[0001] 本发明涉及光学设备技术领域，具体而言，涉及一种用于电子光学设备的维修机械臂和具有所述用于电子光学设备的维修机械臂的电子光学设备。

[0002] 电子显微镜等电子光学设备是研究材料微观结构、形貌和微区表面分析的重要工具，它是融合了光学、机械、电子和计算机等方面高尖技术的大型精密仪器。

[0003] 相关技术中诸如扫描电子显微镜等电子光学设备，其包括由电子枪和物镜筒组成的电子光柱体，电子光柱体是扫描电镜的关键部件，位于扫描电镜的中心，受扫描电镜机架
外部轮廓所限，电子光柱体上的某些元器件不具有维修可达性，而且考虑到电子光学系统
的重量、安装高度及精度，超出了普通人力的界限，若发生故障，维修较为困难。若采用整机
返厂维修的方式，会延长维修周期、增加维修成本。

[0028] 本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：相关技术中诸如扫描电子显微镜等电子光学设备，其包括由电子枪和物镜筒组成
的电子光柱体，电子光柱体是扫描电镜的关键部件，位于扫描电镜的中心，受扫描电镜机架
外部轮廓所限，电子光柱体上的某些元器件不具有维修可达性，而且考虑到电子光学系统
的重量、安装高度及精度，超出了普通人力的界限，若发生故障，维修较为困难。若采用整机
返厂维修的方式，会延长维修周期、增加维修成本。

[0029] 具体而言，相关技术中的电子光学设备的电子光柱体，在发生故障时，为避免返厂维修而采用在线维修的方式，需要对电子光柱体进行拆解并移运至较大的维修空间，而且
拆解时需要洁净的环境，并将其垂直起吊并移运至较大的适于维修的空间。需要维修人员
在现场额外搭建非专用的起吊工装，但临时工装或吊具本身的洁净度通常达不到拆装维修
电子光学设备的标准，需要耗费大量的人力和财力对其进行清洁处理。

[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0031] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，限
定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的
描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0032] 下面参考附图描述根据本发明实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10。

[0033] 如图1‑图9所示，根据本发明实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10包括底座100、升降臂200、悬臂300和固定装置400。

[0034] 底座100适于安装在电子光学设备1上。升降臂200可伸缩地设在底座100上。悬臂300可转动地设在升降臂200上以由升降臂200驱动升降且转动轴线沿升降臂200的轴向定
向。固定装置400设在悬臂300上且适于与电子光学设备1的电子光柱体20可拆卸地连接。

[0035] 本领域的技术人员可以理解的是，电子光柱体20为电子光学设备1上的光学装置，可以包括电子枪和物镜筒等结构。

[0036] 具体而言，在电子光柱体20未损坏不需要维修时，悬臂300转动至不会妨碍电子光学设备1运行也不会增加电子光学设备1占用空间的位置，例如图2中的a处。在电子光柱体
20发生损坏需要维修时，先将悬臂300转动至电子光柱体20的上方，如图2中的b处，利用固
定装置400对准电子光柱体20，利用升降臂200使固定装置400下降至与电子光柱体20接触，
并将电子光柱体20与固定装置400相连，利用升降臂200使固定装置400和电子光柱体20上
升，转动悬臂300以将电子光柱体20移动至较为空旷的适于维修的空间，如图2中的c处。在
对电子光柱体20进行维修后，再利用用于电子光学设备的维修机械臂10将电子光柱体20装
回原位，最后将悬臂300转动回原位。

[0037] 根据本发明实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10，通过设置升降臂200、悬臂300和固定装置400，可以利用固定装置400实现用于电子光学设备的维修机械臂10与电
子光柱体20的连接，便于用于电子光学设备的维修机械臂10对电子光柱体20进行移动，利
用悬臂300可以便于实现电子光柱体20的水平移动，便于将电子光柱体20移动至较为空旷
的适于进行维修的空间，利用升降臂200可以便于将电子光柱体20进行升降，以便于将电子
光柱体20吊起，便于对电子光柱体20进行维修。由此可以利用用于电子光学设备的维修机
械臂10对电子光学设备1的电子光柱体20进行在线维修，避免电子光柱体20损坏时需要将
电子光学设备1整机返厂进行维修，相比整机返厂维修的方式，可以缩短维修周期，降低维
修成本，使电子光学设备1的维修更加方便，而且用于电子光学设备的维修机械臂10可以辅
助维修人员的维修操作，使维修过程更加方便省力，便于减少维修人员数量，便于实现单人
在线维修。

[0038] 并且，通过设置用于电子光学设备的维修机械臂10，通过设置底座100，且底座100直接安装在电子光学设备1上，相比维修人员临时搭建起吊工装的方式，一方面可以省去每
次维修时搭建工装的过程，进一步缩短维修周期，另一方面直接设置在电子光学设备1上的
用于电子光学设备的维修机械臂10相比临时搭建的起吊工装更容易保证洁净度，便于保证
拆解电子光柱体20时具有洁净的环境，省去对临时起吊工装的清洁处理的过程，进一步降
低维修周期和成本。
因此，根据本发明实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10具有能够便于对电
子光学设备进行维修、缩短维修周期、降低维修成本等优点。

