CN1851891A - 双直线电机冗余同步驱动的t型工作台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，由基座、X轴运动模块、Y轴运动模块、三个直线电机和四对导轨组成。X轴运动模块的X导轨固定在基座上，由两台直线电机驱动，其两台直线电机定子分别固定在基座上；Y轴运动模块的Y轴导轨固定在X轴运动模块的滑块上，由一台直线电机驱动，其直线电机定子固定在基座上。该工作台采用两台直线电机驱动X轴运动模块，一台直线电机同步驱动Y轴运动模块实现两坐标精确定位以及精密运动，加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度可以达到1μm，最大行程可以达到80mm×80mm。可以作为精密运动系统，可用于集成电路光刻机、精密测量扫描装置等。

Description

双直线电机冗余同步驱动的T型工作台

技术领域

本发明涉及一种高精密双直线电机冗余同步驱动的T型工作台。

背景技术

先进电子制造领域中，由于半导体制造工艺的进步和市场对微小芯片需求的急速增长，芯片I/O密度越来越高，芯片引线间距和焊盘直径持续减小，同时为提高生产效率，封装速度逐年递增，因而对后封装设备的运动精度(主要是定位精度)和运行速度、加速度提出了极高的要求。目前大多采用单个交流直线电机驱动、低摩擦高刚度直线导轨的结构方案，完成高速、高加速和高精度的机械位移运动。高速、高加速度运动客观上要求机械系统具有大推力、轻质量和变阻尼特性。双直线电机冗余驱动在负载不变的情况下，能够提供双倍推力，从而保证更高的加速度。同时，在高加速度起停时，能够改变系统阻尼，以实现更高的定位精度。因而，双直线电机冗余同步驱动是实现高速、高加速和高精度的机械位移运动的理想方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，该工作台采用一台直线电机驱动Y轴运动，两台直线电机同步驱动X轴运动实现二维精确定位以及高加速运动，可以作为精密运动系统，用于集成电路光刻机、精密测量扫描装置等。

本发明是一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，由基座、X轴运动模块、Y轴运动模块、三个直线电机和四对导轨组成，

所述基座为梯形状，凸台设在下底边中部，凸台上开设有滑槽，滑槽内安装有前导轨、后导轨，凸台前侧安装有X轴读数头安装板；

Y轴电机定子的安装座固定在基座的上底边上，

X轴第一电机定子的安装座固定在基座的下底边的右端，

X轴第二电机定子的安装座固定在基座的下底边的左端，

Y轴电机定子固定在安装座上，

X轴第一电机定子固定在安装座上，

X轴第二电机定子固定在安装座上，

Y轴电机动子一端固定在安装台上，Y轴电机动子另一端悬空在Y轴电机定子内；

X轴第一电机动子一端固定在安装台上，X轴第一电机动子另一端悬空在X轴电机定子内；

X轴第二电机动子一端固定在安装台上，X轴第二电机动子另一端悬空在X轴电机定子内；

X轴运动模块底部安装在基座的凸台上的滑槽内，

Y轴运动模块底部安装在X轴运动模块的滑槽内；

所述Y轴运动模块为L形，高端设有用于安装Y轴电机动子的安装台，低端设有负载安装台，左端部设有限位块，前侧面上设有光栅尺安装板，Y轴运动模块底部固定有Y轴左导轨、Y轴右导轨，L形Y轴运动模块上开有多个配重孔腔；

所述X轴运动模块为凹形，其左右两端设有安装台和安装台，安装台的台面上固定有Y轴读数头安装板，安装台用于固定X轴第二电机动子的一端；安装台用于固定X轴第一电机动子的一端；X轴运动模块底部的左右方向上设有左限位块、右限位块，凹形滑槽的左右内侧固定有左导轨、右导轨，X轴运动模块底部固定有X轴前导轨、X轴后导轨；

所述导轨为交叉滚子导轨，导轨体上设有多个安装孔，导轨体两端设有第一挡钉和第二挡钉，滚珠交叉安装在导轨体的V形槽内，并用滚珠保持架固定。

本发明双直线电机冗余同步驱动的T型工作台的优点：X轴运动模块2采用双直线电机冗余驱动，加大了推力，从而实现更大的加速度；同时可以改变在高加速度起停时的系统阻尼，以实现更高的定位精度。Y轴运动滑块1采用单台直线直接驱动，质量小，刚度大，动态性能好。本工作台加工材料为钢、铝等，加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度可以达到1μm，最大行程可以达到80mm×80mm。

