TWM643141U

TWM643141U - 磁浮平台

Info

Publication number: TWM643141U
Application number: TW112203787U
Authority: TW
Inventors: 丁建邦
Original assignee: 豪捷科技股份有限公司
Priority date: 2023-04-21
Filing date: 2023-04-21
Publication date: 2023-06-21

Abstract

一種磁浮平台，包括控制器、固定板、第一動板、第二動板、第一U型無鐵芯線性馬達、第二U型無鐵芯線性馬達、第一位置感測組與第二位置感測組。當第一U型無鐵芯線性馬達運作時，第一動板未與固定板直接接觸且相對固定板沿第一水平方向往返位移。當第二U型無鐵芯線性馬達運作時，第二動板未與第一動板直接接觸且相對第一動板沿第二水平方向往返位移。第一、二水平方向位移兩者不相同方向。透過第一、二U型無鐵芯線性馬達配置下可以降低磁浮平台運動過程中的摩擦力與噪音，以及運作時有較佳穩定性。

Description

磁浮平台

本創作是一種磁浮平台，藉由磁力運作下平台提供兩個水平方向的往返位移者。

近年來由於各項產業在製程上的需求，不論是半導體、光電通訊、顯微機構、表面工程、高精密加工等產業，需要精密定位高、快速驅動及低摩擦的機械設備，作為加工、檢驗或測試的平台，才能提高產品的製作加工品質、製程良率，以及獲得清晰的顯微影像等。

工業線性傳動方式有傳統馬達配合皮帶、滾珠螺桿、油氣壓連桿、馬達配合齒輪以及線性馬達等。前述各傳動方式在特性彼此有精密度、響應速度、移動速度、推力、可靠性、裝配性、低噪音等優劣差異，依據需求配置合宜的傳動方式。而機具的平台為了達成上述高精度、低摩擦以及快速響應驅動特性，採用傳統線性驅動方式並不足以滿足現今的需求，相關業者必須開發新型態的平台，才能符合上述效用的要求。

本創作是一種磁浮平台，包括控制器、固定板、第一動板、第二動板、第一U型無鐵芯線性馬達、第二U型無鐵芯線性馬達、第一位置感測組與第二位置感測組，其中：該第一U型無鐵芯線性馬達、該第一位置感測組配置於該固定板與該第一動板之間；該第二U型無鐵芯線性馬達、該第二位置感測組配置於該第一動板與該第二動板之間；該第一U型無鐵芯線性馬達、該第二U型無鐵芯線性馬達、該第一位置感測組與該第二位置感測組分別與該控制器電性連接；當該控制器令該第一U型無鐵芯線性馬達運作時，該第一動板未與該固定板直接接觸，且該第一動板相對該固定板沿第一水平方向往返位移；當該控制器令該第二U型無鐵芯線性馬達運作時，該第二動板未與該第一動板直接接觸，且該第二動板相對該第一動板沿第二水平方向往返位移；前述第一水平方向位移與該第二水平方向位移兩者呈不相同方向。

透過上述結構配置下，實際使用時磁浮平台提供兩個以磁力驅動的水平方向位移，採用第一U型無鐵芯線性馬達、第二U型無鐵芯線性馬達配置下可以降低磁浮平台運動過程中的摩擦力與噪音，以及運作時有較佳穩定性，控制器作為磁浮平台(第一位置感測組、第二位置感測組)的位置訊號之訊號回授，有助於提升磁浮平台的定位精度與準確性。

請參閱第一至五圖所示，圖中揭示一種磁浮平台1，包括控制器10、固定板100、第一動板200、第二動板300、第一U型無鐵芯線性馬達400、第二U型無鐵芯線性馬達500、第一位置感測組600與第二位置感測組700，其中：該第一U型無鐵芯線性馬達400、第一位置感測組600配置於該固定板100與該第一動板200之間；該第二U型無鐵芯線性馬達500、第二位置感測組700配置於該第一動板200與該第二動板300之間；該第一U型無鐵芯線性馬達400、該第二U型無鐵芯線性馬達500、該第一位置感測組600與該第二位置感測組700分別與該控制器10電性連接；當該控制器10令該第一U型無鐵芯線性馬達400運作時，該第一動板200未與該固定板100直接接觸，且該第一動板200相對該固定板100沿第一水平方向往返位移；當該控制器10令該第二U型無鐵芯線性馬達500運作時，該第二動板300未與該第一動板200直接接觸，且該第二動板300相對該第一動板200沿第二水平方向往返位移；前述第一水平方向位移與該第二水平方向位移兩者呈不相同方向。

透過上述結構配置下，磁浮平台1提供兩個以磁力驅動的水平方向位移，從俯視角度觀看下前述兩者的位移方向為90度夾角配置型態，如第五圖所示，即第一動板200相對固定板100的位移方向為Y軸方向，而第二動板300相對第一動板200的位移方向為X軸方向。

