CN117047499B - 纳米定位精度控制器及运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米定位精度控制器及运动平台，涉及运动平台技术领域。该运动平台包括：定位组件，该定位组件能够调整第一支架和第三支架的偏移程度，减少了运动过程的速度波动进而影响精度的问题，同时能够对减震的区域范围进一步限定，避免第一支架和第三支架端部与底部定位块之间因震动存在松动或缝隙；同时该运动平台还设置有保护组件，能够使物料台在迅速移动时通过气流迅速穿过物料台表面进而减少物料台运动时产生的声噪。

Description

纳米定位精度控制器及运动平台

技术领域

本发明属于运动平台技术领域，尤其涉及一种纳米定位精度控制器及运动平台。

背景技术

运动平台是机械装备的核心部件。机械导轨式运动平台由于高加速性能广泛应用在电子制造、激光加工等装备中。然而，由于受导轨摩擦及刚度不均匀的影响，运动平台精度受限。现有的高速运动平台的机械导轨，普遍采用均布螺钉孔实现导轨与运动平台基座的连接。然而，螺钉孔降低了导轨的刚度，均布螺钉孔导致刚度的周期变化，在运动程中，形成对运动平台的周期振动激励，造成运动过程的速度波动。从而降低了平台的精度。

现有技术提供了一些解决方案，例如专利US20190193325A1，该专利提供了一种用于微加工和纳米加工的仪器。其中，单个模块头可适于进行光刻、微接触印刷和/或纳米压印平版印刷。模块头底部设有滑动块，滑动块侧边配设多根螺纹柱，螺纹柱一端连接有定位组件，该定位组件通过调整自身定位转台进而调整运动平台的速度波动至合理范围。但是，该专利未能实现保护运动导轨以及承载台的技术效果，在此发明人认为还具有很大的改进空间。

发明内容

为了减少运动平台工作时造成的速度波动，以及实现保护物料台达成散热的技术效果，本发明提供了一种纳米定位精度控制器及运动平台。该纳米定位精度控制器，包括：控制器主体，控制器主体外侧设有承载台，承载台上设有运动装置，控制器主体包括方形壳体，该壳体上下面均固定连接有盖板，壳体内设有控制器元件，壳体侧壁开设有插孔，插孔上通过有与控制器元件相连的导线，导线输出端与运动装置相连。

进一步地，与该控制器元件相连的导线的输出端分别与位于第一滑轨、第二滑轨内的无刷直线伺服电机相连，控制器通过控制伺服电机进而控制运动装置的动停状态。

本发明中运动平台，包括运动装置，运动装置包括第一支架，第一支架一侧平行设有第三支架，第一支架和第三支架之间设有第二支架，第一支架和第三支架下方连接有承载台。

进一步地，在该运动平台实际工作时，第二支架左右两端均卡接在第一滑轨和第三滑轨内，当伺服电机启动时，第二支架可相对第三支架以及第一支架相对滑动，同时第二滑轨内的伺服电机可以控制外侧的滑移块进行移动。

本发明中，第一支架侧面设有第一滑轨，第三支架侧面设有第三滑轨，第一滑轨与第三滑轨相对设置，第一支架和第三支架端部设有定位组件，定位组件垂直承载台放置。

本发明中，第三支架一侧设有第一收线管，第二支架上方设有第二收线管，第二支架侧面开设有第二滑轨，第二滑轨内安装有滑移块，滑移块上端连接有物料台，物料台一侧连接有第二收线管。

进一步地，物料台上端连接有第二收线管，第二收线管设置在第二支架上，可与第二支架一同移动，并且第一收线管和第二收线管均采用多个空心长方体铰接的形式组成。此外，第一支架和第三支架下方固定连接有固定件，该固定件用于固定内部滑轨的位置，避免滑轨在运动过程中产生偏移，同时该固定件设于定位组件侧方。由于受滑轨摩擦及刚度不均匀的影响，运动平台精度受限。该运动平台的机械导轨，在支架端部设置的定位组件能够实现滑轨与承载台的连接，出于成本考虑，该运动平台在相对第一支架与第三支架滑移时，采用单个伺服电机控制的形式，容易造成左右平行度不一致的问题，因此在第一支架和第三支架端部设置有定位组件，通过定位组件控制左右两侧支架的平行度，并且减少运动平台周期震动产生的速度波动。

