CN110729230B - 一种超高精度平面气浮工件台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高精度平面气浮工件台，包括平台，所述平台上侧面设置两个导轨，每一个所述导轨的外侧均固定有竖向电机，每一个所述导轨上均滑动设置有竖向气浮滑块，所述竖向气浮滑块与所述竖向电机连接；两个所述竖向气浮滑块之间固定设置有横梁，所述横梁呈正放的U型结构，所述横梁的U型槽内设置有所述横向电机，所述横梁上还滑动设置有工件台组件。本发明通过将两个竖向导轨与竖向气浮滑块之间设置成大小不一的间隙，避免卡死现象，通过磁条和钢铁条实现磁预载，与竖向气浮滑块处的气浮力相应，保持气浮滑块的稳定性，无摩擦、并且采用双轴驱动，提高工作准确率和效率。

Description

一种超高精度平面气浮工件台
技术领域
本发明涉及半导体的生产设备，具体是一种超高精度平面气浮工件台。
背景技术
目前气浮工件台能够实现快速运转和精度的定位，广泛应用于半导体生产行业中，但在工件台的运动过程中，气浮轨道和滑块之间由于间隙很小容易发生卡死现象，定位精度较低，误差大。
发明内容
为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种超高精度平面气浮工件台，本发明通过将两个竖向导轨与竖向气浮滑块之间设置成大小不一的间隙，避免卡死现象，通过磁条和钢铁条实现磁预载，与竖向气浮滑块处的气浮力相应，保持气浮滑块的稳定性，无摩擦、并且采用双轴驱动，提高工作准确率和效率。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种超高精度平面气浮工件台，包括平台，所述平台上侧面设置两个导轨，每一个所述导轨的外侧均固定有竖向电机，每一个所述导轨上均滑动设置有竖向气浮滑块，所述竖向气浮滑块与所述竖向电机连接；
所述竖向气浮滑块呈倒置的U型，所述导轨置于所述竖向气浮滑块的U型槽内且与所述竖向气浮滑块之间设置有间隙，所述竖向气浮滑块的U型槽内侧面开有若干个气孔，所述气孔连接有气源；其中一个所述竖向气浮滑块与对应所述导轨之间的第二间隙大于另一个所述竖向气浮滑块与对应所述导轨之间的第一间隙；所述导轨的外侧面底部固定有钢铁条，所述竖向气浮滑块的底部安装有磁条，所述磁条与所述钢铁条之间留有间隙；所述竖向气浮滑块上固定安装有光栅尺读数头，所述竖向电机上固定安装有光栅尺，所述光栅尺读数头读取所述光栅尺的数据；
两个所述竖向气浮滑块之间固定设置有横梁，所述横梁呈正放的U型结构，所述横梁的U型槽内设置有所述横向电机，所述横梁上还滑动设置有工件台组件；
所述工件台组件包括横向气浮滑块，所述横向气浮滑块套设在所述横梁上且与所述横梁之间设置有间隙；所述横向气浮滑块与所述横梁外壁相接触的内侧面开有若干个气孔，所述气孔连接有气源；所述横向气浮滑块与所述横向电机连接；所述横向气浮滑块的上侧面固定有工件台。
根据权利要求1所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述竖向气浮滑块通过电机安装板连接所述竖向电机。
进一步地，所述竖向气浮滑块包括第一侧板、第二侧板、顶板，第一侧板、第二侧板、顶板之间固定连接或者一体成型式设置。
进一步地，所述竖向电机与所述横向电机均采用直驱电机。
进一步地，所述横向气浮滑块的外侧面安装有4个液压缓冲器。
进一步地，所述横梁的两侧还固定有拖链板；所述横向气浮滑块的两侧面还固定有电缆接头转接板，所述电缆接头转接板上方安装有转接板盖板，所述转接板盖板与所述工件台同平面设置。
进一步地，所述平台采用大理石平台。
综上所述，本发明取得了以下技术效果：
1、本发明通过利用竖向电机和横向电机的驱动力，实现工件台的竖向和横向运动，同时利用竖向气浮滑块和横向气浮滑块的气浮力，实现工件台的无摩擦运动，提高工件台的效率；
2、本发明通过将第一间隙和第二间隙设置成不同尺寸大小，小尺寸的第二间隙用于直线运动，大尺寸的第一间隙用于直线运动同时用于抵消竖向轴线上的偏角摆动，保证运行的稳定性，避免竖向气浮滑块和横向气浮滑块出现卡死现象；
3、本发明在导轨外侧设置钢铁条，在竖向气浮滑块底部设置磁条，利用磁条和钢铁条之间的磁吸力拉住竖向气浮滑块，使得竖向气浮滑块在气浮推力和磁吸力下稳定的运行；
4、本发明采用非接触式滑动连接，能够减小跳动，提高定位精度，同时消除掉摩擦力，提高运行性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的气浮工件台立体图；
