CN1961167A - 重力补偿装置 - Google Patents

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Abstract

通过使用力产生装置如弹簧(14)、向与旋转轴相距第二距离的平衡装置施加一反作用力，重力补偿装置可部分或完全地补偿由与旋转轴(13)相距第一距离的平衡装置(12)上的基本质量(10)施加的力。第一距离、第二距离或者两者可选择成用于提供期望的重力补偿。可以使用一个或多个具有随角度可变的半径的滑轮。该重力补偿装置不用向基本质量增加实体质量，并且设计简单。

Description

重力补偿装置
本发明涉及一种重力补偿装置。
在各种设备中，当在通常的重力场中移动质量时，对操作该质量的重力进行补偿是有利的。通过抵消该重力的力至少部分地补偿重力可允许使用相对小的力来移动质量，当与没有重力补偿的情况相比时可以节约能源。此外，通过重力补偿可以增强质量移动的安全性，即在至少部分进行重力补偿的质量上损失的外力不会导致不期望的质量的高加速度，甚至根本不会产生加速度。
在现有技术中，第一种重力补偿包括质量平衡系统。实质上，在这种系统中用于待补偿重力的基本质量与平衡系统中的反质量连接。平衡系统例如包括(可能多个)具有线、缆绳、链条、带或类似物的滑轮，或者具有可枢转或可动的臂，或者具有多个相互连接的臂元件等等。在传统的升降机中可以找到质量平衡系统的实例，其中升降机舱通过滑轮机构经由缆绳与平衡质量连接，从而补偿升降机舱的(平均)基本质量。
该质量平衡系统的第一个缺陷是增大了要移动的质量：当移动基本质量时不仅仅是用于补偿重力的基本质量，而且必须加速和减速反质量和平衡系统的附加质量，从而需要更多的能量。
该平衡系统的第二个缺陷是增大了系统的机械复杂性，从而导致尤其是其动态机械特性退化。作为一个实例，当在较短的时间中使用高性能的致动装置如伺服机构以较高的精度移动大的质量时，用于致动装置的控制系统可能会面对寄生频率和较差的沉淀性能，从而不能满足所需的动态性能。
在现有技术中，第二种重力补偿包括弹簧平衡系统。基本上，作用在基本质量上的重力由弹簧系统中的弹簧力抵消。该平衡系统例如包括(可能多个)具有线、缆绳、链条、带或类似物的滑轮，或者具有可枢转或可动的臂，或者具有多个相互连接的臂元件等等。
该弹簧平衡系统的第一个缺陷是由于产生的弹簧力随弹簧的有效长度和/或扭矩而变化，其中弹簧的长度或扭矩和由此产生的力之间的关系可以是线性或非线性的，因此重力的补偿仅仅在基本质量的一个(平衡)位置上实现。这样，使基本质量移动的致动装置必须在除平衡位置之外的任何位置产生附加的负向力或正向力。通常，弹簧平衡系统将偏置成使得总是需要沿一个方向的附加力来移动质量并使质量保持在某一位置。产生附加力通常会导致致动装置的能量消耗增加，即使在基本质量处于静止时。
该弹簧平衡系统的第二个缺陷是在致动装置发生故障时会产生重大危险，其中基本质量可能被弹簧弹射出去。
本发明的一个目的是提供一种具有简单设计的重力补偿装置，其重力补偿性能极其有效，并且不用向整个重力补偿系统增加实体质量。
根据本发明，通过用于补偿至少部分作用在基本质量上的重力的重力补偿装置至少可以实现该目的，所述重力补偿装置包括：包括旋转轴和可围绕该旋转轴旋转的平衡装置，所述平衡装置配置成在与旋转轴相距第一预定距离的地方和基本质量连接，用于沿第一旋转方向相对旋转轴产生第一运动；和具有第一末端的力产生装置，其配置成在与旋转轴相距第二预定距离的地方和平衡装置连接，用于沿与第一方向相反的第二旋转方向相对旋转轴产生第二运动，所述力产生装置具有第二末端，其配置成和一基准位置连接，其中对于平衡装置的不同角位置，第一预定距离和第二预定距离选择成使得第一运动和第二运动具有预定的关系。