本发明中，定位组件包括支撑螺杆，支撑螺杆一端连接有第一支撑基体，第一支撑基体呈半球状，第一支撑基体侧面固定连接有第一外壳，第一支撑基体下方连接有转台，转台侧面环绕布设有牙形的第一齿槽。

进一步地，在平台还未开始工作时，人工可手动调整位于第一支撑基体一侧的第一转动柄，该第一转动柄端部设置有转杆，通过调整转杆带动内部的齿轮组转动，齿轮组转动带动转动轴以及连杆运动。

本发明中，第一外壳中空，第一外壳内设有第一转动柄，第一转动柄一端连接有齿轮组，齿轮组输出端连接有转动轴，转动轴外侧环绕设置连杆，连杆一端固定连接有转台，转台外侧套设有第二支撑基体。

进一步地，由于连杆一端与转台内壁固定连接，转台表面设置的第一齿槽与其配合的第二齿槽在连杆的带动作用下发生转动，由于支撑螺杆与第一支架和第三支架内部设有的孔体采用过盈配合的形式安装，因此第一齿槽与第二齿槽在产生相对转动运动的同时，相应的第二支撑基体相对第一支撑基体发生向下位移，当位于底部的定位块顶牢承载台使得第一转动柄无法转动时完成初步调整工作。

本发明中，第二支撑基体包括：上套体，上套体内壁设有与第一齿槽相配合的第二齿槽，上套体一端固定连接有下套体，上套体和下套体中心均开设通孔，下套体内的通孔外侧设有多层隔板，隔板一端与下套体内壁固定连接，隔板下方设置有定位块，转动轴一端与定位块连接。

进一步地，第一支撑基体，转台以及第二支撑基体之间层层套设的结构能够使定位组件逐级承受来自滑轨内第二支架移动带来的震动，减少第二支架频繁移动带来的震动影响，避免定位组件产生偏移。同时下套体内设置的多层隔板可将受到的震动分散传递至整个第二支撑基体进行消耗，有助于确保滑轨两端部的位移量可控在规定值范围内，进而确保滑轨两端部的对齐精度。值得一提的是，在第二支架运动过程中，其第一支架和第三支架端部受到的震动力最大，因此定位组件还能够对减震的区域范围进一步限定，具体是对第一支架和第三支架两端部的震动进行减震，避免第一支架和第三支架端部与底部定位块之间因震动存在松动或缝隙。

本发明中，物料台侧面还连接有多个保护组件，该保护组件包括保护外壳，保护外壳呈长方体状，其顶部均布设有通风孔，保护外壳侧面开设有空心槽体，该槽体内阵列配设第一板体，保护组件设置在运动平台两侧，滑移块移动的时候，两侧的保护组件具有碰撞保护作用，并且能够利用保护组件与第二支架的行程限位开关对应设置，用于控制滑移块的移动范围，

进一步地，保护组件内的空心槽体内设有缓流组件，缓流组件两侧阵列布设第一板体，且第一板体与缓流组件之间具有间隔距离，第一板体与缓流组件间隔的空间形成缓流区域，缓流组件包括弹簧，弹簧两端均固定连接有缓流柱体，缓流柱体上环绕设置有叶板，该叶板呈棱形。其中，缓流柱体均与第一板体内壁固定连接，在平台运动时能够通过弹簧削减来自水平方向的震动力，进一步地，在滑移块移动时，气流可顺着物料台表面通过，同时部分气流同样会穿过第一板体之间缝隙，由于气流穿过第一板体狭窄缝隙时，气流流速增加，气流在流经缓流区域时，气流被叶板阻拦，其中，叶板与缓流柱体之间采用铰接的形式连接，叶板受气流的作用力发生摆动进而扰乱原有的气流流向，保护组件内部通过的气流形成紊流，使得部分气体团积在缓流区域附近，使得气流可从多个通风孔中排出，以此减少物料台运动发出的声噪，气流能以不同角度发散出去，还减少了对物料台移动距离精度产生的影响，并且第一板体内能够放置部分与物料台相连的导线，对于导线能够起到保护作用。

