CN104019332B - 一种超长行程高加速高精密定位一维平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超长行程高加速高精密定位一维平台，包括底座，直线电机动子，粗定位平台，压电致动器，高精密定位平台，第一直线电机定子，第一缓冲连接板，第二直线电机定子，第二缓冲连接板。粗定位平台通过压电致动器连接高精密定位平台，粗定位平台与所述超长行程直线电机定子连接，第一超长行程直线电机定子与第二超长行程直线电机定子串联连接，第一缓冲连接板与第二缓冲连接板通过串联连接来实现粗定位平台超长行程，第一超长行程直线电机定子通过第一缓冲连接板与大理石底座连接，第二缓冲连接板通过第二缓冲连接板与大理石底座连接。该超长行程高加速高精密定位一维平台解决了现有技术无法突破更长行程高加速的精密定位问题。

Description

一种超长行程高加速高精密定位一维平台

技术领域：

本发明涉及一种一维平台，尤其涉及一种超长行程高加速高精密定位一维平台。

背景技术

在超精密加工，微电子制造等精密工程领域，大行程、高加速和高精密定位平台作为关键设备起着非常重要的作用，随着高科技发展和市场需求增加，在满足高加速和高精密定位的同时，对超长行程的定位提出了更高的要求。设计超长行程、高加速高精密定位平台对于提高平台速度和加速度，缩短机械加工时间，有效的提高生产率具有重要意义。

目前国内的高加速高精密的定位主要是音圈电机与压电驱动器等来完成,这些定位虽然对于加速速度有了一定的提高，但是定位的行程会受到限制；通过超长行程直线电机可以突破定位行程的限制，实现超长行程，并且满足高加速高精密定位，这对于现代化的微电子制造领域的应用具有一定的应用意义。

发明内容

针对上述缺陷或不足，提供了超长行程高加速高精密定位一维平台，该精密定位一维平台解决了现有技术无法突破超长行程高加速的高精密定位问题。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

包括，底座上安装有相串联的第一缓冲连接板和第二缓冲连接板，第一缓冲连接板上安装有第一直线电机定子，第二缓冲连接板上安装有第二直线电机定子，第一直线电机定子与第二直线电机定子串联连接，组成了超长行程电机直线电机定子，超长行程电机直线电机定子上通过轨道安装有粗定位平台，粗定位平台的中央安装有高精密定位平台，粗定位平台与高精密定位平台之间通过压电致动器相连接，粗定位平台的下面安装有用于提供动力的直线电机动子。

所述第一直线电机定子上安装有第一导轨和第三导轨，第二直线电机定子上安装有第二导轨和第四导轨，第一导轨与第二导轨串联连接，组成了第一超长导轨，第三导轨与第四导轨串联连接，组成了第二超长导轨；粗定位平台的下表面两侧安装有与第一超长导轨以及第二超长导轨相配合的第一滑块。

所述第一超长导轨与第二超长导轨的两端安装有用于位移限制的第一导轨挡块和第二导轨挡块。

粗定位平台上安装有用于读取粗定位平台运动位移的粗光栅尺读数头，以及用于读取高精密定位平台运动位移的精光栅尺读数头。

所述直线电机动子上开设有螺纹口，粗定位平台通过螺纹口与直线电机动子紧固连接。

所述超长行程电机直线电机定子的两端安装有用于限制直线电机动子在预订行程内运动的第一挡板和第二挡板。

所述底座的一侧上安装有第一轨道和第二轨道，第一轨道和第二轨道相串联连接，组成了第一超长轨道，底座的另一侧上安装有第三轨道和第四轨道，第三轨道和第四轨道相串联连接，组成了第二超长轨道，第一超长轨道与第二超长轨道相平行，第一超长轨道与第二超长轨道的外侧安装有若干导杆挡块；相串联的第一缓冲连接板与第二缓冲连接板结构相同，其中，第一缓冲连接板的下表面的两侧安装有与第一超长轨道和第二超长轨道相配合的第二滑块，第一缓冲连接板的两侧安装有导杆，导杆的两端套设有弹簧，当第一缓冲连接板安装于底座上时，导杆的两端所套设的弹簧卡合于导杆挡块的两侧。

所述底座上安装有用于限制第一缓冲连接板和第二缓冲连接板位移的第一缓冲连接板挡块和第二缓冲连接板挡块。

与现有技术比较，本发明的有效果为：

本发明提供一种超长行程高加速高精密定位一维平台，把第一超长行程直线电机定子与第二超长行程直线电机定子串联连接，并可以根据需要增加相同直线电机定子进行串联，最终实现超长行程运动，另外，由于在底座与直线电机定子之间安装有第一缓冲连接板与第二缓冲连接板，并且第一缓冲连接板与第二缓冲连接板通过串联连接来实现电机在运动过程中振动减弱或者隔振，最终实现超长行程高加速高精密定位的一维运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明超长行程高加速高精密定位一维平台结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一维定位平台结构示意图；

