專利名稱：直線電機驅動的貼片機定位平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機驅動的定位平臺，尤其是一種應用于在PCB背景技術為滿足集成電路電路板制造微米級貼片定位精度的要求，貼片機的 定位精度要求越來越高，速度越來越快?，F(xiàn)在市場上的貼片機定位平臺 大都采用線性滾動導軌加上帶絲杠驅動伺服電機的結構形式。定位這種 帶絲杠傳動系統(tǒng)的貼片機結構復雜、操作不方便、速度低并且難以實現(xiàn) 精密定位，從而不能滿足生產(chǎn)的要求。實用新型內容針對現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種結構簡 卑、能高速運動并精確定位的直線電機驅動的貼片機定位平臺。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的貼片機定位平臺在Y方向設置有龍 門式雙平行導軌導向，并有雙平行驅動電機驅動；X方向運動裝置置于Y 方向運動之上，單電才幾驅動；Z向運動在X、 Y方向運動所形成的平面內 實現(xiàn)三自由度運動。它由線性光柵位置檢測編碼器與驅動機構之間所組 成的閉環(huán)控制系統(tǒng)進行檢測、控制和驅動，直線電機作為執(zhí)行機構，以 實現(xiàn)精確定位。根據(jù)本實用新型的一個方面，電機驅動的貼片機定位平臺，包括正 交安裝的X向導軌、Y向導軌，X向導軌位于Y向導軌上；所述貼片機定位 平臺還包括X向直線電機驅動機構、Y向直線電機驅動機構、Z向多軸定位 .系統(tǒng)、X向光柵位置檢測編碼器、Y向光柵位置檢測編碼器以及控制系統(tǒng)； 所述Z向多軸定位系統(tǒng)與所述X向單電機驅動機構相連接；控制系統(tǒng)接收 上述光柵位置檢測編碼器反饋的信息，并根據(jù)該信息向X向直線電機驅動
機構與Y向直線電機驅動機構發(fā)出目標位置指令，X向直線電機驅動機構 .與Y向直線電才幾驅動4幾構聯(lián)動，實現(xiàn)Z向多軸定位系統(tǒng)在XY平面的定位。進一步，所述X向導軌安裝在X向導軌基座上，且其為單直線導軌； 所述Y向導軌安裝在Y向導軌基座上，且其可為雙直線導軌。進一步，所述X向直線電機驅動機構為X向單直線電機；所述Y向直線 電機驅動機構為Y向雙直線電機。進一步，所述X向導軌和Y向導軌可采用直線滾動導軌或空氣軸承 導軌。本發(fā)明的機械結構和控制裝置具備以下效果和優(yōu)點1、 平臺運動信息線性編碼器直接反饋。沒有機械連接所帶來的中間 .誤差和運動信息傳遞的滯后。2、 Y向采用平行聯(lián)動結構，對機械結構的變化(如溫度、濕度等條 件的變化)帶來的誤差不敏感；而且可以有效補償系統(tǒng)重心變化帶來的 慣性矩變化，提高系統(tǒng)的控制能力和運動精度。3、 采用直線電機的傳動軸沒有軸承和絲杠等傳動環(huán)節(jié)，結構簡單， 易于加工裝配，制造成本低。4、 采用空氣軸承導軌的平臺無機械摩擦，性能好，速度快。本實用新型設計采用了直線電機驅動，取消了原定位平臺所必備的 絲杠傳動系統(tǒng)，簡化了設計結構，提高了系統(tǒng)的動剛度，可以實現(xiàn)極快 的貼片速度，實現(xiàn)精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高貼片機的 使用壽命。在Y方向采用雙電機同時驅動，消除由于系統(tǒng)慣性造成的誤 差，提高了平臺系統(tǒng)的可控制性能。本實用新型設計的目的是針對貼片機設備發(fā)展中遇到的芯片品種多、 運動條件復雜、高速度和高精度定位平臺瓶頸，使用結構簡單的直線電 機驅動結構，實現(xiàn)尺寸緊湊，達到IO微米級或更高重復精度指標的機械 結構形式
圖1為貼片機定位平臺結構示意圖； 圖2為Z向平臺投影圖； 圖3為Y向平臺投影圖4為X向平臺投影圖。
具體實施方式
以下結合設計實例和附圖進一步說明本實用新型的結構和工作原理。 .參見圖l-4。該設計為貼片機定位平臺，設計定位精度10微米。本實用新型的電機驅動的貼片機定位平臺的結構構成為基座(4)、 Y向雙導軌雙電機驅動機構(3 )、 X向單電機驅動機構(1 )、 Z向多軸定 位系統(tǒng)(2)?；?4)承接定位平臺與床身，實現(xiàn)與貼片機其它部位的連接；Y 向雙導軌雙電機驅動裝置(3)直接與基座(4)相連，其為雙軸平行驅 動裝置，同時Y向電機(7)固定于基座(4)上，與導軌(5)平行；X 向單電機驅動機構(1)與Y向雙導軌雙電機驅動機構(3)聯(lián)動，實現(xiàn) XY平面精密定位。Y向直線電機(7 )分列于Y向導軌(5 )側面，內外側和上下側均可 以，運動方向與Y向導軌(5)運動方向平行，電機推力直接作用于導軌 運動方向，減少摩擦、提高效率、簡化結構，易于實現(xiàn)高速度和高精度； 貼片機定位平臺Y向導軌(5 )的跨距大，負載質心位置又隨時在變化， 采用雙直線電機驅動方式，兩個電機同步運動，消除了由于負載質量和 質心位置變化而引起的慣性矩和轉矩對運動的影響，系統(tǒng)響應速度快， 精度高；控制系統(tǒng)信息反饋來自于固定在基座(4 )上的Y向線性光柵位 置檢測編碼器(6 )，其安裝方向與Y向導軌(5 )運行方向平行，實際設 計中采用雙編碼器反饋。X向導軌(8 )與Y向導軌(5 )正交安裝，可采用直線電機驅動或絲 杠驅動兩種結構形式。根據(jù)貼片機的性能要求選擇?？刂葡到y(tǒng)信息反饋 來自于固定在基座上的線性光柵位置檢測編碼器(10),其安裝方向與X 向導軌(8)運行方向平行。其上Z向多軸定位系統(tǒng)(2)隨X向導軌(8) 一起運動。當Z向多軸定位系統(tǒng)(2)沿X向運動時，將影響兩個Y向馬達的驅 動重心。而重心的變化可以由固定在基座(4)上的線性光桶f位置編碼器 檢測到，并反饋到平臺控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)通過調整加在兩個Y馬
