CN112692795A - 一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台，包括气浮轴承、转台主轴、转台以及轴承外套，在气浮轴承内部设置第一气道，在气浮轴承设置第一气体出口，在气浮轴承设置第二气体出口，在第一气体出口与第二气体出口上设置节流器，在轴承外套上设置进气道，在轴承外套的内部设置分气槽，在气浮轴承设置第一环槽与第二环槽，在转台上设置导气孔，导气孔位于第一环槽与第二环槽之间，在转台表面设置真空腔，真空腔与导气孔连接，在气浮轴承上设置第二气道；在第一环槽与第二环槽内均设置磁流体，在气浮轴承上设置磁铁，所述的磁体与磁流体配合。采用磁流体的方式进行动密封，从而既保证了密封效果又不影响气浮轴承的转动精度。

Description

一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台

技术领域

本发明涉及精密仪器技术领域，尤其是涉及一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台。

背景技术

气浮转台是把主轴以及转动平台在空气中悬浮起来，并可以稳定地高精度地旋转，这种悬浮效果是通过导入压缩空气来实现的，泄压的缝隙极小，保证了主轴以及转动平台的悬浮，该结构具有高速度，高精确度，无摩擦力，无磨损，不需要润滑油，卓越的速度控制性能，无噪音等优点。正因为气浮转台有这么多的优点，现在越来越多高精度的应用领域在使用。气浮转台由于其具有上述优点，广泛的应用于半导体行业晶圆、硅片等方面的检测，硅片尤其是翘曲片，需要用高真空度的吸盘吸附才能进行检测。

常见的高精度气浮转台，由于气路复杂，很难直接提供真空接口，常见的方法是使用旋转接头的方式外接真空，由于旋转接头中有机械轴承，会极大的影响转台的精度和稳定性；另一种常见的做法，是利用较小的气膜间隙或迷宫密封的方式来提供真空，这种方式由于是开放式，真空密度低，难以达到要求的真空度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高真空度且不会影响精度与稳定性的配备高真空度吸盘的精密气浮转台。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台，包括气浮轴承、设置于气浮轴承中部转台主轴、设置于转台主轴上的转台以及设置于气浮轴承外侧的轴承外套，在所述的气浮轴承内部设置第一气道，在所述的气浮轴承靠近转台主轴的位置设置第一气体出口，在所述的气浮轴承靠近转台底面的位置设置第二气体出口，在所述的第一气体出口与第二气体出口上设置节流器，在所述的轴承外套上设置进气道，在所述的轴承外套的内部设置分气槽，所述的分气槽连通进气道以及第一气道，在所述的气浮轴承靠近转台底面的位置设置第一环槽与第二环槽，在所述的转台上设置导气孔，所述的导气孔的底部开口位于第一环槽与第二环槽之间，在所述的转台上表面设置真空腔，所述的真空腔与导气孔连接，在所述的气浮轴承上设置第二气道；所述的第二气道的一端开口位于第一环槽与第二环槽之间，所述的第二气道的另一端开口连接真空泵；在所述的第一环槽与第二环槽内均设置磁流体，在所述的气浮轴承上设置磁铁，所述的磁体与磁流体配合。

进一步具体的，所述的磁铁包括第一环状磁体与第二环状磁体，所述的第一环状磁体设置于第一环槽的外侧，所述的第二环状磁体设置于第二环槽的内侧。

进一步具体的，所述的第一环状磁体设置于气浮轴承外侧，所述的第二环状磁体设置于气浮轴承内侧。

进一步具体的，所述的第一环状磁体与第二环状磁体均位于气浮轴承的上表面。

进一步具体的，在所述的第一环槽与第二环槽之间的设置真空环槽，所述的真空环槽设置于气浮轴承上，所述的真空环槽连通第二气道。

进一步具体的，所述的第一环槽与第二环槽的位置靠近气浮轴承的内部。

进一步具体的，所述的真空腔为环状腔体且至少两个，所述的真空腔均匀分布在转台上表面，在所述的转台上表面设置导通槽，所述的导通槽将所有真空腔连通，所述的导通槽连通导气孔。

