CN1581362A - 直接驱动三自由度串并联混合精密定位机构 - Google Patents

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CN1581362A CN 200410013768 CN200410013768A CN1581362A CN 1581362 A CN1581362 A CN 1581362A CN 200410013768 CN200410013768 CN 200410013768 CN 200410013768 A CN200410013768 A CN 200410013768A CN 1581362 A CN1581362 A CN 1581362A
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Abstract

直接驱动三自由度串并联混合精密定位机构，它涉及一种精密定位机构的改进。本发明弯板(11)固定在机座(10)的一侧上，一号电机(1)和二号电机(9)的底座分别固定在机座(10)上，一号连杆(2)的一端与弯板(11)铰接，一号连杆(2)的另一端与三号连杆(4)和四号连杆(7)的一端铰接，二号连杆(3)的一端与一号电机(1)的输出端铰接，三号连杆(4)的另一端、二号连杆(3)的另一端和输出模块(5)由上至下依次铰接，四号连杆(7)的另一端与二号电机(9)的输出端铰接，四号连杆(7)的中段与五号连杆(8)的一端铰接，五号连杆(8)的另一端与输出模块(5)铰接，直线运动模块(6)固定在输出模块(5)上。本发明具有结构紧凑，定位精度高，动态性能好的优点。

Description

直接驱动三自由度串并联混合精密定位机构
技术领域：
本发明涉及一种新型精密定位机构。
背景技术：
目前，随着集成电路(IC)和微机电系统(MEMS)等涉及微小器件(尺寸或间距在微米级)互联的产业的迅猛发展，对引线键合(Wire Bonding)等互联技术提出了更高的要求。要求进一步提高这类系统的运动精度、速度和加速度，以进一步提高IC、MEMS等微系统微装置的集成度、制造质量和生产效率。现有的这类系统如芯片焊接机(Die Bonder)和引线键合机(WireBonder)多用电机-丝杠-螺母机构形式的两自由度直角坐标水平运动工作台和旋转运动形式的竖直方向运动工作台。这类装置有以下缺点：1)电机要跟随工作台运动，这样就增加了运动惯量不利于提高机构的运动速度和加速度，机械建立时间也较长，同时受到跟随电机运动的电缆的影响。2)传统的滚珠丝杠受到传动刚度、传动环节的运动间隙和发热等问题的限制，已经达到了它的精度和速度极限，由于减速传动环节的柔性，它的机构稳定时间也较长。由于上述缺点，现有的技术很难满足微电子产业对下一代装备的精度和工作效率的要求。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种直接驱动三自由度串并联混合精密定位机构，它具有结构紧凑，定位精度高，动态性能好的特点。本发明由一号电机1、一号连杆2、二号连杆3、三号连杆4、输出模块5、直线运动模块6、四号连杆7、五号连杆8、二号电机9、机座10、弯板11组成；弯板11固定在机座10的一侧上，一号电机1和二号电机9的底座分别固定在机座10上，一号连杆2的一端与弯板11铰接，一号连杆2的另一端与三号连杆4和四号连杆7的一端铰接，二号连杆3的一端与一号电机1的输出端铰接，三号连杆4的另一端、二号连杆3的另一端和输出模块5由上至下依次铰接，四号连杆7的另一端与二号电机9的输出端铰接，四号连杆7的中段与五号连杆8的一端铰接，五号连杆8的另一端与输出模块5铰接，直线运动模块6固定在输出模块5上。本发明的机构由全铰接的平面并联运动单元和直线运动单元组合而成。其中并联机构由高性能的直接驱动电机驱动，消除了减速传动环节，电机固定在机架上减轻了运动载荷。由于高性能的直接驱动伺服电机具有出力大、反馈编码器精度高和带负载能力强的优点，避免了由减速环节带来的柔性，提高了系统的动态加速性能。同时避免了由减速环节产生的间隙、迟滞等非线性，以高精度的编码器作为反馈元件，有利于提高系统的重复定位精度。并联机构的刚度大于传统的串联机构，有利于缩短稳定时间，提高系统的重复定位精度和承载能力。整个系统机构紧凑、直接驱动、传动环节少、反馈元件精度高，可以实现高速高精度的三自由度精密定位功能。本发明中采用的一号电机1、二号电机9尺寸较大，以电机本身作为一个传动杆件，这样简化结构的同时也提高了并联操作手的刚度。其中二号电机9和一号连杆2、四号连杆7构成第一级平行四边形机构，相当于把电机的驱动轴平移到了一号连杆2的位置，这样就克服了电机尺寸过大机构干涉的问题。四号连杆7、五号连杆8、三号连杆4和输出模块5构成第二级平行四边形机构，该机构与第一级平行四边形机构结合，限制了输出模块5的转动。一号电机1和机体连接的一号连杆2和两个外伸的二号连杆3、三号连杆4构成闭链的平面并联机构，把两个直接驱动电机的转动转化为末端执行杆的平面运动，输出模块5为水平直线运动模块，直线运动模块6为一竖直运动模块。由平面五杆机构和附加的两级平行四边形机构组成的多环平面机构有利于均化关节运动误差导致的末端定位误差和提高竖直方向的刚度。平面并联机构和直线运动模块5运动学和动力学无耦合。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C-C剖视图。
具体实施方式：
(见图1-图4)本实施方式由一号电机1、一号连杆2、二号连杆3、三号连杆4、输出模块5、直线运动模块6、四号连杆7、五号连杆8、二号电机9、机座10、弯板11组成；弯板11固定在机座10的一侧上，一号电机1和二号电机9的底座分别固定在机座10上，一号连杆2的一端与弯板11铰接，一号连杆2的另一端与三号连杆4和四号连杆7的一端铰接，二号连杆3的一端与一号电机1的输出端铰接，三号连杆4的另一端、二号连杆3的另一端和输出模块5由上至下依次铰接，四号连杆7的另一端与二号电机9的输出端铰接，四号连杆7的中段与五号连杆8的一端铰接，五号连杆8的另一端与输出模块5铰接，直线运动模块6固定在输出模块5上。

Claims (1)

1、直接驱动三自由度串并联混合精密定位机构，它由一号电机(1)、一号连杆(2)、二号连杆(3)、三号连杆(4)、输出模块(5)、直线运动模块(6)、四号连杆(7)、五号连杆(8)、二号电机(9)、机座(10)、弯板(11)组成；其特征在于弯板(11)固定在机座(10)的一侧上，一号电机(1)和二号电机(9)的底座分别固定在机座(10)上，一号连杆(2)的一端与弯板(11)铰接，一号连杆(2)的另一端与三号连杆(4)和四号连杆(7)的一端铰接，二号连杆(3)的一端与一号电机(1)的输出端铰接，三号连杆(4)的另一端、二号连杆(3)的另一端和输出模块(5)由上至下依次铰接，四号连杆(7)的另一端与二号电机(9)的输出端铰接，四号连杆(7)的中段与五号连杆(8)的一端铰接，五号连杆(8)的另一端与输出模块(5)铰接，直线运动模块(6)固定在输出模块(5)上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103018866A (zh) * 2012-12-06 2013-04-03 哈尔滨工业大学 3-dof可快速定位的串并混联镜架机构

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