CN114688205B - 一种隔振结构及用于激光器的叶轮转子系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种隔振结构，用于隔离一驱动装置对设备主体的振动，该隔振结构包括：隔板，其一侧与所述驱动装置固定连接，另一侧通过一柔性连接件与设备主体连接；减振单元，其与隔板固定连接，用于减弱所述隔板受驱动装置带来的振动。本公开还提供了一种用于激光器的叶轮转子系统。

Description

一种隔振结构及用于激光器的叶轮转子系统
技术领域
本公开涉及激光器技术领域，具体涉及一种隔振结构及用于激光器的叶轮转子系统。
背景技术
在高端光刻领域，高重频准分子激光器对线宽和稳定性要求进一步提高，光学系统对设备机台的稳定性要求也随之更严，轻微的振动也会影响性能参数，另一方面为了提高激光器输出功率，要求脉冲频率继续增加，随之而来的要求通风系统风速也要大幅提高，在设备结构尺寸无法加大的限制之下只能提高叶轮转速，叶轮固有的不平衡量也随转速提高而导致振动加大，目前的叶轮转子系统通过轴承安装在放电腔的腔体内，叶轮的振动直接传递给放电腔，放电腔出光窗口和光学模块之间出现相对的抖动问题，进而影响线宽等光学参数的技术性能。
针对上述这些问题，本公开通过隔振结构的优化设计将激光器中的叶轮转子系统的放电腔腔体与隔板通过柔性连接件进行连接，避免放电腔腔体与隔板相互间刚性接触，以使叶轮的振动无法直接传递给放电腔腔体。同时，为了保证放电腔腔体和电机整体的密封性，该电机与隔板连接处及腔体与柔性连接件连接处等均采用密封圈进行密封，避免腔内气体外泄。此外，为减小叶轮振动对腔体的影响，叶轮转子系统的振动采用减振单元进行吸收，通过这样的结构改进使得叶轮振动对光学系统各个模块单元的影响明显降低，使得激光器的光学系统的稳定性得以大幅提高。
发明内容
为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种隔振结构，用于隔离一驱动装置对设备主体的振动，并采用减振单元减弱隔板受驱动装置带来的振动，以使工作件的振动对光学系统各个模块单元的影响明显降低。
本公开的第一方面提供了一种隔振结构，该隔振结构，其用于隔离一驱动装置对设备主体象的振动，包括：隔板，其一侧与驱动装置固定连接，另一侧通过一柔性连接件与设备主体连接；减振单元，其与该隔板固定连接，用于减弱隔板受驱动装置带来的振动。
进一步地，设备主体包括腔体及工作体，该腔体外侧与隔板通过柔性连接件连接，工作体悬空设于腔体中，以使该工作体工作振动时不与腔体发生碰撞，隔板及腔体设有相对应的通孔，以使工作体的转轴穿过通孔与驱动装置连接。
进一步地，隔板下方设置有限位销，限位销一端设置于腔体上相对应的槽孔内，其用于限制工作体工作振动时的振动幅度，以使其不与腔体发生碰撞。
进一步地，限位销与其对应的腔体的槽孔周边间隙小于工作体与腔体的间距。
进一步地，隔板上还设置一常闭气缸，腔体上设置有与常闭气缸的推杆对应的卡槽，该常闭气缸用于工作体达到预设工作状态前将该推杆推至对应的卡槽内，以使隔板与腔体固定，在工作体的工作状态达到预设工作状态后将该推杆缩回以使隔板与腔体之间脱离接触。
进一步地，工作体的工作状态达到预设工作状态前为工作体的转速小于预设转速，工作体的工作状态达到预设工作状态后为工作体的转速等于该预设转速。
进一步地，减振单元包括减振支撑板及多个减震器，减振支撑板上端面用于支撑隔板，其下端面设置多个减震器，用于吸收该工作体工作振动时产生的振动。
进一步地，减振支撑板上设有多个通孔，腔体底部设置多个与减振支撑板上多个通孔相对应的销孔，减振支撑板与腔体通过多个固定销及多个锁紧螺栓分别穿过多个通孔至多个销孔内固定连接。
进一步地，腔体与柔性连接件的连接处及驱动装置与隔板均设有密封圈，其用于保证腔体的气密性，防止腔内气体外泄。
本公开二方面提供了一种用于激光器的叶轮转子系统，包括：电机；放电腔腔体，其内部悬空设有叶轮，以使该叶轮工作振动时不与放电腔腔体发生碰撞；如本公开第一个方面所述的隔振结构；其中，隔振结构一侧与电机连接，另一侧通过一柔性连接件与放电腔腔体连接，电机用于驱动叶轮转动。
