TW200422586A - Planar positioning apparatus - Google Patents

Description

200422586 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 田：ί ί明有關於一種平面定位機構，特別有關於-種利 、杯以及工氣軸襯（air bushing)之平面定位機 構。 先前技術 種，如第 一第一滑 物平台1 3 第二滑軌 藉此以使 在基座20 ’再利用 及第二滑 第三滑軌 ，第三滑 此以使得 習知平面定位機構約略可以分為兩種，第一 1圖所示之平面定位機構1，係在基座1〇上，利用 軌11以及一第二滑軌丨2以正交方式組立，再將置 設置在第二滑執12之上；其中，置物平台13可在 ^上滑動，第二滑軌12可在第一滑軌丨丨上滑動； 得置物平台13可在基座1〇上移動並定位。 f二種，如第2圖所示之平面定位機構2，係 上’没置一組平行的第一滑執21以及第二滑執22 一第二滑軌23以正交方式，跨設於第一滑軌21以 軌2 2之上’而置物平台24以可滑動方式，設置於 23上，其中’置物平台24可在第三滑軌23上滑動 軌23可在第一滑執21以及第二滑軌22上滑動；藉 置物平台24可在基座2〇上移動並定位。 上述兩種習知平面定位機構，皆是藉由兩組 軌’以正交方式組立，每一組線性滑轨各自負責 動’由此可達到二維運動之目的。但是，此一正 式之平面定位機構，所面對的問題是，正交方式 直度要求嚴格，且會間接影響到後續定位機構之 線性滑 一維運 交組立方 組立其垂 精度，而

0729-9334TWF(Nl) ;07_19;RlTAptd 第5頁 200422586 五、發明說明（2) 垂直度之組立調校往往需要花費較多的時間及人力，因而 浪費較多的成本。此外，〆般平面定位機構必須搭配位置 量測裝置，如··光學尺，以上所述之兩種平,面定位機構， 一般均用兩個獨立的位置量測裝置，如··兩枝光學尺，彼 此垂直設置於基座和上述兩組線性滑軌上，分別來讀取一 維運動的位移，如此一來，做為位置量測裝置的光學尺與 運動的置物平台間有一不玎避免的距離，此距離即會造成 阿貝誤差。但若欲配合平面的二維尺做為位置量測裝置 夺由於置物平台與基板間有滑軌存在，因此在組立上受 到，大的限制。若採取以往外延伸的方式組立，則使得平 :::機構所需之空間增加’且二維尺設置之位置與置物 ϋϋ:為了避開滑軌阻礙’則勢必增加，因此造成 Η貝祆差的擴大。 發明内容 構，ΪΞ於此發明的目的就在於提供一種平面定位機 二= 一線性導弓丨滑軌，設置於上述基座； 第一驅動源，設置於上述線性導引滑轨； 源，設置於上述線性導引滑軌；一第一乐一驅動 :樞接於上述第一驅動源；—第二連桿，以可‘：^ : 上述第二驅動源、；一平台，分別與上述第轉連„接於 -連桿與上述第三連桿，以可轉動方式樞接广、上述第 為達到次微米等級以上之精密定位時，需避免轴承内

ZUU^fZZD50 ZUU^fZZD50 寸動（s 氟轴襯 第一驅 達:桿以 第三連 補結構 設置於 設置於 承，設 平台之 一連桿 五、發明說明（3) 部之摩擦力而有 明使用複數個空 第一連桿、上： 動源與上述第3 第一連桿和上述 此外，為彌 第一空氣軸承， 第二空氣轴承， 少一第三空氣輛 且，為有效控制 第一連桿以及第 連桿等長。 上述，連桿 的導引轨上，與 驅動源的導引轨 不必校正兩導弓丨 優勢。且在平台 向的剛性，可完 做為連桿組之旋 可大幅降低摩擦 的定位精度。 為了讓本發 下文特舉一較佳 下： tick-si ip) ，分別連接 動源與上述 及上述平台 桿。 之剛性問題 上述平台與 該第一連桿 置於該第二 二維移動而 需保持平行 的現象產生，因此本& 上述第一驅動源與上^ 第二連桿、上述第二驅 與上述第一連桿、上迷 ，本發明更包括至少_ 上述基座之間；至少— 與該基座之間；以及至 連桿與該基座之間。 不轉動，方便定位，則 ，亦即第一連桿與第二 式平面疋位機構將兩個驅動源組立在單一 傳統兩正交導執的系統比較，因少了一組 道’基本上已經具有成本的優勢，再則因 執道的垂直度，在組立時又多了便利性的 及連桿下緣以空氣軸承支撐，增加重力方 全適合平台載物之考量。再配合空氣軸襯 轉元件’整個平台在做二維平面運動時， 力’避免寸動現象，利於次微米等級以上 明之目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 貫施例’並配合所附圖示，作詳細說明如

