TWI678484B - 多軸向抑振模組 - Google Patents

Abstract

一種多軸向抑振模組，包括殼體、質量塊、多數致動抑振組及對應的感應器；殼體連結一機台，質量塊設置於殼體之內；各致動抑振組在不同軸向支撐質量塊，包括預壓調整件、彈簧、壓電致動器及止推軸承；預壓調整件依序對彈簧、壓電致動器與止推軸承施予預壓，而使止推軸承抵緊質量塊；感應器用以感應質量塊在各軸向之振動，並將訊號傳送處理後驅動致動抑振組以對質量塊上的檢測器進行即時抑振補償。

Description

多軸向抑振模組

本發明有關於一種主動抑振模組，尤指一種可依需求配置多數之致動抑振元件，即時感應各軸向的微小振動，並進行主動修正補償之多軸向抑振模組。

目前各式機器於運作時多少都會產生各種不同程度與方向的振動，此類振動會對許多方面造成不良影響，特別是製程精密度、產品精密度、機台壽命等。現行的抑振技術都是針對機台整體，例如將抑振裝置安裝於機台的底部，但是此方式仍無法抑制主要振動，因此效果相當有限。

以高精密光學檢測機台為例，其中檢測鏡頭是被設置於一移動臂上，並受驅動而在各軸向移動，以對機台上的工件(例如，晶圓)進行檢測。當檢測鏡頭到達定位並對工件進行檢測時，由於移動臂的振動影響了檢測鏡頭的穩定性，即使移動臂的振動極為微小，仍將導致檢測產生誤差，進而影響工件的良率。

據此，如何能有一種可與機台檢測器直接連結，即時感應檢測器在各軸向的微小振動，並進行主動抑振補償之『多軸向抑振模組』，將是相關產業所迫切需求的。

於一實施例中，本發明提出一種多軸向抑振模組，包括：殼體、質量塊、多數致動抑振組與對應的感應器；其中殼體連結機台，質量塊設置於殼體內並分別連結感應器與檢測器；致動抑振組二端各連結殼體與質量塊，再包括：止推軸承、壓電致動器、彈簧與預壓調整件；感應器用以感應質量塊之振動，振動訊號經處理後再驅動壓電致動器，以對檢測器進行即時抑振補償。

100‧‧‧多軸向抑振模組

10‧‧‧殼體

11‧‧‧橡膠阻尼墊

12‧‧‧孔

20‧‧‧質量塊

21‧‧‧螺栓

30‧‧‧致動抑振組

31‧‧‧壓電致動器

32‧‧‧預壓調整件

33‧‧‧彈簧

34‧‧‧止推軸承

35‧‧‧壓盤

36‧‧‧套筒

37‧‧‧止推墊

371‧‧‧止推滾珠軸承

372‧‧‧阻尼墊

40A、40B、40C‧‧‧感應器

200‧‧‧機台

201‧‧‧檢測器

202‧‧‧鏡頭

300‧‧‧晶圓

400‧‧‧多軸向抑振模組之控制流程

401~405‧‧‧步驟

圖1為本發明之多軸向抑振模組之組合圖。

圖2為圖1之模組連結檢測器之示意圖。

圖3為圖1之模組之側視剖面圖。

圖4為圖1之模組中單一致動抑振組之組合圖。

圖5為圖1之模組進行即時抑振補償之流程圖。

請參閱圖1及圖2所示，本發明所提供之一種多軸向抑振模組100， 包括殼體10、質量塊20、多數的致動抑振組30及對應的感應器40A、40B、40C。於圖1中，致動抑振組30與感應器40A、40B、40C之數量是針對所要感應與抑振之軸向數量而定，本發明實施例將以X/Y/Z三軸向抑振進行說明，但並不以此為限。

殼體10連結於一機台200上，而機台200受到驅動後，可連同殼體10於X/Y/Z三軸向之移動，殼體10的材質不限，但以具有剛性之金屬材質為宜。殼體10與機台200之間設有橡膠阻尼墊11，用以適度消除來自機台200之振動。圖2顯示之檢測器201底端設有鏡頭202，用以對晶圓300進行檢測。

質量塊20設置於殼體10之內，並且受到三件致動抑振組30分別在X/Y/Z三軸向之支撐，但不與殼體10直接接觸，以隔絕來自機台200經過殼體10所傳遞而來之振動。質量塊20以四支螺栓21穿出殼體10之孔12外而鎖接檢測器201，螺栓21與孔12之間留有餘隙，使檢測器201不與殼體10直接接觸。

請參閱圖1、圖3及圖4所示，質量塊20於相互垂直之X軸向、Y軸向及Z軸向上各安裝一致動抑振組30，也即是各件致動抑振組30之設置軸向是相互垂直的，每件致動抑振組30再對應搭配一感應器40A/40B/40C，因此其軸向與數量均是相同的。於本實施例中，致動抑振組30舉例依序包括：預壓調整件32、彈簧33、壓電致動器31及止推軸承34，並各以螺絲相互鎖結，另外再包括鎖結於殼體10外用以對預壓調整件32施予預壓之壓盤35，與連結壓電致動器31以對止推軸承34施壓之套筒36。

