CN213637439U - 一种长行程高精密二维平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种长行程高精密二维平台，包括下驱动机构和上驱动机构，下驱动机构包括第一底座、滑动基板、第一管型直线电机以及引线板，第一管型直线电机的第一初级线圈固定在第一底座上，其电缆连接在引线板上；上驱动机构包括第二底座、载物台、以及第二管型直线电机，第二管型直线电机的第二初级线圈固定在所述第二底座上，其电缆通过一柔性拖链与引线板连接。本实用新型实施例通过使下驱动机构的电缆直接引出固定在引线板上，上驱动机构的电缆从第二底座引出，利用柔性拖链固定在引线板上，极大的提高了整个二维平台运行的平稳性，特别是驱动载物台的控制精度。

Description

一种长行程高精密二维平台

技术领域

本实用新型属于移动平台技术领域，尤其涉及一种长行程高精密二维平台。

背景技术

随着半导体光刻技术、微型机械、精密测量、超精密加工和纳米技术等的迅速发展，对高精密、高分辨率、长行程的平台有着广泛的需求，尤其在航空航天、武器装备、光学、半导体、医疗设备等领域一直占据着极其重要的位置。

现有精密移动平台多采用I型直线电机驱动，动线圈结构，运动惯量小，动态响应快，但运动电缆需用坦克链来进行固定和保护，且平台高度受限于坦克链的折弯半径，不适用于高精密驱动以及高度空间有严格限制的场合，而长行程的动磁铁结构运动惯量大，降低了系统的动态响应速度。

实用新型内容

本实用新型提供一种长行程高精密二维平台，用以解决现有技术中移动平台因坦克链带来的运行不平顺及空间高度受限的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种长行程高精密二维平台，包括：

下驱动机构，所述下驱动机构包括第一底座、滑动设于所述第一底座上的滑动基板、沿X轴方向延伸的第一管型直线电机、以及设于所述第一底座一侧的引线板，所述第一管型直线电机包括第一初级线圈以及穿设在所述第一初级线圈内的第一次级磁棒，所述第一初级线圈固定在所述第一底座上，所述第一次级磁棒的两端与所述滑动基板固定，且所述第一初级线圈的电缆连接在所述引线板上；

上驱动机构，所述上驱动机构包括固定安装在所述滑动基板上的第二底座、滑动设于所述第二底座上的载物台、沿Y轴方向延伸的第二管型直线电机，所述第二管型直线电机包括第二初级线圈以及穿设于所述第二初级线圈内的第二次级磁棒，所述第二初级线圈固定在所述第二底座上，所述第二次级磁棒的两端与所述载物台固定，且所述第二初级线圈的电缆通过一柔性拖链与所述引线板连接。

在一个实施例中，所述第一底座上形成有沿X轴方向延伸至两端并用于容纳所述第一次级磁棒的第一滑动槽，所述第一初级线圈固定在所述第一滑动槽的中部；所述第二底座上形成有沿Y轴方向延伸至两端并用于容纳所述第二次级磁棒的第二滑动槽，所述第二初级线圈固定在所述第二滑动槽的中部。

在一个实施例中，所述第一底座与滑动基板之间还设有第一位置反馈组件，所述第一位置反馈组件包括沿X轴方向延伸的安装在所述滑动基板底部的第一光栅尺、以及安装在所述第一底座上并与所述第一光栅尺对应的第一读数头；

所述第二底座与载物台之间还设有第二位置反馈组件，所述第二位置反馈组件包括沿Y轴方向延伸的安装在所述载物台底部的第二光栅尺、以及安装在所述第二底座上并与所述第二光栅尺对应的第二读数头。

在一个实施例中，所述滑动基板底部于所述第一光栅尺的两端分别设有第一限位磁铁；所述载物台底部于所述第二光栅尺的两端分别设有第二限位磁铁。

在一个实施例中，所述第一底座上于所述第一管型直线电机的两侧分别设有沿X轴方向延伸的第一导轨；所述第二底座上于所述第二管型直线电机的两侧分别设有沿Y轴方向延伸的第二导轨。