进一步地，叶轮两端设有叶轮轴盘，叶轮轴盘上设置多个轴承，该多个轴承通过与其对应的多个轴套固定设置于隔板内，以使叶轮轴盘与隔板固定连接。
本公开提供的一种隔振结构及用于激光器的叶轮转子系统，通过隔振结构的结构设计及优化，将用于激光器的叶轮转子系统和腔体进行脱离，避免刚性接触，叶轮的振动无法直接传递给腔体，同时为了保证腔体和叶轮整体的密封性，该电机与隔板连接处及腔体与柔性连接件连接处等均采用密封圈进行密封，以免腔内气体外泄；叶轮转子系统的振动采用减振单元进行吸收，通过隔振结构的改进使得叶轮振动对光学系统各个模块单元的影响明显降低。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了根据本公开一实施例的隔振结构的示意图；
图2示意性示出了根据本公开一实施例的用于激光器的叶轮转子系统结构的剖视图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的用于激光器的叶轮转子系统结构的A部分放大图；
图4示意性示出了根据本公开实施例的用于激光器的叶轮转子系统结构的B部分放大图；
图5示意性示出了根据本公开实施例的用于激光器的叶轮转子系统结构的封闭气缸示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
图1示意性示出了根据本公开一实施例的隔振结构的示意图。
如图1所示，该隔振结构用于隔离一驱动装置30对设备主体40的振动，其包括：隔板10，其一侧与驱动装置30固定连接，另一侧通过一柔性连接件101与设备主体40连接；减振单元20，其与该隔板10固定连接，用于减弱隔板10受驱动装置30带来的振动。
其中，设备主体40包括腔体401及工作体402，该腔体401外侧与隔板10通过柔性连接件101连接，工作体402悬空设于腔体401中，以使该工作体402工作振动时不与腔体401发生碰撞，隔板10及腔体401设有相对应的通孔，以使工作体402的转轴穿过通孔与驱动装置30连接，其中，驱动装置30仅驱动工作体402转动工作，腔体401与隔板10通过柔性连接件101弹性连接，以使驱动装置30工作时的振动无法直接传递到腔体401。具体地，在激光器应用方面，该驱动装置可以为电机等，该腔体401可以为激光器的放电腔腔体，工作体402可以为位于放电腔腔体内的叶轮，该叶轮的转轴末端与电机连接，以使电机驱动该叶轮进行转动工作。
本公开实施例中，该柔性连接件101为具有弹性连接的部件，如柔性的波纹管等，该柔性的波纹管一端与隔板10连接，另一端与腔体401连接，以使在工作体402工作振动时不会将振动直接传递给腔体401，从而减小腔体401的振动。
根据本公开的实施例，隔板10下方设置有限位销102，限位销102一端设置于腔体401上相对应的槽孔内，其用于限制工作体402工作振动时的振动幅度，以使其不与腔体401发生碰撞。
具体地，为避免工作体402在较大的工作转速下产生的较大振动与腔体401发生碰撞，限位销102与其对应的腔体401的槽孔周边间隙小于工作体402与腔体401的间距，即工作体402振动上下、左右可产生的位移小于工作件402与腔体401之间的间距。
根据本公开的实施例，隔板10上还设置一常闭气缸(图1中未画出)，腔体401上设置有与常闭气缸的推杆对应的卡槽，该常闭气缸用于工作体402达到预设工作状态前将该推杆推至对应的卡槽内，以使隔板10与腔体401固定，在工作体402的工作状态达到预设工作状态后将该推杆缩回以使隔板10与腔体401之间脱离接触。
