CN215659177U - 一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，包括驱动方向相同的第一平板直线电机和第二平板直线电机；第一平板直线电机包括第一基座，在第一基座上固定有第一定子和第一导轨；第一导轨位于第一定子的两侧；在两个第一导轨上各安装有第一滑块，第一滑块与第一动子固连，第一动子与第一动子座相连；第二平板直线电机包括第二基座，第二基座固定在第一动子座上；在第二基座上固定有第二定子和第二导轨；第二导轨位于第二定子的两侧；在两个第二导轨上各安装有第二滑块，第二滑块与第二动子固连，第二动子与第二动子座相连。

Description

一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元

技术领域

本实用新型公开了一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元。

背景技术

目前，高速精密定位平台是微电子制造行业中晶圆制造、芯片加工、芯片封装等关键工序中均需要采用的核心部件之一。而微电子制造所用的新一代精密定位平台需要同时满足大行程、高刚性、高加速度、高速度、高精度等多方面综合要求。但是，高精度与大行程、高速度之间存在矛盾。一方面，微电子封装中常见的高速频繁启停操作所带来的高加速度导致运动机构的自身惯性力作用增强，并使得运动机构趋向“柔性化”，容易导致较大的残余振动并影响定位精度。另一方面，由于导轨摩擦等非线性因素以及大行程运动平台自身质量限制，目前的单级驱动大行程运动平台的定位精度与控制带宽已经到达一定极限，很难继续提高。而以压电陶瓷、音圈电机等驱动为代表的高精密高带宽运动机构往往仅适用于小行程场合。采用气浮轴承、定制电机等方式可以在一定程度上缓解上述矛盾，但所带来的成本增加往往限制了其在工程实践中的应用范围。

发明内容

为了解决背景技术部分所提出的问题，在现有技术基础上，又提出了一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，将两个平板式直线电机进行复合，借此可以得到大行程、高刚性、高加速度、高速度、高精度的运动平台。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型的实施例提供了一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，包括驱动方向相同的第一平板直线电机和第二平板直线电机；

所述的第一平板直线电机包括第一基座，在第一基座上固定有第一定子和第一导轨；第一导轨位于第一定子的两侧；在两个第一导轨上各安装有第一滑块，第一滑块与第一动子固连，第一动子与第一动子座相连；

所述的第二平板直线电机包括第二基座，第二基座固定在第一动子座上；在第二基座上固定有第二定子和第二导轨；第二导轨位于第二定子的两侧；在两个第二导轨上各安装有第二滑块，第二滑块与第二动子固连，第二动子与第二动子座相连。

作为进一步的技术方案，在第一基座的两端安装有第一防撞器挡板，在第一防撞器挡板上安装有防撞器。

作为进一步的技术方案，在第二基座的两端安装有第二防撞器挡板，在第二防撞器挡板上安装有防撞器。

作为进一步的技术方案，在第一基座的两端还安装有第一限位开关。

作为进一步的技术方案，在第二基座的两端还安装有第二限位开关。

作为进一步的技术方案，所述的第二平板直线电机的行程比第一平板直线电机短。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

1.本实用新型公开的基于直线电机的高精度大行程的复合机构，通过两个直线电机的同向运动联动控制，可以获得比常规直线电机单元更大的加速度和速度，反应速度更快、灵敏度更高、随动性更好。提高了系统的动态响应参数；通过两个直线电机的反向运动的联动控制，可以获得比常规直线电机单元更低的速度和更高的位移精度，大大改善了低速性能，提高了微纳尺度级运动控制精度,可比单一直线电机单元提高1～2个数量级。

2.通过闭环控制和复合运动，消除电机的定位误差，大大提高系统的运动定位精度。

3.此平台通过两个平板式直线电机复合而成，机构相比较其他复合机构有更大的刚性和行程。但并不仅仅限于平板式直线电机的复合。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型的爆炸视图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。1-第一防撞器挡板；2-第一侧板；3-第一基座；4-第一限位开关；5-第一导轨；6下滑块；7-第一动子；8-第一定子；9第一动子座；10-第二基座；11- 第二限位开关；12-防撞器；13-上滑块；14-第二动子座；15-第二动子；16-第二定子；17-第二导轨；18-第二防撞器挡板；19-第二侧板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元。

本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1、图2所示，基于直线电机的高精度大行程复合直线进给单元主要由两个驱动方向相同的平板式直线电机复合而成，即均为X方向运动或者均为Y方向运动；通过对两个电机的控制，得到大行程、高刚性、高加速度、高速度、高精度的运动平台。

其中第一个平板式直线电机主要由第一定子8、第一动子7、第一导轨5、下滑块6、第一基座3、第一限位开关4、前后两个防撞器挡板和侧盖组成；上述的第一个平板式直线电机第一定子8通过螺钉安装在第一基座3上，两个第一导轨5固定在第一基座3上，且位于第一定子8的两侧；在两个第一导轨5 上各安装有两个下滑块6，下滑块6用于支撑第一动子座和第一动子7，第一动子7与第一动子座固连，且第一动子7位于第一定子8的上方，第一动子座用于连接第二个平板式直线电机。