[0039] 下面参考附图描述根据本发明具体实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10。

[0040] 在本发明的一些具体实施例中，如图1‑图9所示，根据本发明实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10包括底座100、升降臂200、悬臂300和固定装置400。

[0041] 在一些实施例中，如图5‑图7所示，升降臂200包括连接座210、电机220、丝杠230、升降筒240和外套筒250。连接座210安装在底座100上。电机220安装在连接座210上。丝杠
230与电机220传动连接。升降筒240套设在丝杠230外且与丝杠230螺纹配合。外套筒250套
设在升降筒240外且与连接座210相连，外套筒250和升降筒240中的一个上设有沿升降筒
240的长度方向延伸的导槽242且另一个上设有滑块251，滑块251可滑动地配合在导槽242
内。这样可以利用电机220驱动丝杠230转动，利用丝杠230与升降筒240的螺纹配合将丝杠
230的转动转化为升降筒240沿丝杠230轴向的移动，从而驱动升降筒240进行升降。将丝杠
230和升降筒240设置在外套筒250内，一方面可以避免维修人员的随身物品被丝杠230卷
入，另一方面可以有效避免灰尘、油污等对电子光柱体20拆解、检修的污染，有效降低现场
清洁的人力及财力成本。导槽242和滑块251可以对升降筒240的移动进行导向并限制升降
筒240与外套筒250的相对转动，避免升降筒240随丝杠230一同转动，保证丝杠230的转动能
够顺利转化为升降筒240的轴向移动。此外，丝杠230具有一定的自锁能力，可以避免电机
220断电后升降筒240快速坠落而导致电子光柱体20发生损坏。

[0042] 具体而言，悬臂300可以安装在升降筒240的上端。

[0043] 在另一些实施例中，升降筒240还可以采用液压缸或气压缸或手动摇柄进行驱动。同样可以实现升降筒240的升降驱动。

[0044] 有利地，如图5‑图7所示，升降臂200还包括两个接近开关260，两个接近开关260在外套筒250的轴向上间隔设置，两个接近开关260均与电机220电连接。这样可以利用两个接
近开关260分别对升降筒240的升降的最高位置和最低位置进行检测，便于对升降筒240的
行程进行控制。

[0045] 具体地，如图5‑图7所示，升降筒240内通过平键连接有螺母241，螺母241与丝杠230螺纹配合。这样可以通过丝杠230与螺母241的螺纹配合，将丝杠230的转动转化为螺母
241沿丝杠230轴向的移动，并通过螺母241带动升降筒240进行升降。由于螺母241与升降筒
240通过平键连接，可以避免螺母241与升降筒240发生相对转动。由此可以便于实现升降筒
240与丝杠230的螺纹配合。

[0046] 丝杠230通过减速机270与电机220传动连接，减速机270安装在连接座210上，电机220安装在减速机270上。这样可以降低丝杠230的转速增大丝杠230的输出扭矩，从而便于
丝杠230驱动升降筒240进行升降，便于提高升降筒240的升降能力。

[0047] 连接座210与丝杠230之间设有轴承组280，轴承组280包括两个径向轴承281和一个轴向轴承282。这样可以减小丝杠230与连接座210之间的摩擦力，提高丝杠230转动的稳
定性。

[0048] 具体而言，外套筒250具有衬套252，滑块251设在衬套252上。减速机270通过减速机外壳271安装在连接座210上，减速机270的输入端与电机220的电机轴相连且输出端连接
有减速机轴套272，减速机轴套272通过平键与丝杠230相连。电机220通过电机座221安装在
减速机外壳271上。

[0049] 图5、图6和图8示出了根据本发明一些示例的用于电子光学设备的维修机械臂10。如图5、图6和图8所示，悬臂300上设有定位螺钉310，升降臂200的上端连接有定位端盖320，
定位端盖320为棱柱状且周向具有多个定位面，定位螺钉310具有旋紧位置和旋松位置，定
位螺钉310在旋紧位置时适于抵接多个定位面中的一个以限制悬臂300和升降臂200的相对
转动且定位螺钉310在旋松位置时避让定位端盖320以允许悬臂300和升降臂200相对转动。
这样可以通过旋紧或旋松定位螺钉310实现悬臂300的定位，避免维修人员在进行其他操作
时悬臂300随意摆动，便于将悬臂300定位在适于维修人员操作的位置，避免电子光柱体20
在拆卸和安装时与安装面受到径向的外力导致密封结构剪切变形失效或密封面出现划痕。

[0050] 具体而言，定位端盖320可以为正六棱柱状且具有六个定位面。这样可以使定位螺钉310能够将悬臂300定位在6个位置且每相邻两个位置之间的夹角为60度。例如如图2所
示，悬臂300的a位置与b位置之间的夹角为60度且a位置与c位置之间的夹角为60度。

