專利名稱：一種磁力傳動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)用機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及在ic制造產(chǎn)業(yè)中，在真空環(huán)境中起硅片傳輸與定位作用的硅片傳輸機器人用的一種磁力傳動器。
技術(shù)背景近年來，隨著科學(xué)技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對硅片的加工與制造環(huán)境提出了更高的要求，尤其是在ic制造業(yè)中，可靠度、潔凈度和精密度等技術(shù)指標(biāo)的提高已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。為了適應(yīng)這種要求，國外一些公司開發(fā)出了用于硅片傳輸?shù)恼婵諜C器人，如美國的brooks公司和曰本 的rorze公司。目前，真空機器人普遍采用的是機械傳動。機械傳動由于零部件的接 觸摩擦，不可避免地產(chǎn)生塵埃粒子，從而影響了環(huán)境的潔凈度。因此，為 了減少機械傳動部件對環(huán)境的污染，使機器人適應(yīng)于在更高潔凈環(huán)境和真 空環(huán)境下的應(yīng)用，傳統(tǒng)的機械傳動技術(shù)和普通機器人機構(gòu)已滿足不了應(yīng)用 發(fā)展的需求，于是我們提出了面向真空機器人的磁力傳動技術(shù)的研究。磁力傳動技術(shù)是以現(xiàn)代磁學(xué)的基本理論，應(yīng)用永磁材料或電磁鐵磁極 所產(chǎn)生同性相斥、異性相吸的磁力作用，來實現(xiàn)力或力矩?zé)o接觸傳遞的一 種新技術(shù)。實現(xiàn)這一技術(shù)的裝置稱為磁力傳動器，又稱為磁力驅(qū)動器、磁 力耦合器、磁力聯(lián)軸器等。在現(xiàn)有的技術(shù)中，對磁力傳動設(shè)備的研究相對較少，應(yīng)用于真空機器 人上的磁力傳動器在國內(nèi)處于空白階段。國內(nèi)為數(shù)不多的幾項磁力傳動方面的發(fā)明專利，主要是應(yīng)用在磁力泵和運輸機械方面。如公開號為CN1163504，名稱為磁力傳動裝置的發(fā)明專利，結(jié)構(gòu)特點是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化 為直線運動，其主要應(yīng)用范圍是汽車和拖拉機等運輸機械。國內(nèi)還沒有應(yīng) 用于真空機器人方面的磁力傳動器專利。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服結(jié)構(gòu)缺陷，提出一種應(yīng)用于真空機器 人上的，能實現(xiàn)同步傳動的，在傳動的同時能起到一定承壓密封作用的， 可以在非機械接觸的情況下傳遞運動和力矩的徑向型圓筒式永磁磁力傳動 器。外轉(zhuǎn)子上粘結(jié)外永磁體，內(nèi)轉(zhuǎn)子上粘結(jié)內(nèi)永磁體，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之 間設(shè)置有密封罩組成一個封閉的空間，能夠有效防止空氣中塵埃粒子和由 于機械接觸所產(chǎn)生的粒子帶來的污染，從而提高精密度。磁力傳動器采用 轉(zhuǎn)矩的徑向型外傳內(nèi)結(jié)構(gòu)形式，有效解決了機械傳動過程中存在的振動、 無法準(zhǔn)確對心以及密封的問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述的一種磁力傳動器，包括實 現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳入的動力輸入部分，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出的動力輸出部分，殼體部分和 磁路部分。動力輸入部分中，動力輸入設(shè)備通過端鍵10與輸入軸11相聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子8通過鍵9與輸入軸11相聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子8通過深溝球軸承15、 深溝球軸承16和深溝球軸承20與殼體14進行定位；磁路部分中，內(nèi)轉(zhuǎn)子 6與內(nèi)永磁體18，外轉(zhuǎn)子8與外永磁體19的聯(lián)接方式均采用膠接，內(nèi)永磁 體18和外永磁體19均是弧形的片狀單元，其中，外永磁體19通過強力膠 粘接在外轉(zhuǎn)子8的內(nèi)壁上，并通過外轉(zhuǎn)子8的軸肩支撐定位；內(nèi)永磁體18 通過強力膠粘接在內(nèi)轉(zhuǎn)子6的外壁上，并通過內(nèi)轉(zhuǎn)子6的軸肩支撐定位；內(nèi)轉(zhuǎn)子6上共計粘接有18片內(nèi)永磁體18，相鄰兩片內(nèi)永磁體18的磁極排 布方向采用反向安裝，外轉(zhuǎn)子8上共計粘接有18片外永磁體19，相鄰兩片 外永磁體19的磁極分布方向采用反向安裝；內(nèi)永磁體18和外永磁體19均 采取了N、 S級交替連續(xù)排布的力矩組合推拉的結(jié)構(gòu)形式；殼體部分中，密 封罩1為T型圓柱狀，其中前端薄壁圓筒狀的部分安裝在內(nèi)永磁體18和外 永磁體19之間，并且與內(nèi)永磁體18和外永磁體19均不發(fā)生接觸，留有一 定間隙；密封罩1通過螺栓21與殼體14相聯(lián)接，密封罩1和殼體14之間 安裝有密封圈7，后端蓋板2通過螺釘3與密封罩1相聯(lián)接，密封罩1通過 內(nèi)轉(zhuǎn)子6上的深溝球軸承17，深溝球軸承22和外轉(zhuǎn)子上的深溝球軸承16 進行定位；殼體14通過固定在外轉(zhuǎn)子8上的深溝球軸承15和深溝球軸承 20進行定位，前端蓋板12通過螺釘13與殼體14相聯(lián)接；動力輸出部分中， 內(nèi)轉(zhuǎn)子6通過鍵5與輸出軸4相聯(lián)接，內(nèi)轉(zhuǎn)子6通過深溝球軸承17和深溝 球軸承22和密封罩1進行定位。