專利名稱：傳動帶缺陷檢測裝置及檢測方法
技術領域：
本發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，本發明 還涉及與該檢測裝置所適應的檢測方法。
背景技術：
參見圖1所示的帶傳動結構，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，其主要有以下一些優點第一，傳動 帶吸振能力強，平穩性好；第二，傳動帶彈性好，對系統尺寸變化不敏感、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構中，用于將主動帶輪的動力傳 遞至從動帶輪。在半導體制造領域，化學機械研磨(CMP)設備中也應用到帶傳動結構，例如用于 驅動清洗墊旋轉，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，進而確保晶圓有穩定的厚度去除效率。對于CMP設備來說，如果要確保晶圓穩定的厚度去除效率，清洗墊應當具有穩定 的轉速，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，其結構不可避 免的會發生改變，大的改變是傳動帶發生斷裂，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，傳動帶邊緣產生細小裂紋，防滑材料產生鈍化導 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，則清洗墊轉速下降，進 而使得晶片厚度去除效率不穩定，然而這些小的改變在現有設備中很難被察覺。現有技術 中常采用光學的或者超聲的傳感器來對CMP設備進行監控，但是這些傳感器都無法鑒別傳 動帶是否與主動帶輪轉動一致，即不能檢測傳動帶性能的細小改變。為了解決CMP設備厚 度去除效率不穩定的問題，本領域的工程師常常引入一些復雜的反饋并根據反饋實時調整 研磨工藝。對于其它一些機械結構來說，也希望傳動帶性能穩定，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構有穩定的轉速傳遞比。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種傳動帶缺陷檢測裝置，能夠檢測到傳動 帶的細小結構改變并報警，從而確保整個帶傳動結構的性能穩定性。為實現上述技術問題，本發明所采用的技術手段是一種傳動帶缺陷檢測裝置，所 述傳動帶套設在具有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 帶輪轉動設置在基座上。該傳動帶缺陷檢測裝置包括設置在第一帶輪處的第一接近開關， 當第一帶輪轉動特定角度，所述第一接近開關完成一個階躍信號周期；設置在第二帶輪處 的第二接近開關，當第二帶輪轉動特定角度，所述第二接近開關完成一個階躍信號周期；與 所述第一接近開關、第二接近開關連接的處理器，與所述處理器連接的信號輸出單元。所述處理器包括計數單元，用于接收第一接近開關和第二接近開關的階躍信號個數；轉速計 算單元，用于根據在預定時間內的計數單元接收到的階躍信號個數而計算出第一帶輪的轉 速R1、第二帶輪的轉速R2 ；轉速比較單元，首先計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉速差E， E = |R2-Rl*dl/d2|，其次當判斷校正轉速差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)，計數單元接收第一接近開關和第二接近開關的階躍信號個數，轉速計算 單元根據在預定時間內的計數單元接收到的階躍信號個數而計算出第一帶輪的轉速R1、 第二帶輪的轉速R2 ； (c)，轉速比較單元，計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉速差E，E =
R2-Rl*dl/d2 I ； (d)，轉速比較單元判斷當校正轉速差E達到預定值時使得信號輸出單元 輸出報警信號。本發明所提供的傳動帶缺陷檢測裝置及檢測方法，具有以下優點首先，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果；其次，檢測精度高，即使是傳動 帶的細小缺陷也能發現；再次，檢測裝置結構簡單、體積小、運算方法容易實現。
通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目 的、特征和優勢將更加清晰。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，重點在于示出本發明的主旨。圖1為現有技術中的傳動帶結構原理圖；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設備為例，說明本發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設備包括基座(圖中未顯示)，轉動設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，套設在上述兩只帶輪上的環狀的傳動帶10，所述第 一帶輪11與清洗墊或者其它轉動部件連接，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 設置在第一帶輪11處的第一接近開關51、設置在第二帶輪12處的第二接近開關52、與所 述第一接近開關51和第二接近開關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設備的控制器6。所述第一接近開關51包括固定在基座上的本體、固定在第一帶輪11上的觸發部 件，當所述觸發部件靠近本體時、或者遠離本體時，所述第一接近開關51的輸出信號均發 生一次跳變。當該本體為磁感應開關時，觸發部件為磁鐵；當該本體為輕觸開關時，觸發部
