CN106026512A - 一种高精度高加速卧立结合运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度高加速卧立结合运动平台，包括底座、承载平台及至少两个第一直线电机，其中，承载平台可往复直线运动地设置于底座上；至少两个第一直线电机用于共同驱动承载平台，其中至少有一个位于承载平台运动轨迹的第一端，其余的位于承载平台运动轨迹的第二端，且承载平台运动轨迹第一端至少有一个卧式直线电机，第二端至少有一个立式直线电机；上述运动平台通过至少两个第一直线电机从两端同时驱动承载平台，能够使承载平台获得更大加速度，更快达到所需速度，同时能够增加其运动速度，通过分设于承载平台两端的卧式及立式直线电机，能够在水平面及竖直面内使承载平台保持动态平衡，有助于改善其动态性能，提高可靠性及稳定性。

Description

一种高精度高加速卧立结合运动平台

技术领域

本发明涉及运动平台技术领域，特别涉及一种高精度高加速卧立结合运动平台。

背景技术

随着在科学技术的不断进步，需要运动平台更快更准，这对运动平台的驱动结构提出了更高的要求，而现有的运动平台主要有两种驱动方式，一种是采用传统的旋转电机驱动的方式，这种驱动方式受加工精度、惯量、刚度、磨损等因素的限制，无法满足所需的高速度及高精度的要求；另一种是通过一直线电机驱动运动平台运动，相对于上述的旋转电机驱动方式，省去了用于将旋转运动转化为直线运动的一系列传动机构，响应速度、运行速度以及精度均有了较大的提升，在上述结构下提高运动平台的速度，就需要增大电流，这会导致直线电机发热量上升，但是受直线电机本身散热及结构设计等问题的制约，在运动平台的速度到达一定程度后，继续提升，将会导致直线电机过热，容易导致直线电机损坏，甚至引发安全事故，且在负载时，由于机械结构不对称，受力点位于运动平台的一侧，导致运动平台动态性能、可靠性及稳定性较差，限制了高速运动平台的发展。

因此，如何提供一种运动平台，提高其运行速度，改善其动态性能，提高可靠性及稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度高加速卧立结合运动平台，以达到提高其运行速度，改善其动态性能，提高可靠性及稳定性的目的。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案：

一种高精度高加速卧立结合运动平台，包括：

底座；

可往复直线运动地设置于所述底座上的承载平台；

用于共同驱动所述承载平台运动的至少两个第一直线电机，至少两个所述第一直线电机中至少有一个位于所述承载平台运动轨迹的第一端，其余的所述第一直线电机位于所述承载平台运动轨迹的第二端，且位于所述承载平台运动轨迹第一端的所述第一直线电机中至少有一个为卧式直线电机，位于所述承载平台运动轨迹第二端的所述第一直线电机中至少有一个为立式直线电机。

优选地，位于所述承载平台运动轨迹第一端的所述第一直线电机均为卧式直线电机，位于所述承载平台运动轨迹第二端的所述第一直线电机均为立式直线电机。

优选地，所述底座上还设置有防撞装置，所述防撞装置包括安装座以及弹性件，所述安装座位于所述承载平台与所述第一直线电机之间并靠近所述第一直线电机的位置上，所述弹性件设置于所述安装座朝向所述承载平台的表面上。

优选地，所述第一直线电机的初级设置于所述底座以及所述承载平台中的一个上，次级设置于所述底座以及所述承载平台中的另一个上。

优选地，还包括可往复直线运动地设置于所述承载平台上的工作台以及用于驱动所述工作台运动的第二直线电机。

优选地，所述第二直线电机的初级设置于所述底座及所述承载平台中的一个上，次级设置于所述工作台上，或者，所述第二直线电机的次级设置于所述底座及所述承载平台中的一个上，初级设置于所述工作台上。