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五、發明說明（4) 實施方式

如第3圖所示，為本發明之一平面定位機構的立體 圖。此一平面定位機構3包括：基座3〇、線性導引滑軌 31、第一驅動源32、第二驅動源33、第一連桿34、第二連 桿35、第三連桿36、平台37、複數個空氣軸襯38(air bushing)以及複數個空氣軸承39。其中，基座3〇上設置有 一線性導引軌31，線性導引軌31上有第一驅動源32以及第 二驅動源33，用以在線性導引軌31上移動，進而透過第一 連桿34、第二連桿3 5以及第三連桿36來驅動平台37在平面 上移動；而第一連桿34以及第二連桿35為保持平行移動， 以避免平台37在移動過程中轉動，故第一連桿34以及第二 連桿3 5長度相等。再如第4圖所示，為本發明實施例之側 視圖’平台37下方，更設置有光學二維尺讀頭4〇，以及與 其搭配的光學二維尺41，用以幫助平台37之定位，且由於 此一光學二維尺讀頭4〇以及光學二維尺41之設置直接位於 平台3 7下方，則阿貝誤差縮減至最小。 又’本發明使用之空氣軸襯38，設置於各轉動關節 間’可減少元件間轉動之摩擦力，且空氣軸承3 9設置於平

台37 '第一連桿34、第二連桿35及第三連桿36下方與基座 30之間，在盡量不增加摩擦力之情況下，支撐第一連桿 、第二連桿35、第三連桿36以及平台37，使得平台37適 宜置物’而第一連桿34、第二連桿35、第三連桿36則不易 因為平台37上置物而變形。

200422586 五 、發明說明（5) 如第5A-5C圖所示，為本發 意圖，·其圖，X軸為沿著本：：：=3作動之示 的方向，Y轴為垂直於X軸的方向；a分別f導引滑軌3J 第一驅動源32以及第二驅動源33 ;d、e ^八表不本發明之 明之第一連桿34、第二連桿35以及第三連刀別=表本發 度相等；而㈣代表本發明之平台37 ;因此:’ d與e之長 僅移動而不轉動，因而保持底邊與χ軸平行g。在XY平面上僅 因a以及b被限制於在X軸上滑動，故當u 距離且㈣方向在X轴上平移到a，以及b，時及b =相同 所示（為簡化圖面起見，將a、b以質點表干，人 冗圖 一線段卜軸向的位置不變，Ϊ獲;I個為 移量；再如第5C圖所示，當a以及b以相同距，的x位 在X軸上平移到a，以及b，時，則g在X軸向的位置目反方向 獲得一個Y軸向的y位移量。因此控制a及匕沿义 交，但 即可得到所需之平面定位。 上之運動 上述實施例之第一連桿、第二連桿以及第三 、 單桿組成為例，但為增加結構之剛性，亦不限~干雖以 桿分別組成第一連桿組、第二連桿組以及第三^個連 唯，若為防止平台產生轉動，則第一連桿組與二=^ 與驅動源及平台之兩個樞接間的長度需相等，以姓柃組 一平面機構作動時，第一連桿組與第二連桿組平^ j於此 此外，本發明之線性導引滑軌亦可以以多=二 排成一直線方式組成，如第6圖所示，為簡化圖又式’滑軌 與第3以及4圖相同之元件，仍沿用其標號；复x巳見， 千，線性導

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引滑執係由 第 線性導引滑軌3 1 1以及 第 導引 滑軌312所組成’則第-驅動源32以及第二驅動源33^ 設置於上述第一線性導引滑軌311以及一第二線性導引^ 軌312 ’唯第-線性導引滑軌311以及一第二線性導引滑軌 3 1 2之組立方式為一維直線度之調校，仍遠優於習知兩枝 正交滑軌之垂直度調校。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發日 精神 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 月之保護

0729-9334TWF(Nl);07910019;RITA.ptd 第10頁 200422586 圖式簡單說明 第1圖為一種習知平面定位機構示意圖； 第2圖為另一種習知平面定位機構示意圖； 第3圖為本發明平面定位機構之一實施例立體圖； 第4圖為本發明平面定位機構之一實施例側視圖； 第5A-5C圖為本發明平面定位機構作動之示意圖； 第6圖為本發明平面定位機構之另一實施例俯視圖 符號說明 I、 2〜平面定位機構； 10、20〜基座； II、 2 1〜第一滑軌； 12、 22〜第二滑軌； 13、 24〜平台； 23〜第三滑軌； 3〜平面定位機構； 30〜基座； 31、311、31 2〜線性導引滑執 3 2〜第一驅動源； 3 3〜第二驅動源； 34〜第一連桿 3 5〜第二連桿 3 6〜第三連桿 37〜平台； 3 8〜空氣軸襯