據此，本創作透過採用第一U型無鐵芯線性馬達400、第二U型無鐵芯線性馬達500可以降低磁浮平台1運動過程中的摩擦力與噪音，以及磁浮平台1運作時有較佳穩定性，控制器作10為磁浮平台1(第一位置感測組600、第二位置感測組700)的位置訊號之訊號回授，有助於提升磁浮平台1的定位精度與準確性，對於搭配安裝於第二動板300頂面的其他組件，提供良好的運作性能。

請參閱第一圖所示，本創作磁浮平台1中第一U型無鐵芯線性馬達400與第二U型無鐵芯線性馬達500係由控制器10啟動運作以及暫停、關閉運作，而控制器10可採外掛配置型態，或是直接配置於磁浮平台1，例如控制器10設置於固定板100內部，或控制器10設置於固定板100外周側以不阻礙第一動板200相對固定板100位移的方向。而本實施例控制器10係採外掛配置型態。前述控制器10作為磁浮平台1的位置訊號之訊號回授，有助於提升磁浮平台1的定位精度與準確性。

進一步詳細說明本創作磁浮平台1的細部特徵與其各組件彼此之間組配的運作關係，以及所能達成的效用。本實施例中，該第一U型無鐵芯線性馬達400包括有第一定子410與第一動子420，該第一定子410配置定位於該第一動板200，該第一動子420配置定位於該固定板100；該第二U型無鐵芯線性馬達500包括有第二定子510與第二動子520，該第二定子510配置定位於該第二動板300，該第二動子520配置定位於該第一動板200。

本創作前述所稱定子(包括第一定子410、第二定子510)係配置有永久磁鐵，而動子(包括第一動子420、第二動子520)是內部包覆有激磁線圈。又前述定子的截面係呈U字形，而動子是部分位於定子而彼此不接觸。當磁浮裝置(包括第一U型無鐵芯線性馬達400、第二U型無鐵芯線性馬達500)運作時，動子的線圈被激磁而隨著電流變化其極性，動子即可對應定子永久磁鐵的極性排列而位移。

請參閱第一、三、四圖所示，本實施例中，該第一位置感測組600包括第一讀取頭610與第一光學尺620，該第一讀取頭610配置於該固定板100，而該第一光學尺620配置於該第一動板200；該第二位置感測組700包括第二讀取頭710與第二光學尺720，該第二讀取頭710配置於該第一動板200，而該第二光學尺720配置於該第二動板300。透過上述配置下，得以由第一讀取頭610與第二讀取頭710分別感應偵測第一光學尺620與第二光學尺720彼此之間的位移量後，將位移訊號傳輸至控制器10，並由控制器10轉換下得到第一動板200相對固定板100的位移距離，以及第二動板300相對第一動板200的位移距離。

請參閱第三、四、六、七圖所示，該第一動板200的底部具有向內凹設的第一下槽210，且該第一下槽210係面向該固定板100的頂部，又該第一下槽210配置該第一定子410；該固定板100的頂部組配延伸至該第一下槽210的固定塊110，該固定塊110相反方向的兩側分別配置該第一動子420與該第一讀取頭610；又該第一下槽210組配朝向該固定板100的第一下塊211，該第一下塊211的周側組配該第一光學尺620並面向該第一讀取頭610；該第一動板200的頂部具有向內凹設的第一上槽220；該第二動板300的底部具有向內凹設的第二下槽310，且該第二下槽310係面向該第一上槽220且彼此呈相連通狀；該第二定子510配置於該第二下槽310並延伸至該第一上槽220內；該第一上槽220組配有第一上塊221且延伸至該第二下槽310，且該第一上塊221相反方向的兩側分別配置該第二動子520與該第二讀取頭710；該第二下槽310組配有第二下塊311且延伸至該第一上槽220，該第二下塊311周侧組配該第二光學尺720並面向該第二讀取頭710。透過上述結構以及構件配置下，得以讓第一位置感測組600與第二位置感測組700分別緊湊配置於固定板100、第一動板200與第二動板300之間而不外露。

本創作磁浮平台1為了設置第一動板200相對固定板100的Y軸位移死點，進一步於固定板100的頂部間隔配置有第一方向限位塊130，該第一動板200的底部靠近兩側的周緣位置間隔設置有朝向該固定板100的第一方向擋止塊201，以致該第一動板200相對該固定板100於第一方向水平位移至兩端死點時，兩側的該第一方向擋止塊201分別受限抵頂於該第一方向限位塊130。

本創作磁浮平台1為了設置第二動板300相對第一動板200的X軸位移死點，進一步於第一動板200的頂部間隔配置有第二方向限位塊202，該第二動板300的底部靠近兩側的周緣位置間隔設置有朝向該第一動板200的第二方向擋止塊340，以致第二動板300相對該第一動板200於第二方向水平位移至兩端死點時，兩側的該第二方向擋止塊340分別受限頂抵於該第二方向限位塊202。

