CN102540739A - 主动驱动线缆台 - Google Patents

Abstract

本发明的主动驱动线缆台用于支撑和驱动管线设施，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、管线设施、以及与所述管线设施的排线和排管连接并驱动所述排线和排管与所述气浮滑块一起沿所述气浮导轨移动的主动驱动机构，所述气浮导轨为圆柱体状的气浮导轨；所述气浮滑块设有圆孔，所述气浮滑块通过该圆孔套在所述气浮导轨上；所述气浮滑块与所述气浮导轨之间形成圆周型气浮面。本发明的主动驱动线缆台通过降低线缆台的质量降低线缆台对工件台粗动控制的附加力矩，从而降低控制难度。

Description

主动驱动线缆台

技术领域

本发明涉及应用于精密工件台的线缆台，尤其涉及一种主动驱动线缆台。

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。随着工件台复杂程度的不断提高，其配套管线设施也不断增多，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。

现有技术的线缆台采用直线电机和“回型”气浮轴承的组合来补偿和支撑管线设施的拉力和重力，利用直线电机驱动管线设施运动，以补偿管线设施对工件台产生的拉力。现有技术的线缆台的缺点是，直线电机和“回型”气浮轴承的使用大大增加了整个工件台粗动部分的质量，增加了线缆台对工件台粗动控制的附加力矩，给控制带来了很大的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动驱动线缆台，通过降低线缆台的质量降低线缆台对工件台粗动控制的附加力矩，从而降低控制难度。

为了达到上述的目的，本发明提供一种主动驱动线缆台，用于支撑和驱动管线设施，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、管线设施、以及与所述管线设施的排线和排管连接并驱动所述排线和排管与所述气浮滑块一起沿所述气浮导轨移动的主动驱动机构，所述气浮导轨为圆柱体状的气浮导轨；所述气浮滑块设有圆孔，所述气浮滑块通过该圆孔套在所述气浮导轨上；所述气浮滑块与所述气浮导轨之间形成圆周型气浮面。

上述主动驱动线缆台，其中，还包括线缆台底板，所述线缆台底板的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫上，所述排线和排管支撑在所述线缆台底板上。

上述主动驱动线缆台，其中，所述主动驱动机构包括第一连杆、第二连杆、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带和旋转电机；所述排线和排管穿过所述气浮滑块，所述排线和排管靠近所述气浮滑块的一端设有管线固定件；所述第一连杆的一端连接在该管线固定件上，该第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端连接；所述第二连杆的另一端与所述第二同步带轮连接；所述第一同步带轮与所述旋转电机连接，由所述旋转电机驱动所述第一同步带轮运动；所述第二同步带轮通过所述同步带与所述第一同步带轮连接。

上述主动驱动线缆台，其中，所述第一连杆与所述第二连杆之间以及所述第一连杆与所述管线固定件之间均采用旋转运动副连接；所述第二连杆与所述第二同步带轮之间采用刚性连接。

上述主动驱动线缆台，其中，所述第一连杆和第二连杆均包括两根相互平行设置的连接支杆。

上述主动驱动线缆台，其中，还包括档板，所述档板设置在所述气浮导轨与所述排线和排管之间，该档板的一端与所述管线固定件连接，该档板的另一端为自由端。

本发明的主动驱动线缆台采用圆柱体状的气浮导轨，气浮导轨与气浮滑块之间形成“圆周型”气浮轴承，该“圆周型”气浮轴承结构简单，大大降低了气浮轴承的质量，从而大大降低了线缆台对工件台粗动控制的附加力矩，进而大大降低线缆台对工件台粗动控制的难度；

本发明的主动驱动线缆台由于采用“圆周型”气浮轴承结构，质量小的旋转电机和连杆组合就能驱动管线设施和气浮滑块一起沿气浮导轨运动，大大降低了主动驱动机构的质量，从而大大降低了线缆台对工件台粗动控制的附加力矩，进而大大降低线缆台对工件台粗动控制的难度；

本发明的主动驱动线缆台的“圆周型”气浮轴承结构简单，因此，加工方便，加工精度高、加工成本低；

本发明的主动驱动线缆台在主动驱动管线设施运动的过程中，旋转电机并不产生位移，而是通过连杆的位移推动管线设施运动，旋转电机发热量小，而且由于旋转电机不产生位移，可对旋转电机产生的热量进行屏蔽，因此，本发明主动驱动线缆台可防止旋转电机产生的热量对光刻机精度带来影响；

本发明的主动驱动线缆台的线缆台底板支撑管线设施的重力，可有效减小管线设施对工件台运动精度的影响；

本发明的主动驱动线缆台的主动驱动机构采用旋转电机和连杆组合，降低了制造成本。

附图说明

本发明的主动驱动线缆台由以下的实施例及附图给出。

图1是精密工件台及主动驱动线缆台的布局示意图。

图2是本发明中主动驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的主动驱动线缆台作进一步的详细描述。

