CN210476863U - 一种高精度定位平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及定位平台技术领域，尤其涉及一种高精度定位平台，包括底板、导轨、固定板、定子、转子、永磁体、电磁铁、移动平台、位移传感器、安装箱、滚珠丝杆、滚珠螺母、驱动马达、连接板、电动推杆和固定耳，所述底板顶部中间位置的两侧分别与两个所述导轨的底部固定连接，所述固定板背面的两侧分别与两个导轨正面的底部固定连接，所述定子位于两个所述导轨之间的空隙中。本实用新型达到了利用电磁力来控制动平台起浮以及实现多自由度运动的目的，同时具有无需润滑、进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点，并且取消了从电动机到工作台之间的一切中间环节，实现了“零传动”的效果。

Description

一种高精度定位平台

技术领域

本实用新型涉及定位平台技术领域，尤其涉及一种高精度定位平台。

背景技术

现代制造技术正朝着高速化、精密化和模块化方向发展，信息等高新技术制造业不仅对加工设备性能提出了越来越高的要求，如定位的精度和速度，而且对生产制作同样提出了越来越严格的要求，如光电子器件、半导体芯片等微电子产品，均要求在超洁净环境下完成加工制作。在微电子封装设备如共晶粘片机、全自动金丝球焊机和IC芯片制作设备如光刻机中，往往需要快速而十分精确的定位和非常精细的运动，因此需要高性能的超精密工作台作为其技术支持。

长期以来，这类工作台多数都采用旋转伺服电机驱动和精密滚珠丝杠传动的传统方案。由于从电机到移动工作台之间存在联轴节、丝杠、螺母、轴承等诸多中间环节，不仅加大了定位机构的惯性质量，影响了响应频率，而且由于中间环节产生的弹性变形、摩擦、联结间隙以及反向间隙等，会造成定位进给运动的滞后和非线性误差，降低定位精度。另外，丝杠是细长杆，在力和热的作用下，会产生变形，影响加工精度。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高精度定位平台，达到了利用电磁力来控制平台起浮以及实现多自由度运动的目的，同时具有无需润滑、进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点，并且取消了从电动机到工作台之间的一切中间环节，实现了“零传动”的效果。

(二)技术方案

为实现上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：一种高精度定位平台，包括底板、导轨、固定板、定子、转子、永磁体、电磁铁、移动平台、位移传感器、安装箱、滚珠丝杆、滚珠螺母、驱动马达、连接板、电动推杆和固定耳，所述底板顶部中间位置的两侧分别与两个所述导轨的底部固定连接，所述固定板背面的两侧分别与两个导轨正面的底部固定连接，所述定子位于两个所述导轨之间的空隙中，且定子的两侧分别与两个所述导轨相对一侧的顶部固定连接，所述转子位于定子顶部的中间位置，两个所述导轨底部的中间位置分别与两个所述永磁体的顶部固定连接，两个所述电磁铁分别位于两个所述导轨相背一侧的顶部，两个所述电磁铁相对一侧的顶部分别与移动平台的两侧固定连接。

进一步地，所述导轨的形状为F状，且两个所述导轨的直边部分呈相背位置关系分布。

进一步地，所述电磁铁的形状为C字状，两个所述导轨相背一侧的外表面分别与两个所述电磁铁的相对一侧之间存在间隙。

进一步地，所述导轨顶部的中间位置开设有安装槽，所述位移传感器位于安装槽的内部，所述位移传感器与安装槽的数量至少为三个，且位移传感器之间等距离均匀分布。

进一步地，所述安装箱位于底板底部的下方，所述滚珠丝杆的两端分别与安装箱内壁的两侧转动连接，所述滚珠螺母与滚珠丝杆传动连接，所述驱动马达的一侧与安装箱的左侧固定连接，所述驱动马达的输出端与滚珠丝杆的一端传动连接。

进一步地，所述滚珠螺母的顶部与连接板的底部固定连接，所述连接板的顶部与电动推杆的底部固定连接，所述电动推杆的顶部延伸至安装箱顶部的上方，所述电动推杆顶部的自由端与底板底部的中间位置固定连接。

进一步地，所述安装箱顶部的中间位置开设有配合电动推杆移动的通槽，所述通槽内壁的四周均固定连接有防尘胶条，所述安装箱两侧底部的正面和背面分别与四个所述固定耳的一侧固定连接，所述固定耳上开设有固定孔。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种高精度定位平台，具备以下有益效果：