具体地，工作体402的工作状态达到预设工作状态前为工作体402的转速小于预设转速，工作体402的工作状态达到预设工作状态后为工作体402的转速等于该预设转速。例如，设定的工作体402的额定转速为2000转/min，其在刚启动前由静止状态突增到高转速的情况下产生的振动较大，即工作件402转速接近其固有频率时会引起共振现象，此时整个系统振幅较剧烈，为避免工作件402与腔体401发生碰撞，该状态下常闭气缸的推杆推至与其对应的腔体401上的卡槽，以使腔体401与隔板10固定，因腔体401的自身重量较大可减小工作件402的振动，从而避免腔体401与工作件402相互发生碰撞以使腔体401或工作件402受损。对应地，当工作体402的状态达到预设状态时，该状态下常闭气缸的推杆从其对应的腔体401上的卡槽中缩回，以使隔板10与腔体401之间脱离接触，避免刚性连接。
根据本公开的实施例，减振单元20包括减振支撑板201及多个减震器202，减振支撑板201上端面用于支撑隔板10，其下端面设置多个减震器202，用于吸收该工作体402工作振动时产生的振动。
具体地，为保证腔体401在运输过程中避免较大的振动对腔体401产生损坏，需将腔体401进行锁定，本公开实施例中，在减振支撑板201与腔体401底部设计固定工装，在减振支撑板201上设有多个通孔，腔体401底部设置多个与减振支撑板201上多个通孔相对应的销孔，减振支撑板201与腔体401通过多个固定销203及多个锁紧螺栓204分别穿过多个通孔至多个销孔内，以使腔体401与减振单元20固定连接，在完成腔体401装配后，拆除多个固定销203及多个锁紧螺栓204，以使腔体401与减振支撑板201解除固定连接。
根据本公开的实施例，为保证腔体401与隔板10及驱动装置30与侧板10连接处的气密性，腔体401与柔性连接件101的连接处设置有密封圈，其用于保证腔体401的气密性，防止腔内气体外泄；驱动装置30与隔板10固定连接处设置有密封圈，其用于保证驱动装置30与隔板10间的气密性，其他通孔连接处的地方亦设置密封圈，以保证整个结构间的气密性，防止腔内的气体外泄。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本公开，但是这样的图示和描述应认为是说明性的或示例性的而非限制性的，如隔板10、减振单元20及驱动装置30的连接关系及结构设计，又如该隔板10具有弹性吸振的部件，其可以由金属薄片在模具上压制而成，本公开对隔板10的制备材料不做限定。或该隔振结构中某些部件可用其他相同或类似功能的部件替代或是系统结构更加简化或复杂，此本公开提供的实施例并不构成对该减振结构的限定。
图2示意性示出了根据本公开一实施例的用于激光器的叶轮转子系统结构的剖视图。
如图2所示，该叶轮转子系统包括：电机501；放电腔腔体502，其内部悬空设有叶轮503，以使该叶轮503工作振动时不与放电腔腔体502发生碰撞；隔振结构，其包括：隔板10，其一侧与电机501固定连接，另一侧通过一柔性连接件与放电腔腔体502连接；减振单元，其与该隔板10固定连接，用于减弱隔板10受电机501带来的振动。本公开实施例中，该叶轮转子系统结构左右对称，本公开仅以图示一侧具体说明，其另一侧设置与该侧设置一致。
其中，如图2所示，两个隔板10与减振支撑板201构成一U型结构，放电腔腔体502设于该U型结构内。
本公开的实施例中，叶轮503两端分别设置一叶轮轴盘504。如图3所示，每个叶轮轴盘504的形状一端为盘状，与叶轮503固定相连，另一端为轴突状，其轴突末端与电机501相连。叶轮轴盘504的轴突上设置多个轴承505，多个轴承505通过与其对应的多个轴套506固定设置于隔板10内，以使叶轮轴盘504与隔板10固定连接。
具体地，柔性连接件101为具有弹性连接的部件，如波纹管等，波纹管具有较大弹性形变能力可以隔离振动的传递，能承受高强度的工作气压。其中，波纹管一端与隔板10连接，另一端通过波纹管的法兰盘509与放电腔腔体502连接，以使在叶轮503工作振动时，其振动不会直接传递给放电腔腔体502。
具体地，为保证整个叶轮转子系统的气密性，放电腔腔体502与波纹管的法兰盘509的连接处设置有密封圈507，其用于保证放电腔腔体502的气密性，防止腔内气体外泄；电机501与隔板10固定连接处也设置有密封圈507，其用于保证电机501与隔板10间的气密性，其他通孔处的地方亦设置密封圈507，以保证整个系统的气密性，防止腔内的气体外泄。
