專利名稱：一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械設計領域的氣動控制技術領域，特別是一種消除雙作用氣缸換向抖動 的控制裝置。
背景技術：
在機械設計中經(jīng)常會用到氣動控制，氣動控制因其設計靈活，控制方便而被廣泛應用 于自動機械中。但是，氣動控制中驅(qū)動裝置尤其是雙作用氣缸的換向時的"抖動"現(xiàn)象對 氣動控制的準確性與可靠性都有很大的影響。下面以氣動控制在半導體加工設備中的應用 進行具體說明。
在半導體加工過程中，對刻蝕環(huán)境的潔凈程度要求非常高，機械結(jié)構會由于磨損等原 因產(chǎn)生對環(huán)境污染的雜質(zhì)顆粒，而液壓機構難免有油污滲出對刻蝕環(huán)境造成較大的影響。 而氣動的傳送與控制裝置幾乎不產(chǎn)生環(huán)境污染，被廣泛地應用于半導體加工過程中。
以半導體加工過程中晶片舉升裝置為例，對晶片的加工通常是在反應腔室內(nèi)進行的。 通過傳輸機構如機械手將晶片送至反應腔室的靜電卡盤上，靜電卡盤內(nèi)有電極并接入直流 電源，加工過程中，晶片被靜電卡盤通過靜電作用固定于靜電卡盤上面，加工完畢后，首 先對晶片進行放電，然后通過舉升裝置把晶片升起，機械手進入反應腔室把晶片取走，然 后準備加工下一片晶片。
晶片舉升裝置的工作結(jié)構示意圖如圖l所示，在半導體加工設備刻蝕機中，晶片6通過 機械手放到升針4上，晶片舉升裝置控制升針4下降，晶片6被置于靜電卡盤5上，并通過靜 電作用夾持住晶片6，此時，晶片6處于最低位置；然后開始刻蝕工藝過程?？涛g工藝完成 后，先消除靜電卡盤5與晶片6之間的靜電作用，然后晶片舉升裝置控制升針4升起，晶片6 --直升到最高位，再由機械手取走?？梢?，升針4的上升與下降由晶片6舉升裝置完成，該 裝置由氣缸3、連接件l、導桿2及升針4構成，圖1中氣缸3的活塞桿是向下放置的，活塞桿7 伸出與縮入帶動升針4的下降與上升。晶片6在最高位及最低位時，其中心軸的位置需要不 變，而且在上升及下降過程中晶片6需要保持水平，不得抖動，更不能出現(xiàn)滑移，否則晶片
6失位會引起刻蝕效果不理想，甚至造成晶片6的報廢，所以該晶片舉升裝置必須運行平 穩(wěn)，氣缸的控制尤為重要。
圖2是圖1所述晶片舉升裝置的控制裝置的氣路原理圖。通過兩位五通電磁閥100來控制 雙作用氣缸300的有桿腔和無桿腔的進氣轉(zhuǎn)換，五通電磁閥100和雙作用氣缸300之間設有排 氣節(jié)流閥210、 220，在兩個腔進氣轉(zhuǎn)換完成后，活塞運行較穩(wěn)定，低速平穩(wěn)性好。
此控制裝置存在的缺點在于，當該氣路在氣缸兩個腔進氣轉(zhuǎn)換時，即氣缸活塞桿7伸出 或縮入瞬間，活塞會突然加速，也就是所述的"抖動"。在活塞桿7縮入瞬間，因為此時升 針4埋在靜電卡盤5上表面以下，運行平穩(wěn)后才頂?shù)骄?，故不會引起問題；而當無桿腔丌 始充氣瞬間，因為空氣的可壓縮性，出現(xiàn)活塞桿7的"急速伸出"現(xiàn)象，也就是所述的"抖 動"。然后才過渡到平穩(wěn)運行，這樣會造成晶片6因與升針4瞬間脫離而造成晶片6失位，導 致不良后果。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以消除雙作用氣缸換 向抖動的控制裝置。保證氣動控制中執(zhí)行裝置平穩(wěn)，可靠地運行。 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的-
本發(fā)明提供了一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，連接于雙作用氣缸的兩進氣 端控制其運動，所述控制裝置包括換向閥、雙向調(diào)速閥與節(jié)流閥，換向閥的進口接氣 源，換向閥的一個出口通過雙向調(diào)速閥接雙作用氣缸的一個進氣端，換向閥的另一個出口 通過節(jié)流閥接雙作用氣缸的另一個進氣端。
所述的控制裝置還包括變速裝置，變速裝置包括兩個兩位二通閥，第一兩位二通閥安 裝于設有雙向調(diào)速閥的進氣管路上，與所述雙向調(diào)速閥串聯(lián)，第二兩位二通閥并聯(lián)于串聯(lián) 連接的所述雙向調(diào)速閥與第一兩位二通閥的兩端。
所述的兩位二通閥為兩位二通電磁閥。
所述的節(jié)流閥為單向節(jié)流閥。
所述的換向閥為兩位五通電磁閥。
所述的控制裝置還包括檢測單元與自動控制單元；
檢測單元，用于檢測雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)；
