串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，包括基座、相互串聯(lián)的第一電機(jī)和第二電機(jī)、由所述第一電機(jī)及第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)償定位平臺(tái)，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)分別通過(guò)減振裝置安裝到所述基座上，所述補(bǔ)償定位平臺(tái)包括定位平臺(tái)、與所述基座固定連接的平臺(tái)底座、與所述平臺(tái)底座通過(guò)第一導(dǎo)軌連接的柔性平臺(tái)，所屬柔性平臺(tái)具有壓電致動(dòng)器及與所述壓電致動(dòng)器連接的柔性鉸鏈，所述定位平臺(tái)位于所述柔性平臺(tái)上并與所述柔性鉸鏈連接，所述平臺(tái)底座兩側(cè)設(shè)有運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺，該串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法突破更高加速的精密定位問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種平臺(tái)，尤其涉及一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超精密加工，微電子制造等精密工程的快速發(fā)展，大行程超精密定位作為定位關(guān)鍵設(shè)備的重要性已日益凸顯，特別是在光刻，鍵合等微電子領(lǐng)域中，設(shè)備需要做高速狀態(tài)下進(jìn)行的平臺(tái)精確定位運(yùn)動(dòng)。目前，定位平臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)已經(jīng)發(fā)展到極限，這制約了定位平臺(tái)生產(chǎn)效率的提高。在滿足預(yù)定精度的條件下，提高平臺(tái)速度和加速度，縮短機(jī)械加工時(shí)間，有效的提高生產(chǎn)率是定位平臺(tái)發(fā)展的方向。
[0003]目前國(guó)內(nèi)的高速精密的定位主要是直線電機(jī)與壓電驅(qū)動(dòng)器等來(lái)完成，這些定位雖然對(duì)于速度有了一定的提高，但是加速度會(huì)受到限制；通過(guò)串聯(lián)式將兩個(gè)音圈電機(jī)與定位平臺(tái)連接起來(lái)，突破速度的限制，實(shí)現(xiàn)超高加速度，這對(duì)于現(xiàn)代化的微電子制造領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的應(yīng)用意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了 一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，該精密定位一維平臺(tái)解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法突破更高加速的精密定位問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，包括基座、相互串聯(lián)的第一電機(jī)和第二電機(jī)、由所述第一電機(jī)及第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)償定位平臺(tái)，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)分別通過(guò)減振裝置安裝到所述基座上，所述補(bǔ)償定位平臺(tái)包括定位平臺(tái)、與所述基座固定連接的平臺(tái)底座、與所述平臺(tái)底座通過(guò)第一導(dǎo)軌連接的柔性平臺(tái)，所述柔性平臺(tái)具有壓電致動(dòng)器及與所述壓電致動(dòng)器連接的柔性鉸鏈，所述定位平臺(tái)位于所述柔性平臺(tái)上并與所述柔性鉸鏈連接，所述平臺(tái)底座兩側(cè)設(shè)有運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺。
[0006]進(jìn)一步地，所述第一電機(jī)或第二電機(jī)分別通過(guò)連接臂驅(qū)動(dòng)所述補(bǔ)償定位平臺(tái)，所述連接臂一端連接所述第一電機(jī)或第二電機(jī)，所述連接臂另一端與所述柔性平臺(tái)連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)為音圈電機(jī)。
[0008]進(jìn)一步地，所述定位平臺(tái)下方具有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述柔性鉸鏈固定連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺包括
[0010]用于測(cè)量和反饋所述第一電機(jī)和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)所述定位平臺(tái)所得到的位置信號(hào)的粗光柵尺；
