CN106933056B - 一种线缆支撑机构及线缆台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线缆支撑机构及线缆台，该线缆支撑机构包括多层排线和/或多层排管，线缆支撑机构包括支撑线夹、第一连杆、第二连杆和可调式连接件，U形线缆穿过支撑线夹，且支撑线夹夹紧U形线缆中最内一层排线或排管，第一连杆的两端分别连接支撑线夹和所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端与可调式连接件活动连接。本发明通过支撑线夹对最内一层排线或排管进行夹紧，有效防止U型线缆下垂，避免与基础框架或其他部件发生碰撞摩擦；通过调整支撑线夹与U型线缆的位置进一步优化支撑效果，使U型线缆下垂量最小，此外通过可调式连接件调节第二连杆的位置，保证支撑线夹随U型线缆进行运动的过程中更平稳，降低对工件台的影响。

Description

一种线缆支撑机构及线缆台

技术领域

本发明涉及光刻装置，具体设计一种线缆支撑机构及线缆台。

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所示为一种磁浮工件台的结构示意图，包括基础框架101、工件台粗动模块102、平台103和磁浮式线缆台104，六自由度磁浮式工件台粗动模块102在平台103上自由运动，此时磁浮式线缆台104与所述工件台粗动模块102同步运动。U形线缆105通过磁浮式线缆台104将传感器、磁浮电机、真空、正压以及水路等各种管线连接到工件台粗动模块102，其一端通过第一线夹105b固定在基础框架101上，另一端通过第二线夹105a固定在磁浮式线缆台104上与其一起运动。U形线缆105一般由几十根线缆和水路组成，重量大，当随磁浮线缆台104作大行程移动时，U形线缆105悬空距离变长，势必引起下垂， 尤其是图1所示的U形线缆105的折弯平面与重力方向垂直的情况下垂更明显，由于底部的基础框架101空间紧凑，下垂的线缆在运动过程中容易与基础框架101或其他部件发生剐蹭，从而导致线缆损坏并且对工件台运动系统产生干扰力，影响磁浮线缆台104与工件台粗动模块102的同步运动精度。因此，需要针对U形线缆105设置支撑结构以防止线缆下垂，并且降低线缆在高速运动下对工件台的扰动力。

针对以上问题，现有技术中提供了一种支撑机构，将排线和排管分成两层，利用两个固定件分别对其进行夹紧，并通过三根连杆和一滑块随着线缆一起转动从而起到支撑线缆以及提高线缆台的定位精度和安全性作用。然而该方案存在一定的局限性，首先当线缆过多时，将排线和排管分成两层进行夹紧时可能会使每层尺寸太宽而增大线缆垂向需求空间，容易导致线缆与基础框架碰撞摩擦；其次，线缆的夹紧位置无法调整，在实际的线缆支撑中，由于重心位置很难事先确定，若夹紧位置不准确且无法调整时，会影响对线缆的支撑效果，且无法适应多种不同行程的线缆；再次，在实际运动过程中可能出现由于连杆的长度设计不合理容易与线缆发生卡死，从而影响了线缆台的运动。

发明内容

本发明提供一种线缆支撑机构及线缆台，以解决以上问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种线缆支撑机构，用以支撑U形线缆的重力，所述U形线缆包括多层排线和/或多层排管，所述线缆支撑机构包括支撑线夹、第一连杆、第二连杆和可调式连接件，所述U形线缆穿过所述支撑线夹，且所述支撑线夹夹紧所述U形线缆中最内一层排线或排管，所述第一连杆的两端分别连接所述支撑线夹和所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端与所述可调式连接件活动连接。

进一步的，所述第一连杆和所述第二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。

进一步的，所述支撑线夹包括依次间隙排列的内侧压板、中间夹板和外侧压板，所述内侧压板、中间夹板和外侧压板的一端均连接一顶部支撑板，另一端均连接一底部支撑板，所述内侧压板、底部支撑板、中间夹板和顶部支撑板之间形成夹紧空间，夹紧至少一层排线或排管，所述中间夹板、底部支撑板、外侧压板和顶部支撑板之间形成支撑空间，支撑剩下的排线和/或排管。

