專利名稱：帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，其用于微型裝置的貼片，例如半導(dǎo)體IC封裝或者光學(xué)器件。
背景技術(shù)：
貼片系統(tǒng)在全世界被廣泛的使用在自動(dòng)化應(yīng)用上。許多不同類型的貼片系統(tǒng)，其中大部分被設(shè)計(jì)成非常具體的應(yīng)用。貼片系統(tǒng)的基本功能是來從一個(gè)位置取并準(zhǔn)確地放置在另一個(gè)位置上。大部分常見的貼片應(yīng)用包括一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的軸(Z方向運(yùn)動(dòng))，它由像在 XY平臺(tái)里另一個(gè)X軸或者/和Y軸攜帶著。在應(yīng)用中，包含微型裝置的貼片，這里也需要增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(Theta軸)。Z軸運(yùn)動(dòng)需要拾起一個(gè)零件放置在另一個(gè)位置。Theta軸運(yùn)動(dòng)需要旋轉(zhuǎn)零件到正確的方向。放置的準(zhǔn)確度能從幾毫米到幾個(gè)微米的范圍。這樣一個(gè)貼片操作有時(shí)也可能含有其他過程，例如在放置后粘合。一個(gè)貼片應(yīng)用的例子是從晶圓拾起一個(gè)半導(dǎo)體晶片，放置在基板上，粘結(jié)晶片到基板上。另一個(gè)例子用于表面貼裝機(jī)，零組件是快速貼片在PCB上。有了這么多不同類型的裝置，本發(fā)明的目的是有Z軸運(yùn)動(dòng)和Theta 軸旋轉(zhuǎn)的一個(gè)靈活的貼片系統(tǒng)，并且同時(shí)也包含一個(gè)用于吸放的完整真空系統(tǒng)。系統(tǒng)也被設(shè)計(jì)成高性能，低移動(dòng)質(zhì)量，緊湊的尺寸，高放置精度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
美國專利號(hào)6，364，387B1由Bolotin發(fā)明的，其揭露了一個(gè)貼片系統(tǒng)，它使用一個(gè)帶活塞的氣缸，通過電子閥門驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)來提供為了貼片頭的上下運(yùn)動(dòng)。這個(gè)系統(tǒng)只限于2 個(gè)控制向上和向下的固定位置。由于沒有閉環(huán)反饋，它不能很流暢的或者有不同的停止位置的控制運(yùn)動(dòng)。當(dāng)貼片單位需要為了不同高度，一些形狀的機(jī)械調(diào)整或者調(diào)試使用將是必要的。當(dāng)改變產(chǎn)品裝置，這意味著停機(jī)時(shí)間。此外，貼片組件不能提供方向上的調(diào)整。這里沒有旋轉(zhuǎn)軸。
美國專利號(hào)5，422，554由Rohde發(fā)明的，其揭露了一個(gè)貼片組件，它使用一個(gè)絲桿連接步進(jìn)電機(jī)來提供Z軸的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)作為一個(gè)開環(huán)傳動(dòng)器時(shí)，測(cè)力傳感器感應(yīng)到施加的力，反饋回控制卡。隨著步進(jìn)電機(jī)，這個(gè)傳動(dòng)器將限制動(dòng)態(tài)響應(yīng)并且高速度和加速度也不能實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)也不提供零件方向的Theta校準(zhǔn)。
美國專利號(hào)5，953，812由Ferrante發(fā)明的，其揭露一個(gè)攜帶theta軸的Z伺服軸貼片系統(tǒng)。Theta軸由皮帶系統(tǒng)連接到一個(gè)從旋轉(zhuǎn)軸偏移的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。theta軸的總重量必須隨著噴管頭移動(dòng)而上下。這限制了像移動(dòng)質(zhì)量包括全部的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)器和附加的機(jī)械的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。有theta軸的不是直接驅(qū)動(dòng)的，這里會(huì)有齒隙，會(huì)造成較差的精度。頭也被建有一個(gè)真空空間并且在噴管和套管之間的來界定真空室。這需要零件的精密加工來提供嚴(yán)密的公差和好的計(jì)量，因此制造的價(jià)格將不會(huì)是價(jià)值不高的。