优选地，所述第一直线电机的初级外以及所述第二直线电机的初级外均罩设有磁屏蔽箱体。

优选地，所述磁屏蔽箱体上开设有散热孔。

优选地，还包括用于检测所述承载平台位移的第一位移检测装置以及用于检测所述工作台位移的第二位移检测装置。

优选地，所述第一位移检测装置包括第一标尺光栅以及第一光栅读数头，所述第一标尺光栅设置于所述底座以及所述承载平台中的一个上，所述第一光栅读数头设置于所述底座以及所述承载平台中的另一个上；所述第二位移检测装置包括第二标尺光栅以及第二光栅读数头，所述第二标尺光栅设置于所述承载平台以及所述工作台中的一个上，所述第二光栅读数头设置于所述承载平台以及所述工作台中的另一个上。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的高精度高加速卧立结合运动平台，包括底座、承载平台以及至少两个第一直线电机，其中，底座主要起支撑及承载其上部件的作用；承载平台可往复直线运动地设置于底座上；至少两个第一直线电机用于共同驱动承载平台运动，至少两个第一直线电机中至少有一个位于承载平台运动轨迹的第一端，其余的第一直线电机位于承载平台运动轨迹的第二端，且位于承载平台运动轨迹第一端的第一直线电机中至少有一个为卧式直线电机，位于承载平台运动轨迹第二端的第一直线电机中至少有一个为立式直线电机；

由此可见，本发明提供的高精度高加速卧立结合运动平台，在承载平台运动轨迹的两端分别设置有至少一个第一直线电机，从两端同时驱动承载平台运动，与现有技术中单个直线电机驱动的结构相比，在输入同等电流的前提下，能够使承载平台获得更大的加速度，更快的达到所需速度，增加其运动速度的同时，避免直线电机过热；承载平台两端均有受力点，并且在承载平台运动轨迹的第一端设置有至少一个卧式直线电机，第二端设置有至少一个立式直线电机，通过卧式直线电机及立式直线电机的配合能够在水平面以及竖直面内使承载平台保持动态平衡，有助于改善其动态性能，提高可靠性及稳定性。

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为本发明实施例提供的高精度高加速卧立结合运动平台在一种视角下的结构示意图；

图2为图1的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的高精度高加速卧立结合运动平台在另一种视角下的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种高精度高加速卧立结合运动平台，以达到提高其运行速度，改善其动态性能，提高可靠性及稳定性的目的。

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。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例提供的高精度高加速卧立结合运动平台在一种视角下的结构示意图，图2为图1的局部结构示意图，图3为本发明实施例提供的高精度高加速卧立结合运动平台在另一种视角下的结构示意图。

本发明实施例提供的一种高精度高加速卧立结合运动平台，包括底座1、承载平台3以及至少两个第一直线电机2。

其中，底座1主要起支撑及承载其上部件的作用；承载平台3可往复直线运动地设置于底座1上；至少两个第一直线电机2用于共同驱动承载平台3运动，至少两个第一直线电机2中至少有一个位于承载平台3运动轨迹的第一端，其余的第一直线电机2位于承载平台3运动轨迹的第二端，且位于承载平台3运动轨迹第一端的第一直线电机2中至少有一个为卧式直线电机，位于承载平台3运动轨迹第二端的第一直线电机2中至少有一个为立式直线电机。

与现有技术相比，本发明实施例提供的高精度高加速卧立结合运动平台，在承载平台3运动轨迹的两端分别设置有至少一个第一直线电机2，从两端同时驱动承载平台3运动，在输入同等电流的前提下，能够使承载平台3获得更大的加速度，更快的达到所需速度，增加其运动速度的同时，避免直线电机过热；承载平台3两端均有受力点，并且在承载平台3运动轨迹的第一端设置有至少一个卧式直线电机，第二端设置有至少一个立式直线电机，通过卧式直线电机及立式直线电机的配合能够在水平面以及竖直面内使承载平台3保持动态平衡，有助于改善其动态性能，提高可靠性及稳定性。

上述的卧式直线电机为初级和次级均与底座1平行的直线电机，而立式直线电机为初级和次级均与底座1垂直的直线电机。

由于卧式直线电机与立式直线电机结构上的不同，其与承载平台3的连接结构也要相应的发生变化，因此，为了便于高精度高加速卧立结合运动平台的制造，位于承载平台3运动轨迹第一端的第一直线电机2均为卧式直线电机，位于承载平台3运动轨迹第二端的第一直线电机2均为立式直线电机，在图1所示的实施例中，承载平台3运动轨迹第一端设置有一卧式直线电机，第二端设置有一立式直线电机。