在根据本发明的装置中，第一和第二预定距离原则上是分别由基本质量和力产生装置施加的力的(可能假想的)作用线和旋转轴之间的最短距离。第一和第二预定距离可以选择成，使得作为平衡装置的角位置的函数，基本质量在操作范围或距离上由力产生装置保持完全平衡，当没有除重力和由力产生装置产生的力之外的力起作用时将不会移动。当然，还可能的是没有完全补偿作用在基本质量上的力，使得在不存在除了重力以及由力产生装置产生的力之外的力的情况下，基本质量将以受控的方式移动到预定位置。
基本质量可以沿竖直线移动，或沿任何其它非水平的方向，即相对竖直线的角度介于0°和90°之间。当沿非竖直线移动基本质量时，使用至少一个导引件，如导轨。
力产生装置可以各种方式具体化。它可以是被动的或主动的。通常，小质量、高作用力的装置是优选的。力产生装置可以在其第一末端和第二末端之间具有一定距离和/或定向和/或旋转角，其在操作中可被改变。力产生装置可以在其操作中提供恒定或可变的力。
在一个优选的实施例中，力产生装置是弹簧，特别地例如是缠绕结构的线性弹簧或螺旋弹簧，如由柔性和弹性材料构成的弹簧。在螺旋弹簧的情况下，由螺旋弹簧产生的第二运动可以认为是由在第二距离处施加的力产生的。该弹簧也可以是气弹簧，如包括封闭容积的气体的活塞-气缸单元，所述气体例如是惰性气体、空气或类似物。力产生装置也可以是致动装置，例如电的、压电的、磁性的、磁限制性的、电磁的、机电的、气动的或液压的致动装置，或者是根据所述原理的任意组合的致动装置，其可能由基于平衡装置的角位置、基本质量的位置和/或力产生装置的第一末端的位置产生的控制信号进行控制。
与力产生装置的第二末端连接的基准位置例如可以固定在一个框架上，其中也可以安装到平衡装置的旋转轴上。然而，基准位置也可以是被动或主动移动的，和/或以受控的方式移动，例如与所述力成直角。
在根据本发明的重力补偿装置的一个方面中，对于平衡装置的不同角位置，第一预定距离保持不变，当力产生装置产生的力由于平衡装置的旋转而增大时第二预定距离减小，而当力产生装置产生的力由于平衡装置的反向旋转而减小时第二预定距离增大。该实施例的优点是沿第一旋转方向相对平衡装置的旋转轴的第一运动可以保持不变，并且可以使基本质量的路径沿竖直线延伸而不必沿导引件导引基本质量。
在根据本发明的重力补偿装置的又一个方面中，对于平衡装置的不同角位置，第二预定距离保持不变，当力产生装置产生的力由于平衡装置的旋转而增大时第一预定距离增大，而当力产生装置产生的力由于平衡装置的反向旋转而减小时第一预定距离减小。该实施例的优点是在力产生装置的整个操作范围上力产生装置的第一末端和第二末端可以位于同一条线上。
在根据本发明的重力补偿装置的优选实施例中，平衡装置包括至少部分具有随角度可变的半径的滑轮。这种结构的一些优点是设计简单，成本较低，质量较小，特别是当滑轮由低密度材料如合成材料构成时。根据力产生装置的性质和设计，滑轮的半径可以配置成使得对于滑轮的每个定向，都可以获得基本质量的预定重力补偿，如完全的重力补偿。更加具体地，平衡装置优选包括基本上为圆形的第一滑轮和至少部分具有随角度可变的半径的第二滑轮。第一滑轮可以是标准尺寸的轮，它固定在第二滑轮上，两个滑轮具有相同的旋转轴。
在根据本发明的重力补偿装置的优选实施例中，基本质量和平衡装置之间的连接，或力产生装置的第一末端和平衡装置之间的连接，或者上述两种连接由柔性线提供。该实施例的优点是线的成本较低，质量较小，实际上不会对重力补偿装置增加额外的质量，从而提供简单可靠的连接装置。应该了解，术语线包括类似于诸如绳索、缆绳、罗网、带、链条等等的连接装置。
应该记住，在根据本发明的重力补偿装置的优选实施例中，平衡装置包括具有随角度可变的半径的滑轮，基本质量和平衡装置之间的连接，以及力产生装置的第一末端和平衡装置之间的连接由柔性线提供，所述线沿滑轮的外周边导引。在根据本发明的另一个优选实施例中，平衡装置包括基本上为圆形的第一滑轮和具有随角度可变的半径的第二滑轮，基本质量和平衡装置之间的连接由第一柔性线提供，力产生装置的第一末端和平衡装置之间的连接由第二柔性线提供，其中第一和第二线中的一个沿第一和第二滑轮中的一个滑轮的外周边导引，而第一和第二线中的另一个沿第一和第二滑轮中的另一个滑轮的外周边导引。