图3为本发明实施例提供的直线电机动子放大结构示意图；

图4为本发明实施例提供超长行程电机定子的放大结构示意图；

图5为本发明实施例提供的缓冲板的放大结构示意图；

图6为本发明实施例提供的大理石底座放大结构示意图。

图中，1为底座，2为直线电机动子，3为粗定位平台，4为压电致动器，5为高精密定位平台，6为第一直线电机定子，7为第一缓冲连接板，8为第二直线电机定子，9为第二缓冲连接板，10为第一滑块，11为粗光栅尺读数头，12为精光栅尺读数头，13为螺纹口，14为第一挡板，15为第一导轨挡块，16-1为第一导轨，16-2为第三导轨，17-1为第二导轨，17-2为第四导轨，18为第二导轨挡块，19为第二挡板，20为螺孔，21为固定孔，22为弹簧，23为导杆，24为第二滑块，25为第一挡块，26为导杆挡块，27-1为第一轨道，27-2为第三轨道，28-1为第二轨道，28-2为第四轨道，29为第二挡块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种超长行程高加速高精密定位一维平台，包括，底座1上安装有相串联的第一缓冲连接板7和第二缓冲连接板9，第一缓冲连接板7上安装有第一直线电机定子6，第二缓冲连接板9上安装有第二直线电机定子8，第一直线电机定子6与第二直线电机定子8串联连接，组成了超长行程电机直线电机定子，本发明中，在行程的选择上能够通过增加相同的直线电机定子进行串联以扩大运动行程，最终实现超长行程的运动位移；超长行程电机直线电机定子上通过轨道安装有粗定位平台3，粗定位平台3的中央安装有高精密定位平台5，粗定位平台3与高精密定位平台5之间通过压电致动器4相连接，粗定位平台3的下面安装有用于提供动力的直线电机动子2，其中，本发明的底座为大理石底座，第一缓冲连接板7和第二缓冲连接板9均通过定位孔21固定安装于大理石底座上。

如图2、4所示，所述第一直线电机定子6上安装有第一导轨16-1和第三导轨16-2，第二直线电机定子8上安装有第二导轨17-1和第四导轨17-2，第一导轨16-1与第二导轨17-1串联连接，组成了第一超长导轨，第三导轨16-2与第四导轨17-2串联连接，组成了第二超长导轨，；粗定位平台3的下表面两侧安装有与第一超长导轨以及第二超长导轨相配合的第一滑块10，粗定位平台3上安装有用于读取粗定位平台3运动位移的粗光栅尺读数头11，以及用于读取高精密定位平台5运动位移的精光栅尺读数头12；进一步的，第一超长导轨与第二超长导轨的两端安装有用于位移限制的第一导轨挡块15和第二导轨挡块18，超长行程电机直线电机定子的两端安装有用于限制直线电机动子6在预订行程内运动的第一挡板14和第二挡板19，第一导轨挡块15和第二导轨挡块18安装于第一挡板14和第二挡板19上。

如图3所示，直线电机动子2上开设有螺纹口13，粗定位平台3通过螺纹口13与直线电机动子2紧固连接。

如图5、6所示，底座1的一侧上安装有第一轨道27-1和第二轨道28-1，第一轨道27-1和第二轨道28-1相串联连接，组成了第一超长轨道，底座1的一另一侧上安装有第三轨道27-2和第四轨道28-2，第三轨道27-2和第四轨道28-2相串联连接，组成了第二超长轨道，第一超长轨道与第二超长轨道相平行，第一超长轨道与第二超长轨道的外侧安装有若干导杆挡块26；相串联的第一缓冲连接板7与第二缓冲连接板9结构相同，其中，第一缓冲连接板7的下表面的两侧安装有与第一超长轨道和第二超长轨道相配合的第二滑块24，第一缓冲连接板7的两侧安装有导杆23，并通过螺钉穿过固定孔21固定，导杆23的两端套设有弹簧22，当第一缓冲连接板7安装于底座1上时，导杆23的两端所套设的弹簧22卡合于导杆挡块26的两侧，通过弹簧22来吸收或者减低平台的振动能量。所述底座1上安装有用于限制第一缓冲连接板7和第二缓冲连接板9位移的第一缓冲连接板的第一挡块25和第二缓冲连接板的第二挡块29，以防止超出位移限制，第一缓冲连接板7与第二缓冲连接板9的两端开设有用于安装第一挡板14和第二挡板19的螺孔20。