图2是图1的俯视图；
图3是图2中A-A方向剖视图；
图4是图3中B部分示意图；
图5是本发明实施例提供的横向和竖向气浮滑块的位置关系示意图；
图6是本发明实施例提供的工件台组件示意图；
图7是图6的侧视图；
图中，1、平台，2、导轨，3、竖向电机，301、第一定子，302、第一动子，4、电机安装板，5、竖向气浮滑块，501、第一侧板，502、第二侧板，503、顶板，6、横向电机，7、工件台组件，701、横向气浮滑块，702、液压缓冲器，703、端头，704、工件台，705、电缆接头转接板，706、转接板盖板，8、拖链板，9、横梁，10、第一间隙，11、第二间隙，12、磁条，13、钢铁条，14、光栅尺，15、光栅尺读数头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：
如图1、图2所示，一种超高精度平面气浮工件台，包括平台1，平台1采用大理石平台，经过手工打磨，提高精度。平台1上侧面设置两个导轨2，两个导轨2分别位于平台1的左右两边，且相互平行设置，每一个导轨2的外侧均固定有竖向电机3，竖向电机3采用直驱电机，每一个导轨2上均滑动设置有竖向气浮滑块5，竖向气浮滑块5与竖向电机3连接。进一步地，竖向电机3包括相互配合的第一定子301和第一动子302，第一定子301固定在平台1的表面，与导轨2平行，第一动子302的上端固定有电机安装板4，电机安装板4与竖向气浮滑块5固定连接，竖向电机3带动竖向气浮滑块5沿着导轨2运动。
如图3、图4所示，竖向气浮滑块5呈倒置的U型，导轨2置于竖向气浮滑块5的U型槽内且与竖向气浮滑块5之间设置有间隙，竖向气浮滑块5的U型槽内侧面开有若干个气孔(图中未显示)，气孔连接有气源(图中未显示)。气源通过气孔向间隙内充气，实现气浮功能。
进一步地，竖向气浮滑块5包括第一侧板501、第二侧板502、顶板503，第一侧板501、第二侧板502、顶板503之间固定连接或者一体成型式设置。其中，第一侧板501、第二侧板502分别立于导轨2的两侧，顶板503设置于导轨2的上方，第一侧板501与导轨2之间、第二侧板502与导轨2之间均设置有间隙，该间隙内冲入气体。
如图3所示，其中一个竖向气浮滑块5与对应导轨2之间的第二间隙11小于另一个竖向气浮滑块5与对应导轨2之间的第一间隙10。如图3中方向所示，左侧竖向气浮滑块5与导轨2之间设置有第一间隙10，右侧竖向气浮滑块5与导轨2之间设置有第二间隙11，第二间隙11小于第一间隙10，第二间隙11为右侧竖向气浮滑块5的气浮力提供空间，用于右侧竖向气浮滑块5的直线运动，而第一间隙10在给左侧竖向气浮滑块5提供直线运动空间的同时，还预留出一部分空间用于抵消左侧竖向气浮滑块5在竖直轴线上的摆动偏角，因此可以利用该抵消实现竖向气浮滑块5的稳定运动，保证竖向气浮滑块5在运动过程在不会出现卡死现象。
如图4所示，导轨2的外侧面底部固定有钢铁条13，竖向气浮滑块5的底部固定安装有磁条12，磁条12与钢铁条13之间留有间隙，通过磁力达到施加磁预载的作用，利用磁力形成下拉力，将竖向气浮滑块5下拉，与竖向气浮滑块5的气浮力相呼应，保证竖向气浮滑块5的稳定性。竖向气浮滑块5上固定安装有光栅尺读数头15，具体的，第一侧板501上开设凹槽，该凹槽内固定安装光栅尺读数头15，竖向电机3上固定安装有光栅尺14，光栅尺读数头15读取光栅尺14的数据，用于竖向气浮滑块5的限位。
如图5所示，两个竖向气浮滑块5之间固定设置有横梁9，横梁9呈正放的U型结构，横梁9位于平台1上方并且不与平台1接触，横梁9的U型槽内设置有横向电机6，具体的，横向电机6采用直驱电机，横向电机6包括第二定子和第二动子601(图6示)，该第二定子固定于横梁9的U型槽内，该第二动子601固定于工件台704的内壁上(图6示)。
如图5、图6所示，横梁9上还滑动设置有工件台组件7；工件台组件7包括横向气浮滑块701，其中，横向气浮滑块701套设在横梁9上且与横梁9之间设置有间隙，具体的，横向气浮滑块701包括一平板、两个立板，其中，该平板设于横梁9的下方，两个立板设于横梁9的两外侧，两个立板上固定有工件台704，两个立板与横梁9之间设置间隙，并且两个立板、一个平板的内壁上开有若干个吹气气孔，吹气气孔连接有气源，利用气源向内吹气实现横向气浮滑块701与横梁9之间的推力，实现横向气浮滑块701的气浮运动，两个立板、一个平板的内壁上还开有若干个抽气气孔，抽气气孔连接有真空泵，利用真空泵向外抽气形成内壁之间的吸力，吸力和推力之间保持平衡性，保证横向气浮滑块701与横梁9之间的运行稳定性，消除掉摩擦力，提高精度和运行性能。