进一步具体的，所述的第一气道包括径向气道与轴向气道，所述的径向气道垂直于气浮轴承的轴线，所述的轴向气道平行于气浮轴承的轴线，所述的径向气道与轴向气道连通。

进一步具体的，所述的轴向气道至少一排且设置于第一环槽的外侧，所述的径向气道至少两排且均匀分布在气浮轴承内。

进一步具体的，所述的分气槽呈环状并连通任意一排径向气道。

本发明的有益效果是：采用了上述结构之后，采用磁流体的方式进行动密封，从而既保证了密封效果又不影响气浮轴承的转动精度；同时，采用磁铁的磁性对气浮轴承的磁预载，从而简化了气浮轴承的结构。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图；

图2是图1中A部位的放大结构示意图；

图3是图1中B部位的放大结构示意图；

图4是本发明的俯视结构示意图；

图5是图4中C部位的放大结构示意图。

图中：1、气浮轴承；2、转台主轴；3、转台；4、轴承外套；5、第一气道；6、第二气道；9、接头；31、真空腔；32、导气孔；33、导通槽；41、进气道；51、径向气道；52、轴向气道；53、节流器；54、堵头；55、分气槽；511、内开口；521、上开口；61、真空环槽；71、第一环状磁体；72、第二环状磁体；81、第一环槽；82、第二环槽；83、磁流体。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1～图5所示一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台，包括气浮轴承1、设置于气浮轴承1中部转台主轴2、设置于转台主轴1上的转台3以及设置于气浮轴承14外侧的轴承外套，转台主轴2与转台3一体化成型，在所述的气浮轴承1内部设置第一气道5，在所述的气浮轴承1靠近转台主轴2的位置设置第一气体出口，在所述的气浮轴承1靠近转台3底面的位置设置第二气体出口，在所述的第一气体出口与第二气体出口上设置节流器53，压缩气体通过第一气体出口排出在转台主轴2的柱面与气浮轴承1的内壁之间形成气膜，压缩气体通过第二气体出口排出在转台3底面与气浮轴承1的上表面之间形成气膜，在所述的轴承外套4上设置进气道41，在所述的轴承外套4的内部设置分气槽55，所述的分气槽55连通进气道41以及第一气道5，进气道41连接压缩空气，压缩空气通过进气道41进入分气槽55，分气槽55将压缩空气传输至第一气道5内，在所述的气浮轴承1靠近转台3底面的位置设置第一环槽81与第二环槽82，在所述的转台3上设置导气孔32，所述的导气孔32的底部开口位于第一环槽81与第二环槽82之间，在所述的转台3表面设置真空腔31，所述的真空腔31与导气孔32连接.

在所述的气浮轴承1上设置第二气道6，所述的第二气道6的一端开口位于第一环槽81与第二环槽82之间，所述的第二气道6的另一端开口连接真空泵，真空泵通过第二气道6、导气孔32以及真空腔31抽取真空，在真空腔31内产生负压，此时产品位于真空腔31内实现吸附；在所述的第一环槽81与第二环槽82内均设置磁流体83，在所述的气浮轴承1上设置磁铁，所述的磁体与磁流体83配合，通过磁铁与磁流体83的配合使得第一环槽81与第二环槽82之间的空间密封，从而保证真空泵抽真空后真空腔31内具有较高的负压，实现了动密封的效果。

通过上述结构通过磁铁能够实现磁预载的目的，磁铁对转台3的吸附实现了磁预载，进一步为了保证磁预载的平衡性，故所述的磁铁包括第一环状磁体71与第二环状磁体72，第一环状磁体71与第二环状磁体72均匀排布在气浮轴承1上，上述环状磁体可以设置为多个，在本方案中采用两个即可达到使用效果，进一步所述的第一环状磁体71设置于第一环槽81的外侧，所述的第二环状磁体72设置于第二环槽82的内侧，在进行真空吸附时能够提高平衡性。