0729-9334TWF(Nl);07910019;RITA.ptd 第11頁 200422586 圖式簡單說明 3 9〜空氣軸承； 4 0〜二維尺讀頭 4 1〜二維尺。

0729-9334TWF(Nl);07910019;RITA.ptd 第12頁

Claims (1)

1. 200422586 六、申請專利範圍 1. 一種平面定位機構，包括： 一基座 一線性 一第一 一第一 一第二 一第三 一平台 桿，以可轉 複數個 桿、該 連桿以 桿0 第一 及該 導引 驅動 驅動 連桿 連桿 連桿 ，分 動方 空氣 驅動 平台 2. 如申請專 該第一連桿與該 3.如申請專 連桿與該 如申請專 該第一 4. 包括： 5. 包括： 二維尺言買 二維尺，. 如申請專 複數個第 滑軌，設置於該基座； 源，設置於該線性導引滑軌； 源，設置於該線性導引滑軌； ，以可轉動方式樞接於該第一驅動源 ，以可轉動方式樞接於該第一驅動源 ，以可轉動方式樞接於該第二驅動源 別與該第一連桿、該第二連桿與該第三連 式樞接；以及 軸襯，分別連接該第一驅動源與該第一連 源與該第二連桿、該第二驅動源與該第三 與該第一連桿、該第二連桿和該第三連 利範圍第1項所述之平面定位裝置，其中 第二連桿保持平行。 利範圍第1項所述之平面定位裝置，其中 第二連桿等長。 利範圍第1項所述之平面定位裝置，其更 頭，設置於該平台； 設置於該基座。 利範圍第1項所述之平面定位裝置，其更 一空氣軸承，設置於該平台與該基座之 #

   0729-9334TWF(Nl);07910019;RITA.ptd 第13頁 200422586

   六、申請專利範圍 1項所述之平面定位裝置，其更 承，ό又置於該第一連桿與該基座 6.如申請專利範圍第 包括··至少一第二空氣車由 之間。 7·如申請專利範圍第丨項所述之平面定位裝置，其更 包括H - $二S氣_承’設置於該第二連桿與該基座 之間。 8 ·如申明專利範圍第1項所述之平面定位裝置，其更 包括：至少一第四空氣軸承，設置於該第三連桿與該基座 之間。

   9· 一種平面定位機構，包括·· 一基座； 一第一線性導引滑執，設置於該基座； 一第二線性導引滑軌，設置於該基座，且該第一線性 導引滑軌與5亥第一線性導引滑軌在同一直線上； 一第一驅動源，設置於該第一線性導引滑軌； 一第二驅動源，設置於該第二線性導引滑軌； 一第一連桿，以可轉動方式樞接於該第一驅動源；

   一第二連桿’以可轉動方式樞接於該第一驅動源； 一第三連桿，以可轉動方式樞接於該第二驅動源； 一平台’分別與該第一連桿、該第二連桿與該第三連 桿，以可轉動方式拖接；以及 複數個空氣轴襯，分別連接該第一驅動源與該第一連 桿、該第一驅動源與該第二連桿、該第二驅動源與該第三

   0729-9334TWF(Nl);079100l9；RITA.ptd 第14頁 199 200422586 六、申請專利範圍 連桿以及該平台與該第一連桿、該第二連桿和該第三連 桿。 ’· 1 0 ·如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其中 該第一連桿與該第二連桿保持平行。 ~ 11.如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其中 、 該第一連桿與該第二連桿等長。 ^ 1 2.如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其更 · 包括： 一二維尺讀頭，設置於該平台； 一二維尺，設置於該基座。 1 3.如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其更 ® 包括：複數個第一空氣軸承，設置於該平台與該基座之 1 4.如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其更 包括：至少一第二空氣軸承，設置於該# 一連桿與該基座 之間。 1 5.如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其更 包括··至少一第三空氣軸承，設置於該第二連桿與該基座 - 之間。 1 6.如申請專利範圍第9項所述之平面定位裝置，其更 包括：至少一第四空氣軸承，設置於該第三連桿與該基座 之間。

   0729-9334TWF(Nl);07910019;RITA.ptd 第15頁