一种用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置的制作方法

本实用新型涉及激光直写曝光机技术领域，具体涉及一种用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置。

背景技术：

激光直写曝光机相对于传统曝光机，节省了制作菲林底片或光罩的工序，其产能高、对位精度高。激光直写曝光机在曝光之前，先要进行聚集Z轴基于曝光基板的最佳焦面的定位、CCD系统的对准作业后，才开始光路系统的曝光作业，Z轴在激光直写曝光机中是不可或缺的运动部件。但对于解决激光直写曝光机能曝光不同厚度的基板以及基板平面度问题带来的离焦问题，现有的Z轴还不能解决该问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，该装置能够有效解决激光直写曝光机能曝光不同厚度的基板以及基板平面度问题带来的离焦问题。

本实用新型的技术方案为：

一种用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，包括底板、自下而上依次设置在底板上方的楔形滑块和竖向滑块、与竖向滑块的端部滑动配合且与底板相连的竖向导轨、用于驱动楔形滑块水平运动的直线电机、与楔形滑块相连的光栅尺、设置在底板上的读数头以及用于平衡竖向滑块及负载重力的气缸或恒力弹簧；所述竖向滑块与楔形滑块之间以及楔形滑块与底板之间分别设有一交叉滚珠导轨。

所述的用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，所述竖向导轨包括垂直连接在底板上方的固定座、设置在固定座上的导轨本体以及设置在竖向滑块上且与导轨本体滑动配合的滑动部。

所述的用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，所述直线电机包括设置在底板上的线圈和与楔形滑块相连的磁铁。

所述的用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，所述气缸包括设置在底板上的气缸主体和与楔形滑块相连的气缸杆。

所述的用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，所述楔形滑块的顶面与底面的夹角为锐角。

本实用新型的有益效果为：

由以上技术方案可知，本实用新型能够有效解决激光直写曝光机能曝光不同厚度的基板以及基板平面度问题带来的离焦问题，将楔形滑块的水平运动转化为竖向滑块的竖向运动，并通过光栅尺与读数头确定竖向滑块竖向运动的距离，从而满足在竖直方向上移动到指定长度的需求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的运动原理示意图；

其中，1-底板，2-直线电机，3-读数头，4-光栅尺，5-楔形滑块，6-交叉滚珠导轨，7-竖向滑块，8-竖向导轨，9-气缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，一种用于激光直写曝光机的自动升降的Z轴装置，包括底板1、自下而上依次设置在底板1上方的楔形滑块5和竖向滑块7、与竖向滑块7的端部滑动配合且与底板1相连的竖向导轨8、用于驱动楔形滑块5水平运动的直线电机2、与楔形滑块5相连的光栅尺4、设置在底板1上的读数头3以及用于平衡竖向滑块7及负载重力的气缸9或恒力弹簧。所述竖向滑块7与楔形滑块5之间以及楔形滑块5与底板1之间分别设有一交叉滚珠导轨6。本实用新型中的交叉滚珠导轨6包括并排设置的两根导轨以及设置在两根导轨之间的滚珠。对于设置在竖向滑块7与楔形滑块5之间的交叉滚珠导轨6而言，其中的一根导轨与竖向滑块7相连，另一根导轨与楔形滑块5相连。对于设置在楔形滑块5与底板1之间的交叉滚珠导轨6而言，其中的一根导轨与楔形滑块5相连，另一根导轨与底板1相连。本实用新型采用交叉滚珠导轨6作为运动副，能够减小运动副之间的横向间隙，提高运动精度。

所述竖向导轨8包括垂直连接在底板1上方的固定座、设置在固定座上的导轨本体以及设置在竖向滑块7上且与导轨本体滑动配合的滑动部。所述竖向导轨8设置在底板前后两端左右两侧，共有四个，用于使竖向滑块7在受到楔形滑块5的作用力时，只会沿该竖向导轨8作竖直方向上的运动。

所述直线电机2包括设置在底板1上的线圈和与楔形滑块5相连的磁铁。线圈通电后，在线圈产生的磁场的作用下，磁铁会带动楔形滑块5沿底板1的前后方向（即图1中底板1的长边的方向）水平移动。

所述气缸9包括设置在底板1上的气缸主体和与楔形滑块5相连的气缸杆。本实用新型采用气缸9或恒力弹簧为楔形滑块5提供一个恒定的推力或拉力，以平衡竖向滑块7及其负载的重力，避免竖向滑块7因该重力分解产生下滑的作用力，这样即使在断电的情况下，竖向滑块7也不会下落，确保本实用新型的工作稳定性。

所述楔形滑块5的顶面与底面的夹角为锐角，即楔形滑块5的角度，设该锐角为α。即将一个长方体的上端切掉一部分就能得到该楔形滑块5。

本实用新型的工作原理为：

如图1和图2所示，直线电机2通电后，在直线电机2的带动下，楔形滑块5沿底板1的前后方向作水平直线运动，此时，楔形滑块5的斜面给竖向滑块7提供水平方向和竖直方向上的两个作用力。由于竖向滑块7在水平方向上受到竖向导轨8的约束，在楔形滑块5的作用力下，竖向滑块7只能沿竖向导轨8在竖直方向上作竖向运动。

采用光栅尺4和读数头3作为反馈系统，光栅尺4随楔形滑块5一起作水平方向运动，读数头3固定在底板1上不动。通过读数头3读取光栅尺4水平运动的距离，并采用公式Z=X*tanα计算转换得出竖向滑块7的竖向运动的距离；其中，Z表示竖向滑块7竖向运动的距离；X表示楔形滑块5水平移动的距离；α表示楔形滑块5的角度。

以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。