專利名稱：傳動帶缺陷檢測裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種缺陷檢測裝置，尤其是一種用于檢測傳動帶缺陷的裝置，本發(fā)明 還涉及與該檢測裝置所適應的檢測方法。
背景技術(shù)：
參見圖1所示的帶傳動結(jié)構(gòu)，它是利用張緊在第一帶輪(11)以及第二帶輪(12) 上的柔性傳動帶(10)進行運動或者動力傳遞的機構(gòu)，其主要有以下一些優(yōu)點第一，傳動 帶吸振能力強，平穩(wěn)性好；第二，傳動帶彈性好，對系統(tǒng)尺寸變化不敏感、精度要求較低；第 三，能夠進行遠距離的動力傳遞。帶傳動主要常見于機械結(jié)構(gòu)中，用于將主動帶輪的動力傳 遞至從動帶輪。在半導體制造領(lǐng)域，化學機械研磨(CMP)設(shè)備中也應用到帶傳動結(jié)構(gòu)，例如用于 驅(qū)動清洗墊旋轉(zhuǎn)，所述清洗墊具有粗糙表面，可在進行化學機械研磨的同時對拋光墊進行 打磨，確保拋光墊的粗糙度，進而確保晶圓有穩(wěn)定的厚度去除效率。對于CMP設(shè)備來說，如果要確保晶圓穩(wěn)定的厚度去除效率，清洗墊應當具有穩(wěn)定 的轉(zhuǎn)速，則需要確保傳動帶與帶輪的緊密貼合、確保傳動帶不會相對主動帶輪“打滑”。雖然 CMP設(shè)備的供應商長期致力于傳動帶的改良，然而當傳動帶使用時間較長時，其結(jié)構(gòu)不可避 免的會發(fā)生改變，大的改變是傳動帶發(fā)生斷裂，這比較容易檢測；細小的改變，例如傳動 帶整體被拉長并且該拉長為不可回復性，傳動帶邊緣產(chǎn)生細小裂紋，防滑材料產(chǎn)生鈍化導 致防滑性下降等等一系列問題都會導致傳動帶相對主動帶輪打滑，則清洗墊轉(zhuǎn)速下降，進 而使得晶片厚度去除效率不穩(wěn)定，然而這些小的改變在現(xiàn)有設(shè)備中很難被察覺?，F(xiàn)有技術(shù) 中常采用光學的或者超聲的傳感器來對CMP設(shè)備進行監(jiān)控，但是這些傳感器都無法鑒別傳 動帶是否與主動帶輪轉(zhuǎn)動一致，即不能檢測傳動帶性能的細小改變。為了解決CMP設(shè)備厚 度去除效率不穩(wěn)定的問題，本領(lǐng)域的工程師常常引入一些復雜的反饋并根據(jù)反饋實時調(diào)整 研磨工藝。對于其它一些機械結(jié)構(gòu)來說，也希望傳動帶性能穩(wěn)定，不會相對主動帶輪或者從 動帶輪中的任何一個打滑，這樣才能確保整個帶傳動結(jié)構(gòu)有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速傳遞比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種傳動帶缺陷檢測裝置，能夠檢測到傳動 帶的細小結(jié)構(gòu)改變并報警，從而確保整個帶傳動結(jié)構(gòu)的性能穩(wěn)定性。為實現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段是一種傳動帶缺陷檢測裝置，所 述傳動帶套設(shè)在具有dl直徑的第一帶輪以及d2直徑的第二帶輪上，所述第一帶輪及第二 帶輪轉(zhuǎn)動設(shè)置在基座上。該傳動帶缺陷檢測裝置包括設(shè)置在第一帶輪處的第一接近開關(guān)， 當?shù)谝粠л嗈D(zhuǎn)動特定角度，所述第一接近開關(guān)完成一個階躍信號周期；設(shè)置在第二帶輪處 的第二接近開關(guān)，當?shù)诙л嗈D(zhuǎn)動特定角度，所述第二接近開關(guān)完成一個階躍信號周期；與 所述第一接近開關(guān)、第二接近開關(guān)連接的處理器，與所述處理器連接的信號輸出單元。所述處理器包括計數(shù)單元，用于接收第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)的階躍信號個數(shù)；轉(zhuǎn)速計 算單元，用于根據(jù)在預定時間內(nèi)的計數(shù)單元接收到的階躍信號個數(shù)而計算出第一帶輪的轉(zhuǎn) 速R1、第二帶輪的轉(zhuǎn)速R2 ；轉(zhuǎn)速比較單元，首先計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉(zhuǎn)速差E， E = |R2-Rl*dl/d2|，其次當判斷校正轉(zhuǎn)速差E達到預定值時使得信號輸出單元輸出報警信號。