本发明的工作过程为：

直线电机动子2在超长行程电机直线电机定子上驱动粗定位平台3进行微米定位，通过粗光栅尺堵头11读取粗定位平台定位精度，同时读取精光栅尺定位精度，得到精定位平台定位误差，通过电压致动器4驱动精定位平台进行纳米定位。在粗定位平台高速运动过程中产生的振动通过缓冲板进行减弱和吸收。最终实现超长行程的高加速超精密定位过程。

本发明把直线电机动子2与串联的第一直线电机定子6和第二直线电机定子8组成粗定位平台动力部分。粗定位平台3与高精密定位平台5之间通过压电致动器4提高微驱动。粗定位平台3上安装有用于读取粗定位平台3运动位移的粗光栅尺读数头11，以及用于读取高精密定位平台5运动位移的精光栅尺读数头12。第一缓冲连接板7的下表面的两侧安装有与第一超长轨道和第二超长轨道相配合的第二滑块24，第一缓冲连接板7的两侧安装有导杆23，并通过螺钉穿过固定孔21固定，导杆23的两端套设有弹簧22，当第一缓冲连接板7安装于底座1上时，导杆23的两端所套设的弹簧22卡合于导杆挡块26的两侧，通过弹簧22来吸收或者减低平台的振动能量。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超长行程高加速高精密定位一维平台，其特征在于，包括，底座(1)上安装有相串联的第一缓冲连接板(7)和第二缓冲连接板(9)，第一缓冲连接板(7)上安装有第一直线电机定子(6)，第二缓冲连接板(9)上安装有第二直线电机定子(8)，第一直线电机定子(6)与第二直线电机定子(8)串联连接，组成了超长行程电机直线电机定子，超长行程电机直线电机定子上通过轨道安装有粗定位平台(3)，粗定位平台(3)的中央安装有高精密定位平台(5)，粗定位平台(3)与高精密定位平台(5)之间通过压电致动器(4)相连接，粗定位平台(3)的下面安装有用于提供动力的直线电机动子(2)；所述直线电机动子(2)上开设有螺纹口(13)，粗定位平台(3)通过螺纹口(13)与直线电机动子(2)紧固连接；所述超长行程电机直线电机定子的两端安装有用于限制直线电机动子(2)在预订行程内运动的第一挡板(14)和第二挡板(19)。

2.根据权利要求1所述的超长行程高加速高精密定位一维平台，其特征在于，所述第一直线电机定子(6)上安装有第一导轨(16-1)和第三导轨(16-2)，第二直线电机定子(8)上安装有第二导轨(17-1)和第四导轨(17-2)，第一导轨(16-1)与第二导轨(17-1)串联连接，组成了第一超长导轨，第三导轨(16-2)与第四导轨(17-2)串联连接，组成了第二超长导轨；粗定位平台(3)的下表面两侧安装有与第一超长导轨以及第二超长导轨相配合的第一滑块(10)。

3.根据权利要求2所述的超长行程高加速高精密定位一维平台，其特征在于，所述第一超长导轨与第二超长导轨的两端安装有用于位移限制的第一导轨挡块(15)和第二导轨挡块(18)。

4.根据权利要求1或2所述的超长行程高加速高精密定位一维平台，其特征在于，粗定位平台(3)上安装有用于读取粗定位平台(3)运动位移的粗光栅尺读数头(11)，以及用于读取高精密定位平台(5)运动位移的精光栅尺读数头(12)。

5.根据权利要求1所述的超长行程高加速高精密定位一维平台，其特征在于，所述底座(1)的一侧上安装有第一轨道(27-1)和第二轨道(28-1)，第一轨道(27-1)和第二轨道(28-1)相串联连接，组成了第一超长轨道，底座(1)的另一侧上安装有第三轨道(27-2)和第四轨道(28-2)，第三轨道(27-2)和第四轨道(28-2)相串联连接，组成了第二超长轨道，第一超长轨道与第二超长轨道相平行，第一超长轨道与第二超长轨道的外侧安装有若干导杆挡块(26)；相串联的第一缓冲连接板(7)与第二缓冲连接板(9)结构相同，其中，第一缓冲连接板(7)的下表面的两侧安装有与第一超长轨道和第二超长轨道相配合的第二滑块(24)，第一缓冲连接板(7)的两侧安装有导杆(23)，导杆(23)的两端套设有弹簧(22)，当第一缓冲连接板(7)安装于底座(1)上时，导杆(23)的两端所套设的弹簧(22)卡合于导杆挡块(26)的两侧。

6.根据权利要求1所述的超长行程高加速高精密定位一维平台，其特征在于，所述底座(1)上安装有用于限制第一缓冲连接板(7)和第二缓冲连接板(9)位移的第一缓冲连接板挡块(25)和第二缓冲连接板挡块(29)。