图1所示为精密工件台及主动驱动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。

在所述工作台1内部装有驱动装置(图中未示)，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)(在图中未显示)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。

所述工作台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，所述管线设施80跟随所述工件台1作同步往复运动，对所述工件台1产生一定拉力，从而影响所述工件台1的定位精度。要减小所述管线设施80对所述工件台1运动精度的影响，必须采用外力补偿所述管线设施80对所述工件台1施加的干扰力，即采用主动驱动线缆台来补偿所述管线设施80产生的干扰力。

现以一具体实施例详细说明本发明的主动驱动线缆台：

继续参见图1，本实施例的主动驱动线缆台包括线两个线缆台气浮垫40、线缆台底板30、气浮导轨260、气浮滑块220以及主动驱动机构20；

所述两个线缆台气浮垫40分别设置在所述两个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、减速时管线设施对所述工件台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；

所述线缆台底板30设置在所述两个线缆台气浮垫40上，即所述线缆台底板30的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫40上，实现了所述线缆台底板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和线缆台底板30的组合用于垂向支撑管线设施的重力；

本实施例的主动驱动线缆台设置一线缆台底板来支撑管线设施的重力，可有效减小管线设施对工件台运动精度的影响；

所述气浮导轨260设置在所述两个线缆台气浮垫40上，即所述气浮导轨260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260与所述工件台1在Y方向上保持同步运动；

本实施例的主动驱动线缆台的气浮导轨260为圆形气浮导轨(气浮导轨的横截面呈圆形)，即气浮导轨呈圆柱体状；

所述气浮滑块220是与气浮导轨260相匹配的气浮滑块，所述气浮滑块220设有一圆孔，该气浮滑块220通过该圆孔套在所述气浮导轨260上，所述气浮滑块220与所述气浮导轨260之间形成“圆周型”气浮轴承，所述气浮滑块220可沿所述气浮导轨260作无摩擦滑动；

现有技术采用矩形气浮导轨(气浮导轨的横截面呈矩形)，与该矩形气浮导轨配合使用的气浮滑块的横截面呈“回”字形，现有技术中的气浮导轨与气浮滑块之间形成“回型”气浮轴承，与现有技术的“回型”气浮轴承相比，“圆周型”气浮轴承的优点是：结构简单、加工方便且加工精度高、质量小、成本低；“圆周型”气浮轴承的气浮面只有一个圆周行程，而矩形导轨的上、下、左、右四个表面都形成气浮轴承，因此，“圆周型”气浮轴承结构简单；结构简单的“圆周型”气浮轴承，其质量也小；由于矩形导轨有四个表面都形成气浮轴承，需要的电机驱动力比较大，而“圆周型”气浮轴承的气浮面只有一个圆周行程，需要的电机驱动力较小，驱动力小的电机可以采用功率小、质量小的电机；由于“圆周型”气浮轴承的结构简单，因此，加工“圆周型”气浮轴承比较方便，而且加工所能达到的精度也会提高，加工成本也会降低；

所述管线设施80穿过所述气浮滑块220，可与所述气浮滑块220一起移动；

所述主动驱动机构20用于主动驱动所述管线设施80作X向运动，以补偿所述管线设施80对所述工件台1产生的X向干扰力；

所述主动驱动机构20的一端与所述管线设施80连接，可主动驱动所述管线设施80沿所述气浮导轨260滑动，所述主动驱动机构20的另一端固定在所述线缆台底板30上。

参见图2，所述管线设施80穿过所述气浮滑块220后分成多股，本实施例中为两股，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，使管线设施排布有序，沿所述排线150和排管160的长度方向设有多个管线固定件；

所述排线150和排管160靠近所述气浮滑块220的一端设有一管线固定件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230，一部分所述排线150和排管160通过管线固定件230与所述线缆台底板30连接；

所述排线150和排管160与所述气浮滑块220连接，所述气浮滑块220设置在所述气浮导轨260上，所述气浮导轨260的两端分别通过一支座250、270固定在所述两个线缆台气浮垫40上；

所述排线150和排管160排布在所述气浮导轨260的一旁，为防止所述排线150和排管160在运动过程中碰撞所述气浮导轨260，在所述排线150和排管160与所述气浮导轨260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。

继续参见图2，所述主动驱动机构20用于主动驱动所述排线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，该主动驱动机构20包括第一连杆201、第二连杆202、第一同步带轮205、第二同步带轮203、同步带204和旋转电机280；

所述第一连杆201的一端连接在所述管线固定件210上，该第一连杆201的另一端与所述第二连杆202的一端连接；

所述第一连杆201与所述第二连杆202之间以及所述第一连杆201与所述管线固定件210之间均采用旋转运动副连接，以保证所述第一连杆201与所述第二连杆202之间以及所述第一连杆201与所述管线固定件210之间的相对旋转运动；

