CN102537520A - 线缆辅助支撑机构及线缆台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线缆辅助支撑机构及线缆台，该线缆辅助支撑机构用以支撑线缆设施的重力，包括第一固定件、第二固定件、第一连杆、第二连杆、第三连杆和连接部件；所述第二固定件套在所述排线上，该第二固定件夹紧所述排线；所述第一固定件套在所述排管上，该第一固定件夹紧所述排管；所述第三连杆的两端分别与所述第一固定件和第二固定件连接；所述第二连杆的一端与所述第二固定件连接，该第二连杆的另一端与所述第一连杆的一端连接；所述第一连杆的另一端与所述连接部件连接。本发明的线缆辅助支撑机构及线缆台能有效防止管线设施下垂，减小对工件台运动的影响，提高工件台运动定位精度及安全性。

Description

线缆辅助支撑机构及线缆台

技术领域

本发明涉及应用于精密工件台的线缆台，尤其涉及一种线缆辅助支撑机构及线缆台。

背景技术

随着大规模集成电路器件集成度的不断提高以及光刻分辨力的不断增强，对光刻机的特征线宽的要求也在不断提升，因此，对工件台的速度、加速度以及精度的要求也不断提高。

工件台的运行需要配备电机驱动系统、气浮导向系统、传感器检测系统等，需要大量的信号线、功率线、气管、水管等实现对其供电、供气、冷却、控制等功能。在工件台运动的过程中，这些电缆、管路会跟随工件台作同步往复运动，当工件台的定位精度要求比较高时，这些电缆、管路在随工件台一起运动时对工件台产生的拉力就不可忽略，为了提高工件台的定位精度，通常采用线缆台来补偿管线设施对工件台产生的拉力，消除或者大幅减小管线设施对工件台运动的影响。

图1所示为现有技术中精密工件台及线缆台的布局示意图，工件台1设置在X向导轨5上，该工件台1的两侧分别利用气浮轴承与所述X向导轨5的侧向连接，所述工件台1的底部设有气浮孔和真空腔(图1中未示)，从而形成具有双向刚度的气浮轴承。此处所说的双向刚度是指气浮块(即所述工件台1)通过连接外部压力泵使压缩空气通过所述气浮孔产生浮力，同时与所述真空腔连接的外部真空泵抽取腔内空气，使其产生真空吸力，通过调整浮力和真空吸引力使两者处于动态平衡，从而使气浮块悬浮于平台或导轨之上，控制这两个力的大小可实现与平台或导轨之间5-10um的稳定气膜间隙和良好的气浮刚度，这样气浮块的往复运动受到的摩擦阻力可以忽略，因此该气浮平台具有反映速度快，可控精度高的特点。

在所述工件台1内部装有驱动装置(图1中未示)，如直线电机的动子，在所述X向导轨5上装有对应定子，利用该驱动装置实现X向的直线往复运动，同时，Y向驱动装置60中装有动子，Y向导轨3上装有对应定子，利用该Y向驱动装置60实现Y向的直线往复运动，再通过所述X向导轨5与所述Y向直线驱动装置60的连接，实现了所述工件台1在X、Y两个方向上的直线往复运动。在运动控制中用线性编码器(如光栅尺)(图1中未示)来控制驱动装置移动的量，保证其运动的精度，同时通过位置传感器等对驱动装置进行限位控制。

所述工件台1在实现精密定位过程中，需要大量配套的管线设施80，如气管、水管、信号线、电源线等。受空间约束，所述管线设施80通过打弯方式沿X向和Y向排布，如图1所示，所述管线设施80利用气浮滑块10固定后通过一个拐弯沿X向设置在线缆台托板30上，再通过大半径打弯方式沿Y向排布在线缆台气浮垫40下方(图1中未示)、基础框架(图1中未示)上。所述气浮滑块10套在气浮导轨25上，可沿所述气浮导轨25滑动；所述气浮导轨25的两端分别固定在两个所述线缆台气浮垫40上；所述两个线缆台气浮垫40分别通过柔性铰链50与两个所述Y向驱动装置60连接；沿Y向排布的管线设施通过连接件(图1中未示)与所述线缆台气浮垫40刚性连接。

