[发明专利]一种消除双作用气缸换向抖动的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械设计领域的气动控制技术领域，特别是一种消除双作用气缸换向抖动的控制装置。

背景技术

在机械设计中经常会用到气动控制，气动控制因其设计灵活，控制方便而被广泛应用于自动机械中。但是，气动控制中驱动装置尤其是双作用气缸的换向时的“抖动”现象对气动控制的准确性与可靠性都有很大的影响。下面以气动控制在半导体加工设备中的应用进行具体说明。

在半导体加工过程中，对刻蚀环境的洁净程度要求非常高，机械结构会由于磨损等原因产生对环境污染的杂质颗粒，而液压机构难免有油污渗出对刻蚀环境造成较大的影响。而气动的传送与控制装置几乎不产生环境污染，被广泛地应用于半导体加工过程中。

以半导体加工过程中晶片举升装置为例，对晶片的加工通常是在反应腔室内进行的。通过传输机构如机械手将晶片送至反应腔室的静电卡盘上，静电卡盘内有电极并接入直流电源，加工过程中，晶片被静电卡盘通过静电作用固定于静电卡盘上面，加工完毕后，首先对晶片进行放电，然后通过举升装置把晶片升起，机械手进入反应腔室把晶片取走，然后准备加工下一片晶片。

晶片举升装置的工作结构示意图如图1所示，在半导体加工设备刻蚀机中，晶片6通过机械手放到升针4上，晶片举升装置控制升针4下降，晶片6被置于静电卡盘5上，并通过静电作用夹持住晶片6，此时，晶片6处于最低位置；然后开始刻蚀工艺过程。刻蚀工艺完成后，先消除静电卡盘5与晶片6之间的静电作用，然后晶片举升装置控制升针4升起，晶片6一直升到最高位，再由机械手取走。可见，升针4的上升与下降由晶片6举升装置完成，该装置由气缸3、连接件1、导杆2及升针4构成，图1中气缸3的活塞杆是向下放置的，活塞杆7伸出与缩入带动升针4的下降与上升。晶片6在最高位及最低位时，其中心轴的位置需要不变，而且在上升及下降过程中晶片6需要保持水平，不得抖动，更不能出现滑移，否则晶片6失位会引起刻蚀效果不理想，甚至造成晶片6的报废，所以该晶片举升装置必须运行平稳，气缸的控制尤为重要。

图2是图1所述晶片举升装置的控制装置的气路原理图。通过两位五通电磁阀100来控制双作用气缸300的有杆腔和无杆腔的进气转换，五通电磁阀100和双作用气缸300之间设有排气节流阀210、220，在两个腔进气转换完成后，活塞运行较稳定，低速平稳性好。

此控制装置存在的缺点在于，当该气路在气缸两个腔进气转换时，即气缸活塞杆7伸出或缩入瞬间，活塞会突然加速，也就是所述的“抖动”。在活塞杆7缩入瞬间，因为此时升针4埋在静电卡盘5上表面以下，运行平稳后才顶到晶片6，故不会引起问题；而当无杆腔开始充气瞬间，因为空气的可压缩性，出现活塞杆7的“急速伸出”现象，也就是所述的“抖动”。然后才过渡到平稳运行，这样会造成晶片6因与升针4瞬间脱离而造成晶片6失位，导致不良后果。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是：提供一种可以消除双作用气缸换向抖动的控制装置。保证气动控制中执行装置平稳，可靠地运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种消除双作用气缸换向抖动的控制装置，连接于双作用气缸的两进气端控制其运动，所述控制装置包括：换向阀、双向调速阀与节流阀，换向阀的进口接气源，换向阀的一个出口通过双向调速阀接双作用气缸的一个进气端，换向阀的另一个出口通过节流阀接双作用气缸的另一个进气端。

所述的控制装置还包括变速装置，变速装置包括两个两位二通阀，第一两位二通阀安装于设有双向调速阀的进气管路上，与所述双向调速阀串联，第二两位二通阀并联于串联连接的所述双向调速阀与第一两位二通阀的两端。

所述的两位二通阀为两位二通电磁阀。

所述的节流阀为单向节流阀。

所述的换向阀为两位五通电磁阀。

所述的控制装置还包括检测单元与自动控制单元；

检测单元，用于检测双作用气缸的运行位置状态；

自动控制单元，根据检测单元检测到的双作用气缸的运行位置状态参数，控制换向阀及两位二通阀的工作状态，进而控制双作用气缸的工作。

所述的检测单元包括检测双作用气缸的位置传感器。