CN103182689A

CN103182689A - 柔性调整机构

Info

Publication number: CN103182689A
Application number: CN2011104576187A
Authority: CN
Inventors: 程海林; 吴飞
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: CN103182689B

Abstract

本发明公开了一种柔性调整机构，包括柔性微调结构单元、支撑框架、球头调整结构和用于与被调整组件刚性连接的支撑架，所述支撑架和所述支撑框架垂直设置，所述柔性微调结构单元分别与所述支撑架和所述支撑框架相垂直，所述柔性微调结构单元的一端与所述支撑框架刚性联结，所述柔性微调结构单元的另一端与所述支撑架刚性联结，所述支撑架的两端分别通过所述球头调整结构与所述支撑框架连接，所述柔性微调结构单元通过压紧或放松支撑架来调整被调整组件，通过分别调整所述球头调整结构调整支撑架及被调整组件的高度和倾斜度。本发明可以实现组件多个自由度的定位可调，提高定位精度和固定的稳定性，同时降低了零件的加工难度。

Description

柔性调整机构

技术领域

本发明涉及一种调整装置，尤其涉及一种柔性调整机构。

背景技术

目前，对于定位精度要求较高的零部件，在组件装配的过程中，往往不能直接通过零件的配合来实现高精度的定位，而是需要辅助调整机构实现。

通常，在调整的过程中，组件需要调整的自由度越多，越容易形成过多约束；需要调整的精度越高，组件的定位精度和稳定性也就越差；同时在调整过程中，各自由度调整中容易形成干涉，不能解耦。

因此，如何提供一种可以实现组件多个自由度的定位可调，且有效提高定位精度和固定的稳定性，并能降低零件的加工难度的柔性调整机构是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性安装调整机构，可以实现组件多个自由度的定位可调，提高定位精度和固定的稳定性，同时降低了零件的加工难度。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性调整机构，包括柔性微调结构单元、支撑框架、球头调整结构和用于与被调整组件刚性连接的支撑架，所述支撑架和所述支撑框架垂直设置，所述柔性微调结构单元分别与所述支撑架和所述支撑框架相垂直，所述柔性微调结构单元的一端与所述支撑框架刚性联结，所述柔性微调结构单元的另一端与所述支撑架刚性联结，所述支撑架的两端分别通过所述球头调整结构与所述支撑框架连接，所述柔性微调结构单元通过压紧或放松支撑架来调整被调整组件，通过分别调整所述球头调整结构调整支撑架及被调整组件的高度和倾斜度。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述柔性微调结构单元是由两个互成90度的单轴柔性铰链构成的复合双轴柔性铰链结构。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述复合双轴柔性铰链结构包括一具有缝隙的柔性件以及用于调整缝隙大小的锁紧螺钉和顶丝，锁紧螺钉和顶丝设置于所述柔性件上，所述柔性件的一端与所述支撑框架刚性联结，所述柔性件的另一端与所述支撑架刚性联结。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述柔性件的另一端与所述支撑架卡合连接。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述柔性件的另一端设有凹槽，所述柔性件通过该凹槽与所述支撑架卡合在一起。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述球头调整结构包括球头销和调节螺母，所述球头销包括相连接的球销头和螺纹销杆，所述支撑架设有螺孔，所述螺纹销杆分别与所述调节螺母和所述螺孔相匹配，所述支撑框架设有与所述球头销相对应的球头孔，所述球头销嵌设于所述球头孔内，所述螺纹销杆穿过所述调节螺母后穿入所述支撑架的螺孔内。

优选地，在上述的柔性调整机构中，还包括若干组件定位销和若干组件固定螺钉，所述被调整组件通过所述组件定位销和所述组件固定螺钉与所述支撑架刚性联结。

优选地，在上述的柔性调整机构中，还包括微动调节单元，所述微动调节单元与所述支撑框架刚性联结，所述微调结构与所述支撑架采用球头件联结，所述支撑架留有与所述球头件相匹配的球销孔。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述微动调节单元是复合螺旋结构，所述复合螺旋结构包括微调支座、若干支座固定螺钉、螺旋主动件、螺向调节杆、螺旋从动件，所述微调支座通过所述支座固定螺钉与所述支撑框架刚性联结，所述螺向调节杆固定套设于所述螺旋从动件的外周缘，所述微调支座内设有内螺纹，所述螺旋主动件设有内、外螺纹，所述螺旋主动件的外螺纹和所述微调支座的内螺纹配合，所述螺旋从动件设有外螺纹，所述螺旋从动件的一端与所述螺旋主动件的内螺纹配合，所述螺旋从动件的另一端设置所述球头件，所述微调支座的内螺纹分别与所述螺旋主动件的内、外螺纹以及所述螺旋从动件的外螺纹的旋向相同，且螺旋主动件的内螺纹的螺距小于螺旋主动件的外螺纹的螺距。