随着工件台复杂程度的不断提高，其配套管线设施不断增多，管线设施的重量也在不断增加。随着管线设施重量的增加，沿Y向排布的管线设施容易出现严重的下垂现象，由于工件台内部空间较小，零部件多且密集程度高，下垂的管线设施会与基础框架或其他部件接触摩擦，产生非线性摩擦力，增加了对工件台的干扰力，当下垂量大时，甚至会出现管线设施与其他部件相互干涉现象，严重时会导致管线设施被拉断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线缆辅助支撑机构及线缆台，能有效防止管线设施下垂，减小对工件台运动的影响，提高工件台的定位精度和安全性。

为了达到上述的目的，本发明提供一种线缆辅助支撑机构，用以支撑线缆设施的重力，所述线缆设施包括排线和排管，包括第一固定件、第二固定件、第一连杆、第二连杆、第三连杆和连接部件；所述第二固定件套在所述排线上，该第二固定件夹紧所述排线；所述第一固定件套在所述排管上，该第一固定件夹紧所述排管；所述第三连杆的两端分别与所述第一固定件和第二固定件连接；所述第二连杆的一端与所述第二固定件连接，该第二连杆的另一端与所述第一连杆的一端连接；所述第一连杆的另一端与所述连接部件连接。

上述线缆辅助支撑机构，其中，所述连接部件包括第一支撑机构滑块、第一支撑机构导轨和转接件；所述第一支撑机构导轨与所述转接件连接，该第一支撑机构导轨通过所述转接件固定位置；所述第一支撑机构滑块设置在所述第一支撑机构导轨上，该第一支撑机构滑块在所述第一支撑机构导轨上作无摩擦滑动；所述第一支撑机构滑块与所述第一连杆连接。

上述线缆辅助支撑机构，其中，所述第一支撑机构滑块与所述第一连杆之间采用旋转运动副连接。

上述线缆辅助支撑机构，其中，所述连接部件包括第一支撑机构滑块、第一支撑机构导轨、第二支撑机构滑块、第二支撑机构导轨和转接件；所述第二支撑机构滑块设置在所述第二支撑机构导轨上，该第二支撑机构滑块与所述第二支撑机构导轨形成气浮轴承，所述第二支撑机构滑块在所述第二支撑机构导轨上作无摩擦滑动；所述第一支撑机构导轨通过所述转接件固定在所述第二支撑机构滑块上；所述第一支撑机构滑块设置在所述第一支撑机构导轨上，该第一支撑机构滑块与所述第一支撑机构导轨形成气浮轴承，所述第一支撑机构滑块在所述第一支撑机构导轨上作无摩擦滑动；所述第一连杆与所述第一支撑机构滑块连接。

上述线缆辅助支撑机构，其中，所述第一连杆与所述第一支撑机构滑块之间采用旋转运动副连接，所述第一支撑机构导轨与所述第二支撑机构滑块之间采用刚性连接。

上述线缆辅助支撑机构，其中，所述第三连杆与所述第一固定件之间、所述第三连杆与所述第二固定件之间以及所述第一连杆与所述第二连杆之间均采用旋转运动副连接。

上述线缆辅助支撑机构，其中，所述第一连杆、第二连杆和第三连杆均包括两根长度相同的连接支杆，所述两根连接支杆平行设置。

本发明提供的另一技术方案是一种线缆台，用于支撑和驱动线缆设施，包括两个线缆台气浮垫，设置在所述两个线缆台气浮垫上的气浮导轨、套在所述气浮导轨上的气浮滑块、与所述气浮滑块连接的电机以及上述线缆辅助支撑机构。

上述线缆台，其中，还包括线缆台托板，所述线缆台托板的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫上。

本发明的线缆辅助支撑机构及线缆台由于其线缆辅助支撑机构采用固定件和连杆支撑排线和排管的重力，能有效防止排线和排管下垂，防止排线和排管与基础框架或其他部件接触摩擦产生影响工件台运动的干扰力，提高工件台安全性；

本发明的线缆辅助支撑机构及线缆台由于其线缆辅助支撑机构采用导轨和滑块与平衡质量系统连接，保证线缆辅助支撑机构与平衡质量系统保持相对运动，防止线缆辅助支撑机构与平衡质量系统之间相互干涉。

附图说明

本发明的线缆辅助支撑机构及线缆台由以下的实施例及附图给出。

图1是现有技术中精密工件台及线缆台的布局示意图。

图2是本发明线缆辅助支撑机构实施例一的结构示意图。

图3是本发明线缆辅助支撑机构实施例二的结构示意图。

图4是本发明线缆辅助支撑机构实施例三的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图2～图4对本发明的线缆辅助支撑机构及线缆台作进一步的详细描述。

