривод по II. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен сепараторным шарикоподшипником, размещенным между опорной поверхностью шпиндельной втулки и опорной поверхностью втулки подъемного электромаг» нита.

8. Сервопривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что подъемный электромагнит снабжен одним или несколькими постоянными магнитами.

9. Сервопривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен опорным кольцом, закрепленным при помощи изоляторов, резьбовых втулок и винтов на верхней плите цилиндрического корпуса.

10. Сервопривод по п. 1, о т л и- . ч а ю шийся тем, что планшайба набжена уплотнительным поршнем, становленным подвижно относительно планшайбы.

1i. Сервопривод по и. 1,о т л ич а ю шийся тем., что он снабжен фотодатчиками с зеркальными элементами, причем один из sBpKGJIbBblx элементов размещен между зубьями зубчатого колеса, а другой зеркальный элемент размещен на корпусе с. возможностью взаимодействия с фотодатчиком в пре делах нйжнего положения гайки относительно шпинделя.

345i7B6 в. os ац т

11ЛХ Я74У . МГЛА ИЪ,Ч

Г

Ю М

О 7ХФ

1451786

1451786 и 727 19. 1

as f5 фиг 7

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Товтин

Зака з 7087/52

f35

137

Техред Л.Олийнык

Тираж 694

Корректор В. Бутяга

Подписное