專利名稱：一種高精度調整工裝及其調整方法
技術領域：
本發明涉及對機械工件進行定位、安裝的工裝領域，尤其涉及精密工件定 位、安裝的一種高精度調整工裝。
背景技術：
目前，在機械領域實現高精度工件安裝多采用工裝來定位。在微制造領域 很多精密工件安裝都需采用通用工裝或專用工裝。例如半導體制造業很多設備 上的工件都需要工裝進行定位安裝，在光刻機的整機集成過程中，大多數部件 的安裝都需要高精度調整工裝，用高精度調整工裝來定位部件，實現機械口的 連接。硅片傳輸導軌就是一個精密部件，在安裝過程中定位基準面和所需要定 位的部件的距離比較遠，給的安裝調整工裝的空間有限，被定位的部件的精度 要求高，同時要求調整工裝有五個自由度可調。
傳統的通用工裝或專用工裝具有一定的局限性。在確保工裝定位精度的條
件下，要求傳統工裝的安裝基準和定位基準之間的距離較短；它們只易實現2 3 個自由度的工件定位；它們對一定的形狀和一定尺寸的固定工件較易實現定位。
傳統的通用工裝或專用工裝如果要對工件進行微米級定位，那么就會提高 對工裝上的零件尺寸的要求，有些零件的尺寸精度很可能無法通過普通機械加 工實現，這樣就會大幅度提高工裝的制作成本。
因此，傳統工裝難以滿足類似硅片傳輸導軌等工件的安裝要求。
發明內容
本發明提供了一種高精度調整工裝，可有效解決傳統工裝可調自由度少， 安裝基準與定位基準之間的距離短，定位易受工件形狀限制等問題。
為實現上述目的，本發明的高精度調整工裝包括定位座，懸臂，支撐板， 直角連接塊，豎直定位移動機構和豎直定位調平機構，水平定位移動機構和水
平定位調平機構；所述直角連接塊具有水平連接面和豎直連接面；所述定位座 安裝在懸臂上端，所述支撐板安裝在懸臂下端，所述豎直定位調平機構安裝在 支撐板上，所述豎直定位移動機構安裝在豎直定位調平機構上，所述水平定位 移動機構安裝在水平定位調平機構上，所述水平定位調平機構和豎直定位移動 機構分別安裝直角連接塊的水平連接面和豎直連接面上。
所述定位座具有安裝面和定位面，緊固件通過所述安裝面將定位座安裝在 懸臂上端。所述緊固件為四個內六角圓柱頭螺釘。
所述豎直定位移動機構包括豎直調整塊，定位銷，豎直調整螺絲，所述定 位銷安裝在豎直調整塊上，所述豎直調整螺絲安裝在豎直調整塊上。所述定位 銷為兩個，所述豎直調整塊上安裝定位銷的地方對應開有導軌槽。所述豎直調 整塊通過緊固件安裝在直角連接塊的豎直連接面上，所述緊固件為四個內六角 圓柱頭螺釘，所述內六角圓柱頭螺釘通過直角連接塊豎直連接面安裝于豎直調 整塊。
所述的水平定位移動機構包括水平調整塊，定位銷，水平調整螺絲，定位 塊；所述定位銷和水平調整螺絲安裝在水平調整塊上，所述定位塊安裝在水平 調整塊上。所述定位銷為兩個，所述水平調整塊上安裝定位銷的地方對應開有 導軌槽。所述定位塊具有水平定位面和豎直定位面，緊固件通過水平定位面將 定位塊安裝在水平調整塊上，所述緊固件為四個內六角圓柱頭螺釘。
所述豎直調整螺絲或水平調整螺絲也可換成具有千份尺的滾珠滑臺。
所述豎直定位調平機構包括豎直調整塊，緊固件；所述豎直調整塊通過 緊固件安裝在支撐板上。所述緊固件包括三個內六角圓柱頭螺釘，三個緊鎖 螺母和三個內六角圓柱螺母；所述三個內六角圓柱頭螺釘依次連接豎直調整塊、 鎖緊螺母以及六角薄螺母后安裝在支撐板上。