如图4所示，在放电腔腔体502安装过程中或电机501受到意外碰撞等情况下，为避免叶轮503晃动幅度过大可能和放电腔腔体502发生碰撞，导致叶轮503损坏，隔板10下方设置有限位销102，该限位销102一端设置于放电腔腔体502上相对应的槽孔内，其用于限制叶轮503工作振动时的振动幅度，以使其不与放电腔腔体502发生碰撞。
具体地，为避免叶轮503在较大的工作转速下产生的较大振动与放电腔腔体502发生碰撞，限位销102与其对应的放电腔腔体502的槽孔周边间隙小于叶轮503与放电腔腔体502的间距，即叶轮503振动上下及左右可产生的位移小于叶轮503与放电腔腔体502之间的间距。本公开的实施例中，叶轮503与放电腔腔体502之间的最小间距为3mm，限位销102与其对应的放电腔腔体502的槽孔周边间隙设置为1～2mm。
如图5所示，隔板10上还设置一常闭气缸103，放电腔腔体502上设置有与常闭气缸103的推杆对应的卡槽5021，该常闭气缸103用于叶轮503达到预设工作状态前将该推杆推至对应的卡槽5021内，以使隔板10与放电腔腔体502固定，在叶轮503的工作状态达到预设工作状态后将该推杆缩回以使隔板10与放电腔腔体502之间脱离接触。
具体地，叶轮503的工作状态达到预设工作状态前为该叶轮503的转速小于预设转速，叶轮503的工作状态达到预设工作状态后为该叶轮503的转速等于该预设转速。例如，设定的叶轮503的额定转速为2000转/min，其在刚启动前由静止状态突增到高转速的情况下不稳定，产生的振动较大，为避免叶轮503与放电腔腔体502发生碰撞，该状态下常闭气缸103的推杆推至与其对应的放电腔腔体502上的卡槽5021，以使放电腔腔体502与隔板10固定，因腔体401的自身重量较大可减小工作件402的振动，即避免其之间发生碰撞以使放电腔腔体502或叶轮503受损。对应地，当叶轮503的状态达到预设状态时，该状态下常闭气缸103的推杆从其对应的卡槽5021中缩回，以使隔板10与放电腔腔体502之间脱离接触，避免刚性连接。
具体地，由于减振单元是最后安装在平台上，柔性连接件101如波纹管无法支撑叶轮转子系统重量，在运输和安装过程中，为保证放电腔腔体502在运输过程中避免较大的振动对放电腔腔体502产生损坏，需将放电腔腔体502进行锁定。本公开实施例中，在减振支撑板201与放电腔腔体502底部设计固定工装，在减振支撑板201上设有多个通孔，放电腔腔体502底部设置多个与减振支撑板201上多个通孔相对应的销孔，减振支撑板201与放电腔腔体502通过多个固定销203及多个锁紧螺栓204分别穿过多个通孔至多个销孔内，以使放电腔腔体502与减振支撑板201固定连接，在放电腔完成腔体502装配后，拆除多个固定销203及多个锁紧螺栓204，以使腔体401与减振支撑板201解除固定连接。
本公开通过隔振结构的优化设计将激光器中的叶轮转子系统的叶轮和放电腔腔体进行脱离，避免其相互间刚性接触，叶轮的振动无法传递给放电腔腔体，同时为了保证放电腔腔体、叶轮及电机整体的密封性，该电机与隔板连接处及腔体与柔性连接件连接处等均采用密封圈进行密封。此外，为减小叶轮振动对腔体的影响，叶轮转子系统的振动采用减振单元进行吸收，通过这样的结构改进使得叶轮振动对光学系统各个模块单元的影响明显降低，使得激光器的光学系统的稳定性得以大幅提高。在降低整个系统的振动影响的同时，结构设计中充分兼顾了安装使用维护的要求，安装构成的新的叶轮转子系统没有带来明显的不利影响。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本公开，但是这样的图示和描述应认为是说明性的或示例性的而非限制性的。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种范围组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (10)

