真空吸附装置
阅读说明：本技术 真空吸附装置 (Vacuum adsorption device ) 是由 王建新 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种真空吸附装置,包括：真空吸附盘,真空吸附盘的中心设置有第一吸气口；气液分离结构,包括具有容纳腔体的本体,本体的上半部分的侧壁上设有与容纳腔体连通的入口和出口,入口通过第一管道与第一吸气口连通；真空产生结构,通过第二管道与出口连通；真空吸附装置还包括：液位监测结构,用于实时监测容纳腔体内的液位,并在容纳腔体内的液位超过预设值时发出信号；排液结构,包括储液箱、排液管道以及第一压缩空气提供部,储液箱通过排液管道与本体的底部的排液口连通,第一压缩空气提供部通过第三管道与排液管道连通；控制结构,用于根据液位监测结构发出的信号、控制第一压缩空气提供部提供压缩空气以快速排空排液管道内的液体。(The present invention relates to a vacuum adsorption apparatus, comprising: the vacuum adsorption disc is provided with a first air suction port in the center; the gas-liquid separation structure comprises a body with an accommodating cavity, wherein the side wall of the upper half part of the body is provided with an inlet and an outlet which are communicated with the accommodating cavity, and the inlet is communicated with a first gas suction port through a first pipeline; a vacuum generating structure communicated with the outlet through a second pipeline; the vacuum adsorption device further comprises: the liquid level monitoring structure is used for monitoring the liquid level in the accommodating cavity in real time and sending a signal when the liquid level in the accommodating cavity exceeds a preset value; the liquid drainage structure comprises a liquid storage box, a liquid drainage pipeline and a first compressed air supply part, wherein the liquid storage box is communicated with a liquid drainage port at the bottom of the body through the liquid drainage pipeline, and the first compressed air supply part is communicated with the liquid drainage pipeline through a third pipeline; and the control structure is used for controlling the first compressed air supply part to provide compressed air according to a signal sent by the liquid level monitoring structure so as to quickly empty the liquid in the liquid discharge pipeline.)
技术领域
本发明涉及真空吸附技术领域，尤其涉及一种真空吸附装置。
背景技术
在硅晶圆边缘抛光中，硅晶圆吸附采用的真空发生装置为水环真空泵，由于水环真空泵需要有tap water(自来水)的供应，并且因为结构的问题，自来水会吸混入随气体被吸入的液体，该液体是不符合水环真空泵的水封用水要求的，可能是具有污染的，导致需要直接排掉水环真空泵内的水，然后重新供水，水环真空泵水封用水量很大，频繁供水、排水，使用成本上升，且能耗高，并且水环真空泵的占地面积较大。