所述水平定位調平機構包括水平調整塊，緊固件；所述水平調整塊通過 緊固件安裝在直角連接塊的水平連接面上。所述緊固件包括三個內六角圓柱 頭螺釘、三個緊鎖螺母、三個六角薄螺母；所述三個內六角圓柱頭螺釘依次連 接水平調整塊、緊鎖螺母以及六角薄螺母后安裝在直角連接塊的水平連接面上。
本發明的高精度調整工裝的調整方法，它包括以下步驟步驟l:把已組裝 好的調整工裝放在標準的平板上，用墊鐵把調整工裝支起懸臂并固定；步驟2:
測量并調整懸臂的背面與定位塊的豎直定位面平面度，使其滿足工件安裝要求；
步驟3:測量并調整定位座的定位面與定位塊的水平定位面的平面度，使其滿足 工件安裝要求；步驟4:測量并調整定位座的定位面距定位塊的水平定位面的豎 直距離；步驟5:測量并調整懸臂的背面距定位塊的豎直定位面的水平距離。
在步驟2中，調整是通過調整三個內六角圓柱頭螺釘的高度實現。在步驟3 中，調整是通過調整三個內六角圓柱頭螺釘的高度實現。在步驟4中所述調整 豎直距離是通過調整豎直調整螺絲或所述滾珠滑臺實現。在步驟5中所述調整 水平距離是通過調整水平調整螺絲或所述滾珠滑臺實現。
與現有工^l驗b,本發明的高精度調整工裝的豎直定位調平機構、豎直定 位移動機構和水平定位調平機構、水平定位移動機構可實現工裝五個自由度的 調整，安裝基準和定位基準之間的距離可視工件進行調整，定位和安裝不易受 工件形狀影響。調整工裝上零件尺寸不需很高的精確程度，調整工裝就可實現 微米級定位精度，故制作成本低。整個調整工裝結構緊湊，體積小，重量輕。
本發明的高精度調整工裝由以下的實施例及附圖給出。 圖i為高精度調整工裝軸測示意圖。
圖2為高精度調整工裝豎直定位移動機構的主視圖。 圖3為高精度調整工裝豎直定位移動機構的右視圖。 圖4為高精度調整工裝豎直定位調平機構的主視圖。 圖5為高精度調整工裝豎直定位調平機構的右視圖。 圖6為高精度調整工裝水平定位移動機構的主視圖。 圖7為高精度調整工裝水平定位移動機構的俯視圖。 圖8為高精度調整工裝水平定位調平機構的主視圖。 圖9為高精度調整工裝水平定位調平機構的俯視圖。 圖IO為高精度調整工裝調整示意圖。 圖11為高精度調整工裝安裝硅片傳輸導軌正視圖。 圖12為高精度調整工裝安裝硅片傳輸導軌右視圖。
具體實施例方式
以下將對本發明的高精度調整工裝作進一步的詳細描述。
本發明的高精度調整工裝，如圖l所示，包括定位座l，懸臂4,支撐板6， 直角連接塊15;所述直角連接塊15具有豎直連接面151和水平連接面152;定 位座1安裝在懸臂4上端，支撐板6安裝在懸臂4下端，豎直定位調平機構安 裝在支撐板6上，豎直定位移動機構安裝在豎直定位調平機構上，水平定位移 動機構安裝在水平定位調平機構上，水平定位調平機構和豎直定位移動機構分 別安裝直角連接塊15的水平連接面152和豎直連接面151上。
定位座1具有定位面011和安裝面012,緊固件通過安裝面012將定位座1 安裝在懸臂上端，所述緊固件為四個內六角圓柱頭螺釘2。
豎直定位移動機構結構如圖2和圖3所示，圖2和圖3分別是豎直定位移 動機構的主視和右視圖，它包括豎直調整塊9，定位銷10,豎直調整螺絲11; 定位銷10為兩個安裝在豎直調整塊9上，豎直調整螺絲11也安裝在豎直調整 塊9上，豎直調整塊9上安裝定位銷IO的地方對應開有導軌槽；豎直調整塊9 通過緊固件16安裝在直角連接塊15的豎直連接面151上。緊固件16為4個內 六角圓柱頭螺釘，通過直角連接塊15的豎直連接面151安裝于豎直調整塊(9)