自動控制單元，根據(jù)檢測單元檢測到的雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)參數(shù)，控制換向閥 及兩位二通閥的工作狀態(tài)，進而控制雙作用氣缸的工作。 所述的檢測單元包括檢測雙作用氣缸的位置傳感器。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明通過在雙作用氣缸的氣動控制系統(tǒng)中 設置一個控制裝置，通過該控制裝置改變進氣管路中氣流的流量，實現(xiàn)雙作用氣缸的平穩(wěn) 運行，消除了雙作用氣缸啟動時活塞桿的"急速伸縮"現(xiàn)象，也就是消除雙作用氣缸的換 向時的"抖動"現(xiàn)象。將其應用于刻蝕機晶片舉升裝置，可避免氣缸啟動時活塞桿"急速 伸出"現(xiàn)象，提高雙作用氣缸穩(wěn)定性與可靠性，同時不影響雙作用氣缸的運行時間要求， 晶片不會出現(xiàn)失位，滿足了刻蝕機對晶片舉升裝置的要求。


圖l所示現(xiàn)有技術的晶片舉升裝置的工作結(jié)構示意圖2所示圖1晶片舉升裝置的控制裝置的氣路原理圖3所示為本發(fā)明第一實施例晶片舉升裝置的控制氣路原理圖4所示為本發(fā)明第二實施例晶片舉升裝置的控制氣路原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心是在雙作用氣缸的氣動控制系統(tǒng)中設置一個控制裝置，通過該控制裝 置改變進氣管路中氣流的流量，實現(xiàn)雙作用氣缸的平穩(wěn)運行，消除了雙作用氣缸啟動時活 塞桿的"急速伸縮"現(xiàn)象，也就是消除雙作用氣缸的換向時的"抖動"現(xiàn)象，同時不影響 雙作用氣缸的運行時間要求。
下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施例附圖對本發(fā)明作詳細說明。
實施例一
本發(fā)明提供的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置是在現(xiàn)有技術上的改進，如圖3所 示，作為換向閥的兩位五通電磁閥10的進氣口接氣源，在兩位五通電磁閥10的一個出口處連 接一個雙向調(diào)速閥30，該雙向調(diào)速閥30的另一端接雙作用氣缸50的一個進氣端。當晶片由最 高位傳送至最底位時，氣流從兩位五通電磁閥10的一個出口流出后通過雙向調(diào)速閥30進入雙 作用氣缸10的無桿腔，為了防止雙作用氣缸50在啟動時氣缸活塞桿"急速伸出"現(xiàn)象，可以
通過雙向調(diào)速閥30調(diào)節(jié)管路中氣流的流速，使雙作用氣缸50平穩(wěn)運行，雙作用氣缸50有桿腔 內(nèi)的氣流通過單向節(jié)流閥40流入兩位五通電磁閥10。此時，單向節(jié)流閥40起節(jié)流作用，雙作 用氣缸50的無桿腔進氣節(jié)流，有桿腔排氣節(jié)流，雙作用氣缸50的活塞桿平穩(wěn)伸出。當晶片由
最低位傳送至最高位時，兩位五通電磁閥10控制雙作用氣缸50的兩個腔進排氣轉(zhuǎn)換，氣流通 過單向節(jié)流閥40進入雙作用氣缸50的有桿腔，此時，單向節(jié)流閥40不起節(jié)流作用，使活塞桿 縮入，而無桿腔內(nèi)的氣流通過雙向調(diào)速閥30流入兩位五通電磁閥10。此時，雙作用氣缸50有 桿腔進氣，無桿腔排氣節(jié)流。
為了確保能夠準確及可靠的控制雙作用氣缸的運行，可以在控制裝置中增加檢測單元和 自動控制單元，檢測單元通過位置傳感器檢測雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)，自動控制單元根
據(jù)檢測單元檢測到的雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)參數(shù)，控制換向閥及兩位二通閥的工作狀 態(tài)，進而控制雙作用氣缸的工作。 實施例二
本例作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，為了保證雙作用氣缸的運行過程穩(wěn)定，運行時間 亦可滿足要求，在控制裝置中增加一個變速裝置，如圖4所示，在第一實施例晶片舉升裝置 的控制氣路中，增加一個變速裝置，該變速裝置包括兩個第一兩位二通電磁閥21與第二兩 位二通電磁閥22，第一兩位二通電磁閥21安裝于設有雙向調(diào)速閥30的氣管路上，與該雙向 調(diào)速閥30串聯(lián)，第二兩位二通電磁閥22并聯(lián)于串聯(lián)連接的雙向調(diào)速閥30與第一兩位二通電 磁閥21的兩端。當晶片由最高位傳送至最低位時，兩位五通電磁閥10控制雙作用氣缸50的 兩個腔進排氣轉(zhuǎn)換，此時，第一兩位二通電磁閥21通電導通，而第二兩位二通電磁閥22斷 電斷開，雙向調(diào)速閥30工作，無桿腔進氣節(jié)流，有桿腔排氣節(jié)流，雙作用氣缸50活塞桿平 穩(wěn)伸出，當晶片運行至接近最低位時，第一兩位二通電磁閥21斷電斷開，第二兩位二通電 磁閥22通電導通，雙作用氣缸50的無桿腔表現(xiàn)為快速進氣，而有桿腔依然排氣節(jié)流，使雙 作用氣缸50的活塞桿快速平穩(wěn)運行至完全伸出；當把晶片由最低位傳送至最高位時，兩位 五通電磁閥控制氣缸的兩個腔進排氣轉(zhuǎn)換，第一兩位二通電磁閥21通電導通，而第二兩位 二通電磁閥22斷電斷開，雙向調(diào)速閥30工作，無桿腔排氣節(jié)流，有桿腔進氣，雙作用氣缸 50活塞桿運行一段后，升針頂?shù)骄?，并平穩(wěn)送至最高位。