如圖3所示，一件致動抑振組30可於單一軸向上支撐質量塊20，當 壓盤35被鎖結於殼體10外時，也將同時依序對預壓調整件32、彈簧33、壓電致動器31、套筒36與止推軸承34施壓，而止推軸承34則再對質量塊20於單一軸向(Y軸)上施壓而完成支撐，其中彈簧33可選用盤型彈簧以作為殼體10與質量塊20之間的緩衝，而止推軸承34可以是一止推滾珠軸承，藉由多數滾珠(未標號)抵住質量塊20，用以傳遞僅止單一軸向之振動與推動，此即所謂之解耦(decoupling)，用意在於避免受到其他軸向振動之影響，及影響其他軸向之抑振。質量塊20受致動抑振組30所支撐之相對側面上並安置有多數之止推墊37，止推墊37舉例分別具有止推滾珠軸承371以及阻尼墊372，止推滾珠軸承371相同於止推軸承34亦用以抵壓質量塊20，阻尼墊372則用以連結殼體10。致動抑振組30與止推墊37之相對數量與位置，本發明並不加以限制。

圖4所示之實施例中，致動抑制組30之預壓調整件32是經由彈簧33而連結壓電致動器31，然於另一實施例中，亦可將預壓調整件32與彈簧33移出而改為連結殼體10與止推墊37之間，如此止推墊37一端抵緊質量塊20，而另一端則依序連結彈簧33、預壓調整件32、殼體10與壓盤35，本發明對此相對位置並不加以限制。

如圖1所示，三件感應器40A、40B、40C之一端各固定於質量塊20上，另一端則為自由端，感應器40A、40B、40C例如是加速度規，用以感應質量塊20在各軸向之振動。當一多軸向抑振模組100完成組裝並安裝於機台200上後，機台200因移動所產生之振動將依序自橡膠阻尼墊11、殼體10、止推墊37與壓盤35、致動抑振組30而傳遞至質量體20，其中並藉由阻尼墊11與彈簧33在殼體10與質量塊20之間產生緩衝作用。

請參閱圖5所示，說明本發明控制流程。本發明之多軸向抑振模組之控制流程400包括以下步驟：步驟401：感應器40A、40B、40C感應到機台200在各軸向之振動，得出加速度電壓；步驟402：將加速度電壓進行數位轉換與濾除雜訊，得出振動訊號；步驟403：以一演算法則計算振動訊號並進行類比轉換，並得出控制訊號；步驟404：將控制訊號功率放大以驅動致動抑振組30；步驟405：由壓電致動器31對質量塊20(檢測器201)進行即時抑振補償。

綜上所述，本發明所提供之多軸向抑振模組100不僅可依據所要進行抑振補償之軸向數量配置相對的致動抑振組30，有別於習知機台整體抑振之方式外，更可即時感應微小振動並進行即時抑振補償，具備符合發明專利要件之條件。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改與添加，惟本發明的保護範圍當以如下之申請專利範圍所界定。

Claims (12)

1. 一種多軸向抑振模組，用以連結一機台，包括： 殼體，連結該機台； 質量塊，設置於該殼體之內； 至少一感應器，連結該質量塊以感應該質量塊之振動； 至少一止推墊，一端連接該質量塊，另一端則連結該殼體；以及 至少一致動抑振組，再包括： 預壓調整件，一端連結該殼體； 彈簧，一端連結該預壓調整件之另一端； 壓電致動器，一端連結該彈簧之另一端；以及 止推軸承，一端連結該壓電致動器之另一端，另一端則連接該質量塊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多軸向抑振模組，其中該彈簧是一盤型彈簧。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多軸向抑振模組，其中該止推軸承是一止推滾珠軸承。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多軸向抑振模組，其中該止推墊再包括一止推滾珠軸承以連接該質量塊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多軸向抑振模組，其中該預壓調整件是以一壓盤連結該殼體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多軸向抑振模組，其中該致動抑振組再包括一套筒以分別連結該壓電致動器與連接該止推軸承。
7. 一種多軸向抑振模組，用以連結一機台，包括： 殼體，連結該機台； 質量塊，設置於該殼體之內； 至少一感應器，連結該質量塊以感應該質量塊之振動； 至少一預壓調整件，一端連結該殼體； 至少一彈簧，一端連結該預壓調整件之另一端； 至少一止推墊，一端連結該彈簧之另一端，另一端則連接該質量塊；以及 至少一致動抑振組，再包括： 壓電致動器，一端連結該殼體；以及 止推軸承，一端連結該壓電致動器之另一端，另一端則連接該質量塊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之多軸向抑振模組，其中該彈簧是一盤型彈簧。
9. 如申請專利範圍第7項所述之多軸向抑振模組，其中該止推軸承是一止推滾珠軸承。
10. 如申請專利範圍第7項所述之多軸向抑振模組，其中該止推墊再包括一止推滾珠軸承以連接該質量塊。
11. 如申請專利範圍第7項所述之多軸向抑振模組，其中該預壓調整件是以一壓盤連結該殼體。
12. 如申請專利範圍第7項所述之多軸向抑振模組，其中該致動抑振組再包括一套筒以分別連結該壓電致動器與連接該止推軸承。