水平定位移動機構結構如圖6和圖7所示，圖6和圖7分別是水平定位移 動機構的主視和俯視圖，它包括水平調整塊19,定位銷17,水平調整螺絲20， 定位塊21;定位銷17為兩個安裝在水平調整塊19上，水平調整螺絲20也安裝 在水平調整塊19上，水平調整塊19上安裝定位銷17的地方對應開有導軌槽； 定位塊21具有水平定位面211和豎直定位面212，緊固件22通過水平定位面 211將定位塊21安裝在水平調整塊19上。緊固件22為四個內六角圓柱頭螺釘。
豎直定位調平機構結構如圖4和圖5所示，圖4和圖5分別是豎直定位調 平機構的主視和右視圖，它包括豎直調整塊9，緊固件；緊固件包括三個內六角 圓柱頭螺釘12，三個緊鎖螺母8，三個六角薄螺母7;三個內六角圓柱頭螺釘 12依次連接豎直調整塊9，緊鎖螺母8，六角薄螺母7后安裝在支撐板6上。
水平定位調平機構結構如圖8和圖9所示，圖8和圖9分別是水平定位調 平機構的主視和俯視圖，它包括水平調整塊19,緊固件；緊固件包括三個內六 角圓柱頭螺釘14、三個緊鎖螺母18、三個六角薄螺母13;三個內六角圓柱頭螺
釘14依次連接水平調整塊9，緊鎖螺母18,六角薄螺母13后安裝在直角連接
塊15的水平連接面152上。
調整豎直定位調平機構中的三個內六角圓柱頭螺釘12可實現工裝Ry， Rz 自由度的調節。調整水平定位調平機構中三個內六角圓柱頭螺釘14可實現工裝 Rx, R、自由度的調節。豎直調整螺絲11可實現工裝Z方向自由度的調節，而水 平調整螺絲20可實現工裝Y方向自由度的調節。這樣工裝就可實現五個自由度 的調節。
豎直定位移動機構或水平定位移動機構中的豎直調整螺絲11或水平調整螺 絲20均可采用具有千分尺的滾珠滑臺替代。
在工裝安裝好之后需要對本發明的工裝進行調整，如圖6所示。工裝調整 包括以下步驟
步驟l:把已組裝好的調整工裝放在標準的平板1004上，用墊鐵1005把調整工 裝支起懸臂并固定；
步驟2:測量并調整懸臂4的背面041與定位塊21的豎直定位面212的平面度， 使其滿足工件的安裝精度；
步驟3:測量并調整定位座1的定位面Oil與定位塊21的水平定位面211的平 面度，使其滿足工件的安裝精度；
步驟4:測量并調整定位座1的定位面Oil距定位塊21的水平定位面211距離 H,;
步驟5:測量并調整懸臂4的背面041與定位塊21的豎直定位面212的水平距 離H2。
在步驟2中，調整豎直定位調平機構中三個內六角圓柱頭螺釘12的高度可 調整定位塊21的豎直定位面212與懸臂背面041平面度，使之滿足工件安裝要 求。在步驟3中，調整水平定位調平機構中三個內六角圓柱頭螺釘14可調整定 4立塊21的水平定位面211與定4立座的定4立面011之間的平面度，^f吏之滿足工4牛 安裝要求。在步驟4中調整豎直定位移動機構中豎直調整螺絲11可調節定位塊 21的水平定位面211與定位座1的定位面011之間的豎直距離H,。如果豎直調 整螺絲用千分尺滾珠滑臺替代則可通過旋轉滾珠滑臺的千分尺來控制距離H,。 在步驟5中調整水平定位移動機構中水平調整螺絲20,則可調整懸臂4的背面
041與定位塊21的豎直定位面212的水平距離H2。同樣，若水平調整螺絲20 采用千分尺的滾珠滑臺替代則可通過旋轉滾珠滑臺千分尺控制水平距離H2。