1、本实用新型取消了源动力和工作台部件之间的所有中间传动联结环节，实现了机构的直接驱动，亦即人们常说的零传动，具有传统定位工作台无法比拟的优点，同时可提供的推力较小、要求移动部件质量轻微，此特点正适合于微电子、IT等制造业设备，因此对微电子设备的加工精度、加工环境、加工效率将得到很大的改善。

2、本实用新型的驱动方式为无机械接触，传动力是在气隙中产生，无摩擦、磨损，且取消了从电动机到工作台之间的一切中间环节，实现了“零传动”，具有无需润滑、进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点，能够实现机构的无接触支撑和导向。

3、本实用新型利用电磁力来控制动平台起浮以及实现多自由度运动，由于磁悬浮方式可在真空环境下进行，且无接触、无摩擦，可极大简化运动结构并且大幅减轻动子的质量，由此可在真空环境下实现高速度、高加速度以及高定位精度的多自由度运动。

附图说明

图1为本实用新型结构的正面示意图；

图2为本实用新型结构安装箱的截面示意图。

图中：1、底板；2、导轨；3、固定板；4、定子；5、转子；6、永磁体；7、电磁铁；8、移动平台；9、安装槽；10、位移传感器；11、安装箱；12、滚珠丝杆；13、滚珠螺母；14、驱动马达；15、连接板；16、电动推杆；17、通槽；18、固定耳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供了一种技术方案：一种高精度定位平台，包括底板1、导轨2、固定板3、定子4、转子5、永磁体6、电磁铁7、移动平台8、位移传感器10、安装箱11、滚珠丝杆12、滚珠螺母13、驱动马达14、连接板15、电动推杆16和固定耳18，底板1顶部中间位置的两侧分别与两个导轨2的底部固定连接，固定板3背面的两侧分别与两个导轨2正面的底部固定连接，定子4位于两个导轨2之间的空隙中，且定子4的两侧分别与两个导轨2相对一侧的顶部固定连接，转子5位于定子4顶部的中间位置，两个导轨2底部的中间位置分别与两个永磁体6的顶部固定连接，两个电磁铁7分别位于两个导轨2相背一侧的顶部，两个电磁铁7相对一侧的顶部分别与移动平台8的两侧固定连接，本实用新型取消了源动力和工作台部件之间的所有中间传动联结环节，实现了机构的直接驱动，亦即人们常说的零传动，具有传统定位工作台无法比拟的优点，同时可提供的推力较小、要求移动部件质量轻微，此特点正适合于微电子、IT等制造业设备，因此对微电子设备的加工精度、加工环境、加工效率将得到很大的改善，本实用新型的驱动方式为无机械接触，传动力是在气隙中产生，无摩擦、磨损，且取消了从电动机到工作台之间的一切中间环节，实现了“零传动”，具有无需润滑、进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点，能够实现机构的无接触支撑和导向。

导轨2的形状为F状，且两个导轨2的直边部分呈相背位置关系分布，电磁铁7的形状为C字状，两个导轨2相背一侧的外表面分别与两个电磁铁7的相对一侧之间存在间隙，导轨2顶部的中间位置开设有安装槽9，位移传感器10位于安装槽9的内部，位移传感器10与安装槽9的数量至少为三个，且位移传感器10之间等距离均匀分布，安装箱11位于底板1底部的下方，滚珠丝杆12的两端分别与安装箱11内壁的两侧转动连接，滚珠螺母13与滚珠丝杆12传动连接，驱动马达14的一侧与安装箱11的左侧固定连接，驱动马达14的输出端与滚珠丝杆12的一端传动连接，滚珠螺母13的顶部与连接板15的底部固定连接，连接板15的顶部与电动推杆16的底部固定连接，电动推杆16的顶部延伸至安装箱11顶部的上方，电动推杆16顶部的自由端与底板1底部的中间位置固定连接，安装箱11顶部的中间位置开设有配合电动推杆16移动的通槽17，通槽17内壁的四周均固定连接有防尘胶条，安装箱11两侧底部的正面和背面分别与四个固定耳18的一侧固定连接，固定耳18上开设有固定孔，本实用新型利用电磁力来控制动平台起浮以及实现多自由度运动，由于磁悬浮方式可在真空环境下进行，且无接触、无摩擦，可极大简化运动结构并且大幅减轻动子的质量，由此可在真空环境下实现高速度、高加速度以及高定位精度的多自由度运动。