所述第二连杆202的另一端与所述第二同步带轮203连接；

所述第二连杆202与所述第二同步带轮203之间采用刚性连接；

所述第一同步带轮205支撑在所述旋转电机280上，该第一同步带轮205与所述旋转电机280连接，由所述旋转电机280驱动所述第一同步带轮205运动；

所述旋转电机280安装在所述线缆台底板30上；

所述第二同步带轮203通过所述同步带204与所述第一同步带轮205连接，所述第一同步带轮205通过所述同步带204带动所述第二同步带轮203作同步运动，即所述第一同步带轮205为主动轮，所述第二同步带轮203为从动轮；

所述第二同步带轮203采用旋转运动副固定在所述线缆台底板30上，以限制所述第二同步带轮203在垂向上的自由度；

所述旋转电机280驱动所述第一同步带轮205运动，所述第一同步带轮205转动通过所述同步带204带动所述第二同步带轮203作同步运动，所述第二同步带轮203又带动所述第二连杆202运动，进而带动所述第一连接杆201运动，所述第一连接杆201的运动驱动所述气浮滑块220在所述气浮导轨260上作来回运动；

所述第一连杆201和第二连杆202均包括两根连接支杆，所述两根连接支杆长度相等，其相互平行设置，采用两根连接支杆的连接杆可以支撑较大的质量，可以加强同步带轮和气浮块之间连接的稳定性，还可限制所述气浮滑块220的旋转自由度，保证了所述气浮滑块220只能沿X向做直线往复运动。

建议增加一段描述，讲一下线缆台如何配合工件台一起运动，例如：当工件台1沿Y向运动时，线缆台通过气浮垫40及底板30作同步的Y向运动；当工件台1沿X正方向运动时，旋转电机280正向旋转，带动205、203、202、201，驱动线缆台沿X正方向移动，当工件台1沿X负方向运动时，旋转电机280反向旋转，带动205、203、202、201，驱动线缆台沿X负方向移动。

本实施例主动驱动线缆台的主动驱动机构采用旋转电机和连接杆的组合替代直线电机，大大降低了成本和质量。

本实施例主动驱动线缆台采用圆周型气浮导轨、旋转电机和连接杆，大大降低了线缆台的质量，从而大大降低了线缆台对工件台粗动控制的附加力矩，进而大大降低线缆台对工件台粗动控制的难度；

本实施例主动驱动线缆台采用旋转电机提供驱动力，在主动驱动管线设施运动的过程中，旋转电机并不产生位移，而是通过连杆的位移推动管线设施运动，旋转电机发热量小，而且由于旋转电机不产生位移，可对旋转电机产生的热量进行屏蔽，因此，本实施例主动驱动线缆台可防止旋转电机产生的热量对光刻机精度带来影响。

Claims (6)

1.一种主动驱动线缆台，用于支撑和驱动管线设施，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管线设施，其特征在于，还包括与所述管线设施的排线和排管连接并驱动所述排线和排管与所述气浮滑块一起沿所述气浮导轨移动的主动驱动机构，所述气浮导轨为圆柱体状的气浮导轨；所述气浮滑块设有圆孔，所述气浮滑块通过该圆孔套在所述气浮导轨上；所述气浮滑块与所述气浮导轨之间形成圆周型气浮面。

2.如权利要求1所述的主动驱动线缆台，其特征在于，还包括线缆台底板，所述线缆台底板的两端分别固定在所述两个线缆台气浮垫上，所述排线和排管支撑在所述线缆台底板上。

3.如权利要求1或2所述的主动驱动线缆台，其特征在于，所述主动驱动机构包括第一连杆、第二连杆、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带和旋转电机；

所述排线和排管穿过所述气浮滑块，所述排线和排管靠近所述气浮滑块的一端设有管线固定件；

所述第一连杆的一端连接在该管线固定件上，该第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端连接；

所述第二连杆的另一端与所述第二同步带轮连接；

所述第一同步带轮与所述旋转电机连接，由所述旋转电机驱动所述第一同步带轮运动；

所述第二同步带轮通过所述同步带与所述第一同步带轮连接。

4.如权利要求3所述的主动驱动线缆台，其特征在于，所述第一连杆与所述第二连杆之间以及所述第一连杆与所述管线固定件之间均采用旋转运动副连接；所述第二连杆与所述第二同步带轮之间采用刚性连接。

5.如权利要求3所述的主动驱动线缆台，其特征在于，所述第一连杆和第二连杆均包括两根相互平行设置的连接支杆。

6.如权利要求3所述的主动驱动线缆台，其特征在于，还包括档板，所述档板设置在所述气浮导轨与所述排线和排管之间，该档板的一端与所述管线固定件连接，该档板的另一端为自由端。

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