本發(fā)明還提供一種與上述傳動帶缺陷檢測裝置對應的檢測方法，包括如下步驟 (a)，初始化；(b)，計數(shù)單元接收第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)的階躍信號個數(shù)，轉(zhuǎn)速計算 單元根據(jù)在預定時間內(nèi)的計數(shù)單元接收到的階躍信號個數(shù)而計算出第一帶輪的轉(zhuǎn)速R1、 第二帶輪的轉(zhuǎn)速R2 ； (c)，轉(zhuǎn)速比較單元，計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉(zhuǎn)速差E，E =
R2-Rl*dl/d2 I ； (d)，轉(zhuǎn)速比較單元判斷當校正轉(zhuǎn)速差E達到預定值時使得信號輸出單元 輸出報警信號。本發(fā)明所提供的傳動帶缺陷檢測裝置及檢測方法，具有以下優(yōu)點首先，可以在線 實時的進行傳動帶缺陷檢測，一旦檢測即能得到檢測結(jié)果；其次，檢測精度高，即使是傳動 帶的細小缺陷也能發(fā)現(xiàn)；再次，檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運算方法容易實現(xiàn)。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的傳動帶結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為實施例一的傳動帶缺陷檢測裝置原理圖；圖3為圖2中檢測裝置的工作原理圖；圖4為實施例二的傳動帶缺陷檢測裝置原理圖；圖5為圖4中的檢測裝置的工作原理圖。
具體實施例方式實施例一首先以CMP設(shè)備為例，說明本發(fā)明所涉及的傳動帶缺陷檢測裝置5的工作原理。參見圖2，該CMP設(shè)備包括基座(圖中未顯示)，轉(zhuǎn)動設(shè)置在基座上的第一帶輪11、 與第一帶輪11尺寸相同的第二帶輪12，套設(shè)在上述兩只帶輪上的環(huán)狀的傳動帶10，所述第 一帶輪11與清洗墊或者其它轉(zhuǎn)動部件連接，第二帶輪12為主動帶輪，與動力輸入部件連接。該CMP設(shè)備進一步還包括傳動帶缺陷檢測裝置5，所述傳動帶缺陷檢測裝置5包括 設(shè)置在第一帶輪11處的第一接近開關(guān)51、設(shè)置在第二帶輪12處的第二接近開關(guān)52、與所 述第一接近開關(guān)51和第二接近開關(guān)52連接的處理器53、與所述處理器53連接的信號輸出 單元54，所述信號輸出單元54連接至CMP設(shè)備的控制器6。所述第一接近開關(guān)51包括固定在基座上的本體、固定在第一帶輪11上的觸發(fā)部 件，當所述觸發(fā)部件靠近本體時、或者遠離本體時，所述第一接近開關(guān)51的輸出信號均發(fā) 生一次跳變。當該本體為磁感應開關(guān)時，觸發(fā)部件為磁鐵；當該本體為輕觸開關(guān)時，觸發(fā)部
4件為撥片。所述第二接近開關(guān)52與第一接近開關(guān)51類似，也包括固定在基座上的本體、固 定在第二帶輪12上的觸發(fā)部件。在圖2中，第一帶輪11或者第二帶輪12上只有一個觸發(fā) 部件，在某些場合下，還可以是沿帶輪圓周方向均勻分布的兩個、三個、甚至更多個觸發(fā)部 件。當只有一個觸發(fā)部件時，輸出信號完成一個跳變周期表明帶輪轉(zhuǎn)動一周；當觸發(fā)部件為 多個時，輸出信號完成與觸發(fā)部件個數(shù)相同的跳變周期時表明帶輪轉(zhuǎn)動一周；當帶輪轉(zhuǎn)動 越慢時，觸發(fā)部件可以越多，由此可提高檢測精度。第一接近開關(guān)51、第二接近開關(guān)52尺寸 不大，即使對于CMP這種結(jié)構(gòu)緊湊的設(shè)備來說，也是能夠輕易實現(xiàn)的。所述處理器53進一步包括計數(shù)單元531，用于接收第一接近開關(guān)51和第二接近 開關(guān)52的階躍信號個數(shù)；轉(zhuǎn)速計算單元532，用于根據(jù)在預定時間內(nèi)的計數(shù)單元531的階 躍信號個數(shù)而計算出第一帶輪11的轉(zhuǎn)速R1、第二帶輪12的轉(zhuǎn)速R2 ；轉(zhuǎn)速比較單元533，比 較Rl與R2的差值是否在預定范圍之內(nèi)。