第一环状磁体71设置于气浮轴承1外侧，所述的第二环状磁体72设置于气浮轴承171内侧，这种结构使得平衡性再次提高，所述的第一环状磁体与第二环状磁72体均位于气浮轴承1的上表面，即在气浮轴承1内侧开设一环状的放置槽或者放置台阶，第二环状磁体72固定在放置槽或者放置台阶内，第一环状磁体72安装于轴承外套4顶端，同时保证第一环状磁体71与第二环状磁体72的上表面略低于气浮轴承1的上表面。

基于上述结构，为了方便第二气道6与导气孔32的连通，在所述的第一环槽81与第二环槽82之间的设置真空环槽61，所述的真空环槽61设置于气浮轴承1上，所述的真空环槽61连通第二气道6，真空环槽61为环状，在转台3发生旋转时，能够始终保持第二气道6与导气孔32的连通，使得真空腔31持续产生负压，提高真空度。

由于第一环槽81、第二环槽82以及磁流体83的使用实现动密封，为了保证气浮轴承1的使用效果，所述的第一环槽81与第二环槽82的位置靠近气浮轴承1的内部，越靠近内部则气浮轴承1上表面形成的气膜范围越大，承载受力范围越大，其精度越高。

在转台3上表面的真空腔31对放置在其上的产品产生负压，故实现对产品的吸附，为了使得产品上受力均匀，故需要具有均匀的吸附力，故设置在转台3上表面的真空腔31为环状且至少有两个，环状的真空腔31均匀分布在转台3上表面，在本方案中环状的真空腔31设置为3个，为了保证3个真空腔31之间连通，在所述的转台3上表面设置导通槽33，所述的导通槽33连通导气孔32，在本方案中导气孔32设置在中间的真空腔31的底部，通过导通槽33使得两侧的真空腔31与中间的真空腔31连通，其距离相同，若真空腔31的数量增加，只需要使得导气孔32位于导通槽33的底部即可实行所有的真空腔31与导气孔32连通。

在本方案中根据气浮轴承1的大小对第一气道5进行设计，第一气道5主要包括径向气道51与轴向气道52，径向气道51沿着气浮轴承1的直径方向穿透气浮轴承1，故有两个开口即内开口511与外开口，内开口511与第一气体出口为同一出口，在内开口511上安装节流器53，径向气道51的数量根据需要进行设置，在本方案中径向气道51设置有两排为第一径向排与第二径向排，每排有24个径向气道51，第二径向排的径向气道51的外开口通过堵头54进行封堵，第一径向排的外开口通过分气槽55与进气道41连通，分气槽55为环状，环状的分气槽55能够使得旋转的外开口始终进气，持续的保证压缩空气的进量；进气道41上设置有接头9用于连接压缩空气；轴向气道52平行于气浮轴承1的轴线，轴向气道52可以设置两个开口或者一个开口，当为一个开口时即为上开口521，上开口521与第二气体出口为同一出口，在上开口521的位置设置节流器53，上开口521位于气浮轴承1上表面，此时轴向气道52由上至下均与第一径向排与第二径向排的径向气道51连通；当为两个开口时即为上开口521与下开口，在上开口521的位置设置节流器53，上开口521位于气浮轴承1上表面，下开口位于气浮轴承1下表面，下开口通过堵头封堵，此时轴向气道52由上至下均与第一径向排与第二径向排的径向气道51连通，轴向气道52至少设置一排，需要根据气浮轴承1上表面的面积进行确定，在本方案中气浮轴承1的上表面面积不大，故采用一排即可，轴向气道52的上开口521设置于第一环槽81的外侧，方便气体从气浮轴承1的外侧排出，不会对磁流体83的动密封造成影响。