同樣，為了確保能夠準確及可靠的控制雙作用氣缸的運行，可以在控制裝置中增加檢 測單元和自動控制單元，檢測單元通過位置傳感器檢測雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)，自動 控制單元根據(jù)檢測單元檢測到的雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)參數(shù)，控制換向閥及兩位二通 閥的工作狀態(tài)，進而控制雙作用氣缸的工作。
在以上實施例中，雙作用氣缸活塞桿可以向下放置，也可向上放置，都能取得相同的 效果。當然雙作用氣缸的方向是不受任何限制的，只有在氣動控制系統(tǒng)中包括雙作用氣缸
可采用本發(fā)明的裝置來進行控制，消除雙作用氣缸的換向時的"抖動"現(xiàn)象。也均是本發(fā) 明的范圍。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1、一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，連接于雙作用氣缸的兩進氣端控制其運動，其特征在于，所述的控制裝置包括換向閥、雙向調(diào)速閥與節(jié)流閥，換向閥的進口接氣源，換向閥的一個出口通過雙向調(diào)速閥接雙作用氣缸的一個進氣端，換向閥的另一個出口通過節(jié)流閥接雙作用氣缸的另一個進氣端。
2、 根據(jù)權利要求l所述的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，其特征在于，所述的控制裝置還包括變速裝置，變速裝置包括兩個兩位二通閥，第一兩位二通閥安裝于設有雙 向調(diào)速閥的進氣管路上，與所述雙向調(diào)速閥串聯(lián)，第二兩位二通閥并聯(lián)于串聯(lián)連接的所述 雙向調(diào)速閥與第一兩位二通閥的兩端。
3、 根據(jù)權利要求2所述的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，其特征在于所述的兩位二通閥為兩位二通電磁閥。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，其特征在于所述 的節(jié)流闊為單向節(jié)流閥。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，其特征在于所述的換向閥為兩位五通電磁閥。
6、 根據(jù)權利要求1或2所述的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，其特征在于所述的控制裝置還包括檢測單元與自動控制單元；檢測單元，用于檢測雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)；自動控制單元，根據(jù)檢測單元檢測到的雙作用氣缸的運行位置狀態(tài)參數(shù)，控制換向閥 及兩位二通閥的工作狀態(tài)，進而控制雙作用氣缸的工作。
7、 根據(jù)權利要求6所述的消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，其特征在于所述的 檢測單元包括檢測雙作用氣缸的位置傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，連接于雙作用氣缸的兩進氣端控制其運動，控制裝置包括換向閥、雙向調(diào)速閥與節(jié)流閥，換向閥的進口接氣源，換向閥的一個出口通過雙向調(diào)速閥接雙作用氣缸的一個進氣端，換向閥的另一個出口通過節(jié)流閥接雙作用氣缸的另一個進氣端。另外，控制裝置中還包括檢測單元與自動控制單元，用于檢測雙作用氣缸運行情況，進而控制雙作用氣缸的工作。通過該控制裝置可以消除氣缸啟動時活塞桿的“急速伸出”現(xiàn)象，也就是消除雙作用氣缸的換向時的“抖動”現(xiàn)象。提高雙作用氣缸穩(wěn)定性與可靠性，同時不影響雙作用氣缸的運行時間要求。
文檔編號F15B21/00GK101201074SQ200610165298
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權日2006年12月15日
發(fā)明者王志升 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司