附图说明

图1是本发明T型工作台的整体结构示意图。

图2(A)是底座结构示意图。

图2(B)是基座与安装座的装配结构示意图。

图3是X轴运动模块的主视图。

图3(A)是图3的后视图。

图4是Y轴运动模块的主视图。

图4(A)是图4的后视图。

图5是导轨结构图。

图中：     1.Y轴运动模块    101.负载安装台  102.Y轴右导轨    103.安装台104.安装板     105.Y轴左导轨    106.限位块      2.X轴运动模块    201.滑槽202.第一电机安装台              203.第二电机安装台               204.左导轨205.安装板     206.安装板       207.右导轨      208.X轴前导轨    209.X轴后导轨210.右限位块   211.左限位块     3.基座          301.底座         302.后导轨303.安装座     304.安装座       305.安装座      306.安装板       307.前导轨308.滑槽       309.凸台         4.Y轴电机定子   5.X轴第一电机定子6.X轴第二电机定子               7.Y轴电机转子   8.X轴第一电机转子9.X轴第二电机转子               10.滚珠         11.滚珠保持架    12.导轨体13.第一挡钉    14.安装孔        15.第二挡钉

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，由基座3、X轴运动模块2、Y轴运动模块1、三个直线电机和四对导轨组成，其中，

参见图2、图2A所示，所述基座3为梯形状，凸台309设在下底边中部，凸台309上开设有滑槽308，滑槽308内安装有前导轨307、后导轨302，凸台309前侧安装有X轴读数头安装板306(安装板306用于将X轴读数头固定在其上，实现X轴光栅尺读取位移数据)；Y轴电机定子4的安装座305固定在基座3的上底边上，X轴第一电机定子5安装座303固定在基座3的下底边的右端，X轴第二电机定子6安装座304固定在基座3的下底边的左端；Y轴电机定子4固定在安装座305上，X轴第一电机定子5固定在安装座303上，X轴第二电机定子6固定在安装座304。Y轴电机动子7一端固定在安装台103上，Y轴电机动子7另一端悬空在Y轴电机定子4内；X轴第一电机动子8一端固定在安装台202上，X轴第一电机动子8另一端悬空在X轴电机定子5内；X轴第二电机动子9一端固定在安装台203上，X轴第二电机动子9另一端悬空在X轴电机定子6内。X轴运动模块2底部安装在基座3的凸台309上的滑槽308内，且X轴前导轨208与前导轨307平行配合实现直线运动，且X轴后导轨209与后导轨302平行配合实现直线运动。Y轴运动模块1底部安装在X轴运动模块2的滑槽201内，且Y轴左导轨105与左导轨204平行配合实现直线运动，且Y轴右导轨102与右导轨207平行配合实现直线运动。

参见图3、图3A所示，所述Y轴运动模块1为L形，其高端设有安装台103，用于安装Y轴电机动子7，低端设有负载安装台101，用于安装工作负载(可以是Z方向运动的机械手)；在其左端部设有限位块106，限位块106的设计解决了Y轴直线运动的机械限位；其前侧面上设有光栅尺安装板104，安装板104上固定安装的光栅尺与Y轴读数头安装板205上固定的读数头实现Y轴位移数据的读取；Y轴运动模块1底部固定有Y轴左导轨105、Y轴右导轨102；L形Y轴运动模块1上开有多个配重孔腔，用于对称并减轻重量。

参见图2、图2A所示，所述X轴运动模块2为凹形，其左右两端设有安装台203和安装台202，安装台203的台面上固定有Y轴读数头安装板205，安装台203用于固定X轴第二电机动子9的一端；安装台202用于固定X轴第一电机动子8的一端；X轴运动模块2底部的左右方向上设有左限位块211、右限位块210，左限位块211和右限位块210的设计解决了X轴直线运动的机械限位；凹形滑槽201的左右内侧固定有左导轨204、右导轨207，X轴运动模块2底部固定有X轴前导轨208、X轴后导轨209。