尽管线可相对一个或多个滑轮的外周边(其中根据基本质量的位置，大概以受控的方式使一个或多个滑轮旋转)滑动，优选是根据本发明的重力补偿装置的实施例，其中所述线在平衡装置的周边附近的一点处固定在平衡装置上。在后一种情况下，所述线基本上不会在其旋转过程中相对一个或多个滑轮的外周边滑动。
根据本发明的重力补偿装置包括一个或多个滑轮，如上所例示的，但是也可以包括一个或多个平衡臂或其他能够在平衡装置上产生第一和第二力矩的装置。不同的装置可以彼此结合地使用，例如平衡臂固定在滑轮上。在一个优选实施例中，平衡装置包括在第一连接点与基本质量连接的第一臂，和固定在第一臂上并在第二连接点与力产生装置的第一末端连接的第二臂，可分别沿第一臂和第二臂选择第一和第二连接点。特别地，至少一个连接点可以沿与其相联的臂移动，更加具体地是可以沿与其相联的臂滑动。
根据本发明的重力补偿装置可以用于各种应用，包括但不限于拾取或搬运或传送或放置装置，例如用于电子元件、连接装置、晶片台搬运设备和各种其他应用。
当结合附图一起考虑，参考下面对示例性的、非限制性实施例的详细描述时，本发明的权利要求和优点将变得更好理解，因此将更容易地理解本发明的权利要求和优点。
附图简述
图1A示意性地示出了根据本发明的重力补偿装置的一个实施例。
图1B显示了图1a中处于不同操作位置的装置。
图2A示意性地示出了根据本发明的重力补偿装置的另一个实施例。
图2B显示了图2a中处于不同操作位置的装置。
图2C示出了图2a的装置的替换实施例。
图3示意性地示出了根据本发明的重力补偿装置的又一个实施例。
图4示意性地示出了根据本发明的重力补偿装置的又一个实施例。
图5示意性地示出了根据本发明的重力补偿装置的又一个实施例。
图6显示了当重力补偿装置与芯片传送装置结合使用时的透视图。
图7显示了用于示出计算根据本发明的重力补偿装置中滑轮的可变半径的示意图。
在不同的附图中，相同的参考数字表示相同或相似的元件或表示具有相同或相似功能的元件。
图1a和1b示出了质量10，其具有沿一方向作用于其上的重力，所述方向用箭头11表示。平衡装置12可围绕轴13旋转。线性弹簧14具有与基准位置16连接的末端15，所述基准位置例如在一框架上，质量10可相对该框架移动。轴13的位置可以相对基准位置16固定。弹簧14的相对端17通过线18或其它柔性连接元件如绳索、缆绳、圈套、细绳、带、链条等等和平衡装置12连接，但是也可以通过任何非柔性连接元件如任意形状的非柔性体进行连接。为了简便起见，这里术语“线”用来表示各种连接元件，其在合适的情况下(仅仅传递拉力)可以是柔性的，或者在合适的情况下(传递拉力或压力)可以是非柔性的。可以使用类似的线19来连接基本质量10和平衡装置。
平衡装置12可以是平的滑轮状的元件。它包括具有一定半径(当相对轴13观看时)的周边，该半径可沿周边变化。在用aI表示、用虚线划定的区域中，该半径具有不变的预定值。在用aII表示、用虚线划定的区域中，从顺时针方向看，该半径以预定的比率减小。平衡装置12具有沿其周边容纳线18和19的凹槽。线18也可以与线19相同，从而形成通过平衡装置12的凹槽连接弹簧14的末端17和质量10的单一线。规定确保线18、19接触平衡装置12的部分在凹槽中并不相对凹槽移动。作为一个实例，线18和19具有加厚的端部止挡，其沿凹槽啮合相应的凹进部18a、19a。作为另一个实例，线18和19可以通过夹紧或螺纹连接固定在平衡装置12上。作为又一个实例，线和凹槽的组合还可以设计成使得产生足够的摩擦，从而避免线18和19或单一的线相对凹槽的任何滑动。
优选地，平衡装置12的质量和线18、19尽可能地小。为此，线可以由低密度高强度的材料如芳纶(aramide)材料构成。线也可以是钢丝绳。平衡装置12由金属或合成材料构成。为了进一步减轻质量，平衡装置12具有(可能整体的)将平衡装置12的外周边部分与平衡装置12的轴13附近的内毂部分连接的辐条(未示出)。
