CN115849048B - 激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台，包括水平的板状运动台和XYZ三方向驱动单元，XYZ三方向驱动单元包括同步带，同步带内包括三个同步带轮，三个同步带轮将同步带张紧成等腰顶点朝下的等腰三角形；同步带上端的一段为水平段带体，板状运动台水平于所述水平段带体上侧，且水平段带体的上侧中部至少存在一个节点与所述板状运动台底面固定；本发明将板状运动台的XYZ三方向的位置微调结构高度集成化，实现空间节约的目的。
Description
技术领域
本发明属于运动台领域。
背景技术
激光辅助MicroLED巨量转移系统中，如现有专利介绍的CN202110819686.7一种激光辅助原位巨量转移方法及系统中，需要利用“运动台”实现XYZ三个方向的微调，使目标基板上的MicroLED芯片的位置与临时转移结构上的待转移MicroLED芯片位置对准；
上述专利的技术方案中并未对“运动台”的驱动结构进行详细介绍，传统的做法中，如果现有“运动台”实现XYZ三个方向的微调，至少需要X方向的位置调节装置、Y方向位置调节装置和Z方向位置调节装置三套独立的运动系统进行组装协调才能实现，从而造成占用空间偏大的问题，尤其存在横向XY空间占用过大的问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台，将板状运动台的XYZ三方向的位置微调结构高度集成化，实现空间节约的目的。
技术方案：为实现上述目的，本发明的激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台，包括水平的板状运动台和XYZ三方向驱动单元，XYZ三方向驱动单元包括同步带，同步带内包括三个同步带轮，三同步带轮将同步带张紧成等腰顶点朝下的等腰三角形；同步带上端的一段为水平段带体，板状运动台水平于水平段带体上侧，且水平段带体的上侧中部至少存在一个节点与板状运动台底面固定。
进一步的，三同步带轮分别为第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮；第三同步带轮在第一同步带轮与第二同步带轮之间的下方；板状运动台横跨在在第一同步带轮与第二同步带轮上，第一同步带轮与第二同步带轮向上刚性支撑水平的板状运动台。
进一步的，第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮中的任意一个的主动转动，使同步带的水平段带体带动水平段带体做X方向运动；
第三同步带轮在X和Z方向均锁定，且同步带在三个同步带轮的约束下始终绷紧成等腰三角形，第一同步带轮和第二同步带轮在X方向上做等速的相互远离或相互靠近使水平段带体和板状运动台在姿态保持不变的情况下做Z方向运动；
第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮轴心处均沿Y方向活动穿过有一根导向轴；第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮同步沿导向轴方向的滑移，使同步带以及板状运动台做Y方向运动。
进一步的，沿Y方向分别同轴心活动穿过第一同步带轮和第二同步带轮的导向轴均为截面为圆形的圆轴，两圆轴分别与第一同步带轮和第二同步带轮内同轴心的滑动穿过孔内壁同轴心滑动配合；
沿Y方向同轴心活动穿过第三同步带轮的导向轴均为截面为六边形的六角轴，六角轴与第三同步带轮内同轴心的内六角滑孔内壁滑动配合；还包括固定设置的a伺服电机，a伺服电机驱动连接六角轴。
进一步的，还包括沿X方向丝杆传动杆，丝杆传动杆随升降梁同步升降，b伺服电机驱动连接丝杆传动杆；丝杆传动杆包括第一外螺纹段和第二外螺纹段，第一外螺纹段和第二外螺纹段的螺纹旋向相反；第一外螺纹段和第二外螺纹段外分别传动配合有两丝杆螺母，两丝杆螺母分别固定连接两圆轴一端，丝杆传动杆的旋转使两丝杆螺母做相互靠近或相互远离的运动。
进一步的，还包括向上弹性顶压升降梁的a弹簧件，在a弹簧件的向上弹性顶压的作用下，第一同步带轮和第二同步带轮始终有向上运动的趋势，使同步带始终呈绷紧状。
进一步的，还包括三个Y方向电动伸缩器，三个Y方向电动伸缩器的同步推进和缩回使三个同步带轮做Y方向的运动。
进一步的，激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台的工作方法：
板状运动台的XYZ三方向微调方法：
X方向微调：驱动a伺服电机；
Z方向微调：驱动b伺服电机；
Y方向微调：同步驱动三个Y方向电动伸缩器。
有益效果：本发明将板状运动台的XYZ三方向的位置微调结构高度集成化，实现空间节约的目的(尤其是XY方向)，避免传统的做法中需要X方向的位置调节装置、Y方向位置调节装置和Z方向位置调节装置三套独立的运动系统进行组装协调才能实现，从而造成占用空间偏大的问题，另外本装置不仅仅用在激光辅助MicroLED巨量转移系统领域，在其他需要三坐标调节的领域也可以使用。
附图说明
附图1为本装置的整体结构示意图；
附图2为本装置的正视图；
附图3为另一视角且隐去了丝杆传动装置后的示意图；
附图4为第一同步带轮/第二同步带轮示意图；