在一个实施例中，所述第一导轨和第二导轨采用交叉滚子导轨。

在一个实施例中，所述第一底座上对应所述第一导轨的位置凹陷形成有第一安装槽，所述第二底座上对应所述第二导轨的位置凹陷形成有第二安装槽。

在一个实施例中，所述第一安装槽和第二安装槽内还分别设置有限位柱。

在一个实施例中，所述下驱动机构还包括一辅助定位板，所述辅助定位板固定在所述滑动基板上，所述第二初级线圈的电缆与所述柔性拖链的连接处固定在所述辅助定位板上。

在一个实施例中，所述滑动基板与所述第二底座一体成型。

从上述本实用新型实施例可知，具有如下优点：

通过使下驱动机构的电缆直接引出固定在引线板上，上驱动机构的电缆从第二底座引出，利用柔性拖链固定在引线板上，极大的提高了整个二维平台运行的平稳性，特别是驱动载物台的控制精度，从而使得二维平台的加速度大，定位精度及重复精度高，且噪音低，安装更加方便可靠，同时避免了上驱动机构因坦克链而导致空间高度受限的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的局部剖示图。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、中心、纵向、横向、竖直、水平、顶、底、内、外等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例公开了一种长行程高精密二维平台，包括下驱动机构20和安装在下驱动机构20上的上驱动机构10。其中，该下驱动机构20包括第一底座21、滑动设于第一底座21上的滑动基板25、沿X轴方向延伸的第一管型直线电机23、以及设于第一底座21一侧的引线板26；第一管型直线电机23包括第一初级线圈231以及穿设在第一初级线圈231内的第一次级磁棒232，第一初级线圈231固定在第一底座21上，第一次级磁棒232的两端分别通过第一压块233固定在滑动基板25上，第一次级磁棒232的长度可根据实际X轴运行范围的需要进行加长或缩短，由第一管型直线电机23驱动滑动基板25在第一底座21上沿X轴方向往复运动。而由于第一初级线圈231是固定在第一底座21上的，第一初级线圈231的电缆可以直接引出第一底座21外并连接在引线板26上，省去了坦克链的设置，避免了第一初级线圈231的电缆跟随滑动基板25运动。

上驱动机构10包括固定安装在滑动基板25上的第二底座11、滑动设于第二底座11上的载物台15、沿Y轴方向延伸的第二管型直线电机13。在其他实施例中，为了增强二维平台的结构强度，滑动基板25与第二底座11还可以采用一体成型结构。第二管型直线电机13包括第二初级线圈131以及穿设于第二初级线圈131内的第二次级磁棒132，第二初级线圈131固定在第二底座11上，第二次级磁棒132的两端通过第二压块固定在载物台15上，第二次级磁棒132的长度可根据实际Y轴运行范围的需要进行加长或缩短，由第二管型直线电机13驱动载物台15在第二底座11上沿Y轴方向往复运动。而第二初级线圈131的电缆从第二底座11的底部或侧方引出后通过一柔性拖链17与引线板26连接，该柔性拖链17采用无尘柔性电缆拖链。

根据本实施例的长行程高精密二维平台，通过采用上述实施例结构，使下驱动机构20的电缆直接引出固定在引线板26上，上驱动机构10的电缆从第二底座11引出，利用柔性拖链17固定在引线板26上，极大的提高了整个二维平台运行的平稳性，特别是驱动载物台15的控制精度，从而使得二维平台的加速度大，定位精度及重复精度高，且噪音低，安装更加方便可靠，同时避免了整个二维平台因坦克链而导致空间高度受限的问题。

在本实用新型的一个实施例中，第一底座21上形成有沿X轴方向延伸至两端并用于容纳第一次级磁棒232的第一滑动槽211，第一初级线圈231固定在第一滑动槽211的中部；第二底座11上形成有沿Y轴方向延伸至两端并用于容纳第二次级磁棒132的第二滑动槽111，第二初级线圈131固定在第二滑动槽111的中部。

