[发明专利]具有动平衡装置的五杆机构和用于使五杆机构动平衡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于操作对象，更特别地是用于操作电子部件的装置。本发明还涉及使用这种装置操作对象，更特别地是操作电子部件的方法。

背景技术

为了操作对象，例如更特别地夹紧、移动和放下电子部件，使用了各种类型的操作机械手。其实例是可沿直角导向装置移动的托架(carriage)和机械手。这种操作机械手可以在高定位精度下操作，但是具有下列缺陷，即，它们操作的加速度受到限制。如果需要高精度地操作，操作机械手还必须设置有承力架以防止由于与操作机械手和与其装配在一起的机器零件的加速度相关的反作用力和反作用力矩引起的不希望的框架运动。因为制造和/或处理电子部件的工业生产中越来越快的生产速度，现有操作机械手越来越限制对这种加工的进一步优化。

发明内容

本发明的目的在于提供用于操作对象，更特别地是操作电子部件的装置和方法，因此可以在没有或至少具有较少的现有技术中缺陷的情况下高速进行操作。

本发明为此目的提供了一种用于操作对象，更特别地是操作电子部件的装置，包括：杆机构，其设置有至少两个主杆，所述主杆具有枢转接合在每个主杆上的从杆，所述从杆与主杆相隔一定距离地相互连接；与每个主杆相接合的两个致动器，所述致动器可以彼此独立地操作；和用于在杆机构运动期间补偿动态力的平衡机构。杆机构还称作杆组件。通过使所述机构中每个主杆的至少单个自由度致动而完全控制由从杆界定的位置。致动器(其还可以称作驱动机构)能以简单的方式实现，因为它们只需提供单个运动自由度并且连接到固定物(fixed world)上。所述装置的动态质量块因此能极为有限的保持；致动器不必形成动态质量块的一部分。小动态质量块减少了可以在框架中引起振动的作用力。特别是在例如半导体的电子部件移动过程中，用于移动的产品质量也极小，这使根据杆机构的惯性调节平衡机构成为可能。在操作机械手的承载能力可以保持极低的这种应用中明确地是，有可能在(极)大加速度下进行操作。明确地是，在无需极昂贵措施的情况下使上述情况成为可能的操作机械手对该目的来说是必需的。用于力补偿的平衡机构的存在还防止了由驱动装置施加到附近(驱动装置形成其一部分的固定物)的相当大的合成反作用力。这具有下列结果，操作机械手的框架和将框架锚定到固定物上可以在不产生振动的情况下较为容易地实现。

用于动态力补偿的平衡机构可以设置有力平衡装置(forcebalancing)，其包括与杆机构装配在一起的平衡体(配重)。这种结构可以非常简单并且不需要复杂的控制；操作机械手和相关平衡体(或选择性地，单个平衡体)的机械联接保证了有利地产生希望的补偿平衡力。对用于力补偿的平衡机构来说另一可能性是包括至少一个主体，其可独立于杆机构运动并且通过补偿驱动装置进行操作。通常利用电子控制装置对这种平衡机构进行控制。这种电子控制的平衡机构可以与杆机构相隔一段距离，这在结构上提供了较大的自由。也不再需要平衡机构成为动态质量块的一部分，从而产生极轻的杆组件结构。人们注意到，当然还存在使电子控制的平衡机构与设置有与杆机构装配在一起的平衡体的力补偿装置相组合的可能性。最后，人们注意到，动态力平衡可以沿所有方向(3个自由度)进行，但是也可以有选择地只沿有限数目的方向(即，小于3个自由度)实现力补偿。使用这种有限的力补偿，大部分破坏性反作用力可以至少部分地补偿，而另一反作用力或其他反作用力未被补偿。

实际上，从杆将承载处理元件。这种处理元件例如可以由带有抓取装置的头部、照相机、各种类型的工具、用于与各种处理元件相互作用的联接部件等组成，所述抓取装置通过机械或气动方式进行控制。从杆可以彼此直接连接，或者通过例如联接部件的另一元件连接。

接合在两个主杆上的致动器例如通过两个独立操作的伺服电动机可以产生旋转驱动运动。因此，对于紧凑组件来说，有可能将旋转致动器的旋转轴同轴地布置，即，这些旋转轴彼此布置成一直线。另一方面，还可能使接合在两个主杆上的致动器产生线性驱动运动，使得主杆可以(例如以振动或间断方式)相互地移动成为可能。线性致动器例如可以彼此平行地布置，例如，采用诸如线性电动机的平行布置的方式。可选地，还可能想到的是，主杆由驱动杆接合，所述驱动杆在一侧旋转驱动，并且将旋转运动转换成线性运动。有可能根据情况(例如总可用空间，能量消耗，要求精度等)选择具体类型的驱动装置。最后，人们注意到，还可能使主杆之一旋转驱动，另一主杆以线性运动驱动。