优选地，在上述的柔性调整机构中，所述复合螺旋结构还包括导向销，所述导向销包括销头和销杆，所述销杆穿设于所述球头件中

本发明的有益效果如下：

本发明提供的柔性安装调整机构可应用于精密组件多自由度可调的定位安装，如集成电路光刻机的对准模块在主基板上的定位安装。该柔性安装调整机构通过分别调整球头调整结构，可以调整支撑架及其上被调整组件的高度(Y向自由度可调)和上下倾斜角度(Rz自由度可调)；通过所述柔性微调结构单元压紧或放松支撑架可以调整被调整组件的前后倾斜角度(Rx自由度可调)，因此，可以实现组件多个自由度的定位可调，提高定位精度和固定的稳定性，同时降低了零件的加工难度。另外，通过增设微动调节单元，可以实现对支撑架及被调整组件的另一自由度的调整即左右倾斜角度(Ry自由度可调)，同时可以避免调整其他自由度时过约束。

附图说明

本发明的柔性调整机构由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明的一实施例的柔性调整机构的三维结构示意图；

图2是本发明的一实施例的柔性调整机构的分解示图；

图3是本发明的一实施例的柔性调整机构的柔性微调结构单元的结构分解图；

图4是本发明的一实施例的柔性调整机构的微动调节结构的结构示意图；

图5是本发明的一实施例的柔性调整机构的微动调节结构的剖视图；

图6本发明的一实施例的柔性调整机构的支撑架和被调整组件的分解示意图；

图7是本发明的一实施例的柔性调整机构的俯视示意图。

图中：1-支撑架；2-柔性微调结构单元；3-微动调节单元；4-被调整组件；5-支撑框架；121-支撑架固定螺钉；122-支撑架固定螺钉；131-碟型垫片；132-碟型垫片；141-柔性件固定螺钉；142-柔性件固定螺钉；151-调节螺母；152-调节螺母；161-球头销；162-球头销；21-柔性件；22-紧固螺钉；231-锁紧螺钉；232-锁紧螺钉；24-顶丝；31-微调支座；321-支座固定螺钉；322-支座固定螺钉；33-螺旋主动件；34-旋向调节杆；35-螺旋从动件；36-导向销；41-调整组件；421-组件固定螺钉；422-组件固定螺钉；423-组件固定螺钉；431-组件定位销；432-组件定位销。

具体实施方式

以下将对本发明的柔性调整机构作进一步的详细描述。

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1，这种柔性调整机构，包括用于与被调整组件刚性连接的支撑架1、柔性微调结构单元2、球头调整结构和支撑框架5，所述支撑架1和所述支撑框架5垂直设置，所述柔性微调结构单元2分别和所述支撑架1和所述支撑框架5垂直，所述柔性微调结构单元2的一端与所述支撑框架5刚性联结，所述柔性微调结构单元2的另一端与所述支撑架1刚性联结，所述支撑架1的两端分别通过球头调整结构与所述支撑框架5连接，所述柔性微调结构单元2通过压紧或放松支撑架1来调整被调整组件4，通过分别调整所述球头调整结构调整支撑架1及被调整组件4的高度和倾斜度。本实施例中，以所述支撑架1所在的平面为XY面，所述柔性微调结构单元2设置于与XY面相垂直的Z方向上，X方向表示左右、Z方向表示前后、Y方向表示上下或高低。

由于所述支撑架1与所述被调整组件4刚性联结，因此，对支撑架1进行调整就相当于对被调整组件4进行调整。本实施例中，所述支撑架1是一T型的支撑板。所述支撑框架5的中部带有方形通孔，用于容置所述支撑架1的下部。

请结合参阅图1和图2，所述球头调整结构包括球头销161或162和调节螺母151或152，所述球头销161或162包括相连接的球销头和螺纹销杆，所述支撑架1设有螺孔，所述螺纹销杆分别与所述调节螺母151或152和所述螺孔相匹配，所述支撑框架5设有与所述球头销161或162相对应的球头孔，所述球头销161或162嵌设于所述球头孔内，所述螺纹销杆穿过所述调节螺母151或152后穿入所述支撑架1的螺孔内。球头销161、162作为支撑架1的定位装置，其中球头销162通过腰型孔与支撑架1配合；同时球头销161、162在Y向自由度调整的过程中起到定位导向的作用。通过分别调整球头调整结构的调节螺母151、152，可以调整支撑架1的高度和倾斜方向，从而实现Rz和Y向自由度可调。