与现有技术相比，本发明能够实现以下技术效果：设置有定位组件，能够调整第一支架和第三支架的偏移程度，减少了运动过程的速度波动进而影响精度的问题，同时能够对减震的区域范围进一步限定，避免第一支架和第三支架端部与底部定位块之间因震动存在松动或缝隙；设置有保护组件，能够使物料台在迅速移动时通过气流迅速穿过物料台表面进而减少物料台运动时产生的声噪。

附图说明

图1为本发明所涉及的纳米定位精度控制器及运动平台结构示意图；

图2为本发明所涉及的纳米定位精度控制器及运动平台另一视角的结构示意图；

图3为本发明所涉及的定位组件结构示意图；

图4为本发明所涉及的第一支撑基体与转台连接结构示意图；

图5为本发明所涉及的定位组件剖视图；

图6为图4中A处放大结构示意图；

图7为图5中B处放大结构示意图；

图8为第二支撑基体剖面示意图；

图9为保护组件与物料台连接结构示意图；

图10为保护组件剖面结构示意图；

图11为缓流组件结构示意图。

附图标记说明：1-承载台；2-运动装置；21-第一支架；211-第一滑轨；22-第一收线管；23-第二收线管；24-第二支架；241-第二滑轨；25-第三支架；251-第三滑轨；26-滑移块；27-物料台；3-定位组件；31-支撑螺杆；32-第一支撑基体；33-第一外壳；331-第一转动柄；332-齿轮组；333-转动轴；334-连杆；34-转台；341-第一齿槽；342-第二齿槽；35-第二支撑基体；351-上套体；352-下套体；353-通孔；354-隔板；355-定位块；4-保护组件；41-保护外壳；42-通风孔；43-第一板体；45-缓流区域；46-缓流组件；461-缓流柱体；462-叶板；463-弹簧。

具体实施方式

实施例1：

参考附图2所示，本发明提供了一种纳米定位精度控制器及运动平台。该纳米定位精度控制器，包括：控制器主体，控制器主体外侧设有承载台1，承载台1上设有运动装置2，控制器主体包括方形壳体，该壳体上下面均固定连接有盖板，壳体内设有控制器元件，壳体侧壁开设有插孔，插孔上通过有与控制器元件相连的导线，导线输出端与运动装置2相连。

参考附图1，图2所示，进一步地，与该控制器元件相连的导线的输出端分别与位于第一滑轨211、第二滑轨241内的无刷直线伺服电机相连，控制器通过控制伺服电机进而控制运动装置2的动停状态。

参考附图1，图2所示，本发明中运动平台，包括运动装置2，运动装置2包括第一支架21，第一支架21一侧平行设有第三支架25，第一支架21和第三支架25之间夹设有第二支架24，第一支架21和第三支架25下方连接有承载台1。

进一步地，在该运动平台实际工作时，第二支架24左右两端均卡接在第一滑轨211和第三滑轨251内，当伺服电机启动时，第二支架24可相对第三支架25以及第一支架21相对滑动，同时第二滑轨241内的伺服电机可以控制外侧的滑移块26进行移动。

本发明中，第一支架21侧面设有第一滑轨211，第三支架25侧面设有第三滑轨251，第一滑轨211与第三滑轨251相对设置，第一支架21和第三支架25端部设有定位组件3，定位组件3垂直承载台1放置。

本发明中，第三支架25一侧设有第一收线管22，第二支架24上方设有第二收线管23，第二支架24侧面开设有第二滑轨241，第二滑轨241内安装有滑移块26，滑移块26上端连接有物料台27，物料台27一侧连接有第二收线管23。

