CN101169976B - 一种高精度调整工装及其调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度调整工装及其调整方法，解决了传统工装定位自由度少和定位灵活度差的问题。所述高精度调整工装包括定位座，悬臂，支撑板，直角连接块，竖直定位移动机构和竖直定位调平机构，水平定位移动机构和水平定位调平机构；所述定位座安装在悬臂上端，所述支撑板安装在悬臂下端，所述竖直定位调平机构安装在支撑板上，所述竖直定位移动机构安装在竖直定位调平机构上，所述水平定位移动机构安装在水平定位调平机构上，所述水平定位调平机构和竖直定位移动机构上分别安装在直角连接块的两个平面上。调整竖直定位移动机构、竖直定位调平机构、水平定位移动机构和水平定位调平机构可实现工装五个自由度高精度的定位。
Description
技术领域
本发明涉及对机械工件进行定位、安装的工装领域，尤其涉及精密工件定位、安装的一种高精度调整工装。
背景技术
目前，在机械领域实现高精度工件安装多采用工装来定位。在微制造领域很多精密工件安装都需采用通用工装或专用工装。例如半导体制造业很多设备上的工件都需要工装进行定位安装，在光刻机的整机集成过程中，大多数部件的安装都需要高精度调整工装，用高精度调整工装来定位部件，实现机械口的连接。硅片传输导轨就是一个精密部件，在安装过程中定位基准面和所需要定位的部件的距离比较远，给的安装调整工装的空间有限，被定位的部件的精度要求高，同时要求调整工装有五个自由度可调。
传统的通用工装或专用工装具有一定的局限性。在确保工装定位精度的条件下，要求传统工装的安装基准和定位基准之间的距离较短；它们只易实现2～3个自由度的工件定位；它们对一定的形状和一定尺寸的固定工件较易实现定位。
传统的通用工装或专用工装如果要对工件进行微米级定位，那么就会提高对工装上的零件尺寸的要求，有些零件的尺寸精度很可能无法通过普通机械加工实现，这样就会大幅度提高工装的制作成本。
因此，传统工装难以满足类似硅片传输导轨等工件的安装要求。
发明内容
本发明提供了一种高精度调整工装，可有效解决传统工装可调自由度少，安装基准与定位基准之间的距离短，定位易受工件形状限制等问题。
为实现上述目的，本发明的高精度调整工装包括定位座，悬臂，支撑板，直角连接块，竖直定位移动机构和竖直定位调平机构，水平定位移动机构和水平定位调平机构；所述直角连接块具有水平连接面和竖直连接面；所述定位座安装在悬臂上端，所述支撑板安装在悬臂下端，所述竖直定位调平机构安装在支撑板上，所述竖直定位移动机构安装在竖直定位调平机构上，所述水平定位移动机构安装在水平定位调平机构上，所述水平定位调平机构和竖直定位移动机构分别安装直角连接块的水平连接面和竖直连接面上。
所述定位座具有安装面和定位面，紧固件通过所述安装面将定位座安装在悬臂上端。所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉。
所述竖直定位移动机构包括竖直调整块，定位销，竖直调整螺丝，所述定位销安装在竖直调整块上，所述竖直调整螺丝安装在竖直调整块上。所述定位销为两个，所述竖直调整块上安装定位销的地方对应开有导轨槽。所述竖直调整块通过紧固件安装在直角连接块的竖直连接面上，所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉，所述内六角圆柱头螺钉通过直角连接块竖直连接面安装于竖直调整块。所述竖直调整螺丝也可换成具有千份尺的滚珠滑台。
所述的水平定位移动机构包括水平调整块，定位销，水平调整螺丝，定位块；所述定位销和水平调整螺丝安装在水平调整块上，所述定位块安装在水平调整块上。所述定位销为两个，所述水平调整块上安装定位销的地方对应开有导轨槽。所述定位块具有水平定位面和竖直定位面，紧固件通过水平定位面将定位块安装在水平调整块上，所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉。
所述水平调整螺丝也可换成具有千份尺的滚珠滑台。
所述竖直定位调平机构包括：竖直调整块，紧固件；所述竖直调整块通过紧固件安装在支撑板上。所述紧固件包括：三个内六角圆柱头螺钉，三个紧锁螺母和三个六角薄螺母；所述三个内六角圆柱头螺钉依次连接竖直调整块、锁紧螺母以及六角薄螺母后安装在支撑板上。
