CN116252279A - 一种可垂直运动的精密气浮转台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可垂直运动的精密气浮转台，包括有垂向运动模块以及设置在所述垂向运动模块上的气浮转台，所述垂直运动模块与气浮转台同轴设置；所述气浮转台包括有支撑旋转体、被所述支撑旋转体包围的气浮轴承以及设置在所述气道轴承中部的电机组件；所述垂直运动模块包括有丝杠、套设在丝杠上的丝杠套以及带动丝杠套旋转的第二电机；所述第二电机带动丝杠套旋转，丝杠将丝杠套的旋转运动转化为垂直运动，并带动所述气浮转台做垂直运动；将第一电机设置在气浮转台的中部，可以增大气浮转台的气浮面，增加了气浮转台的承载力和刚度，从而进一步提升了气浮转台的精度；在所述气浮转台的下面设置垂直运动模块，气浮转台可以进行垂向运动。

Description

一种可垂直运动的精密气浮转台

技术领域

本发明属于气浮转台技术领域，涉及一种可垂直运动的精密气浮转台。

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，长寿命，摩擦因数小，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、硅片等方面的检测以及机械等领域的加工，是一种非常重要的回转部件。

一般的气浮转台，厚度较厚，且无法进行垂直方向的运动。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种可垂直运动的精密气浮转台，包括有垂向运动模块以及设置在所述垂向运动模块上的气浮转台，所述垂直运动模块与气浮转台同轴设置；所述气浮转台包括有支撑旋转体、被所述支撑旋转体包围的气浮轴承以及设置在所述气道轴承中部的电机组件；所述垂直运动模块包括有丝杠、套设在丝杠上的丝杠套以及带动丝杠套旋转的第二电机；所述第二电机带动丝杠套旋转，丝杠将丝杠套的旋转运动转化为垂直运动，并带动所述气浮转台做垂直运动。

进一步具体的，在所述气浮转台的外侧设置有外壳，所述外壳上设置有壳体气道，在所述壳体气道靠近气浮转台的一端设置节流器。

进一步具体的，所述电机组件包括有从外到内依次设置的电机转子、电机定子以及传动轴。

进一步具体的，在所述传动轴上设置有光栅。

进一步具体的，在所述第二电机外侧设置支撑块，在所述支撑块上开设有导向孔，在所述丝杠上设置有导向杆，所述导向杆与导向孔配合使用。

进一步具体的，所述外壳与支撑块固定连接。

进一步具体的，在所述垂直运动模块底部设置有安装底座，在所述丝杠与安装底座之间设置直线光栅。

进一步具体的，在所述气浮轴承上设置转台气道，所述转台气道包括有轴向转台气道以及径向转台气道，所述轴向转台气道平行于所述气浮轴承的轴线，所述径向转台气道垂直于所述气浮轴承的轴线，所述轴向转台气道与所述径向转台气道连通。

进一步具体的，在所述转台气道靠近支撑旋转体的端部均设置有节流器。

进一步具体的，所述轴向转台气道至少设置一条，所述径向转台气道至少设置一条。

本发明一种可垂直运动的精密气浮转台，可以实现如下技术效果：将所述电机设置在所述气浮转台的中部，可以增大所述气浮转台的气浮面，增加了气浮转台的承载力和刚度，同时也增加了气浮转台抗电机干扰的能力，所述气浮转台的整体厚度也相应的可以做到很小，从而进一步提升了所述气浮转台的精度；在所述气浮转台的下面设置垂直运动模块，气浮转台可以进行垂向运动。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的图1中A处放大图；

图3是本发明的图1中B处放大图；

图中：11、转台台面；12、传动轴；13、气浮轴承；131、轴向转台气道；132、径向转台气道；133、节流器；14、轴承外环；15、止推板；16、外壳；162、径向壳体气道；163、第一进气孔；17、过渡件；18、第一电机；19、光栅；21、丝杠；211、气道；212、第二进气孔；22、丝杠套；23、第二电机；24、直线光栅；25、导向杆；26、支撑块；27、安装底座。

