[发明专利]具有减振装置的精密运动平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动平台，且特别涉及一种具有减振装置的精密运动平台。

背景技术

精密运动平台，比如半导体曝光设备，精密检测设备等，其组成部分中包含有基座和机器负荷。基座被固定在地面或者平台上。机器负荷具有一个机械框架，它支撑着机器的振动敏感部件，比如光刻机中的工件台、掩模台、曝光物镜和一些测量设备等。在基座和机器负荷中间的是一套减振支撑设备。在这里，减振支撑设备的作用主要有两个。一个是起支撑作用，另一个是起减振作用。

影响基座产生振动的因素很多，主要有地基振动的传入，机器负荷内部部件的相对移动所引发的外界对机器产生的反作用力和力矩，机器内部的气液管路和气膜的振动，以及周围环境的随机噪音等。

一般地，精密运动平台是带有主动减振功能的减振器构成的主动减振系统，电机与减振器匹配设计在减振装置中。这使得减振装置的设计必须同时考虑电机和减振器减振机械结构的两个因素。假如减振器设计只考虑减振器的减振机械结构设计，再在运动平台设计时加入电机设计因数。这样就能够提高减振器的设计自由度，同时也提高了电机的结构设计的自由度。

专利号为US6226075的美国专利中，介绍了一种光刻机减振设备，其机械装置基本结构为一个中空的活塞与气缸的组合，活塞与气缸之间存在一个静压空气轴承，气缸底部与支撑基座之间存在另一个静压空气轴承。活塞与气缸之间的静压空气轴承，使得活塞相对于气缸在垂直方向上几乎无摩擦地运动。气缸底部与支撑基座之间的静压空气轴承，使得气缸相对于支撑基座在水平方向上几乎无摩擦地运动。该减振设备在垂直方向上为空气弹簧减振，水平方向上为静压轴承隔振。

上述减振装置不足之处有两点，其一，它的气缸由于在圆周方向没有受到任何约束，会产生旋转运动，从而引发额外的干扰振动。其二，气缸与活塞之间除了存在静压空气轴承所需要的间隙部分外，还存在用于间隙密封的间隙部分。气体间隙密封要求间隙非常小，使得在制造上对气缸活塞存在很高的精度要求(尺寸公差在±1微米左右)，制造成本非常高。

发明内容

本发明提出一种具有减振装置的精密运动平台，其将减振装置与电机分别单独设计，能够解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明提出一种具有减振装置的精密运动平台，包括：基座；微动台；三个及三个以上减振装置，成多边形形态放置在基座和微动台之间，用以支撑微动台；三个及三个以上水平向电机，放置在基座和微动台之间，平均分布在一圆周路径上，与减振装置错位放置，用以在水平方向上主动控制微动台的位置或速度。

进一步说，具有减振装置的精密运动平台还包括垂向电机，放置在基座和微动台之间，用以驱动微动台在垂向运动。

进一步说，减振装置包括：底板，固定于基座上；中间气浮块，利用气浮结构悬浮于底板上方，中间气浮块包括导向孔；活塞，包括导向杆，导向杆与导向孔相配合，导向杆带动活塞相对于中间气浮块运动；金属波纹管，连接活塞与中间气浮块，金属波纹管具有沿导向杆导向方向的柔性变形能力，金属波纹管、活塞和中间气浮块形成一空间。

进一步说，具有减振装置的精密运动平台还包括主气缸，底板和基座具有通孔，主气缸通过通孔连通至中间气浮块下方，以在底板和中间气浮块之间形成气浮结构。

与现有技术相比，本发明减振装置设计只考虑其减振机械结构设计，与电机设计分开，提高了减振装置的结构设计自由度，同时也提高了电机的结构设计的自由度。减振装置具有减振功能，而精密运动平台通过对所有电机(包括垂向和水平向电机)所施加的力进行适当的矩阵变换处理，这些电机能对精密运动平台做到6自由度位置闭环控制和6自由度速度闭环控制。本发明的减振装置的活塞和中间气浮块之间通过波纹管密封连接，因此中间气浮块不会相对于活塞发生旋转运动。活塞的导向杆和中间气浮块的导向孔相配合形成一静压空气轴承。活塞、中间气浮块、波纹管和主气缸所围空间内充满压力气体，中间气浮块与底板之间形成第二个静压空气轴承。本发明的减振装置应用了静压空气轴承，不需要间隙密封，从而制造精度要求降低，制造成本下降。

附图说明

图1所示为本发明的精密运动平台的侧视结构示意图。

图2所示为本发明的减振装置30的侧视结构示意图。

图3所示为本发明第一实施例中的精密运动平台的俯视结构示意图。

图4所示为本发明第二实施例中的精密运动平台的俯视结构示意图。

图5所示为本发明第三实施例中的精密运动平台的俯视结构示意图。

图6所示为本发明第四实施例中的精密运动平台的俯视结构示意图。

具体实施方式