工作原理：首先将两个F状的导轨2进行固定，此时移动平台8依靠与其装配成一体的两个U形电磁铁7，并且两个U形电磁铁7的励磁线圈与倒F形导轨2偶合作用而实现悬浮动作，即当线圈通电后在U形电磁铁7中产生磁场，该磁场感应导轨2使之对移动平台8产生一向上的磁吸力，当吸力与移动平台8的重力处于平衡时，移动平台8便悬浮于空中，此时，由安装于移动平台8下面的次级定子4和导轨2中间的初级转子5组成的直线电机动作，从而驱动移动平台8沿导轨2的方向进行移动，同时，磁吸力始终集中在U型电磁铁7与倒F形导轨2相对的位置，一旦移动平台8出现左右偏摆现象的现象时也会自动进行对中，因此利用电磁力来控制动平台起浮以及实现多自由度运动，由于磁悬浮方式可在真空环境下进行，且无接触、无摩擦，可极大简化运动结构并且大幅减轻动子的质量，由此可在真空环境下实现高速度、高加速度以及高定位精度的多自由度运动。

并且通过驱动马达14的运行传动于滚珠丝杆12，同时滚珠螺母13受到滚珠丝杆12的转动驱动力进而转化为直线运动，由于利用滚珠的滚动，摩擦小，可获得高的传递效率，静摩擦与动摩擦相差小，不易引起粘滑现象，因此能够带动整个底板1顶部的移动平台8进行位置移动，从而达到了初步定位的效果，对于后续的高精度定位起到辅助作用，提高了整个装置的定位速度以及效率，而且配合电动推杆16的运行能够带动底板1上方的移动平台8进行上下移动动作，因此提高了整体对于定位位置的初步粗定位。

本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高精度定位平台，包括底板(1)、导轨(2)、固定板(3)、定子(4)、转子(5)、永磁体(6)、电磁铁(7)、移动平台(8)、位移传感器(10)、安装箱(11)、滚珠丝杆(12)、滚珠螺母(13)、驱动马达(14)、连接板(15)、电动推杆(16)和固定耳(18)，其特征在于：所述底板(1)顶部中间位置的两侧分别与两个所述导轨(2)的底部固定连接，所述固定板(3)背面的两侧分别与两个导轨(2)正面的底部固定连接，所述定子(4)位于两个所述导轨(2)之间的空隙中，且定子(4)的两侧分别与两个所述导轨(2)相对一侧的顶部固定连接，所述转子(5)位于定子(4)顶部的中间位置，两个所述导轨(2)底部的中间位置分别与两个所述永磁体(6)的顶部固定连接，两个所述电磁铁(7)分别位于两个所述导轨(2)相背一侧的顶部，两个所述电磁铁(7)相对一侧的顶部分别与移动平台(8)的两侧固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度定位平台，其特征在于：所述导轨(2)的形状为F状，且两个所述导轨(2)的直边部分呈相背位置关系分布。

3.根据权利要求1所述的一种高精度定位平台，其特征在于：所述电磁铁(7)的形状为C字状，两个所述导轨(2)相背一侧的外表面分别与两个所述电磁铁(7)的相对一侧之间存在间隙。

4.根据权利要求1所述的一种高精度定位平台，其特征在于：所述导轨(2)顶部的中间位置开设有安装槽(9)，所述位移传感器(10)位于安装槽(9)的内部，所述位移传感器(10)与安装槽(9)的数量至少为三个，且位移传感器(10)之间等距离均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种高精度定位平台，其特征在于：所述安装箱(11)位于底板(1)底部的下方，所述滚珠丝杆(12)的两端分别与安装箱(11)内壁的两侧转动连接，所述滚珠螺母(13)与滚珠丝杆(12)传动连接，所述驱动马达(14)的一侧与安装箱(11)的左侧固定连接，所述驱动马达(14)的输出端与滚珠丝杆(12)的一端传动连接。

6.根据权利要求1所述的一种高精度定位平台，其特征在于：所述滚珠螺母(13)的顶部与连接板(15)的底部固定连接，所述连接板(15)的顶部与电动推杆(16)的底部固定连接，所述电动推杆(16)的顶部延伸至安装箱(11)顶部的上方，所述电动推杆(16)顶部的自由端与底板(1)底部的中间位置固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种高精度定位平台，其特征在于：所述安装箱(11)顶部的中间位置开设有配合电动推杆(16)移动的通槽(17)，所述通槽(17)内壁的四周均固定连接有防尘胶条，所述安装箱(11)两侧底部的正面和背面分别与四个所述固定耳(18)的一侧固定连接，所述固定耳(18)上开设有固定孔。

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