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的实施例进行详细说明。

一种可垂直运动的精密气浮转台，如图1、图2、图3所示，包括有垂向运动模块以及设置在所述垂向运动模块上的气浮转台，所述垂直运动模块与所述气浮转台同轴设置；在所述气浮转台做回转运动时，所述垂直运动模块可以同时做垂直运动，也可以不运作；在所述垂直运动模块做垂直运动时，所述气浮转台可以同时做回转运动，也可以不运作；所述垂直运动模块与所述气浮转台可以单独运行，也可以同时运行，根据工作需要自行选择运行模式，所述可垂直运动的精密气浮转台的运行方式包括有仅进行回转运动、仅进行垂直运动以及回转运动与垂直运动同时运行。

如图1、图3所示，所述气浮转台包括有支撑旋转体、被所述支撑旋转体包围的气浮轴承13、设置在所述气浮轴承13中部的电机组件；所述支撑旋转体与气浮轴承13不接触，所述支撑旋转体包括有止推板15、与所述止推板15平行设置的转台台面11以及设置在所述止推板15与转台台面11之间的轴承外环14，所述转台台面11、轴承外环14和止推板15包围所述气浮轴承13设置，所述转台台面11、轴承外环14以及止推板15依次固定连接，进一步的，所述转台台面11通过螺钉与轴承外环14连接，所述止推板15与轴承外环14也通过螺钉连接，从而构成封闭式的支撑旋转体。

如图1、图3所示，在所述支撑旋转体的外侧设置有外壳16，在所述外壳16上设置有壳体气道，所述壳体气道靠近支撑旋转体的一端设置节流器133，所述壳体气道可以防止气浮转台在上下运动时出现倾斜或者偏摆的情况；所述壳体气道设置有轴向壳体气道以及径向壳体气道162，所述轴向壳体气道平行于气浮转台的轴线，所述径向壳体气道162垂直于所述气浮转台的轴线，所述轴向壳体气道连通径向壳体气道162，通常情况下，所述径向壳体气道162至少设置一个，并在所述径向壳体气道162靠近轴承外环14和止推板15的端部设置节流器133，防止在气浮转台上下运动时倾斜或者偏摆，所述径向壳体气道162设置的数量根据气浮转台的尺寸自动调整，但至少设置一条，当所述气浮转台太高时，所述径向壳体气道162可以设置两条、三条或者更多，使其平稳的效果可以更好；轴向壳体气道用于向所述径向壳体气道162输送压缩气体，壳体气道的第一进气孔163开设在轴向壳体气道的端部，在所述轴向壳体气道上并不设置节流器133，所述轴向壳体气道设置一条，不管所述轴向壳体气道和径向壳体气道162设置几条，所述轴向壳体气道均将所有径向壳体气道162连通；在本方案中，所述轴向壳体气道与节流器133的尺寸一致，所述径向壳体气道162内的压缩空气直接进入节流器133中，使得所述外壳16与轴承外环14之间形成轴向壳体气浮面。

如图1、图2、图3所示，在所述气浮轴承13上固定设置有过渡件17，在所述过渡件17内通入压缩空气，让电机转子自行调心，从而达到电机转子和电机定子非常高的同心度；所述电机组件驱动所述支撑旋转体做回转运动，所述电机组件设置在所述气浮轴承13的中部且与所述气浮轴承13同轴设置，所述电机组件包括有从外向内依次设置的电机转子、电机定子以及传动轴12，所述电机转子、电机定子以及传动轴12同轴设置，所述电机转子和电机定子组成第一电机18；所述第一电机18设置在所述传动轴12与气浮轴承13之间，将所述第一电机18设置在所述气浮转台的中部，增大所述气浮转台的气浮面，改变了传统的气浮转台的第一电机18布置方式，实现第一电机18内置，降低了气浮转台的高度，减少了第一电机18对气浮轴承13的影响，提高了气浮转台的回转精度，减小了气浮转台的回转误差传递系数，可以实现更高的气浮转台的定位精度。