1.一种隔振结构，用于隔离一驱动装置对设备主体的振动，其特征在于，所述隔振结构包括：
隔板(10)，其一侧与所述驱动装置(30)固定连接，另一侧通过一柔性连接件(101)与所述设备主体(40)连接，所述设备主体(40)包括腔体(401)及工作体(402)；
减振单元(20)，其与所述隔板(10)固定连接，用于减弱所述隔板(10)受所述驱动装置(30)带来的振动；
所述隔板上还设置一常闭气缸(103)，所述腔体(401)上设置有与所述常闭气缸(103)的推杆对应的卡槽，所述常闭气缸(103)用于所述工作体(402)达到预设工作状态前将该推杆推至对应的卡槽内，以使所述隔板(10)与所述腔体(401)固定，在所述工作体(402)的工作状态达到预设工作状态后将该推杆缩回以使所述隔板(10)与所述腔体(401)之间脱离接触。
2.根据权利要求1所述的隔振结构，其特征在于，所述腔体(401)外侧与所述隔板(10)通过该柔性连接件(101)连接，所述工作体(402)悬空设于所述腔体(401)中，以使该工作体(402)工作振动时不与所述腔体(401)发生碰撞，所述隔板(10)及腔体(401)设有相对应的通孔，以使所述工作体(402)的转轴穿过所述通孔与所述驱动装置(30)连接。
3.根据权利要求2所述的隔振结构，其特征在于，所述隔板下方设置有限位销(102)，所述限位销(102)一端设置于所述腔体(401)上相对应的槽孔内，其用于限制所述工作体(402)工作振动时的振动幅度，以使其不与所述腔体(401)发生碰撞。
4.根据权利要求3所述的隔振结构，其特征在于，所述限位销(102)与其对应的所述腔体(401)的槽孔周边间隙小于所述工作体(402)与所述腔体(401)的间距。
5.根据权利要求1所述的隔振结构，其特征在于，所述工作体(402)的工作状态达到预设工作状态前为所述工作体(402)的转速小于预设转速，所述工作体(402)的工作状态达到预设工作状态后为所述工作体(402)的转速等于该预设转速。
6.根据权利要求2所述的隔振结构，其特征在于，所述减振单元包括减振支撑板(201)及多个减震器(202)，所述减振支撑板(201)上端面用于支撑所述隔板(10)，其下端面设置所述多个减震器(202)，用于吸收该工作体(402)工作振动时产生的振动。
7.根据权利要求6所述的隔振结构，其特征在于，所述减振支撑板(201)上设有多个通孔，所述腔体(401)底部设置多个与减振支撑板(201)上多个通孔相对应的销孔，所述减振支撑板(201)与所述腔体(401)通过多个固定销(203)及多个锁紧螺栓(204)分别穿过所述多个通孔至所述多个销孔内固定连接。
8.根据权利要求1所述的隔振结构，其特征在于，所述腔体(401)与所述柔性连接件(101)及所述驱动装置(30)与隔板(10)的连接处均设有密封圈，其用于保证所述腔体(401)的气密性，防止腔内气体外泄。
9.一种用于激光器的叶-轮转子系统，其特征在于，包括：
电机(501)；
放电腔腔体(502)，其内部悬空设有叶轮(503)，以使该叶轮(503)工作振动时不与所述放电腔腔体(502)发生碰撞；
如权利要求1至8任意一项所述的隔振结构；
其中，所述隔振结构一侧与所述电机(501)连接，另一侧通过一柔性连接件(101)与所述放电腔腔体(502)连接，所述电机(501)用于驱动所述叶轮(503)转动。
10.根据权利要求9所述的用于激光器的叶轮转子系统，其特征在于，所述叶轮两端设有叶轮轴盘(504)，所述叶轮轴盘(504)上设置多个轴承(505)，所述多个轴承(505)通过与其对应的多个轴套(506)固定设置于所述隔板(10)内，以使所述叶轮轴盘(504)与所述隔板(10)固定连接。
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