[发明专利]精密机械轴承与空气静压轴承联合轴系

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种连接轴系统，特别是一种应用在半导体专用设备间歇回转工作台上的轴系。

(二)背景技术

传统的半导体专用设备间歇回转工作台精密轴系的主要作用是准确传递晶片工位，加工时为工作台提供必要的刚度。因此，工作台精密轴系的结构型式对晶片加工质量、加工效率具有及其重要的影响。间歇回转工作台精密轴系过去一般采用精密机械轴系，其缺点是精度低、刚性差，只能用于加工精度要求不高的场合；也有一种传统的方式是采用液体静压主轴，这种方式克服了精密机械轴系精度低的缺点，但需要一套液压系统，因油液渗漏污染环境、污染芯片不适合净化间使用。为此，有些设备采用空气静压轴承，它旋转精度比液体静压主轴高，对环境无污染，适合净化间使用；但因空气的可压缩性，主轴刚性较低，在大负载工作台上使用影响加工精度；且具有因空气静压轴承对材料及其热处理、加工精度等方面要求极为苛刻，制造成本高等不利因素。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种精密机械轴承与空气静压轴承联合轴系，要解决传统用于半导体专用设备间歇回转工作台的轴系功能单一、难以实现在净化间超精密加工的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精密机械轴承与空气静压轴承联合轴系，包括连接于主轴上的上轴承和下轴承，其特征在于：主轴4为阶梯轴形状，其中部有一圈凸缘4.1，由主轴中部的凸缘向主轴上端有直径渐小的三级台阶，从下至上顺序套有传动盘9、连接套2和调整锁套3，传动盘9与连接套2在纵向由销子8连接，连接套2穿过工作台1，由销钉15与工作台台面固定，调整锁套3为一连接在主轴4与连接套2之间的T形圈，其上段的内圈由上螺母5与主轴4固定连接，其下段有弹簧6，底端顶在主轴4的阶梯上，由主轴中部的凸缘向主轴下端有直径渐小的一级台阶，该段主轴上顺序套有上轴承、隔套12、下轴承、压盖14和下螺母22，两轴承之间置有隔套12，两轴承之外套有轴套11，在主轴的凸缘4.1上套有滑套10，该滑套10由销钉与轴套11的上端固定连接，下轴承17下面的压盖14由销钉与轴套11的下端固定连接，轴套11为T形套，其外凸圈连接一倒T形筒座7，该筒座7置于工作台1与机架18之间，筒座7的筒壁内有轴向的气道19，该气道的进气孔20位于筒座7的侧面靠底部，该气道的出气端21分布于筒座7的顶面，筒座7的下部向内筒壁突出一圈平台，该平台与T形轴套11的外凸圈由销钉固定在一起，筒座7的底面有一凹环，凹环内嵌有密封环13，该密封环13由销钉与筒座7的底面固定连接。

上轴承16和下轴承17是精密滚子轴承或滚针轴承。

本发明所述的联合轴系在传递工位过程，空气由筒座7底部的进气孔进气，再由其顶部的24个节流孔排出，进入工作台1和筒座7之间的结合面，在空气压力作用下，使工作台1和压环2微量抬升，这样在筒座7和工作台1之间形成一层很薄的气膜；销子8同时具有导向和带动工作台1旋转两大功能。连接套2与调整锁套3之间装有弹簧6，工作台1通过弹簧平衡气膜压力，保证抬升过程平稳及控制抬升间隙。空气轴浮起后，主轴4在电机的带动下开始旋转，从而实现传递工位的目的。在这一过程因工作台1浮起在筒座7上，利用这层气膜的摩擦系数小、低速无爬行现象的优点，实现提高旋转精度、定位精度的目的。

所述联合轴系在传递工位过程完成后，卸掉空气压力，在重力、弹簧力等共同作用下工作台1下降并回到原始位置。这样工作负载通过工作台1直接传递到筒座7上，再传递到机架上，从而大大提高了连接刚度，使工作更加平稳，显著提高了加工精度。

与现有技术相比本发明还具有以下特点和有益效果：本发明为半导体专用设备间歇回转工作台提供了一种精度高、刚度高、低摩擦、运行平稳、适合净化间使用的精密机械轴承与空气静压轴承联合轴系，兼有空气静压轴承与精密机械轴系的优点。

本发明在传递晶片工位时具有空气轴承的优点，如运行平稳、摩擦力小等，在旋转工位过程中，工作台由一层气膜浮起在筒座上，从电机上传递到该轴系的径向力主要由精密机械轴系承担，并通过筒座7而传递到机架上，使所述的间歇回转工作台联合轴系转动灵活，实现提高旋转精度、定位精度的目的；旋转工位过程结束后，卸掉空气压力，在弹簧、重力等共同作用下，工作台直接被压紧在筒座上，使工作台负载通过筒座而传递到机架，从而有效地提高了工作台的连接刚度。因而实现了半导体专用设备间歇回转工作台正确传递工位，和加工时为工作台提供必要刚度的主要作用。