所述信號輸出單元54根據(jù)轉(zhuǎn)速比較單元533的 比較結(jié)果而將相應的控制信號輸出至控制器6，例如當Rl與R2的差值小于預定值i時，判 定傳動帶10工作正常；當Rl與R2的差值大于等于預定值i時，判定傳動帶10發(fā)生異常， 向控制器6報警。上述傳動帶缺陷檢測裝置5的工作原理可參見圖3 (a)，CMP設(shè)備以及傳動帶缺陷檢測裝置5初始化。(b)，測算第一帶輪11的轉(zhuǎn)速R1、第二帶輪12的轉(zhuǎn)速R2。詳細來說，第一帶輪11 每轉(zhuǎn)動一圈時第一接近開關(guān)51輸出一個完整的階躍信號、第二帶輪12每轉(zhuǎn)動一圈時第二 接近開關(guān)52也輸出一個完整的階躍信號；計數(shù)單元531接受上述階躍信號的個數(shù)；轉(zhuǎn)速計 算單元532計算在預定時間內(nèi)接收到的階躍信號個數(shù)，以階躍信號個數(shù)除以時間，得到第 一帶輪11的轉(zhuǎn)速R1、第二帶輪12的轉(zhuǎn)速R2，上述Rl、R2可以精確至小數(shù)點后2位。(c)，轉(zhuǎn)速比較單元533取Rl與R2差值的絕對值E。(d)，轉(zhuǎn)速比較單元533判斷E是否大于等于i，例如取i為2轉(zhuǎn)/分鐘，如果E大 于等于2轉(zhuǎn)/分鐘，則認為傳動帶10存在缺陷，所述缺陷可以為傳動帶10整體被拉長并且 該拉長為不可回復性，傳動帶10周邊產(chǎn)生細小裂紋，防滑材料產(chǎn)生鈍化導致防滑性下降等 等?？傊瑐鲃訋嬖诘囊陨蠁栴}將導致傳動帶相對主動帶輪打滑，此時會導致研磨效率 不穩(wěn)定，需要停機檢測，則信號輸出單元54向控制器6輸出報警信號S = 0，令CMP設(shè)備停 機。如果E小于2轉(zhuǎn)/分鐘，則認為傳動帶10完好或者是缺陷在可以容忍的范圍內(nèi)，不必 進行維護，則信號輸出單元54向控制器6輸出S = 1，CMP設(shè)備正常工作。當然，在S = 1 的情況下，通過調(diào)取E的數(shù)值也可以判斷傳動帶10的完好程度，當E接近i時，也可以人工 進行CMP設(shè)備停機維護。因此，本發(fā)明的核心思想就在于利用第一帶輪11與第二帶輪12的轉(zhuǎn)速差來間接 判斷傳動帶10是否有缺陷，相比直接對傳動帶10進行檢測而言，本發(fā)明能夠進行在線實時 檢測并且立即匯報檢測結(jié)果，檢測結(jié)果可信度高，同時整個傳動帶缺陷檢測裝置5結(jié)構(gòu)簡 單，算法也容易實現(xiàn)。實施例二在第一實施例中，給出了傳動帶缺陷檢測裝置5應用于CMP設(shè)備的例子，在本實施 例中，將給出傳動帶缺陷檢測裝置5應用于普通機械帶傳動裝置的實例。參見圖4，一個帶傳動裝置，包括基座(圖中未顯示)，轉(zhuǎn)動設(shè)置在基座上的第一帶
5輪11’、第二帶輪12’，套設(shè)在所述第一帶輪11’與第二帶輪12’上的傳動帶10。所述第一 帶輪11，具有直徑dl，第二帶輪12，具有直徑d2，且d2大于dl。與實施例一類似，圖4中的傳動帶缺陷檢測裝置5也包括第一接近開關(guān)51、第二接 近開關(guān)52、處理器53、信號輸出單元54，所述第一接近開關(guān)51位于第一帶輪11’處，第二接 近開關(guān)52位于第二帶輪12’處。參見圖5，該傳動帶缺陷檢測裝置5的工作原理也與圖3大致相同，唯獨在步驟 (c)中，取E= |R2-Rl*dl/d2|，含義是使得Rl的轉(zhuǎn)速乘以dl再除以d2之后才與R2進行 比較，為校正轉(zhuǎn)速差。原因是對于CMP設(shè)備來說，兩只帶輪尺寸相同、理論上轉(zhuǎn)速也相同，而 對于大多數(shù)機械設(shè)備來說，兩只帶輪的尺寸是不同的、理論上轉(zhuǎn)速也存在一個差速，因此需 要對這個差速進行校正。采用上述傳動帶缺陷檢測裝置5，也可以對機械帶傳動裝置進行實時有效的檢測。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的 保護范圍應當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