4件為撥片。所述第二接近開關52與第一接近開關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 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、甚至更多個觸發部 件。當只有一個觸發部件時，輸出信號完成一個跳變周期表明帶輪轉動一周；當觸發部件為 多個時，輸出信號完成與觸發部件個數相同的跳變周期時表明帶輪轉動一周；當帶輪轉動 越慢時，觸發部件可以越多，由此可提高檢測精度。第一接近開關51、第二接近開關52尺寸 不大，即使對于CMP這種結構緊湊的設備來說，也是能夠輕易實現的。所述處理器53進一步包括計數單元531，用于接收第一接近開關51和第二接近 開關52的階躍信號個數；轉速計算單元532，用于根據在預定時間內的計數單元531的階 躍信號個數而計算出第一帶輪11的轉速R1、第二帶輪12的轉速R2 ；轉速比較單元533，比 較Rl與R2的差值是否在預定范圍之內。所述信號輸出單元54根據轉速比較單元533的 比較結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的轉速R1、第二帶輪12的轉速R2。詳細來說，第一帶輪11 每轉動一圈時第一接近開關51輸出一個完整的階躍信號、第二帶輪12每轉動一圈時第二 接近開關52也輸出一個完整的階躍信號；計數單元531接受上述階躍信號的個數；轉速計 算單元532計算在預定時間內接收到的階躍信號個數，以階躍信號個數除以時間，得到第 一帶輪11的轉速R1、第二帶輪12的轉速R2，上述Rl、R2可以精確至小數點后2位。(c)，轉速比較單元533取Rl與R2差值的絕對值E。(d)，轉速比較單元533判斷E是否大于等于i，例如取i為2轉/分鐘，如果E大 于等于2轉/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周邊產生細小裂紋，防滑材料產生鈍化導致防滑性下降等 等。總之，傳動帶所存在的以上問題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設備停 機。如果E小于2轉/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，不必 進行維護，則信號輸出單元54向控制器6輸出S = 1，CMP設備正常工作。當然，在S = 1 的情況下，通過調取E的數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設備停機維護。因此，本發明的核心思想就在于利用第一帶輪11與第二帶輪12的轉速差來間接 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，本發明能夠進行在線實時 檢測并且立即匯報檢測結果，檢測結果可信度高，同時整個傳動帶缺陷檢測裝置5結構簡 單，算法也容易實現。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)，轉動設置在基座上的第一帶
5輪11’、第二帶輪12’，套設在所述第一帶輪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51、第二接 近開關52、處理器53、信號輸出單元54，所述第一接近開關51位于第一帶輪11’處，第二接 近開關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的轉速乘以dl再除以d2之后才與R2進行 比較，為校正轉速差。原因是對于CMP設備來說，兩只帶輪尺寸相同、理論上轉速也相同，而 對于大多數機械設備來說，兩只帶輪的尺寸是不同的、理論上轉速也存在一個差速，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。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域 技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的 保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
一種傳動帶缺陷檢測裝置，所述傳動帶套設在具有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動設置在基座上，其特征在于，該傳動帶缺陷檢測裝置包括設置在第一帶輪處的第一接近開關，當第一帶輪轉動特定角度，所述第一接近開關完成一個階躍信號周期；設置在第二帶輪處的第二接近開關，當第二帶輪轉動特定角度，所述第二接近開關完成一個階躍信號周期；與所述第一接近開關、第二接近開關連接的處理器，與所述處理器連接的信號輸出單元；所述處理器包括計數單元，用于接收第一接近開關和第二接近開關的階躍信號個數；轉速計算單元，用于根據在預定時間內的計數單元接收到的階躍信號個數而計算出第一帶輪的轉速R1、第二帶輪的轉速R2；轉速比較單元，計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉速差E，E＝|R2 R1*d1/d2|，并且當判斷校正轉速差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包括固 定在基座上的本體、固定在第一帶輪上的觸發部件，當所述觸發部件靠近本體時、或者遠離 本體時，所述第一接近開關的輸出信號均發生一次跳變。
3.如權利要求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，觸 發部件為磁鐵。
4.如權利要求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，觸發 部件為撥片。
5.如權利要求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 個所述觸發部件。
6.如權利要求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部件。
7.—種如權利要求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)，計數單元接收第一接近開關和第二接近開關的階躍信號個數，轉速計算單元根據 在預定時間內的計數單元接收到的階躍信號個數而計算出第一帶輪的轉速R1、第二帶輪的 轉速R2 ；(c)，轉速比較單元，計算第一帶輪與第二帶輪的校正轉速差E，E=|R2-Rl*dl/d2| ；(d)，轉速比較單元判斷當校正轉速差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
本發明公開了一種傳動帶缺陷檢測裝置及檢測方法。利用設置在第一帶輪處的第一接近開關、設置在第二帶輪處的第二接近開關，以及計數單元、轉速計算單元可以得到第一帶輪的轉速R1、第二帶輪的轉速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。本發明具有以下優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現；檢測裝置結構簡單、體積小，運算方法容易實現。
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 優先權日2010年7月30日
發明者高喜峰 申請人:上海宏力半導體制造有限公司