[0011]用于測(cè)量和反饋所述壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述柔性鉸鏈帶動(dòng)所述定位平臺(tái)所得到的位置信號(hào)的精光柵尺。
[0012]進(jìn)一步地，所述減振裝置包括與所述第一電機(jī)或第二電機(jī)固定連接的上底座和與所述基座固定連接的下底座，所述上底座和所述下底座滑動(dòng)連接，所述上底座兩側(cè)設(shè)有擋塊，所述下底座兩側(cè)分別設(shè)有與所述擋塊連接的緩沖裝置。
[0013]進(jìn)一步地，所述下底座設(shè)有沿所述第一電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的第二導(dǎo)軌，所述上底座下端設(shè)有可在所述第二導(dǎo)軌上滑動(dòng)的滑塊。
[0014]進(jìn)一步地，所述第二導(dǎo)軌為兩個(gè)。
[0015]進(jìn)一步地，所述緩沖裝置包括導(dǎo)桿、分別與所述導(dǎo)桿兩端連接的導(dǎo)桿鎖，所述導(dǎo)桿鎖固定在所述下底座上，所述導(dǎo)桿鎖上設(shè)有用于鎖定所述導(dǎo)桿的導(dǎo)桿銷，所述擋塊具有通孔，所述導(dǎo)桿穿過(guò)所述通孔，所述擋塊與所述導(dǎo)桿鎖之間的導(dǎo)桿上套有彈性件。
[0016]進(jìn)一步地，所述擋塊與所述彈性件之間設(shè)有彈性件擋片。
[0017]本實(shí)用新型提供一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，把第一電機(jī)和第二電機(jī)通過(guò)串聯(lián)的形式與補(bǔ)償定位平臺(tái)連接形成串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與減振裝置緊固連接，實(shí)現(xiàn)定位平臺(tái)加速度成倍的增加；在第一電機(jī)和第二電機(jī)實(shí)現(xiàn)超高加速和長(zhǎng)行程的同時(shí)，通過(guò)補(bǔ)償定位平臺(tái)中的壓電致動(dòng)器補(bǔ)償?shù)谝浑姍C(jī)和第二電機(jī)的誤差，同時(shí)通過(guò)減振裝置來(lái)消除第一電機(jī)和第二電機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)超高加速、長(zhǎng)行程和超精密定位的一維運(yùn)動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實(shí)用新型串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的減震器的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的底座的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的底座的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的補(bǔ)償定位平臺(tái)的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的定位平臺(tái)的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的柔性鉸鏈的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0027]如圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，包括基座
4、相互串聯(lián)的第一電機(jī)I和第二電機(jī)5、由所述第一電機(jī)I及第二電機(jī)5驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)償定位平臺(tái)2，所述第一電機(jī)I和第二電機(jī)5分別通過(guò)減振裝置3安裝到所述基座4上，所述補(bǔ)償定位平臺(tái)2包括定位平臺(tái)19、與所述基座4固定連接的平臺(tái)底座17、與所述平臺(tái)底座17通過(guò)第一導(dǎo)軌連接的柔性平臺(tái)18，所屬柔性平臺(tái)18具有壓電致動(dòng)器23及與所述壓電致動(dòng)器23連接的柔性鉸鏈24，所述定位平臺(tái)19位于所述柔性平臺(tái)18上并與所述柔性鉸鏈24連接，所述平臺(tái)底座17兩側(cè)設(shè)有運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺。在本實(shí)用新型中，所述壓電致動(dòng)器采用壓電陶瓷致動(dòng)器，所述基座4及平臺(tái)底座17優(yōu)選大理石，但并不局限于大理石，花崗巖等材質(zhì)均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)；所述第一導(dǎo)軌沿所述第一電機(jī)I和第二電機(jī)5運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置，使所述柔性平臺(tái)18可以在所述平臺(tái)底座17上做直線運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，把第一電機(jī)I和第二電機(jī)5通過(guò)串聯(lián)的形式與補(bǔ)償定位平臺(tái)2連接形成串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與減振裝置3緊固連接，實(shí)現(xiàn)定位平臺(tái)19加速度成倍的增加；在第一電機(jī)I和第二電機(jī)5實(shí)現(xiàn)超高加速和長(zhǎng)行程的同時(shí)，通過(guò)補(bǔ)償定位平臺(tái)2中的壓電致動(dòng)器23補(bǔ)償?shù)谝浑姍C(jī)I和第二電機(jī)5的誤差，同時(shí)通過(guò)減振裝置3來(lái)消除第一電機(jī)I和第二電機(jī)5在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)超高加速、長(zhǎng)行程和超精密定位的一維運(yùn)動(dòng)。
