CN100504612C - 一种精密定位和调整工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密定位和调整工装，包括盖板(2)、垫片(5)、定位轴(6)，还包括平板(1)、圆环(3)和Rz调整装置(4)，圆环(3)由具有不同直径的阶梯状圆环组成并可通过其中一圆环的圆柱面及平面定位与平板(1)紧固安装在一起，Rz调整装置(4)安装在平板的槽面(104)中，定位轴(6)通过平板上销孔(101)定位及螺纹与盖板连接安装在平板上，盖板(2)通过螺纹连接安装在平板上，垫片(5)安装在定位轴(6)与平板(1)之间，盖板(2)、垫片(5)、定位轴(6)、和与它们连接最近的平板及圆环组成一套调节模块。有益作用是，保证了X、Y精度和Rz精度的定位精度。

Description

一种精密定位和调整工装

技术领域

本发明属于精密定位和调整技术，尤其涉及超精密光机系统的装配和调整，例如：光刻设备装配中高精密部件的X，Y，Z，Rx，Ry，Rz六个自由度的精确定位、测量和调整。

背景技术

目前使用的在机床、船舶等大型设备中，重要零件之间都有安装精度要求。在这些大型设备中，其机械安装精度多采用销孔定位，如果用于实现将集成电路制造设备光刻机的物镜安装在主基板上，由于销孔之间距离大(>＝800mm)，其加工精度不易保证，同时多个销孔直接定位安装困难，不能调整，因此无法满足投影物镜X，Y，Rz的安装精度要求，然而投影物镜X，Y，Rz却是精确定位难度最大的三个指标。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于提供一种精密定位和调整装置，以实现高精度定位和调整测量。

本发明的技术方案如下：

包括盖板、垫片、定位轴，其特征在于：还包括平板、圆环和Rz调整装置，圆环由多个具有不同直径的阶梯状圆环组成，并可通过其中一圆环的圆柱面及平面定位与平板紧固安装在一起，Rz调整装置安装在平板的槽面中，定位轴通过平板上销孔定位及螺纹与盖板连接安装在平板上，而盖板通过螺纹连接安装在平板上，垫片安装在定位轴与平板之间，定位轴辅助定位被安装件的连接部分柔性块，使后者可定位于基板上，盖板、垫片、定位轴、和与它们连接最近的平板及圆环组成一套调节模块，而与平板及圆环所连接的盖板、垫片和定位轴数目可为三个或大于三个。

作为对本发明的改进，所述平板上的每套调节模块在平板上分别设置有一个销孔，平板上多个销孔与被安装件的相应销孔在一次装夹中一起加工，这样保证工装安装的定位精度。

作为对本发明的改进，阶梯状圆环的下部圆环的圆柱面可确保X、Y的定位精度，同时平板上有一与上述多个销孔有相互精度关系的侧面，用作测量平行度的基准，作为调整工装Rz的依据。

作为对本发明的改进，Rz调整装置上下两个圆柱的轴心是偏心结构，可根据测量的平行度转动工装，使其Rz达精度要求。

本发明的有益作用是，由于上下面为平面的平板和阶梯状圆环的结构配合，及平板上的侧面设置，而且多个销孔与被安装件法兰的相应销孔在一次装夹中一起加工，保证了工装的定位精度。再加上平板上的圆环的圆柱面与基板对应圆柱面配合，限制了X，Y自由度，因此可确保X、Y精度；Rz调整装置的上圆柱面与下圆柱面的回转轴心是偏心的，下圆柱面与基板对应孔配合，调整Rz精度时可转动Rz调整装置使其绕下圆柱面旋转，使上圆柱面对平板的槽面施加力，从而可转动工装达Rz精度要求。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明Rz调整装置示意图；

