CN100536065C - 高精度快速调平装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高精度快速调平装置，其包括调平台、安装底座，以及设置于调平台与安装底座之间的多组平行簧片、在线位置测量传感器组件、偏心轮/凸轮组件、预紧拉簧、执行轮组件，其中，所述多组平行簧片、在线位置测量传感器组件、偏心轮/凸轮组件、预紧拉簧、执行轮组件均以同一夹角且彼此对应地设置在安装底座上。本发明采用平行簧片结构满足了调平台侧向较大刚度及垂向较低刚度分配要求，同时通过设计预紧弹簧体的刚度可以优化得出马达驱动扭矩，直接安装于调平台上的测量传感器组件可以有效消除传动机构之间的间隙，提高了调平装置的精度。

Description

高精度快速调平装置

技术领域

本发明涉及一种快速调平机构，特别是一种应用于半导体制造领域的精密仪器设备中的高精度快速调平装置。

背景技术

在半导体制造领域中的精密仪器设备对工件的调平通常都要求高精度、高效率并且不伤害工件表面。现有技术中的自动调平机构有的采用了电机加丝杠螺母或者压电陶瓷在承件台下的三点或者四点调平工件，这种调平机构不损伤工件表面，但是由于丝杠螺母存在间隙，而压电陶瓷有空回，因此难以达到很高的精度，同时由于需要逐点反复调节，且因为是对工件背面进行调节，所以调平完毕还需要再次进行检测，故整体效率不高；已有的另一种自动调平机构则将工件的上表面与定标板直接相靠而调平，这种自动调平机构的效率较高，但是由于工件的表面直接接触定标板，因此易损伤工件表面，且定标板的面形误差直接影响调平精度。

中国专利98229568.5申请了一种快速调平机构，该机构通过调平板和浮于碗形气浮轴承上的承件台之间形成气膜，达到承件台调平的目的。

另外，中国专利200610038909.1申请了一种基于双簧片机构的三自由度弹性连接机构，其中揭示了通过圆周方向均布的双簧片机构，实现水平及调平动作，同时动作的实现是通过限位柱和位移调节柱实现的。

以上两项专利虽然都可实现平台的调平，但是中国专利98229568.5的调平精度的实现，在很大程度上受到调平板机械初始安装精度的影响，虽然气膜的均化效应可以适当提高精度，但总体调平精度还是比较低。而中国专利200610038909.1采用双簧片机构，但是动作的实现是通过机械限位来实现，不能实现自动调平动作，同时双簧片在水平及侧向刚度分配及均匀性方面也存在分配不均的问题，将直接影响到机构的稳定性及调平的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度快速调平装置，其能够有效地解决现有技术中整体调平精度不高以及调平机构稳定性不足的缺点。

为了达到上述的目的，本发明提供一种高精度快速调平装置，包括调平台、安装底座，以及均匀分布并设置于所述调平台与所述安装底座之间的多组平行簧片、在线位置测量传感器组件、偏心轮/凸轮组件、预紧拉簧和执行轮组件，其中，所述每一组平行簧片的一端与安装底座的边缘刚性连接，另一端与调平台的边缘刚性连接，且平行簧片上具有一通孔；所述每一组在线位置测量传感器组件对应设置于平行簧片的内侧，其底部与安装底座刚性连接，顶部穿过平行簧片上的通孔与调平台刚性连接；相邻两组在线位置测量传感器组件之间设有相互啮合的一组偏心轮/凸轮组件和执行轮组件，该偏心轮/凸轮组件的上端与调平台刚性连接，该执行轮组件的下端与安装底座刚性连接，并通过所述预紧拉簧将该执行轮组件与偏心轮/凸轮组件进行预紧并且通过该执行轮组件与偏心轮/凸轮组件相互的摩擦力实现传动。

根据本发明所述的高精度快速调平装置，所述在线位置测量传感器组件更进一步包括在线位置测量传感器以及传感器安装支架，其中，所述在线位置测量传感器通过所述传感器安装支架分别与所述调平台以及所述安装底座机械刚性相连接。

根据本发明所述的高精度快速调平装置，所述偏心轮/凸轮组件更进一步包括偏心轮/凸轮安装支架、偏心轮/凸轮以及安装轴，所述偏心轮/凸轮通过安装轴安装在偏心轮/凸轮安装支架上，所述偏心轮/凸轮组件支架与所述调平台机械刚性连接。