为了解决上述技术问题、有的采用气液分离结构将气体中的液体进行分离，但是，在需要持续提供真空吸附的情况下，持续吸入混有液体的气体的时间长，或者有大量液体吸入，气液分离结构分离出来的液体可能会溢出，导致液体最终进入真空发生器。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种真空吸附装置，解决真空吸附时间长、和/或混入气体中的液体量太大，气液分离结构无法进行分离的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种真空吸附装置，包括：
真空吸附盘，所述真空吸附盘的中心设置有第一吸气口；
气液分离结构，包括具有容纳腔体的本体，所述本体的上半部分的侧壁上设有与所述容纳腔体连通的入口和出口，所述入口通过第一管道与所述第一吸气口连通；
真空产生结构，通过第二管道与所述出口连通；
所述真空吸附装置还包括：
液位监测结构，用于实时监测所述容纳腔体内的液位，并在所述容纳腔体内的液位超过预设值时发出信号；
排液结构，包括储液箱、排液管道以及第一压缩空气提供部，所述储液箱通过所述排液管道与所述本体的底部的排液口连通，所述第一压缩空气提供部通过第三管道与所述排液管道连通；
控制结构，用于根据所述液位监测结构发出的信号、控制所述第一压缩空气提供部提供压缩空气以快速排空所述排液管道内的液体。
可选的，所述第三管道将所述排液管道划分为第一部分和第二部分，所述第一部分的一端与所述排液口连通；
所述排液结构还包括开关组件，所述开关组件包括设置于所述第一部分上的第一阀门，设置于所述第二部分上的第二阀门，以及设置于所述第三管道上的第三阀门；
所述控制结构用于控制所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门在第一工作状态和第二工作状态之间转换，其中，
在所述第一工作状态下，所述控制结构控制所述第一阀门打开、所述第二阀门和所述第三阀门关闭、使得所述容纳腔体内的液体进入所述排液管道；在第二工作状态下，所述控制结构控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门和所述第三阀门打开、使得真空吸附状态下、快速排出所述排液管道内的液体。
可选的，所述第二管道上设置有第四阀门。
可选的，所述液位监测结构包括液位传感器。
可选的，所述真空产生结构包括水环真空泵。
可选的，所述真空产生结构包括至少一个文丘里管，每个所述文丘里管包括位于相对的两端的第一进气口和第一出气口，以及位于侧面的第二进气口，所述第二进气口与所述气液分离结构的所述出口连通。
可选的，从所述第一进气口到所述第一出气口的方向，所述文丘里管依次包括收缩管、喉管和扩散管，所述第二进气口位于所述喉管。
可选的，所述真空产生结构还包括第二压缩空气提供部，通过管道与所述第一进气口连通、以向所述文丘里管提供压缩空气。
可选的，所述第二压缩空气提供部包括通过管道相互连通的空气干燥单元、空气清洁单元和空气压缩单元。
可选的，所述真空产生结构包括至少两个所述文丘里管时，所述每个所述文丘里管的所述第二进气口连接一个分支管道，所述气液分离结构的所述出口连接一个主管道，每个所述分支管道与所述主管道连通。
本发明的有益效果是：通过液位监测结构和排液结构相配合，实现气液分离结构中的液体的快速排出，对气液分离结构起到保护作用，且在持续进行真空吸附的状态下、避免液体进入到真空产生结构中。
附图说明
图1表示本发明实施例中真空吸附装置的结构示意图；
图2表示本发明实施例中的文丘里管结构示意图；
图3表示本发明实施例中传动部的部分结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
一般情况下，硅晶圆抛光，通过真空吸附对硅晶圆进行吸附固定，而提供真空的真空产生结构一般是水环真空泵，但是，水环真空泵是需要水进行运行的，真空吸附时，会有液体随着吸入的气体进行到水环真空泵内，这些液体是由污染的，需要直接排出，这样就会造成频繁的排水、供水，造成水资源的浪费、成本的提升，并且水环真空泵的占地面积也较大，浪费空间。
为了解决上述技术问题，会采用气液分离结构将混入气体中的液体进行分离，但是，在真空吸附时间较长，或者混入气体中的液体过多时，可能会造成液体溢出，即气液分离结构无法将混入气体中的液体完全分离，若不停止真空吸附，最终会有部分液体进入到水环真空泵中。
针对上述技术问题，本实施例提供了一种真空吸附装置，通过液位监测结构和排液结构相配合，在不需要停止真空吸附的情况下，实现气液分离结构中的液体的快速排出，既有效的防止了液体进入到真空产生结构中，并且对气液分离结构起到保护作用。
具体的，如图1所示，本实施例提供的真空吸附装置，包括：