在图1b中，质量10通过一未详细示出的致动装置从图1a所示的位置移动到图1b所示的位置。因此，平衡装置12逆时针旋转了90°，并减小了弹簧14的末端15和17之间的距离。在旋转平衡装置12的过程中，在通过线18由弹簧14施加于平衡装置12上的力的作用点和轴13之间的距离保持不变，因为平衡装置12的半径在区域I中不变。然而，由弹簧14施加于平衡装置上的力在平衡装置12的旋转过程中减小了。
在平衡装置12的逆时针旋转过程中，在通过线19由质量10施加于平衡装置12上的力的作用点和轴13之间的距离会减小，因为平衡装置12的半径在区域II中减小了。然而，由质量10施加于平衡装置12上的力在平衡装置12的旋转过程中保持不变。
因此，当将在图1a中示出的位置与在图1b中示出的位置相比较时，从图1a到图1b沿逆时针方向通过弹簧14施加于平衡装置12上的力矩减小了，同时，沿顺时针方向通过质量10施加于平衡装置12上的力矩也减小了。应该了解，使用区域II中平衡装置12的周边形状的合适设计，在质量10从图1a的位置到图1b的位置的范围中的任何位置，质量10可以部分或完全地被重力补偿。
图1c示出了在图1a所示的结构中交换质量10和弹簧14的位置的可能性。由于弹簧力将增大，并使平衡装置12的半径相应地减小，因此当沿逆时针方向从图1c所示的位置使平衡装置12旋转90°时，沿逆时针方向通过质量10施加于平衡装置12上的力矩保持不变，而沿顺时针方向通过弹簧14施加于平衡装置12上的力矩也保持不变。当质量10由线19自由地悬置时，例如可以在图1a的结构和图1c的结构之间选择，同时考虑质量10的期望的运动路径：根据图1a和1b，该路径沿非竖直线延伸，而根据图1c，该路径将沿着竖直线。然而，应该了解，可以使质量10沿任何直线或弯曲路径移动，只要该路径在图1a、1a和1c中的任何一幅图中具有竖直分量。
用于使质量10从一个位置移动到另一更低或更高位置的致动装置(未详细示出)可以是任意结构，其在图1a-1c的实施例中可以啮合在质量10、平衡装置12、轴13、弹簧14、线18或线19上。致动装置可以是任何类型的致动装置，例如电磁致动装置、压电致动装置、液压致动装置或机械式致动装置。
此外，参考图1a、1b和1c，应该注意，在线18和19是一个或相同的线的情况下，仅需要一个啮合在凹进部18a、19a中的止挡，该止挡固定在线上。也可以省略任何止挡，并使线沿平衡装置12的周边滑动。在平衡装置12的角位置通过致动装置进行设定的情况下其例如由质量10的位置或弹簧14的末端17的位置控制，从而使线的移动和平衡装置12的移动同步。
图2a和2b示出了与图1a和1b相似的结构，其区别在于用分开的平衡子装置12a和12b代替了图1a和1b的平衡装置12，所述平衡装置彼此相邻地定位，并彼此连接以及具有共同的轴13。平衡子装置12a为圆形，其包括具有凹进部18a的周向凹槽。平衡子装置12b基本上为半月形，其包括沿其弯曲部分的周向凹槽。线18、19具有容纳在各个平衡子装置12a、12b的各个凹进部18a、19a中加厚的端部。
由于平衡子装置12a、12b彼此连接，因此根据图2a和2b的重力补偿装置的实施例的功能基本上与根据图1a和1b的重力补偿装置相同。像图1c中一样，图2c示出了一种可选结构，其中当与图2a比较时，交换了质量10和弹簧14的位置。
图3示出了一种重力补偿装置，其中螺旋形的弹簧30(用点划线表示)在一个末端31与平衡装置32连接，而另一个末端33与基准位置34连接。平衡装置32可围绕轴35旋转。线36连接质量10和平衡装置32。平衡装置32包括具有一定半径的周边，该半径(当相对轴35观看时)可沿周边变化。在用虚线划定以及用a I表示的区域中，当从顺时针方向看时半径以预定的比率减小。平衡装置32沿其容纳了线36的周边具有凹槽。线36具有沿该凹槽啮合在相应的凹进部37中的加厚端部。