进一步的，所述内侧压板和中间夹板的相对一侧均设有橡胶层。

进一步的，所述内侧压板、中间夹板和外侧压板的宽度均小于所述中间夹板和所述外侧压板之间的间距。

进一步的，所述顶部支撑板和所述底部支撑板上均设有第一支撑导轨，所述第一支撑导轨上滑动设有第一支撑滑块，所述第一支撑滑块与所述第一连杆连接。

进一步的，所述第一连杆与所述第一支撑滑块之间以及所述第一连杆与所述第二连杆之间均采用转动副连接。

进一步的，所述第一连杆中的一根连接支杆的一端与所述顶部支撑板连接，另一根连接支杆的一端与所述底部支撑板连接，两根所述连接支杆的的另一端均设有第一支撑导轨，所述第一支撑导轨上滑动设有第一支撑滑块，所述第一支撑滑块与所述第二连杆的一端连接。

进一步的，所述第一连杆中的一根连接支杆与所述顶部支撑板之间、另一根连接支杆与所述底部支撑板之间以及所述第一支撑滑块与所述第二连杆之间均采用转动副连接。

进一步的，所述可调式连接件包括两根平行设置的第二支撑导轨、滑动设于所述第二支撑导轨上的第二支撑滑块、连接在两根所述第二支撑导轨之间的可调式导轨安装板、连接在两个所述第二支撑滑块之间的移动式锁紧板，以及固定所述可调式导轨安装板位置的支架，所述第二支撑滑块与所述第二连杆连接。

进一步的，所述第二支撑滑块与所述第二连杆之间采用转动副连接。

进一步的，所述可调式导轨安装板上设有至少一排均匀分布的螺孔，所述移动式锁紧板上对应设有与每排所述螺孔位置相对应的腰型孔，所述腰型孔内设有与所述螺孔相适配的调节螺丝。

进一步的，所述腰型孔两端外圆的中心距不小于两个所述螺孔的间距。

进一步的，所述U形线缆的一端连接固定端线夹，另一端连接移动端线夹，所述移动端线夹随着线缆台运动，所述第一连杆的长度t1和所述第二连杆的长度t2需满足以下关系：

其中，指所述移动端线夹随线缆台运动到极限时，所述第一连杆中与所述支撑线夹连接的一端到固定端线夹一侧的U形线缆中最内一层线缆上的垂向距离；表示所述可调式连接件到所述移动端线夹一侧的U形线缆中最内一层线缆上的垂向距离；表示所述移动端线夹随线缆台运动到极限时，所述第一连杆中与所述支撑线夹连接的一端到所述可调式连接件的距离。

一种线缆台，包括如权利要求1～12中任一权利要求所述的线缆支撑机构。

本发明提供的线缆支撑机构及线缆台，通过支撑线夹对最内一层排线或排管进行夹紧的同时使其他排线和排管处于自由状态，实现与U型线缆一起运动的同时，对其进行支撑，有效防止U型线缆下垂，避免与基础框架或其他部件发生碰撞摩擦产生影响工件台的扰动力，同时通过调整支撑线夹与U型线缆的位置进一步优化支撑效果，使U型线缆下垂量最小，并适合对不同行程的U型线缆的支撑，此外通过可调式连接件调节第二连杆的位置，保证支撑线夹随U型线缆进行长行程运动的过程中更平稳，降低对工件台的影响，提高了精密工件台的控制定位精度。

附图说明

图1是现有磁浮工件台的结构示意图；

图2是本发明实施例1线缆支撑机构与U型线缆的俯视图；

图3是本发明实施例1线缆支撑机构的结构示意图；

图4是本发明实施例1线缆支撑机构中可调节连接件的结构示意图；

图5a、5b是本发明实施例1线缆支撑机构其中两种运动示意图；

图6是本发明实施例2线缆支撑机构与U型线缆的俯视图。

图1中所示：101、基础框架；102、工件台粗动模块；103、平台；104、磁浮式线缆台；105、U形线缆；105a、第二线夹；105b、第一线夹；

图2-6所示：1、U形线缆；2、固定端线夹；3、移动端线夹；4、支撑线夹；401、内侧压板；402、中间夹板；403、外侧压板；404、顶部支撑板；405、底部支撑板；5、第一连杆；6、第二连杆；7、可调式连接件；701、第二支撑导轨；702、第二支撑滑块；703、可调式导轨安装板；704、移动式锁紧板；705、支架；706、螺孔；707、腰型孔；708、调节螺丝；709、连接块；8、第一支撑导轨；9、第一支撑滑块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