所述水平定位调平机构包括：水平调整块，紧固件；所述水平调整块通过紧固件安装在直角连接块的水平连接面上。所述紧固件包括：三个内六角圆柱头螺钉、三个紧锁螺母、三个六角薄螺母；所述三个内六角圆柱头螺钉依次连接水平调整块、紧锁螺母以及六角薄螺母后安装在直角连接块的水平连接面上。
本发明的高精度调整工装的调整方法，它包括以下步骤：步骤1：把已组装好的调整工装放在标准的平板上，用垫铁把调整工装支起悬臂并固定；步骤2： 测量并调整悬臂的背面与定位块的竖直定位面平行度，使其满足工件安装要求；步骤3：测量并调整定位座的定位面与定位块的水平定位面的平行度，使其满足工件安装要求；步骤4：测量并调整定位座的定位面距定位块的水平定位面的竖直距离；步骤5：测量并调整悬臂的背面距定位块的竖直定位面的水平距离。
在步骤2中，调整是通过调整三个内六角圆柱头螺钉的高度实现。在步骤3中，调整是通过调整三个内六角圆柱头螺钉的高度实现。在步骤4中所述调整竖直距离是通过调整竖直调整螺丝或所述滚珠滑台实现。在步骤5中所述调整水平距离是通过调整水平调整螺丝或所述滚珠滑台实现。
与现有工装相比，本发明的高精度调整工装的竖直定位调平机构、竖直定位移动机构和水平定位调平机构、水平定位移动机构可实现工装五个自由度的调整，安装基准和定位基准之间的距离可视工件进行调整，定位和安装不易受工件形状影响。调整工装上零件尺寸不需很高的精确程度，调整工装就可实现微米级定位精度，故制作成本低。整个调整工装结构紧凑，体积小，重量轻。
附图说明
本发明的高精度调整工装由以下的实施例及附图给出。
图1为高精度调整工装轴测示意图。
图2为高精度调整工装竖直定位移动机构的主视图。
图3为高精度调整工装竖直定位移动机构的右视图。
图4为高精度调整工装竖直定位调平机构的主视图。
图5为高精度调整工装竖直定位调平机构的右视图。
图6为高精度调整工装水平定位移动机构的主视图。
图7为高精度调整工装水平定位移动机构的俯视图。
图8为高精度调整工装水平定位调平机构的主视图。
图9为高精度调整工装水平定位调平机构的俯视图。
图10为高精度调整工装调整示意图。
图11为高精度调整工装安装硅片传输导轨正视图。
图12为高精度调整工装安装硅片传输导轨右视图。
具体实施方式
以下将对本发明的高精度调整工装作进一步的详细描述。
本发明的高精度调整工装，如图1所示，包括定位座1，悬臂4，支撑板6，直角连接块15；所述直角连接块15具有竖直连接面151和水平连接面152；定位座1安装在悬臂4上端，支撑板6安装在悬臂4下端，竖直定位调平机构安装在支撑板6上，竖直定位移动机构安装在竖直定位调平机构上，水平定位移动机构安装在水平定位调平机构上，水平定位调平机构和竖直定位移动机构分别安装直角连接块15的水平连接面152和竖直连接面151上。
定位座1具有定位面011和安装面012，紧固件通过安装面012将定位座1安装在悬臂上端，所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉2。
竖直定位移动机构结构如图2和图3所示，图2和图3分别是竖直定位移动机构的主视和右视图，它包括竖直调整块9，定位销10，竖直调整螺丝11；定位销10为两个安装在竖直调整块9上，竖直调整螺丝11也安装在竖直调整块9上，竖直调整块9上安装定位销10的地方对应开有导轨槽；竖直调整块9通过紧固件16安装在直角连接块15的竖直连接面151上。紧固件16为4个内六角圆柱头螺钉，通过直角连接块15的竖直连接面151安装于竖直调整块(9)
水平定位移动机构结构如图6和图7所示，图6和图7分别是水平定位移动机构的主视和俯视图，它包括水平调整块19，定位销17，水平调整螺丝20，定位块21；定位销17为两个安装在水平调整块19上，水平调整螺丝20也安装在水平调整块19上，水平调整块19上安装定位销17的地方对应开有导轨槽；定位块21具有水平定位面211和竖直定位面212，紧固件22通过水平定位面211将定位块21安装在水平调整块19上。紧固件22为四个内六角圆柱头螺钉。