所述一種磁力傳動器是通過徑向整體充磁來得到符合要求的內(nèi)外永磁 體；所述一種磁力傳動器，其密封罩采用非導(dǎo)磁金屬材料，永磁體采用稀 土永磁體材料。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的真空機器人用磁力傳動器的永磁體 采用組合推拉式緊密排列方式，能夠有效縮小傳動器體積并提高氣隙磁場 強度，傳動器結(jié)構(gòu)簡單緊湊，磁體分布緊密、體積小、傳遞力矩較大、控 制容易、運行平穩(wěn)、拆裝方便、運動慣量小，可應(yīng)用于潔凈度要求較高的 真空機器人上。


圖1是一種真空機器人用磁力傳動器軸向剖面示意圖，圖2是圖1中 A-A截面的結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)-密封罩，2-后端蓋板，3-螺釘，4-輸出軸， 5-鍵，6-內(nèi)轉(zhuǎn)子，7-密封圈，8-外轉(zhuǎn)子，9-鍵，10-端鍵，11-輸入軸，12-前端蓋板，13-螺釘，14-殼體，15-軸承，16-軸承，17-軸承，18-內(nèi)永磁 體，19-外永磁體，20-軸承，21-螺栓，22-軸承。圖3是一種真空機器人用磁力傳動器磁極排布及力矩合成示意圖。其 中6-內(nèi)轉(zhuǎn)子，8-外轉(zhuǎn)子，18-內(nèi)永磁體，19-外永磁體，a-第一塊磁體， b-第二塊磁體，c-第三塊磁體，F(xiàn)廠推斥力，i^-吸引力，i^-合力。
具體實施方式
下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施例 如附圖l所示，本發(fā)明一種磁力傳動器包括動力輸入部分、動力輸出部 分、殼體部分和磁路部分四部分。在殼體部分的支撐和定位作用下，原動 力通過動力輸入部分輸入，外轉(zhuǎn)子8帶動外永磁體19轉(zhuǎn)動，通過磁路部分 的磁力線耦合帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動，最后通過動力輸出部分將所獲得的轉(zhuǎn)矩 輸出到真空環(huán)境中。下面詳細(xì)說明各運動的工作原理啟動電動機，主動電機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過減速裝置減速后通過端鍵10帶 動輸入軸11轉(zhuǎn)動，輸入軸11通過鍵9的聯(lián)接帶動外轉(zhuǎn)子8開始轉(zhuǎn)動，外 永磁體19隨之做同步轉(zhuǎn)動。以一對在靜止?fàn)顟B(tài)時相互吸引的第一塊磁體a 和第二塊磁體b為例，當(dāng)外永磁體19隨外轉(zhuǎn)子8開始沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時， 原本相互吸引保持靜止?fàn)顟B(tài)的第一塊磁體a和第二塊磁體b開始分離，第 一塊磁體a隨外轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)動時其內(nèi)側(cè)的S級繼續(xù)對第二塊磁體b的外側(cè)N 級產(chǎn)生吸引力&，與此同時轉(zhuǎn)向第二塊磁體b的第三塊磁體c的內(nèi)側(cè)N級對第二塊磁體b的外側(cè)N級產(chǎn)生推斥力i^，根據(jù)力的平行四邊形法則，吸 引力&和推斥力&最終合成為一個能推動第二塊磁體b使其進行同向轉(zhuǎn)動 的周向力&，如圖3所示。在初始階段，內(nèi)轉(zhuǎn)子6和外轉(zhuǎn)子8并不能同步 轉(zhuǎn)動，在經(jīng)過了起步階段的延遲之后，內(nèi)轉(zhuǎn)子6和外轉(zhuǎn)子8最終達(dá)到同步 轉(zhuǎn)動狀態(tài)。內(nèi)永磁體18通過磁力線的耦合獲得轉(zhuǎn)矩并隨之轉(zhuǎn)動，進而帶動 內(nèi)轉(zhuǎn)子6進行轉(zhuǎn)動，內(nèi)轉(zhuǎn)子6通過鍵5的聯(lián)接帶動輸出軸4轉(zhuǎn)動并輸出轉(zhuǎn) 矩。在本發(fā)明一種磁力傳動器中，磁路部分是整個裝置的核心部分，包括 內(nèi)永磁體18和外永磁體19之間氣隙大小，內(nèi)永磁體18和外永磁體19的 對數(shù)多少等因素都對該磁力傳動器的性能有很大影響如果氣隙過大，磁 力線會由于太過發(fā)散而造成浪費，而如果氣隙過小，則不利于力矩的傳遞； 如果磁極對數(shù)太多，會形成磁通的重疊造成浪費，如果磁極對數(shù)太少，則 無法形成推動內(nèi)轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動所需的足夠磁場強度。本發(fā)明一種磁力傳動器 可應(yīng)用于真空機器人上，對于IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