实施例一：

管线设施穿过气浮滑块后分成多股，一较佳实施例中为两股，一股为多根电缆依次垒叠形成的排线150，一股为多根管路依次垒叠形成的排管160，为防止所述排线150和排管160在运动中相互串结在一起，使线缆设施排布有序，沿所述排线150和排管160的长度方向设有多个管线固定件。

参见图2，由于所述排线150和排管160较长，沿Y向排布的所述排线150和排管160常以大半径打弯方式绕成多道，沿Y向排布的所述排线150和排管160的一端通过气浮垫连接件220与线缆台气浮垫连接，可随所述线缆台气浮垫一起沿Y向运动。

为防止所述排线150和排管160在运动中相互串结在一起，使线缆设施排布有序，在靠近所述气浮垫连接件220处设有一管线固定件210，沿所述排线150和排管160的长度方向还设有多个管线固定件230，所述管线固定件230固定连接在基础框架上。当所述排线150和排管160的重量较大时，所述排线150和排管160极易下垂，特别是当工件台运动到Y向两端极限位置时，所述排线150和排管160的下垂量较大。

本实施例中，在第一拐弯处(即从所述气浮垫连接件220出发，沿所述排线150和排管160遇到的第一个拐弯)设置一线缆辅助支撑机构，用以支撑所述排线150和排管160的重力，防止所述排线150和排管160下垂。

所述线缆辅助支撑机构包括第一固定件204、第二固定件205、第一连杆201、第二连杆202和第三连杆203；

所述第二固定件205套在所述排线150上，该第二固定件205夹紧排线150，用于支撑所述排线150，所述排线150可在所述第二固定件205内穿梭；

所述第一固定件204套在所述排管160上，该第一固定件204夹紧排管160，用于支撑所述排管160，所述排管160可在所述第一固定件204内穿梭；

所述第三连杆203的两端分别与所述第一固定件204和第二固定件205连接，该第三连杆203的作用在于保证所述排线150与所述排管160之间保持一定的间距，防止所述排线150与所述排管160之间相互接触、相互摩擦，延长所述排线150和排管160的使用寿命；

由于所述排线150与所述排管160的打弯半径不同，在所述排线150和排管160跟随所述第一连接件202一起运动的过程中，处于外圈的所述排管160与处于内圈的所述排线150之间有相对运动，因此，所述第三连杆203与所述第一固定件204之间以及所述第三连杆203与所述第二固定件205之间均采用旋转运动副连接，以保证所述排管160与所述排线150之间的相对运动；

所述第二连杆202的一端与所述第二固定件205连接，该第二连杆202的另一端与所述第一连杆201的一端连接；

所述第一连杆202的另一端通过一连接件200与基础框架连接；

所述第一连杆201与所述第二连杆202之间采用旋转运动副连接，使所述第一连杆201和第二连杆202灵活适应所述排线150和排管160的运动状态；

所述第一连杆201、第二连杆202和第三连杆203均包括两根长度相同的连接支杆，所述两根连接支杆平行设置，采用两根连接支杆的连杆可以支撑较大的质量，加强所述排线150和排管160之间的连接稳定性，减小线缆设施对工件台Y向伺服控制的难度；

为防止所述排线150和排管160在运动过程中碰撞其它部件，在其他部件与所述排线150和排管160之间设有一档板240，所述档板240的一端与所述管线固定件210连接，所述档板240的另一端为自由端。

本实施例的线缆辅助支撑机构通过固定件和连杆支撑排线和排管的重力，能有效防止排线和排管下垂，防止排线和排管与基础框架或其他部件接触摩擦产生影响工件台运动的干扰力，提高工件台安全性。

结合图1和图2，一种线缆台包括两个线缆台气浮垫40、气浮导轨25、气浮滑块10、线缆台托板30、电机(图1中未示)、第一连接件220和上述线缆辅助支撑机构；

所述两个线缆台气浮垫40分别设置在两个Y向导轨3上，所述线缆台气浮垫40与其对应的Y向导轨3之间形成气浮轴承，所述线缆台气浮垫40可沿其对应的Y向导轨3作无摩擦滑动；

所述线缆台气浮垫40通过柔性铰链50与其同导轨的所述Y向驱动装置60连接，保证线缆台与所述工件台1在Y方向上保持同步运动，使用所述柔性铰链50连接所述线缆台气浮垫40和Y向驱动装置60可以实现Rx方向上的解耦，同时也可以吸收所述Y向驱动装置60加、减速时线缆设施对所述工件台1的Y向的冲击力，降低所述Y向驱动装置60与线缆台气浮垫40之间不利的相互作用，另外，使用所述柔性铰链50连接所述线缆台气浮垫40和Y向驱动装置60可以降低所述Y向驱动装置60的气浮设施与所述线缆台气浮垫40之间的装配难度，提高气浮运行的稳定性；