根据本发明所述的高精度快速调平装置，所述执行轮组件更进一步包括执行轮、执行轮安装支架以及无隙连轴器，其中，所述执行轮通过无隙连轴器安装在执行轮安装支架上，所述执行轮支架与所述安装底座机械刚性连接。

根据本发明所述的高精度快速调平装置，所述高精度快速调平装置还包括多个驱动马达，用于驱动所述执行轮。

根据本发明所述的高精度快速调平装置，所述每一组偏心轮/凸轮组件和执行轮组件通过设置于其左右两侧的两组预紧拉簧进行预紧。

根据本发明所述的高精度快速调平装置，所述调平台与所述安装底座之间设置三组平行簧片、在线位置测量传感器组件、偏心轮/凸轮组件以及执行轮组件，且上述各组元件之间以120°夹角均匀分布设置。

本发明的高精度快速调平装置中采用平行簧片结构满足了调平台侧向较大刚度及垂向较低刚度分配要求，其中，侧向较大刚度可以保证平台在调平过程中的机械稳定性，而垂向较低刚度引起的机械不稳定性通过结构本身的自动调平系统可以得到位置的实时补偿，同时通过设计预紧弹簧体的刚度可以优化得出马达驱动扭矩，直接安装于调平台上的测量传感器组件可以有效消除传动机构之间的间隙，提高了调平装置的精度。

附图说明

通过以下对本发明的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为本发明的高精度快速调平装置的结构示意图。

图2为本发明的高精度快速调平装置的除去平台之后的结构示意图。

图3为本发明的高精度快速调平装置的结构剖视图。

图4为本发明的高精度快速调平装置的控制结构图。

具体实施方式

以下将结合一个较佳的实施例对本发明的高精度快速调平装置作进一步的详细描述。

请结合图1至图3所示，本发明高精度快速调平装置包括调平台1，安装底座6，以及安装在调平台1与安装底座6之间的多组平行簧片2、在线位置测量传感器组件3、偏心轮/凸轮组件4、预紧拉簧5、执行轮组件7以及驱动马达8。

在本实施例中，调平台1和安装底座6均为圆形，采用了三组平行簧片2进行连接，各组平行簧片2相互间隔120°，均匀地分布在调平台1与安装底座6之间。相应地，该调平装置也包括三组在线位置测量传感器组件3、偏心轮/凸轮组件4及执行轮组件7，在线位置测量传感器组件3设置于平行簧片2内侧，偏心轮/凸轮组件4和执行轮组件7设置在相邻的两组平行簧片2之间，并通过设置于其左右两侧的两组预紧拉簧5进行预紧。

本发明的高精度快速调平装置的调平台1通过机械连接的方式与平行簧片2刚性连接，平行簧片2与安装底座6通过机械方式刚性连接，同时由于平行簧片2在结构上采用120°均布的形式，保证了水平向及垂向簧片刚度分配的一致性，从而保证了调平机构执行的稳定性；在线位置测量传感器组件3中的在线位置测量传感器3a通过传感器安装支架3b分别与调平台1和安装底座6机械刚性连接，其中，传感器安装支架3b的上端是穿过平行簧片2上的通孔与调平台1连接的。同样地，由于本实施例中包含了三组均匀分布于圆周上的在线位置测量传感器组件3，从而可以保证调平位置信息的在线实时测量。

如图3所示，偏心轮/凸轮组件4更进一步包含了偏心轮/凸轮安装支架4a、偏心轮/凸轮4b以及安装轴4c，偏心轮/凸轮4b通过安装轴4c安装在偏心轮/凸轮安装支架4a上，偏心轮/凸轮安装支架4a与调平台1直接机械刚性连接；执行轮组件7更进一步包含了执行轮7a、执行轮安装支架7b以及无隙连轴器7c，执行轮7a通过无隙连轴器7c安装在执行轮安装支架7b上，执行轮支架7b通过机械方式直接与安装底座6刚性连接；偏心轮/凸轮组件4和执行轮组件7相互啮合，并通过预紧拉簧5进行预紧。此外，在执行轮组件7上还设置有对应的驱动马达8，用于驱动执行轮7a，并通过摩擦力带动偏心轮/凸轮4b实现传动。