美國專利號(hào)5，315，189和5，446，323由Neff發(fā)明的，其揭露傳動(dòng)器包括平移和旋轉(zhuǎn)控制。系統(tǒng)使用一個(gè)線性音圈電機(jī)來提供線性力。音圈電機(jī)是基于單相電機(jī)，它有一個(gè)繞組，端口帶有2條電線。當(dāng)線圈安置在一個(gè)由永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)電流通過線圈時(shí)， 產(chǎn)生一個(gè)力。通過電流方向的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生一個(gè)相反的力。位置反饋由LVDT或線性光學(xué)編碼器提供的。由旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過連桿機(jī)構(gòu)或皮帶/滑輪機(jī)制，齒輪系統(tǒng)，或者定子安裝在手柄/ 桿附近的連接，來提供旋轉(zhuǎn)力矩。連桿機(jī)構(gòu)給旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引入了額外的慣量和摩擦力，并且也減少了精度(由于用齒輪和滑輪固有的齒隙)。此外，在所有配置中，整個(gè)電機(jī)重量和機(jī)械重量必須一直上下。執(zhí)行器的探頭也上下移動(dòng)。這限制了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
美國專利號(hào)5，789，830由Portegies發(fā)明的，其揭露了串聯(lián)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)器，它提供平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)也使用線性的音圈電機(jī)來提供線性力。代替安裝在執(zhí)行器探頭偏移一點(diǎn)距離的電機(jī)和有連桿機(jī)構(gòu)從電機(jī)軸到執(zhí)行器探頭來傳遞旋轉(zhuǎn)力矩，旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在同軸對(duì)準(zhǔn)執(zhí)行器探頭里。在執(zhí)行器探頭上的這個(gè)最小的不平衡側(cè)向力，這將導(dǎo)致它擺動(dòng)。然而，以這個(gè)設(shè)計(jì)，靈活的連接器需要連接電機(jī)軸到執(zhí)行器探頭。靈活的連接器需要在2個(gè)軸里調(diào)節(jié)不重合度。這樣一個(gè)連接器減少系統(tǒng)的剛性，因此減少動(dòng)態(tài)性能。這將會(huì)明顯的在非常高的角加速度需要的應(yīng)用，就像涉及非常小角度運(yùn)動(dòng)但是在非常短的時(shí)間內(nèi)，并且包括當(dāng)運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，頭寸緊缺公差或者錯(cuò)誤容限。在旋轉(zhuǎn)軸里任何靈活性或者低剛性會(huì)引起震動(dòng)并且軸將會(huì)在運(yùn)動(dòng)結(jié)束需要較長的時(shí)間來穩(wěn)定下來。設(shè)計(jì)中，整個(gè)電機(jī)重量由線性軸攜帶著，一直上下移動(dòng)執(zhí)行器探頭拾取工件。移動(dòng)活塞，旋轉(zhuǎn)電機(jī)和機(jī)芯的質(zhì)量是比拾取的工件的質(zhì)量來的大。然而，電機(jī)和執(zhí)行器探頭是安裝在同軸，為了提供給真空?qǐng)?zhí)行器探頭， 一個(gè)溶液腔需要被提供。這個(gè)溶液腔在由Neff發(fā)行的美國專利號(hào)5，685，214被揭露。一個(gè)有多元化端口成形的圓柱形套筒和由環(huán)形密封圈成形的氣密密封需要使真空在空心鉆桿里從真空端口連接到真空源流動(dòng)。密封件引入了運(yùn)動(dòng)摩擦，這可能由于磨損和密封件的裂紋隨著時(shí)間變化，影響系統(tǒng)的控制性能。隨著磨損，密封件會(huì)久而久之變質(zhì)并且需要被替換，尤其當(dāng)這樣的貼片系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成為了非常高的使用率，通常每天數(shù)千個(gè)循環(huán)或者過了幾年數(shù)百萬次的循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提高一種帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法， 其帶有軸向和徑向磁鐵復(fù)合式的改良雙線圈電機(jī)，該雙線圈電機(jī)采用了雙線圈的設(shè)計(jì)和用軸向磁化的永磁體和一個(gè)或多個(gè)安排在一個(gè)圓環(huán)用的徑向磁化的永磁體的互相作用來產(chǎn)生非常高的磁場(chǎng)力。
直驅(qū)貼片系統(tǒng)提供Z由運(yùn)動(dòng)和Theta旋轉(zhuǎn)，并且同時(shí)為了吸放工件包括一個(gè)整體式的使用三相無鐵芯無刷直線電機(jī)提供線性力的真空系統(tǒng)和一個(gè)提供有電機(jī)定子線圈被固定在外殼上，轉(zhuǎn)子被建在執(zhí)行器軸上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
本發(fā)明因此有較高的性能，低移動(dòng)質(zhì)量，緊湊的尺寸，高定位精度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