请结合参阅图1、图2和图3，本实施例中，所述柔性微调结构单元2是由两个互成90度的单轴柔性铰链构成的复合双轴柔性铰链结构。具体地，所述复合双轴柔性铰链结构包括一具有缝隙的柔性件21以及用于调整缝隙大小的锁紧螺钉231、232和顶丝24，所述锁紧螺钉231、232和所述顶丝24分别设置于所述柔性件21上，所述柔性件21的一端通过紧固螺钉22与所述支撑框架5刚性联结，所述柔性件21的另一端通过固定螺钉141、142与所述支撑架1刚性联结。通过调整柔性件21上的顶丝24，可以增大柔性件21的缝隙；通过拧紧锁紧螺钉231和232，可以缩小柔性件21的缝隙，从而达到调整柔性微调结构单元2和支撑架1之间的间隙，在球头销161、162的定位作用下，支撑架1只能构成Rx方向的运动。另外，由于顶丝24的调整精度比较高，因此通过微调顶丝24可以达到精密调整Rx自由度的目的。

请参阅图1、图2、图4和图5，本实施例的柔性调整机构，还包括微动调节单元3，所述微动调节单元3与所述支撑框架5垂直刚性联结，所述微动调节单元3与所述支撑架1采用球头件垂直联结，所述支撑架1留有与所述球头件相匹配的球销孔。

较佳地，所述微动调节单元3是复合螺旋结构，所述复合螺旋结构包括微调支座31、两支座固定螺钉321、322、螺旋主动件33、螺向调节杆34、螺旋从动件35，所述微调支座31通过所述支座固定螺钉321、322与所述支撑框架5刚性联结，所述螺向调节杆34固定套设于所述螺旋从动件35的外周缘，所述微调支座31内设有内螺纹，所述螺旋主动件33设有内、外螺纹，所述螺旋主动件33的外螺纹和所述微调支座31的内螺纹配合，所述螺旋从动件35设有外螺纹，所述螺旋从动件35的一端的外螺纹与所述螺旋主动件33的内螺纹配合，所述螺旋从动件35的另一端设置所述球头件，所述微调支座31的内螺纹分别与所述螺旋主动件33的内、外螺纹以及所述螺旋从动件35的外螺纹的旋向相同，且螺旋主动件33的内螺纹的螺距小于螺旋主动件35的外螺纹的螺距。较佳地，本实施例的复合螺旋结构还包括导向销36，所述导向销包括销头和销杆，所述销杆穿设于所述球头件中。

采用所述微动调节单元3调整支撑架1的Ry向调整过程中，需要锁紧柔性微调结构单元2，通过柔性件21在Y轴方向可以微量变形，构成Ry自由度的调整。由于螺旋从动件35的端部做成球形，和支撑架1的圆柱状缺口配合，构成柔性结构，可以实现Z向和X向自由度约束，加上导向销36构成Rz自由度约束，共同完成Ry向的调整，同时避免调整其它自由度时过约束。

请参阅图1、图2和图6，本实施例的柔性调整机构，还包括两组件定位销431、432和两组件固定螺钉421、422，所述被调整组件4通过所述组件定位销431、432和所述组件固定螺钉421、422与所述支撑架1刚性联结。

请参阅图1和图7，较佳地，所述柔性件21的另一端可以设置凹槽，所述柔性件可以通过该凹槽与所述支撑架卡合在一起。由于柔性件21是通过凹槽和支撑架1卡合锁紧，从而可以增加柔性件21和支撑架1之间联结的稳定性。

请参阅图1和图2，另外，当被调整组件4调整完毕后，可以通过两支撑架固定螺钉121、122将支撑架1和支撑框架5固定；并可以通过紧固螺钉22将所述柔性件21和所述支撑框架5固定，使得支撑架固定螺钉121、121和紧固螺钉22构成三角形支撑固定方式，从而进一步增加了被调整组件4定位固定的稳定性。当被调整组件4调整完毕后，微动调节单元3可以通过两支座固定螺钉321、322与支撑框架5固定。另外，可以在支撑架固定螺钉121、122的下面安装碟型垫片131和132，构成弹性结构，起到缓冲作用。