如图2-5b所示，本发明提供了一种线缆支撑机构，用以支撑U形线缆1的重力，所述U形线缆1包括沿水平方向排列的3层排线和3层排管，图2中每两根线条组成一层排线或排管，U形线缆1的一端通过固定端线夹2固定在基础框架(图中未标出)上，另一端通过移动端线夹3与线缆台(图中未标出)连接，与线缆台一起运动。

请重点参照图2，该线缆支撑机构包括支撑线夹4、第一连杆5、第二连杆6和可调式连接件7，所述U形线缆1穿过所述支撑线夹4，且支撑线夹4夹紧 U形线缆最内一层排线或排管，对其他5层排线或排管仅进行支撑，由于弧形运动中不同层排线和/或排管的运动轨迹不一致，若对所有排线和/或排管进行夹紧，容易发生卡线从而影响U型线缆1的运动，因此要使其他5层排线和/或排管可在支撑线夹4中穿梭，保证支撑线夹4与U形线缆1一起运动。所述第一连杆5的两端分别连接所述支撑线夹4和第二连杆6的一端，所述第二连杆6的另一端与所述可调式连接件7活动连接，所述可调式连接件7与基础框架固接。

请重点参照图3，所述第一连杆5和第二连杆6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，提高对U型线缆1的支撑稳定性。

请继续参照图3，所述支撑线夹4包括依次间隙排列的内侧压板401、中间夹板402和外侧压板403，所述内侧压板401、中间夹板402和外侧压板403的一端连接一顶部支撑板404，另一端连接一底部支撑板405，故顶部支撑板404和底部支撑板405平行设置，所述内侧压板401、底部支撑板405、中间夹板402和顶部支撑板404之间形成夹紧空间，夹紧U形线缆中最内一层排线或排管，优选的，内侧压板401和中间夹板402的相对一侧均设有橡胶层(图中未标出)，防止夹紧排线或排管时对其造成损坏。内侧压板401、中间夹板402和外侧压板403的宽度均小于中间夹板402和外侧压板403之间的间距，具体的，尽量减少内侧压板401、中间夹板402和外侧压板403的宽度，以免排线或排管在做弧形运动时，对其造成阻挡，从而对线缆台造成干扰，当然必须保证内侧压板401和中间夹板402对排线或排管的夹紧效果。所述中间夹板402、底部支撑板405、外侧压板403和顶部支撑板404之间形成支撑空间，支撑剩下的排线和排管，具体的，中间夹板402和外侧压板403的间距大于剩下的5层排线和排管的厚度，剩下的5层排线和排管水平宽度穿过支撑空间，且在运动过程中可以保持自由活动，不仅可防止U形线缆运动中卡线，还降低了线缆的垂向需求空间，避免线缆下垂，进一步提高了支撑效果。

优选的，所述顶部支撑板404和底部支撑板405上均设有第一支撑导轨8，所述第一支撑导轨8上滑动设有第一支撑滑块9，所述第一支撑滑块9与所述第一连杆5连接，优选的，所述第一连杆5与第一支撑滑块9之间以及所述第一连杆5与第二连杆6之间均采用转动副连接，降低第一连杆5与第一支撑滑块9之间以及所述第一连杆5与第二连杆6之间的相互干扰力，使三者运动顺畅。

请继续参照图3，所述可调式连接7包括两根平行设置的第二支撑导轨701、滑动设于所述第二支撑导轨701上的第二支撑滑块702、连接在两根所述第二支撑导轨701之间的可调式导轨安装板703、与所述可调式导轨安装板703平行设置、且连接于两个第二支撑滑块702之间的移动式锁紧板704、连接所述第二支撑滑块702和移动式锁紧板704的连接块709，以及将所述可调式导轨安装板703固定在基础框架上的支架705，所述第二支撑滑块702与第二连杆6连接，优选的，所述第二支撑滑块702与第二连杆6之间采用转动副连接，可以实现相互转动。本实施例中，可调式导轨安装板703上下两侧均设有凹槽，第二支撑导轨701固设于所述凹槽内，可调式导轨安装板703下方沿第二支撑导轨701两侧凸伸，凸伸部分与支架705固定连接。如图4所示，所述可调式导轨安装板703上设有至少一排均匀分布的螺孔706，本实施例中设为两排，所述移动式锁紧板704上设有与每排所述螺孔706位置相对应的腰型孔707，所述腰型孔707内设有与所述螺孔706相适配的调节螺丝708，所述腰型孔707两端外圆的中心距d₂不小于两个螺孔706的间距d₁，拨动移动式锁紧板704相对可调式导轨安装板703运动，实现所述第二支撑滑块702在所述第二支撑导轨701整个行程上具有可调性，调节到位后，将调节螺丝708与螺孔706进行锁紧。

