CN219987584U - 一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，包括底板，底板上紧固有安装座，安装座的四周设有周向分布的铰链组件，铰链组件的自由端支撑有承载板，承载板与底板间隔设置，承载板与安装座间隙设置，铰链组件与底板之间预留有变形空间。本实用新型解决的技术问题是提供一种适用于各应用场景的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台。

Description

一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，特别是涉及一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台。

背景技术

现有技术下的运动平台大多采用刚性件装配而成，譬如用于实现X、Y轴两自由度运动的位移台，大多采用丝杆滑块相配合的方式设计，以此方式设计的位移台，由于刚性件装配后会存在响应滞后、装配间隙大、零件之间容易磨损等缺点，因此使得以此方式装配而成的位移台精度和寿命都大大降低。

而柔性铰链作为通过材料自身的弹性弯曲形变来实现高精度的相对运动的器件，具有无摩擦损耗、无需润滑、无迟滞、无需维护、结构紧凑、易于制造等优点，因此具有较好的应用前景。但是，现有技术下用于半导体生产的基于柔性铰链的位移台，大多功能较为单一，无法做到一物多用，而且同一柔性铰链上各自由度之间的解耦问题也极大的制约了柔性铰链在各应用场景下的使用。

因此，本领域技术人员致力于开发一种适用于各应用场景的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型公开了一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，所要解决的技术问题是提供一种适用于各应用场景的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，包括：

铰链组件，包括安装座、周向均布于安装座四周的铰链单元、以及与多个所述铰链单元的自由端紧固并与所述安装座的顶面间隔设置的承载板；

驱动组件，安装于多个所述铰链单元的自由端下方和/或侧方，用于驱动所述承载板绕Rx、Ry、Rz及Z自由度运动。

优选的，所述铰链单元包括相互紧固的球铰柔性铰链和片簧型柔性铰链，所述片簧型柔性铰链的侧面与所述承载板的顶面垂直设置。

优选的，所述驱动组件包括设置于所述铰链单元的自由端下方用于驱动所述承载板绕Rx、Ry及Z自由度运动的第一驱动组件；以及顺时针或逆时针分布于多个所述铰链单元的自由端的侧方用于驱动所述承载板绕Rz自由度旋转的第二驱动组件。

优选的，所述第一驱动组件设置为压电致动器；所述第二驱动组件设置为丝杆驱动机构。

优选的，所述丝杆驱动机构包括与所述片簧型柔性铰链的侧面垂直设置的丝杆、驱动所述丝杆转动的电机、与所述丝杆螺纹连接的滑块、以及与所述滑块滑动连接的导轨，所述导轨与用于架设所述驱动组件和所述铰链组件的底板紧固。

通过丝杆驱动机构驱动各铰链组件同步且同向旋转，继而带动承载板转动。具体的，当各个电机运转后，滑块移动并与对应的支撑台的侧壁同步相抵，各铰链组件将滑块的推力转化为扭力，以此带动承载板旋转。当上述各滑块移动，滑块的推力同步减小直至与支撑台分离后，承载板在各铰链组件弹力的作用下复位，此时还可以借助于设置于对应支撑台下方的压电致动器对承载板进行主动调平。

优选的，所述球铰柔性铰链绕铰链轴旋转开设有弧形缺口，且球铰柔性铰链的两端分别设置有固定座，两个所述固定座分别与片簧型柔性铰链和安装座的侧壁紧固。

优选的，所述片簧型柔性铰链远离所述安装座的一端设置有支撑台，所述支撑台与所述底板之间设置有变形间隙。作为优选，本方案中的上述支撑台、片簧型柔性铰链及球铰柔性铰链可采用机加工方式一体设置。

优选的，所述铰链组件设置有四个且两两对称设置。

优选的，所述承载板的下底面与多个所述支撑台的顶部紧固。

本实用新型的有益效果是：

通过本位移台的结构设置，能够满足承载板Rx、Ry、Z及Rz自由度的运动，结构简单，并且结构简单。具体的，在初始状态下安装座与承载板平行，当需要承载板绕X轴和Y轴翻转时，在驱动组件的作用下，并且由于安装座的四周分布有铰链组件，因此能够借助于铰链组件有效满足承载板Rx、Ry、Z及Rz多个自由度方向的运动，使得本位移台可以作为有源旋转平台使用。在无源驱动的情况下，可以将本方案的位移台用作自找平平台使用，在有源驱动时，可以对承载板进行主动调平。

附图说明

图1是本实用新型处于无源驱动自找平状态下的结构示意图；

图2是本实用新型的球铰柔性铰链的结构示意图；

图3是本实用新型有源主动调平状态下的结构示意图；

图4是本实用新型去除承载板后处于旋转位移台使用状态时的结构示意图；

图5是图4中滑块与支撑台分离后的结构示意图；

图6是本实用新型的驱动机构的结构示意图。

上述附图中：1、铰链组件；11、安装座；12、铰链单元；121、球铰柔性铰链；1211、弧形缺口；1212、固定座；122、片簧型柔性铰链；1221、支撑台；13、承载板；21、压电致动器；22、丝杆驱动机构；221、丝杆；222、电机；223、滑块；224、导轨；3、底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，包括铰链组件1和驱动组件。其中，铰链组件1包括安装座11、周向均布于安装座11四周的铰链单元12、以及与多个铰链单元12的自由端紧固并与安装座11的顶面间隔设置的承载板13，铰链组件1设置有四个且两两对称设置。驱动组件安装于多个铰链单元12的自由端下方和/或侧方，用于驱动承载板13绕Rx、Ry、Rz及Z自由度运动。