如图1、图2所示，在所述气浮轴承13上设置有转台气道，所述转台气道开设在所述气浮轴承13内，所述气道的数量、形状根据需要自行设置，在所述丝杠21上设置有气道211，在所述气道211外侧端部设置有第二进气孔212，所述气道211与转台气道连通，压缩空气从所述第二进气孔212进入气道211，再进入转台气道；所述转台气道设置有轴向转台气道131以及径向转台气道132，所述轴向转台气道131平行于气浮轴承13的轴线，所述径向转台气道132垂直于所述气浮轴承13的轴线，所述轴向转台气道131与径向转台气道132连通，在本方案中，所述轴向转台气道132平行于所述气浮轴承13的轴线，所述径向转台气道132垂直于所述气浮轴承13的轴线，但另设有一进气气道倾斜设置，并与所述轴向转台气道连通，用于向转台气道通入压缩空气，所述轴向转台气道131和径向转台气道132均匀设置在所述气浮轴承13上；通常情况下，一条所述轴向转台气道131上至少设置一条径向转台气道132，一条所述径向转台气道132上至少设置一条轴向转台气道131，根据气浮转台的尺寸自动调整轴向转台气道131和径向转台气道132的数量，当所述气浮转台太高时，可以根据高度自动调整径向转台气道132的数量，比如在一条所述轴向转台气道131上平行设置两条所述径向转台气道132、三条径向转台气道132等，使其达到更好的效果；当所述气浮转台径向面积太大时，在一条所述径向转台气道132上可以平行设置两条所述轴向转台气道131、三条轴向转台气道131等，自动调整所述轴向转台气道131的数量，使其达到更好的效果；所述轴向转台气道131至少设置一条，所述径向转台气道132至少设置一条，但不管所述轴向转台气道131和径向转台气道132设置几条，所述轴向转台气道131和径向转台气道132均连通。

如图1、图2、图3所示，在所述轴向转台气道131靠近转台台面11和止推板15的端部、垂直于所述气浮轴承13轴线的径向转台气道132靠近轴承外环14的端部均设置有节流器133，每一所述轴向转台气道131和径向转台气道132上均设置节流器133；压缩空气从所述第二进气孔212进入设置在所述丝杠21内的气道211，从所述气道211进入转台气道，并将压缩空气分流至所有的径向转台气道132和轴向转台气道131内，最终到达节流器133，从所述节流器133流出的压缩气体通过所述气浮轴承13与转台台面11形成轴向上止推气浮面，通过所述气浮轴承13与止推板15形成轴向下止推气浮面，通过所述气浮轴承13与轴承外环14形成径向气浮面，在各气浮面的共同作用下，所述气浮转台稳定运行。

如图1、图2所示，在所述传动轴12上设置有用于确定位置的光栅19，所述光栅19读取所述气浮转台回转运动的信号并上传，以达到对所述气浮转台的高精密控制。

如图1、图3所示，所述垂直运动模块2包括有丝杠21、套设在丝杠21上的丝杠套22以及带动丝杠套21旋转的第二电机23，所述丝杠21与过渡件17固定连接，在丝杠21进行垂向运动时，可以带动气浮转台进行垂向运动，所述丝杠21设置为一T型，所述丝杠21包括横向丝杠和竖向丝杠，所述横向丝杠与竖向丝杠一体成型，所述丝杠套22套设在所述竖向丝杠的外侧，所述横向丝杠与过渡件17固定连接，且在所述横向丝杠上设置气道211，向所述气浮轴承13内提供压缩空气；所述第二电机23带动丝杠套22旋转，丝杠21将丝杠套22的旋转运动转化为垂直运动，并带动所述气浮转台做垂直运动；