当质量10从图3所示的位置下降时，由于在线36啮合平衡装置32的点处半径的增大，质量10施加于平衡装置32上的力矩将增大。同时，沿相反方向由弹簧30施加于平衡装置32上的力矩将增大。应该了解，利用平衡装置32的曲率的合适设计，作用在质量10上的重力可以通过弹簧力部分地或者完全地被补偿，尽管弹簧力会增大。
当质量10从图3所示的位置升高时，由于在线36啮合平衡装置32的点处半径的减小，质量10施加于平衡装置32上的力矩将减小。同时，沿相反方向由弹簧30施加于平衡装置32上的力矩将减小。这样，同样可以在这种运动中保持对质量10的重力补偿。
图4示出了包括平衡臂41和与该平衡臂连接的平衡子装置42的平衡装置40，所述平衡臂和平衡子装置都可相对旋转轴43枢转。平衡子装置43的周边具有一定半径，当相对轴43来看时，该半径在用虚线划定并用aI表示的区域中沿顺时针方向以预定比率减小。平衡装置沿其容纳了线44的周边具有凹槽，线44连接弹簧45和平衡子装置42。线44具有沿该凹槽啮合在相应的凹进部中的加厚端部。质量10通过线47与平衡臂41连接。
当质量10从图4所示的位置下降时，由于通过质量10相对旋转轴43施加于平衡臂41上的力的作用线的距离减小，因此质量10施加于平衡装置40上的力矩将减小。同时，沿相反方向通过线44由弹簧45施加于平衡装置40上的力将增大。
当质量10从图4所示的位置升高时，由于通过质量10相对旋转轴43施加于平衡臂41上的力的作用线的距离的减小，因此质量10施加于平衡装置40上的力矩将再次减小。同时，沿相反方向通过线44由弹簧45施加于平衡装置40上的力将减小。
应该了解，利用平衡装置42的曲率的合适设计，作用在质量10上的重力可以通过弹簧45产生的力部分地或者完全地被补偿。
图5示出了包括第一平衡臂51和与该第一平衡臂连接的第二平衡臂52，所述第一平衡臂和第二平衡臂都可相对旋转轴53枢转。第一平衡臂51通过线55与弹簧54连接。质量10通过线57在连接点56与第二平衡臂52连接。连接点56可在用双向箭头表示的相对方向中的任何一个方向沿第二平衡臂52滑动。连接点56在导引件58、59之间导引成使得当第二平衡臂52沿逆时针方向枢转时，连接点56远离旋转轴53移动，从而增大质量10沿逆时针方向施加于平衡装置50上的力矩。同时，第一平衡臂51也沿逆时针方向枢转，从而增大弹簧54施加于第一平衡臂51上的力，由此增大弹簧54沿顺时针方向施加于平衡装置50上的力矩。
另一方面，当第二平衡臂52沿顺时针方向枢转时，连接点56朝旋转轴53移动，从而减小质量10沿逆时针方向施加于平衡装置50上的力矩。同时，第一平衡臂51也沿顺时针方向枢转，从而减小弹簧54施加于第一平衡臂51上的力，由此减小弹簧54沿顺时针方向施加于平衡装置50上的力矩。
应该了解，利用导引件58、59(的曲率)的合适设计，作用在质量10上的重力可以通过弹簧54产生的力部分地或者完全地被补偿。
图6示出了包括四个传送头90a、90b、90c和90d的晶片传送装置80，所述传送头安装在可旋转的传送组件82上。可旋转的传送组件82适于由第一电动机(未在图6中示出)驱动绕轴10a旋转。相邻的传送头90a-90d之间的角度是90°。如下面将要说明的，通过使晶片94(更精确地是其底膜，芯片92非永久地附着在该底膜上)沿双向箭头96、98中的任何一个方向移动，构成晶片94的一部分的芯片92的表面可以在芯片拾取位置中定位成与传送头90a-90d相对。通过使用已经熟知的但未详细示出的定位装置，使引线框架组件102沿双向箭头104的任何一个方向移动，构成引线框架线或另一个引线框架组件102的一部分的引线框架100的接合面可以在芯片粘合位置中定位成与传送头90a-90d相对。