进一步地，物料台27上端连接有第二收线管23，第二收线管23设置在第二支架24上，可与第二支架24一同移动，并且第一收线管22和第二收线管23均采用多个空心长方体铰接的形式组成。此外，第一支架21和第三支架25下方固定连接有固定件，该固定件用于固定内部滑轨的位置，避免滑轨在运动过程中产生偏移，同时该固定件设于定位组件3侧方。由于受滑轨摩擦及刚度不均匀的影响，运动平台精度受限。该运动平台的机械导轨，在支架端部设置的定位组件3能够实现滑轨与承载台1的连接，出于成本考虑，该运动平台在相对第一支架21与第三支架25滑移时，采用单个伺服电机控制的形式，容易造成左右平行度不一致的问题，因此在第一支架21和第三支架25端部设置有定位组件3，通过定位组件3控制左右两侧支架的平行度，并且减少运动平台周期震动产生的速度波动。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，参考附图3，图4，图5所示，本发明中，定位组件3包括支撑螺杆31，支撑螺杆31一端连接有第一支撑基体32，第一支撑基体32呈半球状，第一支撑基体32侧面固定连接有第一外壳33，第一支撑基体32下方连接有转台34，转台34侧面环绕布设有牙形的第一齿槽341。

进一步地，在平台还未开始工作时，人工可手动调整位于第一支撑基体32一侧的第一转动柄331，该第一转动柄331端部设置有转杆，通过调整转杆带动内部的齿轮组332转动，齿轮组332转动带动转动轴333以及连杆334运动。

参考附图5所示，本发明中，第一外壳33中空，第一外壳33内设有第一转动柄331，第一转动柄331一端连接有齿轮组332，齿轮组332输出端连接有转动轴333，转动轴333外侧环绕设置连杆334，连杆334一端固定连接有转台34，转台34外侧套设有第二支撑基体35。

进一步地，由于连杆334一端与转台34内壁固定连接，转台34表面设置的第一齿槽341与其配合的第二齿槽342在连杆334的带动作用下发生转动，由于支撑螺杆31与第一支架21和第三支架25内部设有的孔体采用过盈配合的形式安装，因此第一齿槽341与第二齿槽342在产生相对转动运动的同时，相应的第二支撑基体35相对第一支撑基体32发生向下位移，当位于底部的定位块355顶牢承载台1使得第一转动柄331无法转动时完成初步调整工作。

参考附图6，图7，图8所示，本发明中，第二支撑基体35包括：上套体351，上套体351内壁设有与第一齿槽341相配合的第二齿槽342，上套体351一端固定连接有下套体352，上套体351和下套体352中心均开设通孔353，下套体352内的通孔353外侧设有多层隔板354，隔板354一端与下套体352内壁固定连接，隔板354下方设置有定位块355，转动轴333一端与定位块355连接。

进一步地，第一支撑基体32，转台34以及第二支撑基体35之间层层套设的结构能够使定位组件3逐级承受来自滑轨内第二支架24移动带来的震动，减少第二支架24频繁移动带来的震动影响，避免定位组件3产生偏移。同时下套体352内设置的多层隔板354可将受到的震动分散传递至整个第二支撑基体35进行消耗，有助于确保滑轨两端部的位移量可控在规定值范围内，进而确保滑轨两端部的对齐精度。值得一提的是，在第二支架24运动过程中，其第一支架21和第三支架25端部受到的震动力最大，因此定位组件3还能够对减震的区域范围进一步限定，具体是对第一支架21和第三支架25两端部的震动进行减震，避免第一支架21和第三支架25端部与底部定位块355之间因震动存在松动或缝隙。

实施例3：

参考附图9所示，本发明中，物料台27侧面还连接有多个保护组件4，该保护组件4包括保护外壳41，保护外壳41呈长方体状，其顶部均布设有通风孔42，保护外壳41侧面开设有空心槽体，该槽体内阵列配设第一板体43，保护组件4设置在运动平台两侧，滑移块26移动的时候，两侧的保护组件4具有碰撞保护作用，并且能够利用保护组件4与第二支架24的行程限位开关对应设置，用于控制滑移块26的移动范围，