为了保证U型线缆1在运动中更平顺、对系统的干扰力更小，需要对所述第一连杆5和所述第二连杆6的长度进行约束。本实施例中提供了对第一连杆5和所述第二连杆6的长度进行设计的过程，当第一连杆5和第二连杆6的长度满足约束范围时可使整个线缆支撑机构在实际应用中效果更好。假设可调式连接件7已固定在基础框架上，其中第二支撑导轨701水平设置，第二支撑滑块 702可相对第二支撑导轨701水平运动，如图5a与5b所示为线缆支撑机构其中两种运动示意图，图中支撑线夹4的夹紧位置调整间距为s，AB为所述第二连杆6、BC为第一连杆5，其中，A点为第二连杆6与第二支撑导轨701连接的转动副的圆心，B点为第二连杆6与第一连杆5连接的转动副的圆心，C点为第一连杆5与第一滑块9连接的转动副的圆心。曲线L1、L2围成的区域表示第一支撑滑块9随U型线缆1的运动区域，曲线L3表示所述支撑线夹4对U型线缆1夹紧位置的运动轨迹。

假设所述第一连杆5的长度为t₁，所述第二连杆6长度为t₂，为了使两连杆相交而且不与其他部件产生干涉，由图5a中可知所述两根连杆长度需满足以下关系：

其中，表示C₂点到N点之间的距离，C₂指移动端线夹3运动到极限时，第一连杆5与第一滑块9连接的运动副的圆心，C₂点到N点之间的距离指C₂点到固定端线夹2一侧的U形线缆中最内一层线缆上的垂向距离；表示A点与M点之间的距离，该距离指A点到移动端线夹3一侧的U形线缆中最内一层线缆上的垂向距离；表示A点到C₂点之间的距离，该距离指C₂点与A点之间的距离。

本实例中曲线L1、L2和L3的理论轨迹可通过mathematica软件模拟得到。

参照图2-5b，本发明实施例提供的线缆支撑机构对线缆进行支撑的具体过程如下：

S1：在U形线缆1的移动端线夹3和固定端线夹2的中间位置安装支撑线夹4，并根据支撑线夹4的位置将可调式连接件7固定在基础框架上，安装支撑线夹4具体为：使U形线缆1最内一层排线或排管穿过夹紧空间，对其进行夹 紧，将另外5层排线和排管穿过支撑空间，且保持自由状态，接着通过支架705将可调式连接件7固定在基础框架上，并保持第二支撑导轨701处于水平状态；

S2：调整支撑线夹4的位置，使其位于U形线缆1的重心位置，对U形线缆1进行平稳支撑，具体的，观察支撑线夹4对U形线缆1的支撑效果，调整支撑线夹4的位置，使U形线缆1处于平稳不下垂的状态；

S3：根据支撑线夹4的位置，调节第二连杆6与可调式连接件7的相对位置，具体为：根据支撑线夹4的位置拨动移动式锁紧板704，使其带动第二支撑滑块702和第二连杆6相对第二支撑导轨701滑动，至确定位置后，将腰型孔707内的调节螺丝708与螺孔706进行锁紧，装调完成，U形线缆1可随线缆台进行长行程运动。

实施例2

如图6所示，与实施例1不同的是，本实施例中第一连杆5中的一根连接支杆的一端与所述顶部支撑板404连接，另一根连接支杆的一端与所述底部支撑板405连接，第一连杆5与顶部支撑板404之间、第一连杆5与底部支撑板405之间均采用转动副连接，所述第一连杆5的两根连接支杆的另一端均设有第一支撑导轨8，第一支撑导轨8与第一连杆5固接，所述第一支撑导轨8上滑动设有第一支撑滑块9，所述第一支撑滑块9与所述第二连杆6的一端连接，第一支撑滑块9与第二连杆6之间采用转动副连接。采用上述设置方式可节约线缆支撑机构的安装空间，适用于空间小的工件台。