本发明双直线电机冗余同步驱动的T型工作台在运动时，Y轴运动模块1与X轴运动模块2形成十字形平面坐标。

在本发明中，作为实现运动的导轨(左导轨204、右导轨207、X轴前导轨208、X轴后导轨209、前导轨302、后导轨307、Y轴右导轨102、Y轴左导轨105)采用交叉滚子导轨(参见图5所示)，导轨体12上设有多个安装孔14，用于将其与X轴运动模块2或者Y轴运动模块1或者基座3的定位安装；导轨体12两端设有第一挡钉13和第二挡钉15，第一挡钉13和第二挡钉15的设计用于防止滚珠10在运动过程中的脱落；滚珠10交叉安装在导轨体12的V形槽内，并用滚珠保持架11固定。

X轴运动模块2的两台直线电机在同一直线安装，与驱动Y轴运动模块1的直线电机组成T型结构，两个运动模块构成一个二维的运动工作台，即工作台采用一台直线电机驱动Y轴运动模块，两台直线电机同步驱动X轴运动模块。

在本发明中，X轴运动模块2采用双直线电机冗余驱动，加大了推力，从而实现更大的加速度；同时可以改变在高加速度起停时的系统阻尼，以实现更高的定位精度。Y轴运动模块1采用单台直线直接驱动，质量小，刚度大，动态性能好。X轴运动模块2和Y轴运动模块1的加速度可达到1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度可以达到1μm，最大行程可以达到80mm×80mm。

Claims (4)

1、一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，其特征在于：由基座(3)、X轴运动模块(2)、Y轴运动模块(1)、三个直线电机和四对导轨组成，

所述基座(3)为梯形状，凸台(309)设在下底边中部，凸台(309)上开设有滑槽(308)，滑槽(308)内安装有前导轨(307)、后导轨(302)，凸台(309)前侧安装有X轴读数头安装板(306)；

Y轴电机定子(4)的安装座(305)固定在基座(3)的上底边上，

X轴第一电机定子(5)的安装座(303)固定在基座(3)的下底边的右端，

X轴第二电机定子(6)的安装座(304)固定在基座(3)的下底边的左端，

Y轴电机定子(4)固定在安装座(305)上，

X轴第一电机定子(5)固定在安装座(303)上，

X轴第二电机定子(6)固定在安装座(304)上，

Y轴电机动子(7)一端固定在安装台(103)上，Y轴电机动子(7)另一端悬空在Y轴电机定子(4)内；

X轴第一电机动子(8)一端固定在安装台(202)上，X轴第一电机动子(8)另一端悬空在X轴电机定子(5)内；

X轴第二电机动子(9)一端固定在安装台(203)上，X轴第二电机动子(9)另一端悬空在X轴电机定子(6)内；

X轴运动模块(2)底部安装在基座(3)的凸台(309)上的滑槽(308)内，

Y轴运动模块(1)底部安装在X轴运动模块(2)的滑槽(201)内；

所述Y轴运动模块(1)为L形，高端设有用于安装Y轴电机动子(7)的安装台(103)，低端设有负载安装台(101)，左端部设有限位块(106)，前侧面上设有光栅尺安装板(104)，Y轴运动模块(1)底部固定有Y轴左导轨(105)、Y轴右导轨(102)，L形Y轴运动模块(1)上开有多个配重孔腔；

所述X轴运动模块(2)为凹形，其左右两端设有安装台(203)和安装台(202)，安装台(203)的台面上固定有Y轴读数头安装板(205)，安装台(203)用于固定X轴第二电机动子(9)的一端；安装台(202)用于固定X轴第一电机动子(8)的一端；X轴运动模块(2)底部的左右方向上设有左限位块(211)、右限位块(210)，凹形滑槽(201)的左右内侧固定有左导轨(204)、右导轨(207)，X轴运动模块(2)底部固定有X轴前导轨(208)、X轴后导轨(209)；

所述导轨为交叉滚子导轨，导轨体(12)上设有多个安装孔(14)，导轨体(12)两端设有第一挡钉(13)和第二挡钉(15)，滚珠(10)交叉安装在导轨体(12)的V形槽内，并用滚珠保持架(11)固定。

2、根据权利要求1所述的T型工作台，其特征在于：Y轴运动模块(1)与X轴运动模块(2)形成十字形平面坐标。

3、根据权利要求1所述的T型工作台，其特征在于：X轴运动模块(2)的加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度为1μm，最大行程为80mm×80mm。

4、根据权利要求1所述的T型工作台，其特征在于：Y轴运动模块(1)的加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度为1μm，最大行程为80mm×80mm。

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