一種傳動帶缺陷檢測裝置，所述傳動帶套設(shè)在具有d1直徑的第一帶輪以及d2直徑的第二帶輪上，所述第一帶輪及第二帶輪轉(zhuǎn)動設(shè)置在基座上，其特征在于，該傳動帶缺陷檢測裝置包括設(shè)置在第一帶輪處的第一接近開關(guān)，當?shù)谝粠л嗈D(zhuǎn)動特定角度，所述第一接近開關(guān)完成一個階躍信號周期；設(shè)置在第二帶輪處的第二接近開關(guān)，當?shù)诙л嗈D(zhuǎn)動特定角度，所述第二接近開關(guān)完成一個階躍信號周期；與所述第一接近開關(guān)、第二接近開關(guān)連接的處理器，與所述處理器連接的信號輸出單元；所述處理器包括計數(shù)單元，用于接收第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)的階躍信號個數(shù)；轉(zhuǎn)速計算單元，用于根據(jù)在預定時間內(nèi)的計數(shù)單元接收到的階躍信號個數(shù)而計算出第一帶輪的轉(zhuǎn)速R1、第二帶輪的轉(zhuǎn)速R2；轉(zhuǎn)速比較單元，計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉(zhuǎn)速差E，E＝|R2 R1*d1/d2|，并且當判斷校正轉(zhuǎn)速差E達到預定值時使得信號輸出單元輸出報警信號。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動帶缺陷檢測裝置，其特征在于所述第一接近開關(guān)包括固 定在基座上的本體、固定在第一帶輪上的觸發(fā)部件，當所述觸發(fā)部件靠近本體時、或者遠離 本體時，所述第一接近開關(guān)的輸出信號均發(fā)生一次跳變。
3.如權(quán)利要求2所述的傳動帶缺陷檢測裝置，其特征在于所述本體為磁感應開關(guān)，觸 發(fā)部件為磁鐵。
4.如權(quán)利要求2所述的傳動帶缺陷檢測裝置，其特征在于所述本體為輕觸開關(guān)，觸發(fā) 部件為撥片。
5.如權(quán)利要求2所述的傳動帶缺陷檢測裝置，其特征在于所述第一帶輪上固定有一 個所述觸發(fā)部件。
6.如權(quán)利要求2所述的傳動帶缺陷檢測裝置，其特征在于所述第一帶輪上沿圓周方 向上均勻固定有兩個以上所述觸發(fā)部件。
7.—種如權(quán)利要求1所述的傳動帶缺陷檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟(a)，初始化;(b)，計數(shù)單元接收第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)的階躍信號個數(shù)，轉(zhuǎn)速計算單元根據(jù) 在預定時間內(nèi)的計數(shù)單元接收到的階躍信號個數(shù)而計算出第一帶輪的轉(zhuǎn)速R1、第二帶輪的 轉(zhuǎn)速R2 ；(c)，轉(zhuǎn)速比較單元，計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉(zhuǎn)速差E，E=|R2-Rl*dl/d2| ；(d)，轉(zhuǎn)速比較單元判斷當校正轉(zhuǎn)速差E達到預定值時使得信號輸出單元輸出報警信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳動帶缺陷檢測裝置及檢測方法。利用設(shè)置在第一帶輪處的第一接近開關(guān)、設(shè)置在第二帶輪處的第二接近開關(guān)，以及計數(shù)單元、轉(zhuǎn)速計算單元可以得到第一帶輪的轉(zhuǎn)速R1、第二帶輪的轉(zhuǎn)速R2，通過比較R1與R2即能判斷傳動帶是否有缺陷，一旦有缺陷立即報警。本發(fā)明具有以下優(yōu)點可以在線實時的進行傳動帶缺陷檢測；檢測精度高，即使是傳動帶的細小缺陷也能發(fā)現(xiàn)；檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小，運算方法容易實現(xiàn)。
文檔編號B65G43/02GK101905805SQ20101024153
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者高喜峰 申請人:上海宏力半導體制造有限公司