旋转组件82适于顺时针地(例如传送头90a移动到如同6所示的传送头90b的位置)或逆时针地(例如传送头90d移动到如图6所示的传送头90c的位置)围绕轴10a以90°的换位步幅(index steps)来换位。在顺时针换位方向，当传送头90a处于如图6所示传送头90b所处的位置时，通过在如图6所示位置处的传送头90a从晶片94拾取的芯片92在一个换位步幅之后粘合到引线框架100上。在逆时针换位方向，当传送头90a处于如图6所示传送头90b所处的位置时，通过在如图6所示位置处的传送头90a从晶片94拾取的芯片92在三个换位步幅之后粘合到引线框架100上。无论选择哪一个换位方向，每个连续的换位步幅在将芯片92从晶片94传送到引线框架之间102的过程中都是有用的。顺时针和逆时针换位方向的差别在于在逆时针换位方向传送头在传送头90c和90d的位置承载芯片92，而在顺时针换位方向上述传送头不承载芯片。这样，在逆时针换位方向，例如可以在如图6所示的传送头90c和90d的任何一个位置中执行对芯片92相对传送头的位置的检查，或者执行对芯片92在其之前面对底膜的那侧上的结构检测，或者执行对芯片92的任何处理步骤。
每个传送头90a-90d分别包括一臂60a-60d，所述臂从旋转组件82向轴10a成直角地径向延伸。这些臂60a-60d具有减轻其质量的孔。在每个臂60a-60d的自由端附近，固定地安装一对平行的板簧62的端部，而这对板簧62的相对端分别支撑部件64a-64d。在每个部件64a-64d中，分别固定安装分别具有拾取孔67a-67d的夹头66-66ad。每个夹头66a-66d可在短距离上基本上沿和轴10a成直角的径向方向来回地移动。每个传送头90a-90d还分别包括一臂68a-68d，所述臂从旋转组件82基本上和轴10a成直角地径向延伸。压力弹簧70a-70d安装在臂68a-68d的端部和各个部件64a-64d之间。
部件64a通过线72与部件64c连接，而部件64b通过线74与部件64d连接。在其中心部，线72固定地连接例如夹紧在杠杆76上，而该杠杆固定地连接到由轴承支撑的连接部件。该连接部件固定地连接到由电动机79驱动的旋转轴。在其中心部，线74固定地连接例如夹紧在杠杆上，而该杠杆固定地连接到由轴承支撑的连接部件。该连接部件固定地连接到由第二电动机驱动的旋转轴上，所述第二电动机容纳在第一电动机内部的空腔中。与第一和第二电动机连接的杠杆76和另一杠杆可以分别彼此独立地围绕轴10a进行驱动，以及围绕轴10a与第一电动机无关地进行驱动。线72和74分别由m个弹簧70a、70c和70b、70d预拉伸。预拉伸力至少应该保持在高于一粘合力的数值，所述粘合力是通过处于图6的传送头90b的位置中的传送头的夹头施加于引线框架100上芯片92的粘合力。
在通过电动机31使旋转组件82旋转的过程中，杠杆76和另一杠杆分别由其各自的电动机以相同的旋转速度驱动，从而使部件64a-64d相对轴10a保持在预定的径向位置。对于速度和角位置控制，各个电动机具有合适的众所周知的增量测量系统，所述增量测量系统未在图中示出。由于两个相对的部件64a、64c和64b、64d分别通过线72和74彼此连接，因此在旋转组件82的旋转过程中的任何离心力都可以补偿，而不用由电动机产生。通过在第一电动机的轴和其他电动机的轴的任何一个之间形成角位置差，部件64a-64d可以向内或向外地径向移动。通过选择较低硬度的弹簧70a-70d，预拉伸力可以在任何一个部件64a-64d的移动过程中相对地保持不变，所述预拉伸力由电动机产生。不需要将用于移动部件64a-64d的驱动装置安装在旋转组件82本身上，因此不需要从静止环境的传送装置80向旋转组件82提供功率，从而使结构简单且质量较轻。
晶片94固定在晶片固定设备110上，可以使晶片固定设备相对工作台111沿双向箭头96的方向沿着安装于其上的导轨112移动。可以使工作台111相对框架113沿双向箭头98的方向沿着安装于其上的导轨114移动。晶片固定设备110沿双向箭头96的方向的移动由线性电动机控制，所述电动机具有与工作台111连接的定子115和与晶片固定设备110连接的转子116。工作台111沿双向箭头98的方向的移动由类似的结构(未详细示出)控制。