附图5为第三同步带轮示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至5所示的激光辅助MicroLED巨量转移系统的xyz运动台，包括水平的板状运动台21和XYZ三方向驱动单元100，XYZ三方向驱动单元100包括同步带19，同步带19内包括三个同步带轮1，三个同步带轮1将同步带19张紧成等腰顶点朝下的等腰三角形；同步带19上端的一段为水平段带体19.1，板状运动台21水平于水平段带体19.1上侧，且水平段带体19.1的上侧中部至少存在一个节点20与板状运动台21底面固定。
三同步带轮1分别为第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3；第三同步带轮1.3在第一同步带轮1.1与第二同步带轮1.2之间的下方；板状运动台21横跨在在第一同步带轮1.1与第二同步带轮1.2上，第一同步带轮1.1与第二同步带轮1.2向上刚性支撑水平的板状运动台21。
第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3中的任意一个的主动转动，使同步带19的水平段带体19.1带动水平段带体19.1做X方向运动；
第三同步带轮1.3在X和Z方向均锁定，且同步带19在三个同步带轮1的约束下始终绷紧成等腰三角形，第一同步带轮1.1和第二同步带轮1.2在X方向上做等速的相互远离或相互靠近使水平段带体19.1和板状运动台21在姿态保持不变的情况下做Z方向运动。
第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3轴心处均沿Y方向活动穿过有一根导向轴；第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3同步沿导向轴方向的滑移，使同步带19以及板状运动台21做Y方向运动。
如图4；沿Y方向分别同轴心活动穿过第一同步带轮1.1和第二同步带轮1.2的导向轴均为截面为圆形的圆轴8，两圆轴8分别与第一同步带轮1.1和第二同步带轮1.2内同轴心的滑动穿过孔9内壁同轴心滑动配合。
如图5；沿Y方向同轴心活动穿过第三同步带轮1.3的导向轴均为截面为六边形的六角轴16，六角轴16与第三同步带轮1.3内同轴心的内六角滑孔15内壁滑动配合；还包括固定设置的a伺服电机17，a伺服电机17固定在固定支架23上，a伺服电机17驱动连接六角轴16，从而驱动第三同步带轮1.3旋转。
两圆轴8上沿X方向上均贯通有X方向导向孔5，还包括沿X方向滑动穿过两X方向导向孔5的X方向导杆18；还包括与X方向导杆18平行的丝杆传动杆25，丝杆传动杆25的下侧平行设置有升降梁31，X方向导杆18两端通过连接件固定在升降梁31上；升降梁31上固定安装有轴承座29，丝杆传动杆25的两端部通过轴承转动安装在轴承座29上，升降梁31上还固定安装有b伺服电机24，b伺服电机24驱动连接丝杆传动杆25；丝杆传动杆25包括第一外螺纹段26和第二外螺纹段27，第一外螺纹段26和第二外螺纹段27的螺纹旋向相反；第一外螺纹段26和第二外螺纹段27外分别传动配合有两丝杆螺母6，两丝杆螺母6分别固定连接两圆轴8一端，丝杆传动杆25的旋转使两丝杆螺母6做相互靠近或相互远离的运动。
升降梁31下方平行设置有固定梁34，固定梁34通过固定支架23固定；升降梁31的下侧固定有一对Z方向导杆33，Z方向导杆33穿过固定梁34上的导向孔；还包括向上弹性顶压升降梁31的a弹簧件32，在a弹簧件32的向上弹性顶压的作用下，第一同步带轮1.1和第二同步带轮1.2始终有向上运动的趋势，从而使同步带19始终呈绷紧状，在本实施例中，a弹簧件32的提供的弹力需足够大，以维持静止状态的稳定性。
还包括三个Y方向电动伸缩器4，三个Y方向电动伸缩器4分别固定在两丝杆螺母6和a伺服电机17上，三个Y方向电动伸缩器4的伸缩杆末端均固定有万向滚珠座3，三个万向滚珠座3上的三个万向滚珠2分别滚动配合第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3的端面；第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3远离Y方向电动伸缩器4的一侧分别弹性顶压设置有三个b弹簧件11，第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3分别在三个b弹簧件11的弹性顶压下始终抵靠三个万向滚珠座3的三个万向滚珠2；三个Y方向电动伸缩器4的同步推进和缩回使第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3做Y方向的运动；
两圆轴8和六角轴16远离丝杆螺母6的一端通过轴承12分别转动安装有弹簧挡盘10，六角轴16远离a伺服电机17的一端也通过轴承12转动安装有弹簧挡盘10，三个b弹簧件11远离三同步带轮1的一端分别支撑在三弹簧挡盘10上。
工作方法：
板状运动台21的XYZ三方向微调方法：
X方向微调：控制a伺服电机17，使第三同步带轮1.3主动正向/反向转动，使同步带19的水平段带体19.1带动水平段带体19.1做X方向的位置微调；