综上所述，本发明提供的柔性安装调整机构可应用于精密组件多自由度可调的定位安装，如集成电路光刻机的对准模块在主基板上的定位安装。该柔性安装调整机构通过调整球头调整结构，可以调整支撑架及其上被调整组件的高度(Y向自由度可调)和上下倾斜角度(Rz自由度可调)；通过所述柔性微调结构单元压紧或放松支撑架可以调整被调整组件的前后倾斜角度(Rx自由度可调)，因此，可以实现组件多个自由度的定位可调，提高定位精度和固定的稳定性，同时降低了零件的加工难度。另外，通过增设微动调节单元，可以实现对支撑架及被调整组件的另一自由度的调整即调整左右倾斜角度(Ry自由度可调)，同时可以避免调整其他自由度时过约束。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种柔性调整机构，其特征在于，包括柔性微调结构单元、支撑框架、球头调整结构和用于与被调整组件刚性连接的支撑架，所述支撑架和所述支撑框架垂直设置，所述柔性微调结构单元分别与所述支撑架和所述支撑框架相垂直，所述柔性微调结构单元的一端与所述支撑框架刚性联结，所述柔性微调结构单元的另一端与所述支撑架刚性联结，所述支撑架的两端分别通过所述球头调整结构与所述支撑框架连接，所述柔性微调结构单元通过压紧或放松支撑架来调整被调整组件，通过分别调整所述球头调整结构调整支撑架的高度和倾斜度。

2.根据权利要求1所述的柔性调整机构，其特征在于，所述柔性微调结构单元是由两个互成90度的单轴柔性铰链构成的复合双轴柔性铰链结构。

3.根据权利要求2所述的柔性调整机构，其特征在于，所述复合双轴柔性铰链结构包括一具有缝隙的柔性件以及用于调整缝隙大小的锁紧螺钉和顶丝，锁紧螺钉和顶丝设置于所述柔性件上，所述柔性件的一端与所述支撑框架刚性联结，所述柔性件的另一端与所述支撑架刚性联结。

4.根据权利要求3所述的柔性调整机构，其特征在于，所述柔性件的另一端与所述支撑架卡合连接。

5.根据权利要求4所述的柔性调整机构，其特征在于，所述柔性件的另一端设有凹槽，所述柔性件通过该凹槽与所述支撑架卡合在一起。

6.根据权利要求1所述的柔性调整机构，其特征在于，所述球头调整结构包括球头销和调节螺母，所述球头销包括相连接的球销头和螺纹销杆，所述支撑架设有螺孔，所述螺纹销杆分别与所述调节螺母和所述螺孔相匹配，所述支撑框架设有与所述球头销相对应的球头孔，所述球头销嵌设于所述球头孔内，所述螺纹销杆穿过所述调节螺母后穿入所述支撑架的螺孔内。

7.根据权利要求1所述的柔性调整机构，其特征在于，还包括若干组件定位销和若干组件固定螺钉，所述被调整组件通过所述组件定位销和所述组件固定螺钉与所述支撑架刚性联结。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的柔性调整机构，其特征在于，还包括微动调节单元，所述微动调节单元与所述支撑框架刚性联结，所述微调结构与所述支撑架采用球头件联结，所述支撑架留有与所述球头件相匹配的球销孔。

9.根据权利要求8所述的柔性调整机构，其特征在于，所述微动调节单元是复合螺旋结构，所述复合螺旋结构包括微调支座、若干支座固定螺钉、螺旋主动件、螺向调节杆、螺旋从动件，所述微调支座通过所述支座固定螺钉与所述支撑框架刚性联结，所述螺向调节杆固定套设于所述螺旋从动件的外周缘，所述微调支座内设有内螺纹，所述螺旋主动件设有内、外螺纹，所述螺旋主动件的外螺纹和所述微调支座的内螺纹配合，所述螺旋从动件设有外螺纹，所述螺旋从动件的一端与所述螺旋主动件的内螺纹配合，所述螺旋从动件的另一端设置所述球头件，所述微调支座的内螺纹分别与所述螺旋主动件的内、外螺纹以及所述螺旋从动件的外螺纹的旋向相同，且螺旋主动件的内螺纹的螺距小于螺旋主动件的外螺纹的螺距。

10.根据权利要求8所述的柔性调整机构，其特征在于，所述复合螺旋结构还包括导向销，所述导向销包括销头和销杆，所述销杆穿设于所述球头件中。