由于承载平台3速度较快，一旦与直线电机发生碰撞，不但会导致直线电机及承载平台3的损坏，产生较大的噪音，还容易使承载平台3上承载的加工工件受到影响，因此，在本发明实施例中，底座1上还设置有防撞装置9，防撞装置9包括安装座91以及弹性件92，安装座91位于承载平台3与第一直线电机2之间并靠近第一直线电机2的位置上，弹性件92设置于安装座91朝向承载平台3的表面上，当承载平台3运动至靠近第一直线电机2的位置时，会首先与防撞装置9上的弹性件92接触而停止运动，从而避免承载平台3与第一直线电机2发生碰撞，保护第一直线电机2免受损坏，同时弹性件92能够保护承载平台3，并减小噪音。优选地，弹性件92可以为橡胶垫、压缩弹簧、或者两者的组合等等。

直线电机的初级也可以称之为定子，次级也可以称之为动子，在本发明实施例中，第一直线电机2的初级21设置于底座1以及承载平台3中的一个上，次级22设置于底座1以及承载平台3中的另一个上。在图1所示的实施例中，第一直线电机2的初级21设置于底座1上，次级22与承载平台3固连。

高精度高加速卧立结合运动平台只支持一个方向上的运动无法满足需要，因此，在本发明实施例中，高精度高加速卧立结合运动平台还包括可往复直线运动地设置于承载平台3上的工作台4以及用于驱动工作台4运动的第二直线电机7。这样，能够使工作台4实现在平面内的二维运动，满足更多的要求。

第二直线电机7可以为一个，也可以设置多个，既可以全部位于工作台4的一端，也可以分别位于工作台4的两端，在本发明实施例中，第二直线电机7设置有一个。

进一步优化上述技术方案，第二直线电机7的初级71设置于底座1及承载平台3中的一个上，次级72设置于工作台4上，或者，第二直线电机7的次级72设置于底座1及承载平台3中的一个上，初级71设置于工作台4上。

如果将第二直线电机7的初级71或次级72设置于承载平台3上，会导致承载平台3重量增加，从而影响承载平台3获得的加速度及精准度，因此，在图1所示的实施例中，第二直线电机7的初级71设置于底座1上，次级72设置于工作台4上，进一步地，由于承载平台3运动时，工作台4也会随之在承载平台3两端的第一直线电机2间往复运动，为了避免第二直线电机7的初级及次级在上述运动中发生干涉，在本发明实施例中，第二直线电机7为卧式直线电机，且其初级71的宽度大于次级72的宽度。

在使用过程中，直线电机的初级周围会存在磁场，当高精度高加速卧立结合运动平台用于晶圆等精密的半导体器件加工时，该磁场会对加工工件的性能产生影响，为了避免电机磁场对加工工件的影响，在本发明实施例中，第一直线电机2的初级21外以及第二直线电机7的初级71外均罩设有磁屏蔽箱体8，通过在直线电机的初级外罩设磁屏蔽箱体8，能够有效屏蔽直线电机初级的磁场，避免直线电机漏磁对加工工件产生不良影响，进一步地，为了避免第一直线电机2及第二直线电机7由于过热而无法正常工作，磁屏蔽箱体8上开设有散热孔。

为了能够对高精度高加速卧立结合运动平台进行准确控制，提高其精准度，在本发明实施例中，高精度高加速卧立结合运动平台还包括用于检测承载平台3位移的第一位移检测装置5以及用于检测工作台4位移的第二位移检测装置6。

进一步优化上述技术方案，第一位移检测装置5包括第一标尺光栅52以及第一光栅读数头51，第一标尺光栅52设置于底座1以及承载平台3中的一个上，第一光栅读数头51设置于底座1以及承载平台3中的另一个上。第二位移检测装置6包括第二标尺光栅62以及第二光栅读数头61，第二标尺光栅62设置于承载平台3以及工作台4中的一个上，第二光栅读数头61设置于承载平台3以及工作台4中的另一个上。