Z方向微调：在结构上第三同步带轮1.3在X和Z方向均处于锁定状态，且本实施例中，a弹簧件32提供的弹力足够大，在a弹簧件32的向上弹性顶压的作用下，第一同步带轮1.1和第二同步带轮1.2始终有向上运动的趋势，从而使同步带19始终呈绷紧状，从而使同步带19在三个同步带轮1的约束下绷紧成等腰三角形；此时控制b伺服电机24，使丝杆传动杆25旋转，由于第一外螺纹段26和第二外螺纹段27的螺纹旋向相反，丝杆传动杆25的旋转使两丝杆螺母6做相互靠近或相互远离的等速运动，第一同步带轮1.1和第二同步带轮1.2在X方向上做等速的相互远离或相互靠近使水平段带体19.1和板状运动台21在姿态保持不变的情况下做Z方向运动；
Y方向微调：由于第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3分别在三个b弹簧件11的弹性顶压下始终抵靠三个万向滚珠座3的三个万向滚珠2；此时控制三个Y方向电动伸缩器4同步伸出和缩回，使第一同步带轮1.1、第二同步带轮1.2和第三同步带轮1.3做Y方向的运动。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台，其特征在于：包括水平的板状运动台(21)和XYZ三方向驱动单元(100)，所述XYZ三方向驱动单元(100)包括同步带(19)，所述同步带(19)内包括三个同步带轮(1)，三所述同步带轮(1)将同步带(19)张紧成等腰顶点朝下的等腰三角形；同步带(19)上端的一段为水平段带体(19.1)，板状运动台(21)水平于所述水平段带体(19.1)上侧，且所述水平段带体(19.1)的上侧中部至少存在一个节点(20)与所述板状运动台(21)底面固定；
三所述同步带轮(1)分别为第一同步带轮(1.1)、第二同步带轮(1.2)和第三同步带轮(1.3)；第三同步带轮(1.3)在第一同步带轮(1.1)与第二同步带轮(1.2)之间的下方；板状运动台(21)横跨在在第一同步带轮(1.1)与第二同步带轮(1.2)上，第一同步带轮(1.1)与第二同步带轮(1.2)向上刚性支撑水平的所述板状运动台(21)；
第一同步带轮(1.1)、第二同步带轮(1.2)和第三同步带轮(1.3)中的任意一个的主动转动，使同步带(19)的水平段带体(19.1)带动水平段带体(19.1)做X方向运动；
第三同步带轮(1.3)在X和Z方向均锁定，且同步带(19)在三个同步带轮(1)的约束下始终绷紧成等腰三角形，所述第一同步带轮(1.1)和第二同步带轮(1.2)在X方向上做等速的相互远离或相互靠近使水平段带体(19.1)和板状运动台(21)在姿态保持不变的情况下做Z方向运动；
第一同步带轮(1.1)、第二同步带轮(1.2)和第三同步带轮(1.3)轴心处均沿Y方向活动穿过有一根导向轴；第一同步带轮(1.1)、第二同步带轮(1.2)和第三同步带轮(1.3)同步沿导向轴方向的滑移，使同步带(19)以及板状运动台(21)做Y方向运动；
沿Y方向分别同轴心活动穿过第一同步带轮(1.1)和第二同步带轮(1.2)的所述导向轴均为截面为圆形的圆轴(8)，两所述圆轴(8)分别与所述第一同步带轮(1.1)和第二同步带轮(1.2)内同轴心的滑动穿过孔(9)内壁同轴心滑动配合；
沿Y方向同轴心活动穿过第三同步带轮(1.3)的所述导向轴均为截面为六边形的六角轴(16)，所述六角轴(16)与所述第三同步带轮(1.3)内同轴心的内六角滑孔(15)内壁滑动配合；还包括固定设置的a伺服电机(17)，所述a伺服电机(17)驱动连接所述六角轴(16)；
还包括沿X方向丝杆传动杆(25)，丝杆传动杆(25)随升降梁(31)同步升降，b伺服电机(24)驱动连接所述丝杆传动杆(25)；丝杆传动杆(25)包括第一外螺纹段(26)和第二外螺纹段(27)，第一外螺纹段(26)和第二外螺纹段(27)的螺纹旋向相反；第一外螺纹段(26)和第二外螺纹段(27)外分别传动配合有两丝杆螺母(6)，两所述丝杆螺母(6)分别固定连接两所述圆轴(8)一端，所述丝杆传动杆(25)的旋转使两丝杆螺母(6)做相互靠近或相互远离的运动。
2.根据权利要求1所述的激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台，其特征在于：还包括向上弹性顶压升降梁(31)的a弹簧件(32)，在a弹簧件(32)的向上弹性顶压的作用下，第一同步带轮(1.1)和第二同步带轮(1.2)始终有向上运动的趋势，使同步带(19)始终呈绷紧状。
3.根据权利要求2所述的激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台，其特征在于：还包括三个Y方向电动伸缩器(4)，三个所述Y方向电动伸缩器(4)的同步推进和缩回使三个同步带轮(1)做Y方向的运动。
4.根据权利要求3所述的激光辅助MicroLED巨量转移系统的三维运动台的工作方法，其特征在于：
板状运动台(21)的XYZ三方向微调方法：
X方向微调：驱动a伺服电机(17)；
Z方向微调：驱动b伺服电机(24)
Y方向微调：同步驱动三个Y方向电动伸缩器(4)。
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