本發(fā)明所述帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，包括 一無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)； 一無刷直線電機(jī)； 一貼片探頭； 一真空裝置； 一轉(zhuǎn)子；以及 一定子； 無刷直線電機(jī)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別提供一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無刷直線電機(jī)、無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及貼片探頭結(jié)合在一起，探頭沿著垂直軸線從定子移動(dòng)，轉(zhuǎn)子在其軸上旋轉(zhuǎn)貼片探頭。
優(yōu)選的，在轉(zhuǎn)子上設(shè)有弧形磁鐵，弧形磁鐵按照的最大線性行程的關(guān)系式為 最大直線行程=Rm-Rc ； Rm是弧型磁鐵的長度； Rc是定子的長度。
優(yōu)選的，直線電機(jī)線圈長度和磁軌長度也必須滿足以下關(guān)系 Lm-Lc > Rm-Rc (最大直線行程)； Lm是直線電機(jī)磁軌的長度； Lc是直線電機(jī)線圈的長度。
優(yōu)選的，無刷直線電機(jī)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)使用模擬量霍爾傳感器，它裝配在無刷直線電機(jī)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)，為了位置反饋來監(jiān)聽磁鐵變更的極性而固有的產(chǎn)生的正弦磁通密度信號(hào)，因此剔除了外部反饋裝置的需要，例如直線編碼器或者旋轉(zhuǎn)編碼器。
優(yōu)選的，貼片探頭包含一空心軸，通過一真空裝置和真空吸盤來撿起并放置物體。
優(yōu)選的，真空裝置由靠近空心軸一端的真空供應(yīng)，空心軸的另一端由用來貼片物體的通孔組成。
優(yōu)選的，當(dāng)從空心軸里通孔吸進(jìn)真空時(shí)，真空裝置是可操作的， 在物體上的所述真空吸盤，當(dāng)真空供應(yīng)通過通孔被發(fā)散，所述吸盤釋放抓住的對(duì)象。
優(yōu)選的，無刷直線電機(jī)，無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)和定子封入在外殼里。
優(yōu)選的，定子包含線圈，線圈背鐵和定子的機(jī)殼被固定在外殼上。
優(yōu)選的，無刷直線電機(jī)、無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)、貼片探頭以及轉(zhuǎn)子分別與運(yùn)動(dòng)控制器連接并由運(yùn)動(dòng)控制器控制的，該運(yùn)動(dòng)控制器控制移動(dòng)貼片系統(tǒng)拾取物體并且放置該物體。
優(yōu)選的，貼片系統(tǒng)的物體的貼片是由運(yùn)動(dòng)控制器和編程軟件的進(jìn)一步操作控制的。
本發(fā)明還同時(shí)公開了帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟 貼片探頭移動(dòng)至第一拾取物體位置； 吸盤放置在物體上； 從空心軸里的通孔吸進(jìn)真空，吸盤拾取物體； 貼片探頭帶著物體移動(dòng)到第二位置； 真空通過通孔消散； 吸盤在第二位置離開被拾取的物體，并且 貼片系統(tǒng)的探頭移動(dòng)并返回至第一拾取物體位置并重復(fù)取放物體。
本發(fā)明具有的有益效果本發(fā)明使用較少的移動(dòng)部件并且有一個(gè)更好的剛性系統(tǒng)，因此能給予更好的動(dòng)態(tài)性能，在靜止位置的振動(dòng)也大大降低或者消除了，特別當(dāng)執(zhí)行高加速度和減速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)候。
這也會(huì)有較低的故障發(fā)生頻率，節(jié)約了相關(guān)的停機(jī)時(shí)間的的花費(fèi)。更少的零件使用并且在減輕的移動(dòng)質(zhì)量里，更少數(shù)量的移動(dòng)部件和密封件。總的來說，這個(gè)變化降低了每年的維護(hù)費(fèi)用。


圖1是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的一截面圖； 圖2是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的另一截面圖； 圖3是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的又一截面圖。
圖4是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的示意圖。 圖號(hào)對(duì)照說明
1機(jī)殼2移動(dòng)線圈 3磁軌4a霍爾傳感器 4b霍爾傳感器 5支撐架 6導(dǎo)軌7空心軸 8a軸承外殼8b軸承外殼 11直線電機(jī)線圈 12鐵 13a引導(dǎo)軸承 13b引導(dǎo)軸承 14真空吸盤15環(huán)形磁鐵 20無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī) 22無刷直線電機(jī) 24探頭26真空裝置 28轉(zhuǎn)子30定子
