CN213716871U - 堆叠式平面运动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种堆叠式平面运动装置，包括：基座，具有平坦的上表面；第一方向运动台，设置在所述上表面上方且与所述上表面之间设有至少两个沿第一方向的移动副；每个沿第一方向的移动副包括：运动台连接件，通过柔性连接件连接至第一方向运动台；以及基座连接件，连接至基座的上表面；其中柔性连接件包括柔性片，柔性片垂直于上表面且沿第一方向延伸，且柔性片的一端连接至第一方向运动台，柔性片的另一端连接至运动台连接件。该堆叠式平面运动装置可以有效降低双边驱动不同步时，对导向装置的影响，从而能够降低对两个以上移动副的同步控制精度要求降低控制算法的复杂度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种堆叠式平面运动装置。
背景技术
在半导体硅片制造或者检测领域，要求工件台可以和硅片传输系统完成硅片的交接，同时需要承载着硅片完成硅片的精密定位，最终完成硅片的制造或者检测。所以对于应用制造或者检测的工件台装置中，XY台是其核心部件，完成硅片在XY二维平面内的精确定位。随着对产率要求的不断提高，制造或检测精度的不断提升，工件台的运行速度、加速度和性能也随之提高，对工件台XY台部件的运动精度，加速度及速度要求越来越高。
在传统的XY台中，为提升XY台的加速度，采用双边驱动。但双边驱动若不同步，则必然造成运动卡滞甚至导致导向装置变形从而影响整个XY台的运动精度。为解决此类问题，业界提出刚性龙门驱动算法，虽可以解决双边不同步的问题，但控制算法复杂度提高，成本增加。同时，传统的XY向运动台无法解决零部件受热或其他因素影响造成的变形问题，从而导致运动平台的精度降低。
在美国专利US20080083128A1中，提出一种带柔性连接件的龙门机构，用该柔性连接件可实现其两侧区域相对中部区域的小位移以消除由于热变形造成的内应力。但其无法完全解决并行驱动所造成的运动卡滞问题；且采用龙门结构的XY台运动加速度受限，无法突破产率的瓶颈；同时底层采用双导轨导轨刚度偏低，导致运动精度无法提升。
因此，本实用新型针对上述问题提出一种堆叠式平面运动装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种堆叠式平面运动装置，以解决上述现有技术中存在的问题。具体地，本实用新型的堆叠式平面运动装置包括：
基座，所述基座具有平坦的上表面；
第一方向运动台，所述第一方向运动台设置在所述上表面上方且与所述上表面之间设有至少两个沿第一方向的移动副；
每个所述沿第一方向的移动副包括：
运动台连接件，所述运动台连接件通过柔性连接件连接至所述第一方向运动台；以及
基座连接件，所述基座连接件连接至所述基座的所述上表面；
其中所述柔性连接件包括柔性片，所述柔性片垂直于所述上表面且沿所述第一方向延伸，且所述柔性片的一端连接至所述第一方向运动台，所述柔性片的另一端连接至所述运动台连接件。
在一实施例中，还包括第二方向运动台，所述第二方向运动台设置在所述第一方向运动台上方并与所述第一方向运动台之间设有沿第二方向的移动副，所述第二方向与所述第一方向相交。
在一实施例中，所述第二方向与所述第一方向垂直。
在一实施例中，所述第二方向运动台与所述第一方向运动台之间设有至少两个所述沿第二方向的移动副。
在一实施例中，所述基座连接件为滑轨，所述运动台连接件为滑块，所述滑块与所述滑轨相匹配并能沿所述滑轨滑动。
在一实施例中，所述沿第一方向的移动副为滚珠导轨。
在一实施例中，所述柔性片的两端分别设有运动台连接部和连接件连接部，所述运动台连接部和所述连接件连接部分别垂直于所述柔性片延伸，所述运动台连接部连接至所述第一方向运动台，所述连接件连接部连接至所述运动台连接件。
在一实施例中，所述第一方向运动台和所述基座之间设有驱动电机，所述第一方向运动台和所述基座中的一个上设有驱动电机动子，所述第一方向运动台和所述基座中的另一个上设有驱动电机定子。
在一实施例中，所述第一方向运动台和所述基座之间设有至少两个驱动电机。
在一实施例中，所述柔性连接件通过所述第一方向运动台上的所述直线电机动子或直线电机定子连接至所述第一方向运动台。
在一实施例中，所述柔性连接件由弹簧钢制成。
在一实施例中，所述柔性片的厚度为0.1mm至2mm。
本实用新型的运动台采用柔性连接件，可以有效降低双边驱动不同步时，对导向装置的影响，从而能够降低对两个以上移动副的同步控制精度要求降低控制算法的复杂度。且柔性连接件可以吸收第一方向运动台底板的热变形，从而有效降低该热变形对平面运动装置的定位精度的影响。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施例的堆叠式运动平台的主视图。
图2是根据本实用新型一实施例的堆叠式运动平台的俯视图。
图3是根据本实用新型一实施例的局部放大剖视图。
图4是根据本实用新型一实施例的图3的局部侧剖视图。
图5是根据本实用新型一实施例的柔性连接件的立体图。
图6是根据本实用新型另一实施例的局部侧剖视图。