[0028]在本實(shí)用新型一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)實(shí)施例中，所述第一電機(jī)I火第二電機(jī)5分別通過(guò)連接臂6驅(qū)動(dòng)所述補(bǔ)償定位平臺(tái)2，所述連接臂6 —端連接所述第一電機(jī)I或第二電機(jī)5，所述連接臂6另一端與所述柔性平臺(tái)18通過(guò)螺釘連接連接。進(jìn)一步地，所述第一電機(jī)I和第二電機(jī)5為音圈電機(jī)。
[0029]如圖5-圖7，所述定位平臺(tái)19下方具有凸臺(tái)21，所述凸臺(tái)21與所述柔性鉸鏈24固定連接，使得所述定位平臺(tái)19隨所述柔性鉸鏈24運(yùn)動(dòng)；在本實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺有粗光柵尺20和精光柵尺22，粗光柵尺20測(cè)得第一電機(jī)I和第二電機(jī)5驅(qū)動(dòng)時(shí)定位平臺(tái)19所得到的位置信號(hào)進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)超高加速、長(zhǎng)行程和微米級(jí)的精度定位的功能；所述粗光柵尺和精光柵尺分別通過(guò)設(shè)置在所述定位平臺(tái)上的粗光柵尺讀數(shù)頭和精光柵尺讀數(shù)頭讀數(shù)，精光柵尺22測(cè)得壓電致動(dòng)器23驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈24，柔性鉸鏈24與定位平臺(tái)19上面的凸臺(tái)21連接，定位平臺(tái)19所得到的位置信號(hào)進(jìn)行反饋，補(bǔ)償音圈電機(jī)產(chǎn)生的誤差，從而補(bǔ)償整個(gè)一維平臺(tái)的納米定位。
[0030]如圖2-圖4，在本實(shí)用新型中提出減振裝置3的作用是消除由于第一電機(jī)I及第二電機(jī)5運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)，減振裝置3包括上底座7、與上底座7連接的下底座8，上底座7上設(shè)置有滑塊9，上底座7兩側(cè)設(shè)置有減振裝置3擋塊10，在本實(shí)施例中，上底座7橫向上對(duì)稱設(shè)置有兩組滑塊9，沿所述第一電機(jī)I運(yùn)動(dòng)方向，下底座8設(shè)置有與滑塊9相配合的第二導(dǎo)軌14，每組滑塊9包括兩個(gè)第一滑塊9，第一滑塊9的數(shù)量可以為I個(gè)、3個(gè)、5個(gè)或者其他數(shù)量的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)，但是兩個(gè)第一滑塊9的優(yōu)點(diǎn)是方便安裝且利于第二導(dǎo)軌14的平衡；在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，也可將滑塊9設(shè)置在所述下底座8上，將所述第二導(dǎo)軌14設(shè)置在所述上底座7上。
[0031]下底座8兩側(cè)面設(shè)置有緩沖裝置和容納減振裝置3擋塊10的導(dǎo)桿16，緩沖裝置包括導(dǎo)桿16、與導(dǎo)桿16兩端連接的導(dǎo)桿鎖11、套設(shè)在導(dǎo)桿16外部的彈性件12。在本實(shí)施例中，彈性件12為彈簧，導(dǎo)桿鎖11上通過(guò)導(dǎo)桿銷15將導(dǎo)桿16定位鎖定，減振裝置3擋塊10開(kāi)有一個(gè)通孔，通孔穿過(guò)導(dǎo)桿16，使減振器擋塊10沿著導(dǎo)桿16做直線運(yùn)動(dòng)，擋塊10將導(dǎo)桿16分為前后兩側(cè)，前后兩側(cè)分別設(shè)有用來(lái)緩沖振動(dòng)的彈性件12，彈性件12與緩沖減振擋塊10通過(guò)彈性件擋片13連接，本實(shí)施例中選用彈性件擋片13是保護(hù)彈性件12的作用，導(dǎo)桿鎖11的作用是固定導(dǎo)桿16。
[0032]減振裝置3的工作過(guò)程是串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)減振裝置3運(yùn)動(dòng)，下底座8上的導(dǎo)軌沿著滑塊9運(yùn)動(dòng)，同時(shí)彈簧被拉伸或壓縮，當(dāng)?shù)綇椈衫旎驂嚎s的最大距離時(shí)，開(kāi)始向相反方向運(yùn)動(dòng)，從而可以消除因串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的振動(dòng)。