具體實(shí)施例方式為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下 圖1是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的一截面圖，該截面圖示出了直線電機(jī)的位置， 移動(dòng)支撐架和在最上面位置的軸。圖2是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的另一截面圖，該截面圖示出了直線電機(jī)的位置，移動(dòng)支撐架和在最下面位置的軸。
機(jī)殼1是形成本發(fā)明所述貼片系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所有的其它組件都被安裝在它的上面。通過使用單個(gè)實(shí)體鋁片作為基礎(chǔ)，其剛性、直線度和平面度有了大大的提高。
帶有移動(dòng)線圈2和磁軌3的無鐵芯無刷直線電機(jī)用于提供線性力。這個(gè)無鐵芯直線電機(jī)雖然具有很短的線圈，但是具有很強(qiáng)的力，造成了大推力/尺寸密度比，像是在新加坡的發(fā)明專利P-No. 125972所描述的，其描述了獨(dú)特的繞線技術(shù)并且使霍爾傳感器(4a， 4b)安放在移動(dòng)線圈2里的線圈裝配。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，模擬的霍爾傳感器(4a，4b) 裝配在移動(dòng)線圈2內(nèi)。
變更在靜態(tài)磁軌3上的磁鐵的極性(南-北-南_北等等)得到一個(gè)正弦余弦磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)(正弦型)，這個(gè)可以通過模擬量霍爾傳感器讀到，并且為了位置反饋運(yùn)用在許多商業(yè)上的運(yùn)動(dòng)控制器上，比如Elmo的CEL5/60I控制器。控制器能讀到這些信號(hào)并且修改它們轉(zhuǎn)入數(shù)字脈沖。可以達(dá)到1微米的最后線性位置分辨率。
直線電機(jī)11用來驅(qū)動(dòng)移動(dòng)支撐架5，它引導(dǎo)在導(dǎo)軌6上面的直線軸承。由通過軸承外殼(8a，8b)連接空心軸7到移動(dòng)支撐架5，空心軸7會(huì)和移動(dòng)支撐架5 —起上下做直線移動(dòng)?？招妮S7允許真空吸盤14固定在底端，真空從空心軸7的頂端供應(yīng)，因此作為執(zhí)行器貼片探頭24。帶有連接到空心軸7的環(huán)形磁鐵15的空心軸7也作為無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)20 的轉(zhuǎn)子28，定子30建在底部。定子30被固定并且不能和轉(zhuǎn)子28 —起上下移動(dòng)。圖1示出了直線電機(jī)線圈11的位置，移動(dòng)支撐架5和在最高位置的空心軸7，圖2示出了直線電機(jī)線圈11的位置，移動(dòng)支撐架5和在最低位置的空心軸7。圖3顯示了本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的截面圖，明確揭示了線圈11和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子30的線圈背鐵12。通過控制器轉(zhuǎn)換線圈11相關(guān)的相位，空心軸7可以相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，引導(dǎo)軸承(13a，13b)分別固定在軸承外殼(8a，8b)上。模擬量霍爾傳感器(4a，4b)也安裝在定子30里，用來發(fā)現(xiàn)由磁鐵15改變極性正弦余弦的信號(hào)。以這個(gè)信號(hào)，在插入電子器件里，旋轉(zhuǎn)的解析度可以到達(dá)0. 02度。 通過平移和旋轉(zhuǎn)空心軸7，可以精確的實(shí)現(xiàn)包括垂直方向和定位的貼片操作。
參考圖3，環(huán)形磁鐵15的長度比定子30長，能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)無刷電機(jī)20能完全貫穿系統(tǒng)的整個(gè)線性范圍的工作(從最高的位置到最低的位置)。實(shí)際上，磁鐵15的長度由貼片系統(tǒng)所需的最大行程和以下的關(guān)系來確定的 最大直線行程=Rm-Rc ； Rm是弧型磁鐵(15)的長度； Rc是定子30的線圈11的長度； 此外，直線電機(jī)線圈11的長度和磁軌3的長度也必須滿足關(guān)系 Lm-Lc > Rm-Rc (最大直線行程)； Lm是直線電機(jī)磁軌3的長度； Lc是直線電機(jī)線圈11的長度； 無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)20的線圈11的實(shí)際工作長度將會(huì)實(shí)際上是Rec而不是Re，Rec是線圈11的實(shí)際工作長度。這是線圈11的一部分，當(dāng)線圈11是通電的，它會(huì)在空心軸7上生成一個(gè)力矩。因此，理論上弧型磁鐵15不必超出線圈11的長度Rec。然而，可以看出，線圈11外面的末端部分Rec將會(huì)因?yàn)樵诖怪狈较蛏闲〉木€性力，甚至線圈后面的鐵12不延伸到它們線圈的末端部分。這些小線性力會(huì)干擾由直線電機(jī)線圈11產(chǎn)生的線性力。通過環(huán)形磁鐵15延伸到線圈11的長度Rc完全覆蓋到線圈11，可以完全除去任何從無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)20帶來的線性力。