所述线缆台托板30设置在所述两个线缆台气浮垫40上，即所述线缆台托板30的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫40上，实现了所述线缆台托板30与所述工件台1在Y方向上保持同步运动，所述两个线缆台气浮垫40和线缆台托板30的组合用于支撑X向排布的所述排线150和排管160的重力；

本实施例的线缆台设置一线缆台托板来支撑一部分线缆设施的重力，可有效减小线缆设施对工件台运动精度的影响；

所述气浮导轨25设置在所述两个线缆台气浮垫40上，即所述气浮导轨25的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫40上，实现了所述气浮导轨25与所述工件台1在Y方向上保持同步运动；

所述气浮滑块10套在所述气浮导轨25上，所述气浮滑块10与所述气浮导轨25之间形成气浮轴承，所述气浮滑块10可沿所述气浮导轨25作无摩擦滑动；

所述排线150和排管160穿过所述气浮滑块10，穿过所述气浮滑块10的所述排线150和排管160沿X向和Y向排布，沿X向排布的排线150和排管160支撑在所述线缆台托板30上，沿Y向排布的排线150和排管160设置在所述线缆台气浮垫40的下方；

所述电机与所述气浮滑块10连接，该电机用于驱动所述排线150和排管160作X向运动，以补偿所述排线150和排管160对所述工件台1产生的X向干扰力；

沿Y向排布的排线150和排管160通过所述气浮垫连接件220与所述线缆台气浮垫40连接，可随所述线缆台气浮垫40一起沿Y向运动；

沿Y向排布的排线150和排管160上设有上述线缆辅助支撑机构，上述线缆辅助支撑机构用于支撑沿Y向排布的排线150和排管160的重力，防止沿Y向排布的排线150和排管160下垂。

实施例二：

随着承载较大直径硅片的大质量工件台系统的出现，工件台长行程模块的负载质量、速度、加速度都相应有较大幅度的增加，当光刻线宽小于100nm时，光刻机整机系统中任何微小振动干扰都会对光刻机系统光刻质量带来致命的影响，因此在先进的光刻技术中引入了平衡质量技术，工件台传递给基础框架的作用力通过其下层平衡质量系统会大幅降低，这在很大程度上减少了光刻机系统的减振难度，避免了运动反力对光刻机系统曝光的干扰。

本实施例中在工件台与基础框架之间设置单层平衡质量系统。

参见图3，实施例二中的线缆辅助支撑机构与实施例一中的线缆辅助支撑机构的区别在于，实施例二中的线缆辅助支撑机构增设第一支撑机构滑块300、第一支撑机构导轨301和转接件400；

所述第一支撑机构导轨301通过所述转接件400固定在平衡质量系统上；

所述第一支撑机构滑块300设置在所述第一支撑机构导轨301上，该第一支撑机构滑块300与所述第一支撑机构导轨301之间形成气浮轴承，该第一支撑机构滑块300可沿所述第一支撑机构导轨301作无摩擦滑动；

第一连杆201与所述第一支撑机构滑块300连接；

所述第一连杆201与所述第一支撑机构滑块300之间采用旋转运动副连接，所述第一支撑机构导轨301与平衡质量系统之间采用刚性连接。

实施例二中的线缆辅助支撑机构采用导轨和滑块与平衡质量系统连接，保证线缆辅助支撑机构与平衡质量系统保持相对运动，防止线缆辅助支撑机构与平衡质量系统之间相互干涉。

实施例二中的线缆台与实施例一中的线缆台的区别在于，实施例二中的线缆台使用实施例二中的线缆辅助支撑机构。

实施例三：

本实施例在工件台与基础框架之间设置双层平衡质量系统。

参见图4，实施例三中的线缆辅助支撑机构与实施例二中的线缆辅助支撑机构的区别在于，实施例三中的线缆辅助支撑机构增设第二支撑机构滑块500和第二支撑机构导轨501；

所述第二支撑机构导轨501固定在平衡质量系统上；

所述第二支撑机构滑块500设置在所述第二支撑机构导轨501上，该第二支撑机构滑块500与所述第二支撑机构导轨501之间形成气浮轴承，该第二支撑机构滑块500可沿所述第二支撑机构导轨501作无摩擦滑动；