調整好工裝后用工裝進行定位。例如對硅片傳輸導軌的安裝，如圖ll和圖 12所示，圖ll和圖12分別是調整工裝安裝硅片傳輸導軌的正視和右視圖。首 先把調整好后的工裝用內六角圓柱頭螺釘3固定在主機板1001上即可。在基礎 框架1002上調整硅片傳輸部件1003，使整硅片傳輸部件1003的導軌1006的一 面與定位塊21的豎直定位面212接觸，導軌1006的另外一面與定位塊21的水 平定位面211接觸。兩個面都接觸后鎖緊整硅片傳輸部件1003上的螺栓。
權利要求
1、一種高精度調整工裝，其特征在于它包括定位座(1)，懸臂(4)，支撐板(6)，直角連接塊(15)，豎直定位移動機構和豎直定位調平機構，水平定位移動機構和水平定位調平機構；所述直角連接塊(15)具有水平連接面(152)和豎直連接面(151)；所述定位座(1)安裝在懸臂(4)上端，所述支撐板(6)安裝在懸臂(4)下端，所述豎直定位調平機構安裝在支撐板(6)上，所述豎直定位移動機構安裝在豎直定位調平機構上，所述水平定位移動機構安裝在水平定位調平機構上，所述水平定位調平機構和豎直定位移動機構分別安裝在直角連接塊15的水平連接面(152)和豎直連接面(151)上。
2、 如權利要求1所述的高精度調整工裝，其特征在于所述定位座(1) 具有安裝面(012)和定位面(011),緊固件通過所述安裝面(012)將定位座(1)安裝在懸臂(4)上端。
3、 如權利要求2所述的高精度調整工裝，其特征在于所述緊固件為四個 內六角圓柱頭螺釘(2)。
4、 如權利要求1所述的高精度調整工裝，其特征在于所述豎直定位移動 機構包括豎直調整塊(9),定位銷(10),豎直調整螺絲(11 )，所述定位銷(10) 安裝在豎直調整塊(9)上，所述豎直調整螺絲(11)安裝在豎直調整塊(9) 上。
5、 如權利要求4所述的高精度調整工裝，其特征在于所述定位銷(10) 為兩個，所述豎直調整塊(9)上安裝定位銷(10)的地方對應開有導軌槽。
6、 如權利要求4所述的高精度調整工裝，其特征在于所述豎直調整塊(9) 通過緊固件安裝在直角連接塊(15)的豎直連接面(151)上。
7、 如權利要求6所述的高精度調整工裝，其特征在于所述緊固件為四個 內六角圓柱頭螺釘(16),所述內六角圓柱頭螺釘(16)通過直角連接塊(15) 的豎直連接面(151)安裝于豎直調整塊(9)。
8、 如權利要求1所述的高精度調整工裝，其特征在于所述的水平定位移 動機構包括水平調整塊(19 )，定位銷(17 ),水平調整螺絲(20 ),定位塊(21 ); 所述定位銷(17)和水平調整螺絲(20)安裝在水平調整塊(19)上，所述定 位塊(21 )安裝在水平調整塊(19)上。
9、 如權利要求8所述的高精度調整工裝，其特征在于所述定位銷(17) 為兩個，所述水平調整塊(19)上安裝定位銷(17)'的地方對應開有導軌槽。
10、 如權利要求8所述的高精度調整工裝，其特征在于所述定位塊(21) 具有水平定位面(211)和豎直定位面(212),緊固件通過水平定位面(211) 將定位塊(21 )安裝在水平調整塊(19)上。
11、 如權利要求IO所述的高精度調整工裝，其特征在于所述緊固件為四 個內六角圓柱頭螺釘(22)
12、 如權利要求4或8所述的高精度調整工裝，其特征在于所述豎直調 整螺絲或水平調整螺絲也可換成具有千份尺的滾珠滑臺。
13、 如權利要求1所述的高精度調整工裝，其特征在于所述豎直定位調 平機構包括豎直調整塊(9)，緊固件；所述豎直調整塊(9)通過緊固件安裝 在支撐板上。