不像傳統(tǒng)的滑輪，齒輪或者彈性聯(lián)軸器用于傳送力和從執(zhí)行器到移動(dòng)負(fù)載的力矩的設(shè)計(jì)，本發(fā)明所述貼片系統(tǒng)使用直接驅(qū)動(dòng)，不帶有任何的機(jī)械傳動(dòng)裝置。這不僅是由使用少量的零件的簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)，而且是更為嚴(yán)格的系統(tǒng)，因此本發(fā)明能夠提供更好的動(dòng)態(tài)性能。 在靜止位置的振動(dòng)也大大降低或者消除了，特別當(dāng)執(zhí)行高加速度和減速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)候。
圖4是本發(fā)明所述直驅(qū)貼片系統(tǒng)的示意圖。本發(fā)明使用數(shù)量較少的移動(dòng)部分并且因?yàn)槭褂弥彬?qū)，本發(fā)明的貼片系統(tǒng)不容易頻繁發(fā)生故障并且也有較少的維護(hù)費(fèi)用。
不像美國專利號(hào)5789830由Portegies發(fā)明的，整個(gè)旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)是上下移動(dòng)的，本發(fā)明貼片系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是僅僅移動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子28部分。包括線圈11，線圈11后面的鐵 12和定子30機(jī)殼是被固定的?？梢园l(fā)現(xiàn)，在獨(dú)特的無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)20里，定子30由整個(gè)電機(jī)總質(zhì)量的65-80%組成，而余下的構(gòu)成轉(zhuǎn)子28。這是因?yàn)殇摚€圈背鐵12和在線圈11里的銅有相對(duì)來說高的密度，構(gòu)成電機(jī)的定子30。銅的密度是8. 9g/cm3，鋼的密度是7. Sg/cm3。通過固定住定子30，僅僅移動(dòng)轉(zhuǎn)子28，這樣能實(shí)現(xiàn)一個(gè)較輕的移動(dòng)質(zhì)量。這提高了系統(tǒng)的動(dòng)力并且用同樣數(shù)量的力能得到更高的加速度。 無刷直線電機(jī)22和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)20的設(shè)計(jì)是成一體的，使用模擬量霍爾傳感器 (4a, 4b)來監(jiān)聽為了獲得直線電機(jī)22和旋轉(zhuǎn)電機(jī)20的轉(zhuǎn)子28上的位置反饋，由磁鐵15交替的極性固有產(chǎn)生的正弦磁通密度信號(hào)。這消除了昂貴的線性光學(xué)編碼器的需要，玻璃刻度尺通常被燭刻，用于產(chǎn)生類似的正弦信號(hào)。旋轉(zhuǎn)反饋通過模擬量霍爾傳感器(4a，4b)也是優(yōu)于旋轉(zhuǎn)編碼器，作為商業(yè)可得到的旋轉(zhuǎn)編碼器不是很緊湊的，并且/或者不能允許空心軸7通過它們。
為了垂直運(yùn)動(dòng)，通過使用無刷直線電機(jī)22代替直線線圈電機(jī)來產(chǎn)生線性力，其允許行程可以延伸，僅通過增加直線電機(jī)磁軌3的長度。在線圈電機(jī)里，當(dāng)行程需要增加時(shí)， 為了維持相似的力，電機(jī)的尺寸必須在全部3個(gè)方向增加，來符合增加的行程。在無刷直線電機(jī)22里，當(dāng)在同樣的時(shí)間符合同樣數(shù)量的能產(chǎn)生的力時(shí)，在行程的比例需要時(shí)，僅僅是磁軌3的長度需要增加。這允許靈活的設(shè)計(jì)并且行程完全可延長。
其它優(yōu)選實(shí)施例中，貼片探頭24基本上是任何帶有真空裝置的空心軸7。自從貼片系統(tǒng)減少了移動(dòng)質(zhì)量，它用于微型設(shè)備的貼片，比如半導(dǎo)體IC封裝或者光學(xué)裝置，其他類似的和類似的延伸，中空裝置除了空心軸7可以被例如中空?qǐng)A柱，中空桿或中空棒取代。
綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，該直驅(qū)貼片系統(tǒng)包括 一無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)；一無刷直線電機(jī)(22)； 一貼片探頭(24)； 一真空裝置(26)； 一轉(zhuǎn)子(28)；以及一定子(30)；無刷直線電機(jī)(22)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)分別提供一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無刷直線電機(jī)(22)、無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)以及貼片探頭(24)結(jié)合在一起，探頭(24)沿著垂直軸線從定子(30)移動(dòng)，轉(zhuǎn)子(28)在其軸上旋轉(zhuǎn)貼片探頭(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(28) 