在框架113上，安装了具有旋转轴118的平衡装置117。该平衡装置117包括形式为具有随角度可变的半径的滑轮的平衡子装置117a，以及形式为具有恒定半径的滑轮的平衡子装置117b(未示出)，该平衡子装置117b位于平衡子装置117a后面。平衡子装置117a通过线19在工作台111和框架113之间的一点(未示出)处与工作台111连接。平衡子装置117b通过线18与弹簧14的第一末端连接。弹簧14的第二末端在工作台111后面的一点(未示出)处与框架113连接。由平衡装置117和弹簧提供的重力补偿已经在上面参考图2a、2b进行了描述，其中基准位置16(图2a、2b)位于框架113(图6)上，质量10(图2a、2b)包括工作台111、晶片固定设备110和晶片94(图6)。
作为实例，将参考图7表示的模型说明一种计算方法，用于确定在根据本发明的重力补偿装置中滑轮的可变半径。
在图7中，假定具有弹簧常数k的弹簧120与具有不变半径R2的第一滑轮122连接，该滑轮可围绕旋转轴123旋转。具有可变半径r(θ)的第二滑轮124承载一质量m。第二滑轮124固定在第一滑轮122上。在平衡的初始状态，使弹簧120伸展一定的长度u0。在这种情况下，第二滑轮124具有一半径r(θ0)。满足下面的条件(1)：
R2*k*u0＝m*g*r(θ0)                           (1)
其中g表示重力常数。
对于第一和第二滑轮122、124的任何其他角位置。使用下面的方程式(2)：
m*g*r(θ)＝R2*k*(u0+dx)                       (2)
其中dx表示小的位移。
由于：dx＝R2*dθ(3)
以及：
r(θ)＝r(θ0)+r/θ*dθ＝r(θ0)+r’(θ)*dθ(4)
那么从方程式(1)至(4)可以推出：
r’(θ)＝(k*R22)/(m*g)
该式可确定第二滑轮124的线性可变半径r(θ)
r(θ)＝r(θ0)+θ*(k*R22)/(m*g)            (5)
当然，当使用具有非线性弹簧常数的弹簧时，半径r(θ)也是非线性的。通常，关系式r(θ)取决于所讨论的力产生装置的特性。
在上面说明的本发明的示例性实施例中，已经以弹簧的形式示出了一种力产生装置。也可以使用其他类型的被动或主动的力产生装置，例如气弹簧、或任意类型的致动装置。
如上所述，本发明提供了一种简单、低成本、轻质量、可靠的重力补偿装置。
尽管已经在其优选实施例中描述和示出了本发明，但是应该理解，可以在本发明的范围内由此进行变形，所述范围不限于这里公开的细节。此外，在上面的描述以及在随附的权利要求中，‘包括’应该理解为不排除其他元件或步骤，‘一’或‘一个’不排除多个。此外，权利要求中的任何参考记号不应该解释为限制了本发明的范围。

Claims (19)

1.用于补偿作用在基本质量(10)上的至少部分重力的重力补偿装置，该装置包括：
平衡系统，其包括：
旋转轴(13)；
可围绕旋转轴(13)旋转的平衡装置(12)，其配置成在与旋转轴相距第一预定距离处和基本质量(10)连接，用于沿第一旋转方向相对旋转轴产生第一运动；
具有第一末端(17)的力产生装置(14)，其配置成在与旋转轴(13)相距第二预定距离处和平衡装置连接，用于沿与第一方向相反的第二旋转方向相对旋转轴产生第二运动，所述力产生装置具有第二末端，第二末端配置成和一基准位置(16)连接，
其中对于平衡装置的不同角位置，第一预定距离和第二预定距离选择成使得第一运动和第二运动具有预定的关系。
2.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中对于平衡装置(12)的不同角位置，第一预定距离保持不变，当力产生装置(14)产生的力由于平衡装置的旋转而增大时第二预定距离减小，而当力产生装置产生的力由于平衡装置的反向旋转而减小时第二预定距离增大。
3.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中对于平衡装置(12)的不同角位置，第二预定距离保持不变，当力产生装置(14)产生的力由于平衡装置的旋转而增大时第一预定距离增大，而当力产生装置产生的力由于平衡装置的反向旋转而减小时第二预定距离减小。