综上，通过磁流体83与磁铁的配合实现了动密封，从而保证了在真空吸附的过程中具有高真空度，以及磁铁对转台3的吸附具有磁预载功能；通过采用第一环状磁体71与第二环状磁体72配合保证了磁预载的均匀性；上述结构既保证了密封效果又不影响气浮轴承的转动精度；同时，磁预载的使用简化了气浮轴承1的结构。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台，包括气浮轴承(1)、设置于气浮轴承(1)中部转台主轴(2)、设置于转台主轴(2)上的转台(3)以及设置于气浮轴承(1)外侧的轴承外套(4)，在所述的气浮轴承(1)内部设置第一气道(5)，在所述的气浮轴承(1)靠近转台主轴(2)的位置设置第一气体出口，在所述的气浮轴承(1)靠近转台(3)底面的位置设置第二气体出口，在所述的第一气体出口与第二气体出口上设置节流器(53)，在所述的轴承外套(4)上设置进气道(41)，在所述的轴承外套(4)的内部设置分气槽(55)，所述的分气槽(55)连通进气道(41)以及第一气道(5)，其特征在于，在所述的气浮轴承(1)靠近转台(3)底面的位置设置第一环槽(81)与第二环槽(82)，在所述的转台(3)上设置导气孔(32)，所述的导气孔(32)的底部开口位于第一环槽(81)与第二环槽(82)之间，在所述的转台(3)上表面设置真空腔(31)，所述的真空腔(31)与导气孔(32)连接，在所述的气浮轴承(1)上设置第二气道(6)；所述的第二气道(6)的一端开口位于第一环槽(81)与第二环槽(82)之间，所述的第二气道(6)的另一端开口连接真空泵；在所述的第一环槽(81)与第二环槽(82)内均设置磁流体(83)，在所述的气浮轴承(1)上设置磁铁，所述的磁体与磁流体(83)配合。

2.根据权利要求1所述的配备高真空度吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的磁铁包括第一环状磁体(71)与第二环状磁体(72)，所述的第一环状磁体(71)设置于第一环槽(81)的外侧，所述的第二环状磁体(72)设置于第二环槽(82)的内侧。

3.根据权利要求2所述的配备高真空度吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的第一环状磁体(71)设置于气浮轴承(1)外侧，所述的第二环状磁体(72)设置于气浮轴承(1)内侧。

4.根据权利要求3所述的配备高真空度吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的第一环状磁体(71)与第二环状磁体(72)均位于气浮轴承(1)的上表面。

5.根据权利要求1所述的配备高真空度吸盘的精密气浮转台，其特征在于，在所述的第一环槽(81)与第二环槽(82)之间的设置真空环槽(61)，所述的真空环槽(61)设置于气浮轴承(1)上，所述的真空环槽(61)连通第二气道(6)。

6.根据权利要求1所述的配备高真空度吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的第一环槽(81)与第二环槽(82)的位置靠近气浮轴承(1)的内部。

7.根据权利要求1所述的配备高真空度吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的真空腔(31)为环状腔体且至少两个，所述的真空腔(31)均匀分布在转台(3)上表面，在所述的转台(3)上表面设置导通槽(33)，所述的导通槽(33)将所有的真空腔(31)连通，所述的导通槽(33)连通导气孔(32)。

8.根据权利要求1所述的配备高真空吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的第一气道(5)包括径向气道(51)与轴向气道(52)，所述的径向气道(51)垂直于气浮轴承(1)的轴线，所述的轴向气道(52)平行于气浮轴承(1)的轴线，所述的径向气道(51)与轴向气道(52)连通。

9.根据权利要求8所述的配备高真空吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的轴向气道(52)至少一排且设置于第一环槽(81)的外侧，所述的径向气道(51)至少两排且均匀分布在气浮轴承(1)内。

10.根据权利要求9所述的配备高真空吸盘的精密气浮转台，其特征在于，所述的分气槽(55)呈环状并连通任意一排径向气道(51)。

Images