上設(shè)有弧型磁鐵(15)，弧型磁鐵(15)的最大線性行程的關(guān)系式為最大直線行程=Rm-Rc, 其中Rm是弧型磁鐵(15)的長度，Rc是定子(30)的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，直線電機(jī)線圈長度和磁軌長度的關(guān)系式為Lm-LC>Rm-RC，其中Lm是直線電機(jī)磁軌(3)的長度，Lc是直線電機(jī)線圈(11)的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，無刷直線電機(jī)(22)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)采用模擬量霍爾傳感器(4a，4b)，該模擬量霍爾傳感器 (4a,4b)是裝配在無刷直線電機(jī)(22)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)內(nèi)來監(jiān)聽磁鐵(15)變更的極性而產(chǎn)生正弦磁通密度信號(hào)而獲得位置反饋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，貼片探頭 (24)包含一空心軸(7)，通過一真空裝置(26)和真空吸盤(14)來撿起并放置物體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，所述真空裝置(26)與空心軸(7)連接并由靠近空心軸(7)的一端的供應(yīng)真空，空心軸(7)的另一端由用來貼片物體的通孔組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，無刷直線電機(jī)(22)、無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)以及定子(30)是封入至外殼內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，定子(30) 包含線圈(11)，線圈(11)背面的鐵(12)和定子(30)的機(jī)殼被固定在外殼上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)，其特征在于，無刷直線電機(jī)(22)、無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)、貼片探頭(28)以及轉(zhuǎn)子(28)分別與運(yùn)動(dòng)控制器連接并由運(yùn)動(dòng)控制器控制的，該運(yùn)動(dòng)控制器控制移動(dòng)貼片系統(tǒng)拾取物體并且放置該物體。
10.一種基于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟貼片探頭(24)移動(dòng)至第一拾取物體位置； 吸盤(14)放置在物體上；從空心軸(7)里的通孔吸進(jìn)真空，吸盤(14)拾取物體； 貼片探頭(24)帶著物體移動(dòng)到第二位置； 真空通過通孔消散；吸盤(14)在第二位置離開被拾取的物體，并且貼片系統(tǒng)的探頭(24)移動(dòng)并返回至第一拾取物體位置并重復(fù)取放物體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有減少移動(dòng)質(zhì)量的直驅(qū)貼片系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該直驅(qū)貼片系統(tǒng)包括無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)、無刷直線電機(jī)(22)、貼片探頭(24)、真空裝置(26)、轉(zhuǎn)子(28)以及定子(30)。無刷直線電機(jī)(22)和無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)分別提供一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無刷直線電機(jī)(22)、無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)(20)以及貼片探頭(24)結(jié)合在一起，探頭(24)沿著垂直軸線從定子(30)移動(dòng)，轉(zhuǎn)子(28)在其軸上旋轉(zhuǎn)貼片探頭(24)。當(dāng)帶有貼片探頭(24)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分移動(dòng)時(shí)，提供完善的動(dòng)力，減少了在高加速度里以同樣數(shù)量的力移動(dòng)的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H05K13/04GK102186331SQ20111011735
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者林浩元, 吳彩鳴, 江永明, 廖永平 申請(qǐng)人:雅科貝思精密機(jī)電(上海)有限公司