4.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置包括至少部分具有随角度可变的半径的滑轮(12；12b；32；42)。
5.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置包括基本上为圆形的第一滑轮(12a)和至少部分具有随角度可变的半径的第二滑轮(12b)。
6.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中基本质量(10)和平衡装置(12)之间的连接由柔性线(19)提供。
7.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中力产生装置(14)的第一末端(17)和平衡装置(12)之间的连接由柔性线(18)提供。
8.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置(12)包括具有随角度可变的半径的滑轮，基本质量(10)和平衡装置之间的连接以及力产生装置(14)的第一末端(17)和平衡装置之间的连接由柔性线(18、19)提供，其中所述线沿滑轮的外周边导引。
9.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置包括基本上为圆形的第一滑轮(12a)和具有随角度可变的半径的第二滑轮(12b)，基本质量(10)和平衡装置之间的连接由第一柔性线(19)提供，力产生装置(14)的第一末端(17)和平衡装置之间的连接由第二柔性线(18)提供，其中第一和第二线中的一个沿第一和第二滑轮中的一个滑轮的外周边导引，而第一和第二线中的另一个沿第一和第二滑轮中的另一个滑轮的外周边导引。
10.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中所述线在平衡装置的周边附近的一点(18a、19a)处固定在平衡装置上。
11.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置包括在第一连接点(56)与基本质量(10)连接的第一臂(52)，并在第一臂上可选择该第一连接点。
12.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置包括在第二连接点与力产生装置(54)的第一末端连接的第二臂(51)，并可在第二臂上选择该第二连接点。
13.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中平衡装置包括在第一连接点(56)与基本质量(10)连接的第一臂(52)，以及固定在第一臂上并在第二连接点与力产生装置(54)的第一末端连接的第二臂(51)，并分别在第一臂和第二臂上选择该第一和第二连接点。
14.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中力产生装置是线性弹簧(14)。
15.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中力产生装置是螺旋弹簧(30)。
16.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中力产生装置是气弹簧。
17.根据权利要求1所述的重力补偿装置，其中力产生装置是致动装置。
18.一种包括前述权利要求中任何一个所述的重力补偿装置的芯片传送装置。
19.一种制造电子器件的方法，其包括将元件从晶片传输到托架的步骤，其中使用了根据权利要求18所述的芯片传送装置。
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