如图1、图3所示，在所述丝杠21、丝杠套22以及第二电机23的底部设置有安装底座27，在所述第二电机23外侧设置支撑块26，所述支撑块26与安装底座27固定连接，在所述支撑块26上开设有导向孔，在所述丝杠21上设置有导向杆25，所述导向杆25与导向孔配合使用，所述导向杆25平行于所述丝杠21的轴线，引导所述丝杠21的运动为垂直方向；且为保证气浮转台在垂直方向运动的稳定，所述支撑块26与设置在支撑旋转体外侧的外壳16固定连接，进一步的，所述支撑块26与设置在支撑旋转体外侧的外壳16一体设置；在所述丝杠21与安装底座27之间设置直线光栅24，进一步的，在所述横向丝杠与安装底板27之间设置直线光栅24，保证垂直运动模块高精度的垂向运动。

本发明一种可垂直运动的精密气浮转台，可以实现如下技术效果，将所述气浮转台和垂向运动模块连接设置，可以保证在做回转运动的同时进行垂向运动，回转运动与垂向运动也可单独运行；将第一电机18设置在气浮轴承13的中部，大大增加了径向气浮面的面积，增加了气浮转台的抗干扰和负载能力，使得所述气浮转台的整体性能大幅提升；设置轴向转台气道131、径向转台气道132，保证所述转台台面、轴承外环4、止推板2均处于稳定的悬浮状态；设置所述光栅19，保证所述气浮转台可以有较高的转动精度和定位精度；设置丝杠21与丝杠套22，保证垂向运动的平稳及高精度；设置直线光栅24，进一步保证垂直运动模块的运动精度；设置壳体气道，防止气浮转台在垂向运动时倾斜或者偏摆。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：包括有垂向运动模块以及设置在所述垂向运动模块上的气浮转台，所述垂直运动模块与气浮转台同轴设置；所述气浮转台包括有支撑旋转体、被所述支撑旋转体包围的气浮轴承(13)以及设置在所述气浮轴承(13)中部的电机组件；所述垂直运动模块(2)包括有丝杠(21)、套设在丝杠(21)上的丝杠套(22)以及带动丝杠套(22)旋转的第二电机(23)；所述第二电机(23)带动丝杠套(22)旋转，丝杠(21)将丝杠套(22)的旋转运动转化为垂直运动，并带动所述气浮转台做垂直运动。

2.根据权利要求1所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：在所述气浮转台的外侧设置有外壳(16)，所述外壳(16)上设置有壳体气道，在所述壳体气道靠近气浮转台的一端设置节流器(133)。

3.根据权利要求1所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：所述电机组件包括有从外到内依次设置的电机转子、电机定子以及传动轴(12)。

4.根据权利要求3所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：在所述传动轴(12)上设置有光栅(19)。

5.根据权利要求2所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：在所述第二电机(23)外侧设置支撑块(26)，在所述支撑块(26)上开设有导向孔，在所述丝杠(21)上设置有导向杆(25)，所述导向杆(25)与导向孔相配合。

6.根据权利要求5所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：所述外壳(16)与支撑块(26)固定连接。

7.根据权利要求1所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：在所述垂直运动模块底部设置有安装底座(27)，在所述丝杠(21)与安装底座(27)之间设置直线光栅(24)。

8.根据权利要求1所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：在所述气浮轴承(13)上设置转台气道，所述转台气道包括有轴向转台气道(131)以及径向转台气道(132)，所述轴向转台气道(131)平行于所述气浮轴承(13)的轴线，所述径向转台气道(132)垂直于所述气浮轴承(13)的轴线，所述轴向转台气道(131)与所述径向转台气道(132)连通。

9.根据权利要求8所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：在所述转台气道靠近支撑旋转体的端部均设置有节流器(133)。

10.根据权利要求8所述的可垂直运动的精密气浮转台，其特征在于：所述轴向转台气道(131)至少设置一条，所述径向转台气道(132)至少设置一条。

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