[0033]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是:串聯(lián)式的第一電機(jī)I和第二電機(jī)5運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)定位平臺(tái)19運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺通過(guò)定位平臺(tái)19對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置信號(hào)進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)一維平臺(tái)的精密定位運(yùn)動(dòng)。
[0034]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于，包括基座、相互串聯(lián)的第一電機(jī)和第二電機(jī)、由所述第一電機(jī)及第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)償定位平臺(tái)，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)分別通過(guò)減振裝置安裝到所述基座上，所述補(bǔ)償定位平臺(tái)包括定位平臺(tái)、與所述基座固定連接的平臺(tái)底座、與所述平臺(tái)底座通過(guò)第一導(dǎo)軌連接的柔性平臺(tái)，所述柔性平臺(tái)具有壓電致動(dòng)器及與所述壓電致動(dòng)器連接的柔性鉸鏈，所述定位平臺(tái)位于所述柔性平臺(tái)上并與所述柔性鉸鏈連接，所述平臺(tái)底座兩側(cè)設(shè)有運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺。
2.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述第一電機(jī)或第二電機(jī)分別通過(guò)連接臂驅(qū)動(dòng)所述補(bǔ)償定位平臺(tái)，所述連接臂一端連接所述第一電機(jī)或第二電機(jī)，所述連接臂另一端與所述柔性平臺(tái)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述第一電機(jī)和第二電機(jī)為音圈電機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述定位平臺(tái)下方具有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述柔性鉸鏈固定連接。
5.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)測(cè)量光柵尺包括 用于測(cè)量和反饋所述第一電機(jī)和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)所述定位平臺(tái)所得到的位置信號(hào)的粗光柵尺 用于測(cè)量和反饋所述壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述柔性鉸鏈帶動(dòng)所述定位平臺(tái)所得到的位置信號(hào)的精光柵尺。
6.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述減振裝置包括與所述第一電機(jī)或第二電機(jī)固定連接的上底座和與所述基座固定連接的下底座，所述上底座和所述下底座滑動(dòng)連接，所述上底座兩側(cè)設(shè)有擋塊，所述下底座兩側(cè)分別設(shè)有與所述擋塊連接的緩沖裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述下底座設(shè)有沿所述第一電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的第二導(dǎo)軌，所述上底座下端設(shè)有可在所述第二導(dǎo)軌上滑動(dòng)的滑塊。
8.如權(quán)利要求7所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述第二導(dǎo)軌為兩個(gè)。
9.如權(quán)利要求6所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述緩沖裝置包括導(dǎo)桿、分別與所述導(dǎo)桿兩端連接的導(dǎo)桿鎖，所述導(dǎo)桿鎖固定在所述下底座上，所述導(dǎo)桿鎖上設(shè)有用于鎖定所述導(dǎo)桿的導(dǎo)桿銷，所述擋塊具有通孔，所述導(dǎo)桿穿過(guò)所述通孔，所述擋塊與所述導(dǎo)桿鎖之間的導(dǎo)桿上套有彈性件。
10.如權(quán)利要求9所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺(tái)，其特征在于:所述擋塊與所述彈性件之間設(shè)有彈性件擋片。
【文檔編號(hào)】F16F15/02GK203615016SQ201320751959
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張璐凡, 隆志力, 方紀(jì)文, 念龍生, 李澤湘 申請(qǐng)人:東莞華中科技大學(xué)制造工程研究院