当然，光栅尺位移检测装置仅仅是本发明提供的一种优选实施方式，并不仅仅限于此，位移检测装置还可以采用其他结构，比如电感式位移传感器、电涡流式位移传感器等等，只要能够检测位移即可。

在实际应用过程中，上述的第一位移检测装置5以及第二位移检测装置6可以与控制器的输入端相连，而控制器的输出端与第一直线电机2以及第二直线电机7相连，第一位移检测装置5以及第二位移检测装置6将检测到的位移信息发送到控制器，控制器根据上述位移信息按照预定指令控制第一直线电机2和/或第二直线电机7运动，使工作台4到达预定位置。

控制器可根据负载及负载的位置变化情况分配各直线电机的承载，从而减小由于结构配置或负载变化引起的动态误差，进一步改善高精度高加速卧立结合运动平台的动态性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，包括：

底座(1)；

可往复直线运动地设置于所述底座(1)上的承载平台(3)；

用于共同驱动所述承载平台(3)运动的至少两个第一直线电机(2)，至少两个所述第一直线电机(2)中至少有一个位于所述承载平台(3)运动轨迹的第一端，其余的所述第一直线电机(2)位于所述承载平台(3)运动轨迹的第二端，且位于所述承载平台(3)运动轨迹第一端的所述第一直线电机(2)中至少有一个为卧式直线电机，位于所述承载平台(3)运动轨迹第二端的所述第一直线电机(2)中至少有一个为立式直线电机。

2.根据权利要求1所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，位于所述承载平台(3)运动轨迹第一端的所述第一直线电机(2)均为卧式直线电机，位于所述承载平台(3)运动轨迹第二端的所述第一直线电机(2)均为立式直线电机。

3.根据权利要求1所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，所述底座(1)上还设置有防撞装置(9)，所述防撞装置(9)包括安装座(91)以及弹性件(92)，所述安装座(91)位于所述承载平台(3)与所述第一直线电机(2)之间并靠近所述第一直线电机(2)的位置上，所述弹性件(92)设置于所述安装座(91)朝向所述承载平台(3)的表面上。

4.根据权利要求1所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，所述第一直线电机(2)的初级(21)设置于所述底座(1)以及所述承载平台(3)中的一个上，次级(22)设置于所述底座(1)以及所述承载平台(3)中的另一个上。

5.根据权利要求1所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，还包括可往复直线运动地设置于所述承载平台(3)上的工作台(4)以及用于驱动所述工作台(4)运动的第二直线电机(7)。

6.根据权利要求5所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，所述第二直线电机(7)的初级(71)设置于所述底座(1)及所述承载平台(3)中的一个上，次级(72)设置于所述工作台(4)上，或者，所述第二直线电机(7)的次级(72)设置于所述底座(1)及所述承载平台(3)中的一个上，初级(71)设置于所述工作台(4)上。

7.根据权利要求6所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，所述第一直线电机(2)的初级(21)外以及所述第二直线电机(7)的初级(71)外均罩设有磁屏蔽箱体(8)。

8.根据权利要求7所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，所述磁屏蔽箱体(8)上开设有散热孔。

9.根据权利要求5所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，还包括用于检测所述承载平台(3)位移的第一位移检测装置(5)以及用于检测所述工作台(4)位移的第二位移检测装置(6)。

10.根据权利要求8所述的高精度高加速卧立结合运动平台，其特征在于，所述第一位移检测装置(5)包括第一标尺光栅(52)以及第一光栅读数头(51)，所述第一标尺光栅(52)设置于所述底座(1)以及所述承载平台(3)中的一个上，所述第一光栅读数头(51)设置于所述底座(1)以及所述承载平台(3)中的另一个上；所述第二位移检测装置(6)包括第二标尺光栅(62)以及第二光栅读数头(61)，所述第二标尺光栅(62)设置于所述承载平台(3)以及所述工作台(4)中的一个上，所述第二光栅读数头(61)设置于所述承载平台(3)以及所述工作台(4)中的另一个上。