真空吸附盘1，所述真空吸附盘的中心设置有第一吸气口；
气液分离结构2，包括具有容纳腔体的本体，所述本体的上半部分的侧壁上设有与所述容纳腔体连通的入口和出口，所述入口通过第一管道与所述第一吸气口连通；
真空产生结构，通过第二管道与所述出口连通；
所述真空吸附装置还包括：
液位监测结构7，用于实时监测所述容纳腔体内的液位，并在所述容纳腔体内的液位超过预设值时发出信号；
排液结构，包括储液箱4、排液管道21以及第一压缩空气提供部5，所述储液箱4通过所述排液管道21与所述本体的底部的排液口连通，所述第一压缩空气提供部5通过第三管道8与所述排液管道21连通；
控制结构，用于根据所述液位监测结构7发出的信号、控制所述第一压缩空气提供部5提供压缩空气以快速排空所述排液管道21内的液体。
气液分离结构2的设置阻止液体从真空产生结构的入气口进入真空产生结构内部，若真空产生结构采用水环真空泵，则避免了水环真空泵的水封用水被污染的现象的发生，水环真空泵的水封用水可继续使用，节省水资源，降低频繁为水封真空泵进行供水、排水的成本，提高了真空吸附效率；
在控制结构的控制下，液位监测结构2和排液结构的配合下，快速排出气液分离结构2分离出的液体，防止气液分离结构2分离出的液体过量、超过气液分离结构2的负荷，有效的防止液体进入真空产生结构，保护气液分离结构2和真空产生结构，保证真空吸附效果。
本实施例中，所述第三管道8将所述排液管道21划分为第一部分和第二部分，所述第一部分的一端与所述排液口连通；
所述排液结构还包括开关组件，所述开关组件包括设置于所述第一部分上的第一阀门211，设置于所述第二部分上的第二阀门212，以及设置于所述第三管道8上的第三阀门81；
所述控制结构用于控制所述第一阀门211、所述第二阀门212和所述第三阀门81在第一工作状态和第二工作状态之间转换，其中，
在所述第一工作状态下，所述控制结构控制所述第一阀门211打开、所述第二阀门212和所述第三阀门81关闭、使得所述容纳腔体内的液体进入所述排液管道21；在第二工作状态下，所述控制结构控制所述第一阀门211关闭、所述第二阀门212和所述第三阀门81打开、使得真空吸附状态下、快速排出所述排液管道21内的液体。
开关组件的设置，使得在不关闭真空吸附的情况下，不间断的快速排出气液分离结构2分离出的液体，保证真空吸附的效率和真空吸附的效果，且保护了气液分离结构2和真空产生结构，延长真空吸附装置的使用寿命。
需要说明的是，为了保证在所述第一工作状态下，仍然在进行真空吸附，所述控制结构控制所述第一阀门211打开、所述第二阀门212和所述第三阀门81关闭、使得所述容纳腔体内的液体可以顺利的进入所述排液管道，所述排液管道的内径大于或等于预设尺寸。
所述预设尺寸的设定可根据实际需要设定，本实施例的一具体实施方式中，所述预设尺寸为0.5inch，但并不以此为限。
本实施例中，所述第二管道上设置有第四阀门9。
在所述控制结构的控制下，所述气液分离结构2和所述排液结构执行相应的操作，实现自动排液，且快速将气液分离结构2分离出的液体排出，具体的排出过程如下：
真空吸附时，打开所述第四阀门9提供吸附力以进行真空吸附，为了防止有液体进入真空产生结构，气液分离结构2将混入气体中的液体进行分离，并将分离出的液体排出至所述储液箱4，但是在真空吸附时间长、且混入气体内的液体量大时，液体会在所述容纳腔体内逐渐累积，当所述液位监测结构7监测到所述容纳腔体内的液体超过预设值，真空吸附仍然需要持续进行，则在所述控制结构的控制下，关闭所述第一阀门211，打开所述第二阀门212和所述第三阀门81，即所述开关组件保持在所述第二工作状态，所述第一压缩空气提供部5提供压缩空气至所述第三管道8，以快速将所述排液管道21内的液体排出；所述排液管道21内的液体排出后，在所述控制结构的控制下，打开所述第一阀门211，关闭所述第二阀门212和所述第三阀门81，所述第一压缩空气提供部5停止供应压缩空气，此时，所述容纳腔体内的液体进入到所述排液管道21，即所述开关组件保持在所述第一工作状态，然后，在所述控制结构的控制下，使得所述开关组件在所述第一工作状态和所述第二工作状态之间循环转换，直到所述液位监测结构7监测的液位小于预设值。
所述第一阀门211、所述第二阀门212、所述第三阀门81、所述第四阀门81可以均为电磁阀，但并不以此为限。
本实施例中，所述第一压缩空气提供部提供的压缩空气为CDA(压缩干燥清洁空气)。
所述液位监测结构7的具体结构形式可以有多种，只要实现所述容纳腔体内的液位的实时监测即可，本实施例中，所述液位监测结构7包括液位传感器，但并不以此为限。
所述真空产生结构的具体结构形式可以有多种，本实施例的一实施方式中，所述真空产生结构包括水环真空泵，水环真空泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体，且水环真空泵的结构简单。