由于本实施例中包含了三组偏心轮/凸轮组件4和执行轮组件7，在控制上分别对应于三组在线位置测量传感器组件3，可以实现调平台1的实时精密调平动作；同时在线位置测量传感器组件3直接测量于调平台1可有效降低传动机构之间的间隙和空程的影响，从而提高了调平台运动的精度。

如图4所示，驱动马达8为高精度快速调平装置运动实现的执行件，在线位置测量传感器组件3为机构运动实现的传感器，传感器不断计算出给定位置量和输出位置量之间的偏差，该偏差输入执行机构运动控制器，控制器通过计算给出执行件运动量。通过三组均布的驱动马达8为执行件、在线位置测量传感器组件3为传感器，通过给定位置量和输出位置量的比较、补偿，实现了所述装置的精密调平功能。

综上所述，通过本发明的高精度快速调平装置相较于现有技术中的调平机构而言，能够提供更加高效可靠的调平效果，并且能够实现更高的整体调平精度。

需要特别说明的是，本发明的高精度快速调平装置不局限于上述实施例中所限定的方式，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1、一种高精度快速调平装置，包括调平台(1)、安装底座(6)，以及均匀分布并设置于所述调平台(1)与所述安装底座(6)之间的多组平行簧片(2)、在线位置测量传感器组件(3)、偏心轮/凸轮组件(4)、预紧拉簧(5)和执行轮组件(7)，其特征在于，所述每一组平行簧片(2)的一端与安装底座(6)的边缘刚性连接，另一端与调平台(1)的边缘刚性连接，且平行簧片(2)上具有一通孔；所述每一组在线位置测量传感器组件(3)对应设置于平行簧片(2)的内侧，其底部与安装底座(6)刚性连接，顶部穿过平行簧片(2)上的通孔与调平台(1)刚性连接；相邻两组在线位置测量传感器组件(3)之间设有相互啮合的一组偏心轮/凸轮组件(4)和执行轮组件(7)，该偏心轮/凸轮组件(4)的上端与调平台(1)刚性连接，该执行轮组件(7)的下端与安装底座(6)刚性连接，并通过所述预紧拉簧(5)将该执行轮组件(7)与偏心轮/凸轮组件(4)进行预紧并且通过该执行轮组件(7)与偏心轮/凸轮组件(4)相互的摩擦力实现传动。

2、根据权利要求1所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述在线位置测量传感器组件(3)更进一步包括在线位置测量传感器(3a)以及传感器安装支架(3b)，其中，所述在线位置测量传感器(3a)通过所述传感器安装支架(3b)分别与所述调平台(1)以及所述安装底座(6)机械刚性相连接。

3、根据权利要求1所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述偏心轮/凸轮组件(4)更进一步包括偏心轮/凸轮安装支架(4a)、偏心轮/凸轮(4b)以及安装轴(4c)，所述偏心轮/凸轮(4b)通过安装轴(4c)安装在偏心轮/凸轮安装支架(4a)上，所述偏心轮/凸轮组件支架(4a)与所述调平台(1)机械刚性连接。

4、根据权利要求1所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述执行轮组件(7)更进一步包括执行轮(7a)、执行轮安装支架(7b)以及无隙连轴器(7c)，其中，所述执行轮(7a)通过无隙连轴器(7c)安装在执行轮安装支架(7b)上，所述执行轮支架(7b)与所述安装底座(6)机械刚性连接。

5、根据权利要求4所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述高精度快速调平装置还包括多个驱动马达(8)，用于驱动所述执行轮(7a)。

6、根据权利要求1所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述每一组偏心轮/凸轮组件(4)和执行轮组件(7)通过设置于其左右两侧的两组预紧拉簧(5)进行预紧。

7、根据权利要求1所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述调平台(1)与所述安装底座(6)之间设置三组平行簧片(2)、在线位置测量传感器组件(3)、偏心轮/凸轮组件(4)以及执行轮组件(7)。

8、根据权利要求7所述的高精度快速调平装置，其特征在于，所述各组平行簧片(2)、在线位置测量传感器组件(3)、偏心轮/凸轮组件(4)、以及执行轮组件(7)之间以120°夹角均匀分布设置。

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