[发明专利]一种运动解耦的XY向精密定位平台无效

专利信息
申请号: 200910027992.6 申请日: 2009-05-15
公开(公告)号: CN101556933A 公开(公告)日: 2009-10-14
发明(设计)人: 张志胜;郑建勇;史金飞;陈芳;柳俊 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: H01L21/68 分类号: H01L21/68
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 代理人: 陆志斌
地址: 21009*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 运动 xy 精密 定位 平台
【说明书】:

一、技术领域

发明涉及一种基于二自由度并联解耦机构的XY向平面运动定位平台,采用音圈直线电机直接驱动,适合于芯片封装、激光加工及光电检测等精密定位工程领域所需的高速、高加速和高精度定位的要求,属于传动机构领域。

二、背景技术

目前,在芯片封装、激光加工及光电检测等工业领域,随着对产品的使用性能、质量及制造周期等方面要求的提高,直接与生产效率和产品质量相关联的高速度、高加速度和高精度的运动控制系统的重要性也日益突出,这迫切需要能够在微米级、亚微米级,甚至在纳米级精度上进行定位及操作的系统和装备。这类系统和装备的显著特点是,其运动定位机构除了要求具有高速度、高加速度及高精度的定位性能之外,同时还要求其工作范围大、运动部件质量轻、高可靠性及低功耗等。比如在微电子制造的芯片封装中,随着科学技术的发展,IC封装的主流方向是轻、薄、短、小、高密度及细间距等,这对芯片封装装备的定位精度、速度和加速度提出了更高的要求。但是,设备定位精度与速度的提高是相互矛盾的。运动速度、加速度的提高,使得定位机构的惯性力增大,惯性力变化的频率也随之加大,系统易于产生弹性变形和振动现象,既破坏机构的运动精度,又影响构件的疲劳强度,并加剧运动副间的磨损。因此,机构形式和驱动方式是影响定位机构运动性能的重要因素。

当前广泛应用的XY向两坐标平面运动平台采用的是滚珠丝杠等作为相对运动部分的串联方式,即电机-丝杠-螺母机构形式,在传统的滚珠丝杠驱动方式下,伺服电机的旋转运动通过丝杠转为直线运动,由于存在中间传动环节,使得机构的运动副间存在着运动间隙,运动部件的惯量大,由此限制了设备的定位精度、速度和加速度的进一步提高。因此,开发基于新的驱动方式和机构形式(如低摩擦机构、运动解耦机构)的高速精密定位系统已成为芯片封装、激光加工及光电检测等精密工程领域的重要研究内容。

三、发明内容

本发明的目的在于克服传统XY向定位平台中滚珠丝杠(齿轮、齿条)传动中的反向间隙、摩擦力和刚度不足等缺点,而提供了一种基于二自由度并联解耦机构,并采用快速、精密的音圈直线电机直接驱动的运动解耦的XY向精密定位平台。该定位平台具有结构紧凑、低阻尼及运动解耦等特点,本发明适合于芯片封装、激光加工及光电检测等精密定位工程领域所需的高速、高加速和高精度定位的XY运动定位平台。

本发明采用如下解释方案:

一种运动解耦的XY向精密定位平台的运动原理基于一种二自由度并联解耦机构(2-PP构型)。

本发明的一种运动解耦的XY向精密定位平台由基座、第一音圈直线电机、第二音圈直线电机、第一连接法兰、第二连接法兰、第一直线轴承组件、第二直线轴承组件、工作平台和支撑平台组件组成,第一、第二音圈直线电机以正交的方式分别通过第一连接法兰、第一直线轴承组件和第二连接法兰、第二直线轴承组件与工作平台连接,所述的第一音圈直线电机与第一连接法兰连接,第一连接法兰与第一直线轴承组件中的第一轴承体连接,第一直线轴承组件中的第一轴承座与工作平台连接,第二音圈直线电机与第二连接法兰连接,第二连接法兰与第二直线轴承组件中的第二轴承体连接,第二直线轴承组件中的第二轴承座与工作平台连接,工作平台由支撑平台组件支撑,支撑平台组件和第一、第二音圈直线电机均固定在基座上。

支撑平台组件由支撑板、连接螺柱、导向板、涡流传感器、空气轴承和气缸组成,空气轴承和气缸固定在支撑板上,涡流传感器安装在导向板上,支撑板和导向板通过所述的连接螺柱相连,在导向板上设有导向窗口,导向窗口位于空气轴承的上方,在导向板上设有供气缸活塞杆进出的导向孔。

直线轴承组件由轴承座、导杆和轴承体组成,轴承座固定安装在工作台上,轴承体与连接法兰相连。

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