图7是根据本实用新型又一实施例的堆叠式运动平台的主视图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
下面结合附图对本实用新型的堆叠式运动平台进行说明。
图1中示出了根据本实用新型一实施例的堆叠式运动台100。该堆叠式运动台100包括基座2和Y向运动台8，该基座2具有平坦的上表面，该上表面在XY平面、即水平面上延伸。而Y向运动台8设置在基座2上方并通过沿Y方向延伸的三个移动副110、110和120与基座2连接。具体地，三个移动副分别为位于基座2上表面沿X方向两侧的一对移动副110以及位于上述一对移动副之间的中间移动副120。一对移动副110中的每个包括相互匹配的运动台连接件和基座连接件，本实施例运动台连接件为滑块6，基座连接件为滑轨5，滑块6连接至Y向运动台8，而滑轨5连接至基座2。位于一对移动副之间的中间移动副120包括相互匹配的导轨16和滑块15，滑块15连接至Y向运动台8，而导轨16连接至基座2。在基座2于Y向运动台8之间采用三个移动副，使得整体导向刚度高，可实现沿Y向运动的高速度以及高加速度，保证运动装置的产率。但应理解，根据需要也可省略该中间移动副或设置更多中间移动副。
滑块6通过柔性连接件7连接至Y向运动台8。柔性连接件7包括柔性片702(见图5)，该柔性片702垂直于基座2的上表面且沿Y方向延伸。柔性片702的上端连接至Y向运动台8，而下端连接至滑块6。但应理解，移动副也可呈其他形式，例如相互匹配的两个导轨，其间设置滚珠或滚柱，从而形成滚珠导轨或滚柱导轨。
在所示实施例中，基座2固定设置在底座1上，底座1由例如大理石材料制成，从而形成稳定放置的基座2。但应理解，基座2本身也可由大理石材料制成而无需设置底座1。
图1和2中还示出在Y向运动台8上还设有X向运动台19，X向运动台19与Y向运动台8之间设有沿X向的移动副。在该实施例中，X向与Y向相互垂直，但应理解，X向与Y向也可成其他角度，只要二者相交即可。如图2所示，X向运动台19通过分别由相互匹配的滑块10和X向导轨9构成的两个移动副在Y向运动台8上沿X向可移动，其中滑块10固定至X向运动台19，而X向导轨9固定至Y向运动台8。但应理解，X向运动台19也可通过其他形式的移动副相对于Y向运动台8沿X方向移动，移动副的数量可根据需要设置。X向运动台19上可以承载需要传送的部件，例如硅片。在X向运动台19与Y向运动台8之间还设有X向驱动电机，其中X向驱动电机定子17固定于Y向运动台8上，而X向驱动电机动子18固定至X向运动台19上。
在图1和2所示实施例中，基座2与Y向运动台8之间的运动通过直线电机驱动，其中电机动子3设置在Y向运动台8的底部，而电机定子4设置在基座2的顶部，且电机动子3和电机定子4彼此相对设置，从而驱动Y向运动台8沿Y向移动。在所示实施中，基座2与Y向运动台8之间采用双边驱动，设有一对电机，分别用于两侧的驱动滑块6相对于滑轨5沿Y方向移动。但应理解，电机的数量可根据需要设置。
在基座2的上表面沿Y方向的两端还分别设有一对Y向限位缓冲器14，用于限制Y向运动台8沿Y方向的运动范围。而Y向运动台8的上表面沿X方向的两端分别设一对X向限位缓冲器12，用于限制X向运动台19沿X方向的运动范围。但应理解，Y向限位缓冲器14和X向限位缓冲器12的数量可根据需要任意设置。
此外，为了检测Y向运动台8沿Y方向移动的位置，在Y向运动台8上还设有两组Y向测量部件13。在图示实施例中，两组Y向测量部件13设置在Y向运动台8的下侧且彼此间隔开，但应理解，也可设置在Y向运动台8的其他位置，Y向测量部件13的组数也可以根据需要设置。为了检测X向运动台19沿X方向移动的位置，在X向运动台19上设有两组X向测量部件11。在图示实施例中，两组X向测量部件11设置在X向运动台19的下侧且彼此间隔开，但应理解，也可设置在X向运动台19的其他位置，X向测量部件11的组数也可以根据需要设置。
图3示出了堆叠式运动台100的局部放大剖视图。图5示出了柔性连接件7的立体图。如图5所示，柔性连接件7包括柔性片702以及设置在柔性片702上下两端且垂直于柔性片702延伸的运动台连接部701和连接件连接部703，本实施例连接件连接部为滑块连接部。但应理解，运动台连接部701和连接件连接部703的型式并不限于此，只要能够便于柔性片702的两端与其他部件连接即可。
柔性连接件7的运动台连接部701上设有水平延伸的连接件通孔710，而Y向运动台8的底板上设有用于接纳运动台连接部701的凹腔，并设有用于与运动台连接部701连接的部分，该部分也设有水平延伸的运动台通孔810，通过螺栓穿过对齐的连接件通孔710和运动台通孔810，可将柔性连接件7的运动台连接部701固定连接至Y向运动台8的底板。而滑块连接部703通过例如粘接、焊接、螺栓连接等固定连接至滑块6。但应理解，运动台连接部701与Y向运动台8的连接方式以及滑块连接部703与滑块6的连接方式并不限于此，只要能够实现两者的固定连接即可。
图4中示出了堆叠式运动台100的局部侧剖视图，示出了柔性连接件7分别在上端和下端与Y向运动台8和滑块6连接。