第一支撑机构导轨301通过转接件400固定在所述第二支撑机构滑块500上；

第一支撑机构滑块300设置在所述第一支撑机构导轨301上，该第一支撑机构滑块300与所述第一支撑机构导轨301之间形成气浮轴承，该第一支撑机构滑块300可沿所述第一支撑机构导轨301作无摩擦滑动；

第一连杆201与所述第一支撑机构滑块300连接；

所述第一连杆201与所述第一支撑机构滑块300之间采用旋转运动副连接，所述第一支撑机构导轨301与所述第二支撑机构滑块500之间以及所述第二支撑机构导轨501与平衡质量系统之间均采用刚性连接。

实施例三中的线缆辅助支撑机构采用双导轨和双滑块与平衡质量系统连接，保证线缆辅助支撑机构与平衡质量系统保持相对运动，防止线缆辅助支撑机构与平衡质量系统之间相互干涉。

实施例三中的线缆台与实施例一中的线缆台的区别在于，实施例三中的线缆台使用实施例三中的线缆辅助支撑机构。

Claims (9)

1.一种线缆辅助支撑机构，用以支撑线缆设施的重力，所述线缆设施包括排线和排管，其特征在于，包括第一固定件、第二固定件、第一连杆、第二连杆、第三连杆和连接部件；

所述第二固定件套在所述排线上，该第二固定件夹紧所述排线；

所述第一固定件套在所述排管上，该第一固定件夹紧所述排管；

所述第三连杆的两端分别与所述第一固定件和第二固定件连接；

所述第二连杆的一端与所述第二固定件连接，该第二连杆的另一端与所述第一连杆的一端连接；

所述第一连杆的另一端与所述连接部件连接。

2.如权利要求1所述的线缆辅助支撑机构，其特征在于，所述连接部件包括第一支撑机构滑块、第一支撑机构导轨和转接件；

所述第一支撑机构导轨与所述转接件连接，该第一支撑机构导轨通过所述转接件固定位置；

所述第一支撑机构滑块设置在所述第一支撑机构导轨上，该第一支撑机构滑块在所述第一支撑机构导轨上作无摩擦滑动；

所述第一支撑机构滑块与所述第一连杆连接。

3.如权利要求2所述的线缆辅助支撑机构，其特征在于，所述第一支撑机构滑块与所述第一连杆之间采用旋转运动副连接。

4.如权利要求1所述的线缆辅助支撑机构，其特征在于，所述连接部件包括第一支撑机构滑块、第一支撑机构导轨、第二支撑机构滑块、第二支撑机构导轨和转接件；

所述第二支撑机构滑块设置在所述第二支撑机构导轨上，该第二支撑机构滑块与所述第二支撑机构导轨形成气浮轴承，所述第二支撑机构滑块在所述第二支撑机构导轨上作无摩擦滑动；

所述第一支撑机构导轨通过所述转接件固定在所述第二支撑机构滑块上；

所述第一支撑机构滑块设置在所述第一支撑机构导轨上，该第一支撑机构滑块与所述第一支撑机构导轨形成气浮轴承，所述第一支撑机构滑块在所述第一支撑机构导轨上作无摩擦滑动；

所述第一连杆与所述第一支撑机构滑块连接。

5.如权利要求4所述的线缆辅助支撑机构，其特征在于，所述第一连杆与所述第一支撑机构滑块之间采用旋转运动副连接，所述第一支撑机构导轨与所述第二支撑机构滑块之间采用刚性连接。

6.如权利要求1～5中任一权利要求所述的线缆辅助支撑机构，其特征在于，所述第三连杆与所述第一固定件之间、所述第三连杆与所述第二固定件之间以及所述第一连杆与所述第二连杆之间均采用旋转运动副连接。

7.如权利要求1～5中任一权利要求所述的线缆辅助支撑机构，其特征在于，所述第一连杆、第二连杆和第三连杆均包括两根长度相同的连接支杆，所述两根连接支杆平行设置。

8.一种线缆台，用于支撑和驱动线缆设施，包括两个线缆台气浮垫，设置在所述两个线缆台气浮垫上的气浮导轨、套在所述气浮导轨上的气浮滑块以及与所述气浮滑块连接的电机，其特征在于，还包括如权利要求1～7中任一权利要求所述的线缆辅助支撑机构。

9.如权利要求8所述的线缆台，其特征在于，还包括线缆台托板，所述线缆台托板的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫上。

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