本发明实施例还进一步提供一种线缆台，包括上述实施例所述的线缆支撑机构，关于线缆支撑机构的具体说明详见上述实施例，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的线缆支撑机构及线缆台，通过支撑线夹4对最内一层排线或排管进行夹紧的同时使其他排线和排管处于自由状态，实现与U型线缆1一起运动的同时，对其进行支撑，有效防止U型线缆1下垂，避免与基础框架或其他部件发生碰撞摩擦产生影响工件台的扰动力，同时通过调整支撑 线夹4与U型线缆1的位置进一步优化支撑效果，使U型线缆1下垂量最小，并适合对不同行程的U型线缆1的支撑，此外通过可调式连接件7调节第二连杆6的位置，保证支撑线夹4随U型线缆1进行长行程运动的过程中更平稳，降低对工件台的影响，提高精密工件台的控制定位精度。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种线缆支撑机构，用以支撑U形线缆的重力，所述U形线缆包括多层排线和/或多层排管，其特征在于，所述线缆支撑机构包括支撑线夹、第一连杆、第二连杆和可调式连接件，所述U形线缆穿过所述支撑线夹，且所述支撑线夹夹紧所述U形线缆中最内一层排线或排管，所述第一连杆的两端分别连接所述支撑线夹和所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端与所述可调式连接件活动连接；所述第一连杆和所述第二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；所述可调式连接件包括两根平行设置的第二支撑导轨、滑动设于所述第二支撑导轨上的第二支撑滑块、连接在两根所述第二支撑导轨之间的可调式导轨安装板、连接在两个所述第二支撑滑块之间的移动式锁紧板，以及固定所述可调式导轨安装板位置的支架，所述第二支撑滑块与所述第二连杆连接。

2.根据权利要求1所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述支撑线夹包括依次间隙排列的内侧压板、中间夹板和外侧压板，所述内侧压板、中间夹板和外侧压板的一端均连接一顶部支撑板，另一端均连接一底部支撑板，所述内侧压板、底部支撑板、中间夹板和顶部支撑板之间形成夹紧空间，夹紧至少一层排线或排管，所述中间夹板、底部支撑板、外侧压板和顶部支撑板之间形成支撑空间，支撑剩下的排线和/或排管。

3.根据权利要求2所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述内侧压板和中间夹板的相对一侧均设有橡胶层。

4.根据权利要求2所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述内侧压板、中间夹板和外侧压板的宽度均小于所述中间夹板和所述外侧压板之间的间距。

5.根据权利要求2所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述顶部支撑板和所述底部支撑板上均设有第一支撑导轨，所述第一支撑导轨上滑动设有第一支撑滑块，所述第一支撑滑块与所述第一连杆连接。

6.根据权利要求5所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述第一连杆与所述第一支撑滑块之间以及所述第一连杆与所述第二连杆之间均采用转动副连接。

7.根据权利要求2所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述第一连杆中的一根连接支杆的一端与所述顶部支撑板连接，另一根连接支杆的一端与所述底部支撑板连接，两根所述连接支杆的的另一端均设有第一支撑导轨，所述第一支撑导轨上滑动设有第一支撑滑块，所述第一支撑滑块与所述第二连杆的一端连接。

8.根据权利要求7所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述第一连杆中的一根连接支杆与所述顶部支撑板之间、另一根连接支杆与所述底部支撑板之间以及所述第一支撑滑块与所述第二连杆之间均采用转动副连接。

9.根据权利要求8所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述第二支撑滑块与所述第二连杆之间采用转动副连接。

10.根据权利要求8所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述可调式导轨安装板上设有至少一排均匀分布的螺孔，所述移动式锁紧板上对应设有与每排所述螺孔位置相对应的腰型孔，所述腰型孔内设有与所述螺孔相适配的调节螺丝。

11.根据权利要求10所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述腰型孔两端外圆的中心距不小于两个所述螺孔的间距。

12.根据权利要求1所述的线缆支撑机构，其特征在于，所述U形线缆的一端连接固定端线夹，另一端连接移动端线夹，所述移动端线夹随着线缆台运动，所述第一连杆的长度t₁和所述第二连杆的长度t₂需满足以下关系：

其中，指所述移动端线夹随线缆台运动到极限时，所述第一连杆中与所述支撑线夹连接的一端到固定端线夹一侧的U形线缆中最内一层线缆上的垂向距离；表示所述可调式连接件到所述移动端线夹一侧的U形线缆中最内一层线缆上的垂向距离；表示所述移动端线夹随线缆台运动到极限时，所述第一连杆中与所述支撑线夹连接的一端到所述可调式连接件的距离。

13.一种线缆台，其特征在于，包括如权利要求1～10中任一权利要求所述的线缆支撑机构。