竖直定位调平机构结构如图4和图5所示，图4和图5分别是竖直定位调平机构的主视和右视图，它包括竖直调整块9，紧固件；紧固件包括三个内六角圆柱头螺钉12，三个紧锁螺母8，三个六角薄螺母7；三个内六角圆柱头螺钉12依次连接竖直调整块9，紧锁螺母8，六角薄螺母7后安装在支撑板6上。
钉14依次连接水平调整块9，紧锁螺母18，六角薄螺母13后安装在直角连接块15的水平连接面152上。
调整竖直定位调平机构中的三个内六角圆柱头螺钉12可实现工装Ry，Rz自由度的调节。调整水平定位调平机构中三个内六角圆柱头螺钉14可实现工装Rx，Ry自由度的调节。竖直调整螺丝11可实现工装Z方向自由度的调节，而水平调整螺丝20可实现工装Y方向自由度的调节。这样工装就可实现五个自由度的调节。
竖直定位移动机构或水平定位移动机构中的竖直调整螺丝11或水平调整螺丝20均可采用具有千分尺的滚珠滑台替代。
在工装安装好之后需要对本发明的工装进行调整，请结合参阅图1、图6和图10。工装调整包括以下步骤：
步骤1：把已组装好的调整工装放在标准的平板1004上，用垫铁1005把调整工装支起悬臂并固定；
步骤2：测量并调整悬臂4的背面041与定位块21的竖直定位面212的平行度，使其满足工件的安装精度；
步骤3：测量并调整定位座1的定位面011与定位块21的水平定位面211的平行度，使其满足工件的安装精度；
步骤4：测量并调整定位座1的定位面011距定位块21的水平定位面211距离H1；
步骤5：测量并调整悬臂4的背面041与定位块21的竖直定位面212的水平距离H2。
在步骤2中，调整竖直定位调平机构中三个内六角圆柱头螺钉12的高度可调整定位块21的竖直定位面212与悬臂背面041平行度，使之满足工件安装要求。在步骤3中，调整水平定位调平机构中三个内六角圆柱头螺钉14可调整定位块21的水平定位面211与定位座的定位面011之间的平行度，使之满足工件安装要求。在步骤4中调整竖直定位移动机构中竖直调整螺丝11可调节定位块21的水平定位面211与定位座1的定位面011之间的竖直距离H1。如果竖直调整螺丝用千分尺滚珠滑台替代则可通过旋转滚珠滑台的千分尺来控制距离H1。在步骤5中调整水平定位移动机构中水平调整螺丝20，则可调整悬臂4的背面041与定位块21的竖直定位面212的水平距离H2。同样，若水平调整螺丝20采用千分尺的滚珠滑台替代则可通过旋转滚珠滑台千分尺控制水平距离H2。
调整好工装后用工装进行定位。例如对硅片传输导轨的安装，如图11和图12所示，图11和图12分别是调整工装安装硅片传输导轨的正视和右视图。首先把调整好后的工装用内六角圆柱头螺钉3固定在主机板1001上即可。在基础框架1002上调整硅片传输部件1003，使整硅片传输部件1003的导轨1006的一面与定位块21的竖直定位面212接触，导轨1006的另外一面与定位块21的水平定位面211接触。两个面都接触后锁紧整硅片传输部件1003上的螺栓。
Claims (22)
1.一种高精度调整工装，其特征在于：它包括定位座(1)，悬臂(4)，支撑板(6)，直角连接块(15)，竖直定位移动机构和竖直定位调平机构，水平定位移动机构和水平定位调平机构；所述直角连接块(15)具有水平连接面(152)和竖直连接面(151)；所述定位座(1)安装在悬臂(4)上端，所述支撑板(6)安装在悬臂(4)下端，所述竖直定位调平机构安装在支撑板(6)上，所述竖直定位移动机构安装在竖直定位调平机构上，所述水平定位移动机构安装在水平定位调平机构上，所述水平定位调平机构和竖直定位移动机构分别安装在直角连接块(15)的水平连接面(152)和竖直连接面(151)上。
2.如权利要求1所述的高精度调整工装，其特征在于：所述定位座(1)具有安装面(012)和定位面(011)，紧固件通过所述安装面(012)将定位座(1)安装在悬臂(4)上端。
3.如权利要求2所述的高精度调整工装，其特征在于：所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉(2)。
4.如权利要求1所述的高精度调整工装，其特征在于：所述竖直定位移动机构包括竖直调整块(9)，定位销(10)，竖直调整螺丝(11)，所述定位销(10)安装在竖直调整块(9)上，所述竖直调整螺丝(11)安装在竖直调整块(9)上。