在以上实施例中，通过本位移台的结构设置，能够满足承载板13在Rx、Ry、Z及Rz自由度的运动，结构简单，并且结构简单。具体的，在初始状态下安装座11与承载板13平行，当需要承载板13绕X轴和Y轴翻转时，在驱动组件的作用下，并且由于安装座11的四周分布有铰链组件1，因此能够借助于铰链组件1有效满足承载板13在Rx、Ry、Z及Rz多个自由度方向的运动，使得本位移台可以作为有源旋转平台使用。在无源驱动的情况下，可以将本方案的位移台用作自找平平台使用，在有源驱动时，可以对承载板13进行主动调平。

如图2和图3所示，铰链单元12包括相互紧固的球铰柔性铰链121和片簧型柔性铰链122。其中，球铰柔性铰链121绕铰链轴旋转开设有弧形缺口1211，且球铰柔性铰链121的两端分别设置有固定座1212，两个固定座1212分别与片簧型柔性铰链122和安装座11的侧壁紧固。片簧型柔性铰链122的侧面与承载板13的顶面垂直设置，同时片簧型柔性铰链122远离安装座11的一端设置有支撑台1221，支撑台1221与底板3之间设置有变形间隙，承载板13的下底面与多个支撑台1221的顶部紧固。作为优选，本方案中的上述支撑台1221、片簧型柔性铰链122及球铰柔性铰链121可采用机加工方式一体设置。

如图3至图5所示，驱动组件包括设置于铰链单元12的自由端下方用于驱动承载板13绕Rx、Ry及Z自由度运动的第一驱动组件，以及顺时针或逆时针分布于多个铰链单元12的自由端的侧方用于驱动承载板13绕Rz自由度旋转的第二驱动组件。具体的，第一驱动组件设置为压电致动器21，第二驱动组件设置为丝杆驱动机构22。

如图6所示，丝杆驱动机构22包括与片簧型柔性铰链122的侧面垂直设置的丝杆221、驱动丝杆221转动的电机222、与丝杆221螺纹连接的滑块223、以及与滑块223滑动连接的导轨224，导轨224与用于架设驱动组件和铰链组件1的底板3紧固。

在本实施例中，通过丝杆驱动机构22驱动各铰链组件1同步且同向旋转，继而带动承载板13转动。具体的，当各个电机222运转后，滑块223移动并与对应的支撑台1221的侧壁同步相抵，各铰链组件1将滑块223的推力转化为扭力，以此带动承载板13旋转。当上述各滑块223移动，滑块223的推力同步减小直至与支撑台1221分离后，承载板13在各铰链组件1弹力的作用下复位，此时还可以借助于设置于对应支撑台1221下方的压电致动器21对承载板13进行主动调平。

综上，本实用新型的位移台可以在以下场景中使用：

场景一，作为无源自找平位移台使用；

场景二，作为有源主动调平位移台使用；

场景三，作为有源旋转平台使用。

本实用新型的位移台功能多，可做到一物多用，可以用于半导体生产制造的各应用场景。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：包括

铰链组件(1)，包括安装座(11)、周向均布于安装座(11)四周的铰链单元(12)、以及与多个所述铰链单元(12)的自由端紧固并与所述安装座(11)的顶面间隔设置的承载板(13)；

驱动组件，安装于多个所述铰链单元(12)的自由端下方和/或侧方，用于驱动所述承载板(13)绕Rx、Ry、Rz及Z自由度运动。

2.如权利要求1所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述铰链单元(12)包括相互紧固的球铰柔性铰链(121)和片簧型柔性铰链(122)，所述片簧型柔性铰链(122)的侧面与所述承载板(13)的顶面垂直设置。

3.如权利要求2所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述驱动组件包括设置于所述铰链单元(12)的自由端下方用于驱动所述承载板(13)绕Rx、Ry及Z自由度运动的第一驱动组件；以及顺时针或逆时针分布于多个所述铰链单元(12)的自由端的侧方用于驱动所述承载板(13)绕Rz自由度旋转的第二驱动组件。

4.如权利要求3所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述第一驱动组件设置为压电致动器(21)；所述第二驱动组件设置为丝杆驱动机构(22)。

5.如权利要求4所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述丝杆驱动机构(22)包括与所述片簧型柔性铰链(122)的侧面垂直设置的丝杆(221)、驱动所述丝杆(221)转动的电机(222)、与所述丝杆(221)螺纹连接的滑块(223)、以及与所述滑块(223)滑动连接的导轨(224)，所述导轨(224)与用于架设所述驱动组件和所述铰链组件(1)的底板(3)紧固。

6.如权利要求2所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述球铰柔性铰链(121)绕铰链轴旋转开设有弧形缺口(1211)，且球铰柔性铰链(121)的两端分别设置有固定座(1212)，两个所述固定座(1212)分别与片簧型柔性铰链(122)和安装座(11)的侧壁紧固。

7.如权利要求5所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述片簧型柔性铰链(122)远离所述安装座(11)的一端设置有支撑台(1221)，所述支撑台(1221)与所述底板(3)之间设置有变形间隙。

8.如权利要求1所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述铰链组件(1)设置有四个且两两对称设置。

9.如权利要求7所述的基于球铰铰链和片簧型铰链相结合的位移台，其特征在于：所述承载板(13)的下底面与多个所述支撑台(1221)的顶部紧固。