[发明专利]一种水平二自由度隔振机构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造主动减振领域，特别是涉及一种水平二自由度 隔振机构，能够主动抑制待加工件在水平二维方向的振动。

背景技术

美国专利US7290642采用磁浮原理设计了一种用于垂向隔振的正、负刚 度并联装置。负刚度是指当质点偏离平衡位置时，所受的力与所发生的位 移方向相同，有继续偏离平衡位置的趋势。而正刚度则是指当质点偏离平 衡位置时，所受的力与所发生的位移方向相反，有回到平衡位置的趋势， 该力称为回复力。该装置的正刚度机构由金属弹簧充当；负刚度机构由并 行排列的两组永磁体及悬浮杆构成，其中，永磁体两两异极布置，悬浮杆 中与各组永磁体对应位置处装有永磁小块，利用异极相吸的原理实现负刚 度。正、负刚度机构之间通过连杆和片簧连接，起支撑和导向作用。永磁 体之间距离可调，也可用电磁铁替换永磁体，以实现磁场强度可调，从而 能使磁浮机构表现出线性负刚度。但该装置只能实现一个自由度的低刚度， 只适用于垂向隔振，若用于水平隔振，则不能满足水平二自由度即X、Y 向同时具有负刚度的要求。且整体机构复杂，控制难度大。

美国专利US5844664设计了一种主动减振装置，其垂向和水平向的低 刚度分别通过空气弹簧和偏摆机构实现。偏摆机构由三根沿连接盘周向均 匀布置的柔性杆组成，由于柔性杆能在垂直于杆件的各个方向产生弯曲变 形，因此该偏摆机构能实现水平向两个自由度的隔振。但该装置为了获得 水平低刚度以牺牲摆长为代价，而大摆长会导致该主动减振装置中空气弹 簧活塞的体积较大，从而在整装置体积一定的情形下使附加气室的容积受 限，进而对其垂向刚度产生负面影响。另外，仅用正刚度机构——偏摆， 即使增大摆长，也难以获得较理想的水平超低刚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平二自由度隔振机构，能在水平二自由度 方向实现刚度主动调节，从而达到水平超低频隔振。

一种水平二自由度隔振机构，包括一连接板，连接板中心插有活塞杆， 连接板的沿周均匀安放有四个磁浮单元，活塞杆的底端分别与各磁浮单元 弹性连接；其特征在于，磁浮单元包括由正刚度机构和负刚度机构并联构 成正负刚度并联机构，正刚度机构采用磁铁同极相斥实现，负刚度机构采 用磁铁异极相吸实现，正刚度机构和/或负刚度机构中的磁铁为电磁铁。

本发明的技术效果体现在：本发明利用磁铁(包括电磁铁和永磁体)的 同极相斥产生的正刚度特性，以及磁铁异极相吸产生的负刚度特性，设计 出正负刚度并联的水平二自由度隔振系统。由于正负刚度并联使刚度相互 抵消，因此，该水平二自由度隔振系统拥有接近零的固有刚度。该水平二 自由度系统极低的固有刚度使其拥有极低的固有频率，从而可以实现超低 频水平隔振。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的俯视图。

图3为本发明第二实施例的局部结构示意图。

图4为本发明第三实施例的局部结构示意图。

图5为本发明第四实施例的结构示意图。

图6为本发明第四实施例的受力示意图。

图7为本发明第五实施例的俯视图。

具体实施方式