本实施例的另一实施方式中，所述真空产生结构包括至少一个文丘里管3，每个所述文丘里管3包括位于相对的两端的第一进气口34和第一出气口35，以及位于侧面的第二进气口36，所述第二进气口36与所述气液分离结构2的所述出口连通。
文丘里效应，也称文氏效应。这种现象以其发现者，意大利物理学家文丘里(Giovanni Battista Venturi)命名。该效应表现在受限流体在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，当流体在文丘里管里面流动，在管道的最窄处，动态压力(速度头)达到最大值，静态压力(静息压力)达到最小值，流体的速度因为通流横截面面积减小而上升。整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，这个压力差用于测量或者给流体提供一个外在吸力，从而产生吸附作用。
本实施方式利用了文丘里管的文丘里效应，实现待固定件的吸附固定，虽然在文丘里管内流动以产生吸附作用的流体采用气体，但是，混入气体内的污染液体同样会造成真空度的不稳定，并且污染液体也会降低文丘里管的使用寿命，所以本实施例设置了气液分离结构，避免液体进入文丘里管，也就是说，本实施例，通过文丘里管和气液分离结构相配合替代水环真空泵、实现真空吸附，彻底解决了由于采用水环真空泵提供真空吸附、用水量大的问题，并解决了由于吸入的气体混入液体、导致水环真空泵水封用水需要直接排出，而造成的频繁供水、排水，降低成本，节约水资源。
在所述真空产生结构包括文丘里管的实施方式中，如图2所示，从所述第一进气口34到所述第一出气口35的方向，所述文丘里管依次包括收缩管31、喉管32和扩散管33，所述第二进气口36位于所述喉管32。
气体从所述第一进气口34进入所述文丘里管内部，气体流速在所述喉管32处增大，压力降低，产生吸附作用，即通过所述第二进气口36提供吸附力。
本实施方式中，所述喉管32处设置有调节所述喉管32大小的调节结构，所述调节结构调节所述喉管32的大小、以调节吸附力的大小。
所述调节结构的具体结构形式可以有多种，本实施例中，所述调节结构包括用于监测所述喉管32处的压力大小的压力监测器，设置于所述喉管32处的至少一个阀板，控制至少一个所述阀板移动的传动部、以及驱动所述传动部的驱动部。
在一具体实施方式中，所述调节结构可以包括相对设置的两个阀板，使得气体始终流经所述喉管的中心处。
所述传动部的具体结构形式可以有多种，本实施例中，如图3所示，所述传动部包括传动齿轮组件、第一带轮30和第二带轮、转轴及传送带；所述传动齿轮组件包括主动齿轮10和从动齿轮20，所述第一带轮30设置在所述从动齿轮20上，所述第二带轮设置在所述从动齿轮20的一侧并与所述从动齿轮20处于同一水平上，所述传送带张紧于第一带轮30和第二带轮上，一个阀板通过转轴与所述第一带轮30连接，另一个阀板通过转轴与所述第二带轮连接，通过传动齿轮组件及第二带轮的转动带动所述两块阀板相对翻转。
本实施方式中，两块阀板设置于所述喉管32的内部，所述传动部通过连接件固定于所述喉管32的外侧面。
本实施方式中，所述传送带的外部罩设有保护罩40，起到防尘的作用。
本实施方式中，所述驱动结构包括电机，但并不以此为限。
本实施方式中，所述真空产生结构还包括第二压缩空气提供部6，通过管道与所述第一进气口34连通、以向所述文丘里管3提供压缩空气。
本实施方式中，所述第二压缩空气提供部6包括通过管道相互连通的空气干燥单元、空气清洁单元和空气压缩单元。
所述第一压缩空气提供部提供的压缩空气为经过所述空气干燥单元、空气清洁单元和空气压缩单元后提供的CDA(压缩干燥清洁空气)。
本实施方式中，所述真空吸附装置包括至少一个所述文丘里管3，在所述真空吸附装置包括至少两个所述文丘里管3时，所述每个所述文丘里管3的所述第二进气口连接一个分支管道9，所述气液分离结构2的所述出口连接一个主管道6，每个所述分支管道9与所述主管道6连通。
所述文丘里管的数量可根据实际需要设定，在实际使用中，可以通过增加所述文丘里管3的数量，以增加吸附力。
本实施方式中，所述主管道6上设置有阀门，和/或每个所述分支管道9上设置有阀门。
所述主管道6的阀门、和/或所述分支管道9上的阀门分别实现主管道6、分支管道9和所述第二管道7的导通/关闭的自动操作，提高效率。
本实施例中，所述本体的出口处设置有用于过滤杂质的过滤结构。
所述过滤结构的设置，可以防止颗粒物杂质进入到所述水环真空泵，对所述水环真空泵起到保护作用，延长水环真空泵的使用寿命。
所述过滤结构的具体结构形式可以有多种，本实施例中，所述过滤结构包括过滤网，但并不以此为限。
以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。