14、 如權利要求13所述的高精度調整工裝，其特征在于所述緊固件包括 三個內六角圓柱頭螺釘(12),三個鎖緊螺母和三個內六角圓柱螺母；所述三個 內六角圓柱頭螺釘(12)依次連接豎直調整塊(9)、鎖緊螺母(8)以及六角薄 螺母后安裝在支撐板(6)上。
15、 如權利要求1所述的高精度調整工裝，其特征在于所述水平定位調 平機構包括水平調整塊(19),緊固件；所述水平調整塊(19)通過緊固件安 裝在直角連接塊(15)的水平連接面(152)上。
16、 如權利要求15所述的高精度調整工裝，其特征在于所述緊固件包括 三個內六角圓柱頭螺釘(14)、三個緊鎖螺母(18)、三個六角薄螺母(13);所 述三個內六角圓柱頭螺釘(14 )依次連接水平調整塊(19 )、緊鎖螺母(18 )以 及六角薄螺母(13)后安裝在直角連接塊(15)的水平連接面(152)上。
17、 一種如權利要求1所述的高精度調整工裝的調整方法，其特征在于 它包括以下步驟步驟1:把已組裝好的調整工裝放在標準的平板(1004)上，用墊鐵(1005 )把調整工裝支起懸臂并固定；步驟2:測量并調整懸臂(4 )的背面(041 )與定位塊(21 )的豎直定位面(212 ) 的平面度，使其滿足工件的安裝要求；步驟3:測量并調整定位座(1 )的定位面(Oll )與定位塊(21)的水平定位面(211 ) 的平面度，使其滿足工件安裝要求；步驟4:測量并調整定位座(1 )的定位面(011 )距定位塊(21 )的水平定位面 (21)的豎直距離；步驟5:測量并調整懸臂(4)背面(041)距定位塊(21)的豎直定位面(212) 的水平距離。
18、 如權利要求17所述的高精度調整工裝的調整方法，其特征在于在步驟2 中，調整是通過調整三個內六角圓柱頭螺釘(12)的高度實現。
19、 如權利要求17所述的高精度調整工裝的調整方法，其特征在于在步驟3 中，調整是通過調整三個內六角圓柱頭螺釘(14)的高度實現。
20、 如權利要求17所述的高精度調整工裝的調整方法，其特征在于在步驟4 中所述調整豎直距離是通過調整豎直調整螺絲(11)或滾珠滑臺實現。
21、 如權利要求17所述的高精度調整工裝的調整方法，其特征在于在步驟5 中所述調整水平距離是通過調整水平調整螺絲(20)或滾珠滑臺實現。
全文摘要
本發明公開了一種高精度調整工裝及其調整方法，解決了傳統工裝定位自由度少和定位靈活度差的問題。所述高精度調整工裝包括定位座，懸臂，支撐板，直角連接塊，豎直定位移動機構和豎直定位調平機構，水平定位移動機構和水平定位調平機構；所述定位座安裝在懸臂上端，所述支撐板安裝在懸臂下端，所述豎直定位調平機構安裝在支撐板上，所述豎直定位移動機構安裝在豎直定位調平機構上，所述水平定位移動機構安裝在水平定位調平機構上，所述水平定位調平機構和豎直定位移動機構上分別安裝在直角連接塊的兩個平面上。調整豎直定位移動機構、豎直定位調平機構、水平定位移動機構和水平定位調平機構可實現工裝五個自由度高精度的定位。
文檔編號G12B5/00GK101169976SQ20071004723
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月19日 優先權日2007年10月19日
發明者吳榮基, 袁志揚, 慧 陳 申請人:上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機械工程有限公司