權(quán)利要求
1、一種磁力傳動器，包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳入的動力輸入部分、實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出的動力輸出部分、殼體部分和磁路部分，其特征在于動力輸入部分中，動力輸入設(shè)備通過端鍵(10)與輸入軸(11)相聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子(8)通過鍵(9)與輸入軸(11)相聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子(8)通過深溝球軸承(15)、深溝球軸承(16)和深溝球軸承(20)與殼體(14)進行定位；磁路部分中，內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)與內(nèi)永磁體(18)，外轉(zhuǎn)子(8)與外永磁體(19)的聯(lián)接方式均采用膠接，內(nèi)永磁體(18)和外永磁體(19)均是弧形的片狀單元，其中，外永磁體(19)通過強力膠粘接在外轉(zhuǎn)子(8)的內(nèi)壁上，并通過外轉(zhuǎn)子(8)的軸肩支撐定位；內(nèi)永磁體(18)通過強力膠粘接在內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)的外壁上，并通過內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)的軸肩支撐定位；內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)上共計粘接有18片內(nèi)永磁體(18)，相鄰兩片內(nèi)永磁體(18)的磁極排布方向采用反向安裝，外轉(zhuǎn)子(8)上共計粘接有18片外永磁體(19)，相鄰兩片外永磁體(19)的磁極分布方向采用反向安裝；內(nèi)永磁體(18)和外永磁體(19)均采取了N、S級交替連續(xù)排布的力矩組合推拉的結(jié)構(gòu)形式；殼體部分中，密封罩(1)為T型圓柱狀，其中前端薄壁圓筒狀的部分安裝在內(nèi)永磁體(18)和外永磁體(19)之間，并且與內(nèi)永磁體(18)和外永磁體(19)均不發(fā)生接觸，留有一定間隙；密封罩(1)通過螺栓(21)與殼體(14)相聯(lián)接，密封罩(1)和殼體(14)之間安裝有密封圈(7)，后端蓋板(2)通過螺釘(3)與密封罩(1)相聯(lián)接，密封罩(1)通過內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)上的深溝球軸承(17)，深溝球軸承(22)和外轉(zhuǎn)子(8)上的深溝球軸承(16)進行定位；殼體(14)通過固定在外轉(zhuǎn)子(8)上的深溝球軸承(15)和深溝球軸承(20)進行定位，前端蓋板(12)通過螺釘(13)與殼體(14)相聯(lián)接；動力輸出部分中，內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)通過鍵(5)與輸出軸(4)相聯(lián)接，內(nèi)轉(zhuǎn)子(6)通過深溝球軸承(17)和深溝球軸承(22)和密封罩(1)進行定位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磁力傳動器，其特征在于通過徑向整體充磁來得 到符合要求的內(nèi)外永磁體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種磁力傳動器，其特征在于密封罩采用非導(dǎo)磁 金屬材料，永磁體采用稀土永磁體材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)用機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及在IC制造產(chǎn)業(yè)中，在真空環(huán)境中起硅片傳輸與定位作用的硅片傳輸機器人用的一種磁力傳動器。磁力傳動器包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳入的動力輸入部分，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出的動力輸出部分，殼體部分和磁路部分；動力輸入部分中，動力輸入設(shè)備通過端鍵與輸入軸相聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子通過鍵與輸入軸相聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子通過深溝球軸承與殼體進行定位；磁路部分中，內(nèi)轉(zhuǎn)子與內(nèi)永磁體，外轉(zhuǎn)子與外永磁體的聯(lián)接方式均采用膠接。本發(fā)明的磁力傳動器結(jié)構(gòu)緊湊、磁體分布緊密、體積小、傳遞力矩較大、控制容易、運行平穩(wěn)、拆裝方便、運動慣量小，可應(yīng)用于潔凈度要求較高的真空機器人上。
文檔編號H02K51/00GK101325360SQ20081001235
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者明 叢, 英 姜, 騰 李, 宇 杜 申請人:大連理工大學(xué)