[0051] 具体地，如图8所示，悬臂300包括固定杆330、伸缩杆340和调节螺钉350。固定杆330可转动地设在升降臂200上。伸缩杆340和固定杆330中的至少一个上设有长度方向沿伸
缩杆340的长度方向定向的长腰孔341，伸缩杆340通过配合在长腰孔341内的紧固件与固定
杆330相连。调节螺钉350螺纹配合在固定杆330和伸缩杆340中的一个上且与另一个抵接。
具体而言，紧固件可以在长腰孔341内移动，从而可以使伸缩杆340能够相对固定杆330沿长
度方向移动，从而可以实现悬臂300的长度的调节，便于将固定装置400或电子光柱体20移
动至所需的位置。

[0052] 更为具体地，如图5和图8所示，升降臂200和悬臂300中的一个上设有悬臂转轴360且另一个上设有悬臂轴套370，悬臂转轴360和悬臂轴套370之间设有自润滑轴承380。这样
可以便于将悬臂300可转动地设在升降臂200上，而且自润滑轴承380可以便于减小悬臂300
的转动阻力，使电子光柱体20的移动更加省力。

[0053] 具体而言，悬臂转轴360可以安装在升降筒240的上端，定位端盖320可以安装在悬臂转轴360的上端。

[0054] 图3‑图6示出了根据本发明一些示例的用于电子光学设备的维修机械臂10。如图3‑图6所示，底座100内具有容纳腔120，底座100的侧壁设有适于打开或关闭容纳腔120的检
修门110，电机220由底座100的上表面伸入底座100。具体而言，底座100的上表面敞开，连接
座210安装在底座100的上方且封盖底座100的上表面。容纳腔120还可以提供电机220的控
制板的安装接线空间。这样可以便于通过检修门110对电机220进行维修。
图5和图9示出了根据本发明一些示例的用于电子光学设备的维修机械臂10。如图
5和图9所示，固定装置400包括上法兰410、多个定位板420和下法兰430。上法兰410与悬臂
300相连。多个定位板420沿上法兰410的周向间隔设置在上法兰410上且与上法兰410相切。
下法兰430可转动地与上法兰410相连，下法兰430上设有适于与电子光柱体20可拆卸地连
接的松不脱螺钉431。这样可以利用松不脱螺钉431与电子光柱体20相连，下法兰430与上法
兰410的相对转动可以便于将松不脱螺钉431转动至适于连接电子光柱体20的位置。

[0055] 具体而言，上法兰410通过紧固件安装在伸缩杆340上。上法兰410上设有过孔411，固定装置转轴440穿过伸缩杆340和过孔411与下法兰430相连。

[0056] 具体而言，电子光学设备1还包括设备主体30和基座40，设备主体30和用于电子光学设备的维修机械臂10设在基座40上，电子光柱体20设在设备主体30上。

[0057] 非维修状态时，悬臂300应处于电子光学设备1的一侧，其外部结构轮廓应在电子光学设备1操作空间之外，不影响电子光学设备1的其他功能组件的正常操控。例如图2中a
处所示，悬臂300在水平面的投影与设备主体30错开且位于基座40内。

[0058] 需要维修时，将通过控制电机220将升降臂200升高至所需高度，再将悬臂300手动转至电子光柱体20上方，如图2中b处所示，控制升降臂200缓慢降低至固定装置400的下端
面离电子光柱体20顶部约1‑2厘米处，微调悬臂300伸出长度与角度，旋转下法兰430，将松
不脱螺钉431对准电子光柱体20顶部的安装孔，将松不脱螺钉431插入安装孔内。缓慢下降
升降臂200直至下法兰430与电子光柱体20上表面贴合，通过松不脱螺钉431完成固定装置
400与电子光柱体20的锁紧。通过定位螺钉310，完成悬臂300角度的锁定。解除电子光柱体
20与设备主体30之间的紧固螺钉，缓慢升高升降臂200，将电子光柱体20垂直缓慢起吊，避
免电子光柱体20与其在设备主体30上的安装密封面及密封圈受到径向力出现划痕或破损
而导致密封失效。待电子光柱体20完全脱离其安装平面并保持一定安全高度后，解除悬臂
300的角度锁定，将悬臂300和电子光柱体20旋转至所需的维修角度，例如图2中c处，悬臂
300的部分水平面投影位于基座40外，即可开展对电子光柱体20的维修工作。维修结束后，
按照相反的步骤将电子光柱体20安装回设备主体30上。

[0059] 下面描述根据本发明实施例的电子光学设备1。根据本发明实施例的电子光学设备1包括根据本发明上述实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10。

[0060] 根据本发明实施例的电子光学设备1，通过利用根据本发明上述实施例的用于电子光学设备的维修机械臂10，具有维修方便、维修周期短、维修成本低等优点。

[0061] 具体而言，电子光学设备1可以为扫描电镜、透射电镜、电子束、离子束双束或多束等其它涉及电子光柱体20的电子光学设备。

[0062] 根据本发明实施例的电子光学设备1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

[0063] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0064] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。