图3是本发明精密定位和调整工装的主剖视图。

图4是本发明精密定位和调整工装的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

结合所有图，本发明包括平板1、盖板2、圆环3、Rz调整装置4、垫片5和定位轴6。本例中圆环3由两个具有不同直径的上下阶梯状圆环组成，其中上部圆环直径小于下部圆环，平板1上下面为平面，其上的三个销孔101(本例中销孔为三个)与投影物镜法兰(未标出)的三个销孔在一次装夹中一起加工，这样保证工装的定位精度；盖板2安装在平板1上，定位轴6通过平板1上的销孔101定位及螺纹与盖板2连接安装在平板1上，垫片5安装在定位轴6与平板1之间，由于盖板、垫片、定位轴、和与它们连接最近的平板及圆环组成一套调节模块，由于本例中总共有三组模块，因而调整三组模块的垫片高度，则不仅可调节整个工装的Z向(即纵向)高度，还可以调节Rx、Ry的精度，当三组垫片高度一致时就调节Z向高度，而当三组垫片高度不一致时则达到调节Rx、Ry的目的。圆环3在本例中是个轴心相同但上下直径不同的圆环，即阶梯状圆环，圆环3通过其与平板1的接触面圆柱面105，再通过与平板1的接触平面106定位固定安装在平板1上。圆环3的圆柱面102与主基板(未标出)对应圆柱面配合，限制X，Y自由度，因此可确保X、Y精度。平板1上有一与这三个销孔101有相互精度关系的侧面103，用于测量与主基板(未标出)基准面之间平行度的基准平面，可根据测量的平行度调整Rz精度。为确保Rz精度，侧面103与三个销孔101形位精度为0.005～0.02mm。Rz调整装置4安装在平板1的槽面104中。本例中Rz调整装置采用偏心销，实践中只要能使平板1受力产生转动能量的类似装置均可以采用，如图2，偏心销4的上圆柱面108与下圆柱面109的回转轴心是偏心的，下圆柱面109与主基板(未标出)对应孔配合。调整Rz精度时可转动偏心销4使其绕下圆柱面109旋转，使上圆柱面108对槽面104施加力，从而可转动工装达Rz精度要求，其中104可以是一U型槽面，可受到偏心销施加的力。

精密定位和调整工装定位投影物镜精度的原理是：

工装上的定位轴6一端为圆柱面，另一端为半球面。其中圆柱面与销孔101配合定位，以及半球面与柔性块7的圆锥面接触定位可定位圆锥面的X，Y精度，三个柔性块7通过螺栓连接固定安装在主基板(未标出)上，可定位圆锥面的Z，Rx，Ry，Rz精度。因此通过工装定位和调整安装柔性块7到主基板上(未标出)后可定位三个柔性块7的圆锥面X，Y，Z，Rx，Ry，Rz精度，从而使投影物镜安装在三个柔性块7的圆锥面上达六自由度精度要求。

本例精密定位和调整工装安装及调整方法是：

(1)、通过三个定位轴6的球面与投影物镜的三个柔性块7的圆锥面接触，将工装安装在三个柔性块7上，并螺纹连接紧固。

(2)、将工装及三个柔性块7放置在装配平台上，以平板1的上平面107为基准测量工装的水平度及高度，配磨垫片5使Z，Rx，Ry达到精度要求。

(3)、通过圆环3的圆柱面102定位将工装安装在主基板(未标出)上，确保X，Y精度；根据平板1的侧面103与主基板基准面的平行度，用偏心销4转动工装使其Rz达到精度要求。

(4)、将三个柔性块7紧固在主基板上，拆卸工装，然后将投影物镜安装在三个柔性块7的圆锥面上。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种精密定位和调整工装，可将被安装件定位于基板上，包括盖板(2)、垫片(5)、定位轴(6)，其特征在于：还包括平板(1)、圆环(3)和Rz调整装置(4)；圆环(3)由具有不同直径的阶梯状圆环组成，并可通过其中一圆环的圆柱面及平面定位与平板(1)紧固安装在一起，Rz调整装置(4)安装在平板的槽面(104)中，定位轴(6)通过平板上销孔(101)定位及螺纹与盖板连接安装在平板上，而盖板(2)通过螺纹连接安装在平板上，垫片(5)安装在定位轴(6)与平板(1)之间，定位轴(6)辅助定位被安装件的连接部分柔性块(7)，使后者可定位于基板上，盖板(2)、垫片(5)、定位轴(6)、和与它们连接最近的平板及圆环组成一套调节模块，而与平板(1)及圆环(3)所连接的盖板(2)、垫片(5)和定位轴(6)数目为三个或三个以上；其中，平板(1)上销孔(101)与被安装件的相应销孔在一次装夹中一起加工，圆环(3)的圆柱面与基板对应圆柱面相配合，平板(1)上有一个与销孔(101)有相互精度关系的侧面(103)。

2.如权利要求1所述的一种精密定位和调整工装，其特征在于：所述定位轴(6)一端为圆柱面，另一端为半球面；其中圆柱面与销孔(101)配合定位，而半球面与柔性块(7)的圆锥面接触定位。

3.如权利要求1所述的一种精密定位和调整工装，其特征在于，所述Rz调整装置(4)为偏心销。

4.如权利要求3所述的一种精密定位和调整工装，其特征在于，所述偏心销的上圆柱面(108)与下圆柱面(109)的回转轴心是偏心的，下圆柱面(109)与主基板对应孔配合，偏心销可绕下圆柱面(109)旋转，使上圆柱面(108)对槽面(104)施加力。

5.如权利要求1所述的一种精密定位和调整工装，其特征在于，所述槽面(104)是U型槽面。

6.如权利要求1所述的一种精密定位和调整工装，其特征在于，所述侧面(103)与销孔(101)的形位精度为0.005～0.02mm。

7.如权利要求1所述的一种精密定位和调整工装，其特征在于，所述圆环(3)由两个具有不同直径的上下阶梯状圆环组成，其中上部圆环直径小于下部圆环。

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