图6中示出了堆叠式运动台另一实施例的局部侧剖视图，示出了柔性连接件7与Y向运动台8和滑块6的连接。其中柔性连接件7包括三个柔性片702，三个柔性片702的下端均连接至滑块连接部703，而上端分别连接至三个运动台连接部701。三个运动台连接部701固定连接至Y向运动台8的底板，而滑块连接部703分别连接至三个滑块。该实施例中，柔性片702、运动台连接部701、以及滑块6的数量相同，且可根据需要设置为其他数量。
此外，还可设想，三个柔性片702的上端可均连接至运动台连接部701，而下端分别连接至三个滑块连接部703。
图7中示出了堆叠式运动台又一实施例的主视图。其中在运动台左侧的柔性连接件7一端连接Y向运动台8的驱动电机动子3，另一端连接Y向运动台8，即Y向运动台8通过柔性连接件7连接至驱动电机动子3。具体地，在该实施例中，Y向运动台8通过柔性连接件7连接到下方的支撑板20，滑块6和驱动电机动子3固定连接至支撑板20。
本实用新型中的柔性连接件7可由金属材料制成，比如弹簧钢、不锈钢等，优选为弹簧钢。柔性片702的厚度为0.1mm～2mm。利用柔性片702在垂直于柔性片方向的X向的弱刚度以及平行于柔性片方向的Y向的高刚度，使其具有绕竖直轴线旋转方向和X向的弱刚度。即，柔性连接件7可实现其上下两端之间沿X向的少量相对位移及沿竖直方向的少量相对转动。绕竖直轴线旋转方向的弱刚度可以有效降低双边驱动不同步时，对导向装置的影响，从而能够降低对两个以上移动副的同步控制精度要求降低控制算法的复杂度。X向弱刚度可以吸收Y向运动台底板的热变形，从而有效降低Y向运动台底板热变形对平面运动装置的定位精度的影响。
以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (12)
1.一种堆叠式平面运动装置，其特征在于，包括：
基座，所述基座具有平坦的上表面；
第一方向运动台，所述第一方向运动台设置在所述上表面上方且与所述上表面之间设有至少两个沿第一方向的移动副；
每个所述沿第一方向的移动副包括：
运动台连接件，所述运动台连接件通过柔性连接件连接至所述第一方向运动台；以及
基座连接件，所述基座连接件连接至所述基座的所述上表面；
其中所述柔性连接件包括柔性片，所述柔性片垂直于所述上表面且沿所述第一方向延伸，且所述柔性片的一端连接至所述第一方向运动台，所述柔性片的另一端连接至所述运动台连接件。
2.如权利要求1所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，还包括第二方向运动台，所述第二方向运动台设置在所述第一方向运动台上方并与所述第一方向运动台之间设有沿第二方向的移动副，所述第二方向与所述第一方向相交。
3.如权利要求2所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述第二方向与所述第一方向垂直。
4.如权利要求2所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述第二方向运动台与所述第一方向运动台之间设有至少两个所述沿第二方向的移动副。
5.如权利要求1所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述基座连接件为滑轨，所述运动台连接件为滑块，所述滑块与所述滑轨相匹配并能沿所述滑轨滑动。
6.如权利要求1所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述沿第一方向的移动副为滚珠导轨。
7.如权利要求1所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述柔性片的两端分别设有运动台连接部和连接件连接部，所述运动台连接部和所述连接件连接部分别垂直于所述柔性片延伸，所述运动台连接部连接至所述第一方向运动台，所述连接件连接部连接至所述运动台连接件。
8.如权利要求1所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述第一方向运动台和所述基座之间设有驱动电机，所述第一方向运动台和所述基座中的一个上设有驱动电机动子，所述第一方向运动台和所述基座中的另一个上设有驱动电机定子。
9.如权利要求8所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述第一方向运动台和所述基座之间设有至少两个驱动电机。
10.如权利要求8或9所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述柔性连接件通过所述第一方向运动台上的所述驱动电机动子或驱动电机定子连接至所述第一方向运动台。
11.如权利要求1所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述柔性连接件由弹簧钢制成。
12.如权利要求1或11所述的堆叠式平面运动装置，其特征在于，所述柔性片的厚度为0.1mm至2mm。
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