達中的電流調整由于重心變化造成的影響，從而保證z向多軸定位系統(tǒng)(2)在X-Y方向的位置精度。X向導軌(8)、 Y向導軌(5)采用直線滾動導軌或空氣軸承導軌， 兩種導軌方式都在本專利要求范圍之內。當上位機所提供的目標位置確定后，Y和X方向的電機(7 ) ( 9 )按 照控制系統(tǒng)提供的數(shù)值指令動作，驅動Z向多軸定位系統(tǒng)(2 )運動到需 要位置；根據(jù)光柵位置檢測編碼器(6) (10)的反饋信息，控制系統(tǒng)計 算Z向多軸定位系統(tǒng)(2 )的實際位置及與目標位置的誤差，電機(7 ) ( 9 ) 接受指令后精密定位，并由Z向多軸定位系統(tǒng)(2)實現(xiàn)貼片操作。Y向電才幾(7)為雙直線電4幾，X向電才幾(9)為直線電才幾，結構簡單 緊湊，減少了中間傳動環(huán)節(jié)，反應速度快，消除了機械誤差，降低了控制難度，容易實現(xiàn)精密定位；由于機械連接減少，摩擦阻力小，該平臺的運動噪音很小。Y向雙直線電機(7)同步運動，減少了運動沖擊，降 低X向運動對Y向運動的正交誤差，提高了系統(tǒng)精度。Y向光柵位置檢測 編碼器(6)采用了雙編碼器，可以對Y向電機(7)的運動分別控制， 運動精度更高。
權利要求1、一種電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，包括正交安裝的X向導軌、Y向導軌，X向導軌位于Y向導軌上；所述貼片機定位平臺還包括X向直線電機驅動機構、Y向直線電機驅動機構、Z向多軸定位系統(tǒng)、X向光柵位置檢測編碼器、Y向光柵位置檢測編碼器以及控制系統(tǒng)；所述Z向多軸定位系統(tǒng)與所述X向單電機驅動機構相連接；控制系統(tǒng)接收上述光柵位置檢測編碼器反饋的信息，并根據(jù)該信息向X向直線電機驅動機構與Y向直線電機驅動機構發(fā)出目標位置指令，X向直線電機驅動機構與Y向直線電機驅動機構聯(lián)動，實現(xiàn)Z向多軸定位系統(tǒng)在XY平面的定位。
2、 如權利要求l所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述X 向導軌安裝在X向導軌基座上，且其為單直線導軌；所述Y向導軌安裝在Y 向導軌基座上，且其可為雙直線導軌。
3、 如權利要求2所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述X 向直線電機驅動機構為X向單直線電機；所述Y向直線電機驅動機構為Y向 雙直線電才幾。
4、 如權利要求1所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述 X向導軌和Y向導軌可采用直線滾動導軌或空氣軸承導軌。
5、 如權利要求l所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述X 向光柵位置一企測編碼器和Y向光柵位置檢測編碼器為線性編碼器，X向光 柵位置檢測編碼器的安裝方向與X向導軌平行，Y向光柵位置檢測編碼器 的安裝方向和Y向導軌平行。
專利摘要一種適用于貼片機設備的采用直線電機驅動的運動平臺。在X、Y方向或其中X方向采用直線電機直接驅動，取消絲杠和皮帶等傳動環(huán)節(jié)。采用直線電機設計結構，簡化了機械結構，提高了系統(tǒng)的動剛度，可以實現(xiàn)極快的貼片速度，實現(xiàn)精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高貼片機的使用壽命。在Y方向采用龍門式結構，雙直線電機同時驅動，消除由于系統(tǒng)慣性矩造成的誤差，提高了平臺系統(tǒng)的可控制性能。它由線性光柵位置檢測編碼器與驅動機構之間所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)進行檢測、控制和驅動，直線電機作為執(zhí)行機構，以實現(xiàn)精確定位。所使用的驅動導軌可以采用線性滾動導軌或線性空氣軸承導軌。
文檔編號H05K13/04GK201054862SQ20072000244
公開日2008年4月30日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權日2007年1月22日
發(fā)明者鐘 歐, 牛懷新 申請人:北京慧摩森電子系統(tǒng)技術有限公司