5.如权利要求4所述的高精度调整工装，其特征在于：所述竖直调整螺丝是具有千份尺的滚珠滑台。
6.如权利要求4所述的高精度调整工装，其特征在于：所述定位销(10)为两个，所述竖直调整块(9)上安装定位销(10)的地方对应开有导轨槽。
7.如权利要求4所述的高精度调整工装，其特征在于：所述竖直调整块(9)通过紧固件安装在直角连接块(15)的竖直连接面(151)上。
8.如权利要求7所述的高精度调整工装，其特征在于：所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉(16)，所述内六角圆柱头螺钉(16)通过直角连接块(15)的竖直连接面(151)安装于竖直调整块(9)。
9.如权利要求1所述的高精度调整工装，其特征在于：所述的水平定位移 动机构包括水平调整块(19)，定位销(17)，水平调整螺丝(20)，定位块(21)；所述定位销(17)和水平调整螺丝(20)安装在水平调整块(19)上，所述定位块(21)安装在水平调整块(19)上。
10.如权利要求9所述的高精度调整工装，其特征在于：所述水平调整螺丝是具有千份尺的滚珠滑台。
11.如权利要求9所述的高精度调整工装，其特征在于：所述定位销(17)为两个，所述水平调整块(19)上安装定位销(17)的地方对应开有导轨槽。
12.如权利要求9所述的高精度调整工装，其特征在于：所述定位块(21)具有水平定位面(211)和竖直定位面(212)，紧固件通过水平定位面(211)将定位块(21)安装在水平调整块(19)上。
13.如权利要求12所述的高精度调整工装，其特征在于：所述紧固件为四个内六角圆柱头螺钉(22)。
14.如权利要求1所述的高精度调整工装，其特征在于：所述竖直定位调平机构包括：竖直调整块(9)，紧固件；所述竖直调整块(9)通过紧固件安装在支撑板上。
15.如权利要求14所述的高精度调整工装，其特征在于：所述紧固件包括：三个内六角圆柱头螺钉(12)，三个锁紧螺母和三个六角薄螺母；所述三个内六角圆柱头螺钉(12)依次连接竖直调整块(9)、锁紧螺母(8)以及六角薄螺母后安装在支撑板(6)上。
16.如权利要求1所述的高精度调整工装，其特征在于：所述水平定位调平机构包括：水平调整块(19)，紧固件；所述水平调整块(19)通过紧固件安装在直角连接块(15)的水平连接面(152)上。
17.如权利要求16所述的高精度调整工装，其特征在于：所述紧固件包括：三个内六角圆柱头螺钉(14)、三个紧锁螺母(18)、三个六角薄螺母(13)；所述三个内六角圆柱头螺钉(14)依次连接水平调整块(19)、紧锁螺母(18)以及六角薄螺母(13)后安装在直角连接块(15)的水平连接面(152)上。
18.一种如权利要求1所述的高精度调整工装的调整方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤1：把已组装好的调整工装放在标准的平板(1004)上，用垫铁(1005)把调整工装支起悬臂并固定；
步骤2：测量并调整悬臂(4)的背面(041)与定位块(21)的竖直定位面(212)的平行度，使其满足工件的安装要求；
步骤3：测量并调整定位座(1)的定位面(011)与定位块(21)的水平定位面(211)的平行度，使其满足工件安装要求；
步骤4：测量并调整定位座(1)的定位面(011)距定位块(21)的水平定位面(211)的竖直距离；
步骤5：测量并调整悬臂(4)背面(041)距定位块(21)的竖直定位面(212)的水平距离。
19.如权利要求18所述的高精度调整工装的调整方法，其特征在于：在步骤2中，调整是通过调整三个内六角圆柱头螺钉(12)的高度实现。
20.如权利要求18所述的高精度调整工装的调整方法，其特征在于：在步骤3中，调整是通过调整三个内六角圆柱头螺钉(14)的高度实现。
21.如权利要求18所述的高精度调整工装的调整方法，其特征在于：在步骤4中所述调整竖直距离是通过调整竖直调整螺丝(11)或滚珠滑台实现。
22.如权利要求18所述的高精度调整工装的调整方法，其特征在于：在步骤5中所述调整水平距离是通过调整水平调整螺丝(20)或滚珠滑台实现。
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