如图5所示，横梁9的两侧还固定有拖链板8；横向气浮滑块701的两侧面还固定有电缆接头转接板705，电缆接头转接板705上方安装有转接板盖板706，转接板盖板706与工件台704同平面设置。
如图6、图7所示，横向气浮滑块701的外侧面安装有4个液压缓冲器702，液压缓冲器702的端头703在碰触到竖向气浮滑块5时产生缓冲力，实现横向气浮滑块701的缓冲限位。
工作过程：
将半导体材料放置在工件台704上，启动竖向电机3和横向电机6，启动气源和真空泵，竖向气浮滑块5在竖向电机3和磁预载、气浮推力的作用下运行，带动横梁9的竖向运行，横向气浮滑块在横向电机6、气浮推力、真空吸力的作用下横向运行，利用光栅尺读数头15和液压缓冲器702实现限位和定位，将半导体运输至特定地点。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种超高精度平面气浮工件台，包括平台(1)，其特征在于：所述平台(1)上侧面设置两个导轨(2)，每一个所述导轨(2)的外侧均固定有竖向电机(3)，每一个所述导轨(2)上均滑动设置有竖向气浮滑块(5)，所述竖向气浮滑块(5)与所述竖向电机(3)连接；
所述竖向气浮滑块(5)呈倒置的U型，所述导轨(2)置于所述竖向气浮滑块(5)的U型槽内且与所述竖向气浮滑块(5)之间设置有间隙，所述竖向气浮滑块(5)的U型槽内侧面开有若干个气孔，所述气孔连接有气源；其中一个所述竖向气浮滑块(5)与对应所述导轨(2)之间的第二间隙(11)大于另一个所述竖向气浮滑块(5)与对应所述导轨(2)之间的第一间隙(10)；所述导轨(2)的外侧面底部固定有钢铁条(13)，所述竖向气浮滑块(5)的底部安装有磁条(12)，所述磁条(12)与所述钢铁条(13)之间留有间隙；所述竖向气浮滑块(5)上固定安装有光栅尺读数头(15)，所述竖向电机(3)上固定安装有光栅尺(14)，所述光栅尺读数头(15)读取所述光栅尺(14)的数据；
两个所述竖向气浮滑块(5)之间固定设置有横梁(9)，所述横梁(9)呈正放的U型结构，所述横梁(9)的U型槽内设置有横向电机(6)，所述横梁(9)上还滑动设置有工件台组件(7)；
所述工件台组件(7)包括横向气浮滑块(701)，所述横向气浮滑块(701)套设在所述横梁(9)上且与所述横梁(9)之间设置有间隙；所述横向气浮滑块(701)与所述横梁(9)外壁相接触的内侧面开有若干个气孔，所述气孔连接有气源；所述横向气浮滑块(701)与所述横向电机(6)连接；所述横向气浮滑块(701)的上侧面固定有工件台(704)。
2.根据权利要求1所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述竖向气浮滑块(5)通过电机安装板(4)连接所述竖向电机(3)。
3.根据权利要求1所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述竖向气浮滑块(5)包括第一侧板(501)、第二侧板(502)、顶板(503)，第一侧板(501)、第二侧板(502)、顶板(503)之间固定连接或者一体成型式设置。
4.根据权利要求1或2所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述竖向电机(3)与所述横向电机(6)均采用直驱电机。
5.根据权利要求1所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述横向气浮滑块(701)的外侧面安装有4个液压缓冲器(702)。
6.根据权利要求1所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述横梁(9) 的两侧还固定有拖链板(8)；所述横向气浮滑块(701)的两侧面还固定有电缆接头转接板(705)，所述电缆接头转接板(705)上方安装有转接板盖板(706)，所述转接板盖板(706)与所述工件台(704)同平面设置。
7.根据权利要求1所述的一种超高精度平面气浮工件台，其特征在于：所述平台(1)采用大理石平台。
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