进一步的，在第一基座3的左右两侧均安装有第一防撞器挡板1和第一侧板2，第一防撞器挡板1位于第一侧板2的内侧，第一侧板2垂直于第一基座3；在每个第一防撞器挡板1上安装有两个防撞器12，用于保护电机，防止撞击电机。

进一步的，在第一直线电机上下侧的一侧安装有第一限位开关4，第一限位开关4用于限制第一个平板式直线电机在直线方向上的运动距离。

本申请中的第二个平板式直线电机的第二基座10固定安装在第一动子座上，第二个平板式直线电机主要由第二定子16、第二动子15、第二导轨17、上滑块 13、第二基座10、第二限位开关11、前后两个防撞器挡板和侧盖组成。安装方式与第一个平板式直线电机相同；上述的第二个平板式直线电机第二定子16通过螺钉安装在第二基座10上，两个第二导轨17固定在第二基座10上，且位于第二定子16的两侧，第一导轨5、第二导轨17各设有两个，两个第二导轨17 与两个第一导轨5相互平行；在两个第二导轨17上各安装有两个上滑块13，上滑块13用于支撑第二动子座14和第二动子15，第二动子15与第二动子座14 固连，且第二动子15位于第二定子16的上方。第二个平板式直线电机位于第一个平板式直线电机的第一动子座上，通过螺钉的紧密连接。第一平板直线电机和第二平板直线电机与电机控制器相连。

进一步的，在第二基座10的左右两侧均安装有第二防撞器挡板18和第二侧板19，第二防撞器挡板18位于第二侧板19的内侧，第二侧板19垂直于第二基座10；在每个第二防撞器挡板18上安装有两个防撞器12，用于保护电机。

进一步的，在第二直线电机上下侧的一侧安装有第二限位开关11，第二限位开关11用于限制第二平板式直线电机在直线方向上的运动距离。

进一步的，本实施例中的第二平板直线电机的行程比第一平板直线电机短，第二平板直线电机位于第一平板直线电机上方。

本实施公开的基于直线电机的高精度大行程复合直线进给单元德运动状态为第一个平板式直线电机的动子进行直线运动，通过第一动子座带动第二个平板式直线电机进行直线运动，在第一个直线电机运动的同时，第二个直线电机也进行直线运动，当两个电机同时在进行同向或反向运动的时候，运动平台的位移、速度与加速度等将得到叠加，打破单个直线电机结构的速度、加速度界限，可以获得更高的极端(极高速、极低速)工况下的工作性能。

具体的，通过该机构可以获得微纳尺度级的进给实现方法：令第一平板式直线电机的工作频率为f1,第二平板式直线电机的工作频率为f2，二者的脉冲当量均为δ，则第一平板式直线电机的速度v1＝f1δ，第二平板式直线电机的速度v2＝f2δ。当二者反向运动时，则工作台的运动速度为v＝v1-v2＝(f1-f2)δ。由于现有电机制造技术发展的局限性，致使单一电机的固有最低工作频率不能过低，但是通过机械结构与差频控制方法的复合，工作台获得的速度是v＝(f1-f2) δ，这里虽然不能使得f1、f2太小，但当二者接近相等时，却可以使得v＝(f1-f2) δ几近无限小，即达到微纳尺度级位移分辨率。

本实用新型提出的复合机构，通过同向和异向运动的复合闭环控制，可以获到大行程、高刚性、高加速度、高速度、高位移分辨率和高精度的运动控制。和单一的直线电机运动单元比较，大大改善了其“极端”工作性能(极高速和极低速度性能)，这恰恰是一般常规直线进给系统所难以达到的。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一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。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，包括驱动方向相同的第一平板直线电机和第二平板直线电机；

所述的第一平板直线电机包括第一基座，在第一基座上固定有第一定子和第一导轨；第一导轨位于第一定子的两侧；在两个第一导轨上各安装有第一滑块，第一滑块与第一动子固连，第一动子与第一动子座相连；

所述的第二平板直线电机包括第二基座，第二基座固定在第一动子座上；在第二基座上固定有第二定子和第二导轨；第二导轨位于第二定子的两侧；在两个第二导轨上各安装有第二滑块，第二滑块与第二动子固连，第二动子与第二动子座相连。

2.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，在第一基座的两端安装有第一防撞器挡板，在第一防撞器挡板上安装有防撞器。

3.如权利要求2所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，在第一防撞器挡板的外侧还设有第一侧板，第一侧板垂直于第一基座。

4.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，在第二基座的两端安装有第二防撞器挡板，在第二防撞器挡板上安装有防撞器。

5.如权利要求4所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，在第二防撞器挡板的外侧还设有第二侧板，第二侧板垂直于第二基座。

6.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，在第一基座的两端还安装有第一限位开关。

7.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，在第二基座的两端还安装有第二限位开关。

8.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，所述的第二平板直线电机的行程比第一平板直线电机短。

9.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于，所述的第一平板直线电机和第二平板直线电机与电机控制器相连。

10.如权利要求1所述的基于直线电机的高精密大行程复合直线进给单元，其特征在于；第一导轨、第二导轨各设有两个，且四个导轨均平行。

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