进一步地，参考附图10，图11所示，其中附图10为沿保护外壳41中部水平剖开的结构示意图，保护外壳41内的空心槽体内设有缓流组件46，缓流组件46两侧阵列布设第一板体43，且第一板体43与缓流组件46之间具有间隔距离，第一板体43与缓流组件46间隔的空间形成缓流区域45，该缓流区域45内设置有缓流组件46，缓流组件46包括弹簧463，弹簧463两端均固定连接有缓流柱体461，缓流柱体461上环绕设置有叶板462，该叶板462呈棱形。其中，缓流柱体461均与第一板体43内壁固定连接，在平台运动时能够通过弹簧463削减来自水平方向的震动力，进一步地，在滑移块26移动时，气流可顺着物料台27表面通过，同时部分气流同样会穿过第一板体43之间缝隙，由于气流穿过第一板体43狭窄缝隙时，气流流速增加，气流在流经缓流区域45时，气流被叶板462阻拦，其中，叶板462与缓流柱体461之间采用铰接的形式连接，叶板462受气流的作用力发生摆动进而扰乱原有的气流流向，保护组件4内部通过的气流形成紊流，使得部分气体团积在缓流区域45附近，使得气流可从多个通风孔42中排出，以此减少物料台27运动发出的声噪，气流能以不同角度发散出去，还减少了对物料台27移动距离精度产生的影响，并且第一板体43内能够放置部分与物料台27相连的导线，对于导线能够起到保护作用。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (4)

1.运动平台，包括：纳米定位精度控制器，所述纳米定位精度控制器包括控制器主体，其特征在于，所述控制器主体外侧设有承载台（1），所述承载台（1）上设有运动装置（2），所述控制器主体包括方形壳体，该壳体上下面均固定连接有盖板，壳体内设有控制器元件，所述壳体侧壁开设有插孔，所述插孔上通过有与控制器元件相连的导线，所述导线输出端与运动装置（2）相连，所述运动装置（2）包括第一支架（21），所述第一支架（21）一侧平行设有第三支架（25），所述第一支架（21）和第三支架（25）之间设有第二支架（24），所述第一支架（21）和第三支架（25）下方连接有承载台（1），

所述第一支架（21）侧面设有第一滑轨（211），所述第三支架（25）侧面设有第三滑轨（251），所述第一滑轨（211）与第三滑轨（251）相对设置，所述第一支架（21）和第三支架（25）端部设有定位组件（3），所述定位组件（3）垂直承载台（1）放置，

所述定位组件（3）包括支撑螺杆（31），所述支撑螺杆（31）一端连接有第一支撑基体（32），所述第一支撑基体（32）呈半球状，所述第一支撑基体（32）侧面固定连接有第一外壳（33），所述第一支撑基体（32）下方连接有转台（34），所述转台（34）侧面环绕布设有第一齿槽（341）。

2.根据权利要求1所述的运动平台，其特征在于，所述第三支架（25）一侧设有第一收线管（22），所述第二支架（24）上方设有第二收线管（23），所述第二支架（24）侧面开设有第二滑轨（241），所述第二滑轨（241）内安装有滑移板（26），所述滑移板（26）上端连接有物料台（27），所述物料台（27）一侧连接有第二收线管（23）。

3.根据权利要求1所述的运动平台，其特征在于，所述第一外壳（33）中空，所述第一外壳（33）内设有第一转动柄（331），所述第一转动柄（331）一端连接有齿轮组（332），所述齿轮组（332）输出端连接有转动轴（333），所述转动轴（333）外侧环绕设置连杆（334），所述连杆（334）一端固定连接有转台（34），所述转台（34）外侧套设有第二支撑基体（35）。

4.根据权利要求3所述的运动平台，其特征在于，所述第二支撑基体（35）包括：上套体（351），所述上套体（351）内壁设有与第一齿槽（341）相配合的第二齿槽（342），所述上套体（351）一端固定连接有下套体（352），所述上套体（351）和下套体（352）中心均开设通孔（353），所述下套体（352）内的通孔（353）外侧设有多层隔板（354），所述隔板（354）一端与下套体（352）内壁固定连接，所述隔板（354）下方设置有定位块（355），所述转动轴（333）一端与定位块（355）连接。