如此，可使第一底座21与滑动基板25之间、以及第二底座11与载物台15之间尽可能的紧密配合，进一步的，第一初级线圈231和第二初级线圈131均采用环氧树脂灌封为一方形整体，具有很好的防潮、防腐、防尘性能，也可灌封为其他结构，便于装配；滑动基板25的底部向上凹陷形成有沿X轴方向延伸并与第一初级线圈231配合的第一方形槽，载物台15的底部向上凹陷形成有沿Y轴方向延伸并与第二初级线圈131配合的第二方形槽，从而降低上驱动机构10和下驱动机构20的结构高度，并提高了运动时的配合度。

在本实用新型的一个实施例中，第一底座21与滑动基板25之间还设有第一位置反馈组件24，第一位置反馈组件24包括沿X轴方向延伸的安装在滑动基板25底部的第一光栅尺242、以及安装在第一底座21上并与第一光栅尺242对应的第一读数头241；第二底座11与载物台15之间还设有第二位置反馈组件14，第二位置反馈组件14包括沿Y轴方向延伸的安装在载物台15底部的第二光栅尺142、以及安装在第二底座11上并与第二光栅尺142对应的第二读数头141。第一位置反馈组件24和第二位置反馈组件14分别第一读数头241和第二读数头141检测滑动基板25和载物台15的位置信号，并将该位置信号反馈给二维平台的控制系统，实现下驱动机构20和上驱动机构10的精确可靠定位。当然，在其他实施例中，也可采用其他高精度位置反馈系统如磁栅等。

需要说明的是，第一读数头241的电缆是引出第一底座21后直接连接至引线板26上，第二读数头141的电缆安装方式与第二初级线圈131的电缆连接方式相同，引出第二底座11后通过同一个柔性拖链17连接至引线板26的。在其他实施例中，下驱动机构20还包括一辅助定位板29，辅助定位板29固定在滑动基板25的一侧上，且辅助定位板29和引线板26位于下驱动机构20的同一侧，第二初级线圈131和第二读数头141的电缆与柔性拖链17的连接处固定在辅助定位板29上。

具体的，第一底座21于第一滑动槽211中部的一侧开设有用于容纳第一读数头241的第一容纳槽，第二底座11于第二滑动槽111中部的一侧开设有用于容纳第二读数头141的第二容纳槽，从而使第一位置反馈组件24和第二位置反馈组件14分别设置在下驱动机构20内和上驱动机构10内部，避免了灰尘、油污或其他杂质进入影响运行精度，便于清洁，安全可靠。

进一步地，滑动基板25底部于第一光栅尺242的两端分别设有第一限位磁铁243，且第一限位磁铁243是嵌入安装到滑动基板25的底部内；载物台15底部于第二光栅尺142的两端分别设有第二限位磁铁143，且第二限位磁铁143是嵌入安装到载物台15的底部内，用以保证滑动基板25在X轴方向的运动和载物台15在Y轴方向的运动分别在设定范围之内。

在本实用新型的一个实施例中，第一底座21上于第一管型直线电机23的两侧分别设有沿X轴方向延伸的第一导轨22；第二底座11上于第二管型直线电机13的两侧分别设有沿Y轴方向延伸的第二导轨12。较佳地，第一导轨22和第二导轨12采用交叉滚子导轨，从而具有更高的刚性和更低的摩擦系数，且稳定性能好，控制精度高；当然，在其他实施例中，交叉滚子导轨可不限于交叉滚子轴承，也可用其他高刚性，低摩擦力轴承。

进一步地，第一底座21上对应第一导轨22的位置凹陷形成有第一安装槽212，第二底座11上对应第二导轨12的位置凹陷形成有第二安装槽112，第一安装槽212是沿X轴方向延伸至第一底座21的两端，第二安装槽112是沿Y轴方向延伸至第二底座11的两端，第一导轨22和第二导轨12分别安装在第一安装槽212和第二安装槽112内，从而避免增加第一底座21和滑动基板25之间、以及第二底座11和载物台15之间的滑动配合间隙，保证下驱动机构20和上驱动机构10内部的各部件(如位置反馈组件和初级线圈等)安全，一定程度上避免了灰尘、油污或其他杂质的进入。

更进一步地，第一安装槽212和第二安装槽112内还分别设置有第一限位柱28和第二限位柱18，滑动基板25底部设置有与第一限位柱28配合的限位槽，从而达到滑动基板25在X轴方向运动范围的物理限位；载物台15底部同样设置有第二限位柱18配合的限位槽，从而达到载物台15在Y轴方向运动的物理限位；如此，与第一位置反馈组件24和第二位置反馈组件14的限位磁铁搭配实现双重限位保护。需要说明的是，第一限位柱28和第二限位柱18的数量均有两个，对应的限位槽内两端分别设有弹性缓冲件，以避免限位柱和滑动基板25或载物台15硬性碰撞。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的技术方案的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种长行程高精密二维平台，其特征在于，包括：

下驱动机构，所述下驱动机构包括第一底座、滑动设于所述第一底座上的滑动基板、沿X轴方向延伸的第一管型直线电机、以及设于所述第一底座一侧的引线板，所述第一管型直线电机包括第一初级线圈以及穿设在所述第一初级线圈内的第一次级磁棒，所述第一初级线圈固定在所述第一底座上，所述第一次级磁棒的两端与所述滑动基板固定，且所述第一初级线圈的电缆连接在所述引线板上；

上驱动机构，所述上驱动机构包括固定安装在所述滑动基板上的第二底座、滑动设于所述第二底座上的载物台、沿Y轴方向延伸的第二管型直线电机，所述第二管型直线电机包括第二初级线圈以及穿设于所述第二初级线圈内的第二次级磁棒，所述第二初级线圈固定在所述第二底座上，所述第二次级磁棒的两端与所述载物台固定，且所述第二初级线圈的电缆通过一柔性拖链与所述引线板连接。

2.根据权利要求1所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述第一底座上形成有沿X轴方向延伸至两端并用于容纳所述第一次级磁棒的第一滑动槽，所述第一初级线圈固定在所述第一滑动槽的中部；所述第二底座上形成有沿Y轴方向延伸至两端并用于容纳所述第二次级磁棒的第二滑动槽，所述第二初级线圈固定在所述第二滑动槽的中部。

3.根据权利要求1所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述第一底座与滑动基板之间还设有第一位置反馈组件，所述第一位置反馈组件包括沿X轴方向延伸的安装在所述滑动基板底部的第一光栅尺、以及安装在所述第一底座上并与所述第一光栅尺对应的第一读数头；

所述第二底座与载物台之间还设有第二位置反馈组件，所述第二位置反馈组件包括沿Y轴方向延伸的安装在所述载物台底部的第二光栅尺、以及安装在所述第二底座上并与所述第二光栅尺对应的第二读数头。

4.根据权利要求3所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述滑动基板底部于所述第一光栅尺的两端分别设有第一限位磁铁；所述载物台底部于所述第二光栅尺的两端分别设有第二限位磁铁。

5.根据权利要求1所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述第一底座上于所述第一管型直线电机的两侧分别设有沿X轴方向延伸的第一导轨；所述第二底座上于所述第二管型直线电机的两侧分别设有沿Y轴方向延伸的第二导轨。

6.根据权利要求5所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述第一导轨和第二导轨采用交叉滚子导轨。

7.根据权利要求5或6所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述第一底座上对应所述第一导轨的位置凹陷形成有第一安装槽，所述第二底座上对应所述第二导轨的位置凹陷形成有第二安装槽。

8.根据权利要求7所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述第一安装槽和第二安装槽内还分别设置有限位柱。

9.根据权利要求1所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述下驱动机构还包括一辅助定位板，所述辅助定位板固定在所述滑动基板上，所述第二初级线圈的电缆与所述柔性拖链的连接处固定在所述辅助定位板上。

10.根据权利要求1所述的长行程高精密二维平台，其特征在于，所述滑动基板与所述第二底座一体成型。

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