特別的是，前述第一方向限位塊130以及第二方向限位塊202，分別配置有朝向第一方向擋止塊201、第二方向擋止塊340的緩衝體A(優力膠Urethan)，如此得以在移動至前述X軸/Y軸的死點位置時，能將碰撞作用力施於緩衝體A以致其變形，達到緩衝效用者。

本創作磁浮平台1進一步包括有第一滑軌組11與第二滑軌組12，其中該第一滑軌組11配置於該固定板100與該第一動板200之間，該第一滑軌組11供該第一動板200相對該固定板100沿該第一水平方向往返位移；該第二滑軌組12配置於該第一動板200與該第二動板300之間，該第二滑軌組12供該第二動板300相對該第一動板200沿該第二水平方向往返位移。該第一動板200的底部靠近周側凹設有第一滑槽230，而該固定板100的頂部具有延伸至該第一滑槽230的固定凸肋120，該第一滑軌組11配置於該第一滑槽230與該固定凸肋120之間；該第二動板300的底部靠近周側凹設有第二滑槽320，而該第一動板200的頂部具有延伸至該第二滑槽320的第一凸肋240，該第二滑軌組12配置於該第二滑槽320與該第一凸肋240之間。透過上述第一滑軌組11與第二滑軌組12配置下，能夠提供第一動板200相對固定板100的水平方向位移的輔助與限制，以及第二動板300相對第一動板200的水平方向位移的輔助與限制，藉以避免上述的水平方向位移時發生偏移現象。

本創作磁浮平台1實際使用時如第八圖所示，該固定板100組配於基座13頂面位置，而該第二動板300的頂面係供吸附模組14活動組配。如圖中所示，磁浮平台1提供快速、安靜又穩定的定位精度準移動下，進行顯微設備15的拍攝下進行光學檢測。

請參閱第二、五、八圖所示，另有外掛管路組16其配置於該固定板100、該第一動板200與該第二動板300的周側。前述外掛管路組16係供流體源(圖中未示)與吸附模組14之間的流通，且於磁浮平台1進行第一水平方向位移、第二水平方向位移時，外掛管路組16不會影響第一動板200與第二動板300的位移，而能持續提供流體進行從流體源至吸附模組14之間的輸入或輸出的輸送作業。

前述吸附模組14包括有改質薄膜141(陶瓷材料)並分布有微孔結構，如此能控制其表面電阻組抗值10 ⁶~10 ⁸，能降低發生靜電的風險。對於實際應用於電子基板、晶片、晶圓等產品使用時吸附力分布均勻，使用過程中可以降低產品發生翹曲、變形問題，因此具有提升量測的準確性及精度。當吸附模組14呈負壓時可以吸附產品而穩定保持於表面；當吸附模組14呈正壓時可將產品吹離表面形成氣浮間隙，如此可以協助機器手臂順利抓取產品。

請參閱第九圖所示，另有第一遮板250安裝於第一動板200周側，且第一遮板250係遮蔽第一下槽210於第一動板200兩側的開口位置，以及第二遮板330安裝第一動板200與第二動板300的周側，且第二遮板330係遮蔽第一上槽220與第二下槽310分別於第一動板200與第二動板300的兩側開口位置。透過上述結構配置下，第一遮板250與第二遮板330可以減少外界異物(例如粉塵)進入第一下槽210、第一上槽220、第二下槽310內部，以免影響第一位置感測組600與第二位置感測組700的光學位置感測。前述第一遮板250與第二遮板330為鋁合金材質，因此可以透過第一遮板250、第二遮板330將散熱平台1的熱傳導並消散於外界，進而兼具有散熱功能者。

請參閱第九圖所示，圖中揭示有可活動安裝於該第一動板200周侧之吊環260。吊環260係提供磁浮平台1安裝於基座13前，可以由吊掛設備(例如天車)進行吊掛下移動至基座13上進行安裝，或從基座13上卸除磁浮平台1，以達到省力搬運安裝與卸除作業。

此外，磁浮平台1進一步包括有活動安裝於該固定板100與該第二動板300的共同周側之限位片270，且該限位片270橫跨該第一動板200，如第九圖所示；透過上述的配置下，得以限制第一動板200與第二動板300的滑動，尤其是磁浮平台1未使用狀態或進行上述安裝於基座13，或從基座13上卸除者。

1:磁浮平台 10:控制器 11:第一滑軌組 12:第二滑軌組 13:基座 14:吸附模組 141:改質薄膜 15:顯微設備 16:外掛管路組 100:固定板 110:固定塊 120:固定凸肋 130:第一方向限位塊 200:第一動板 201:第一方向擋止塊 202:第二方向限位塊 210:第一下槽 211:第一下塊 220:第一上槽 221:第一上塊 230:第一滑槽 240:第一凸肋 250:第一遮板 260:吊環 270:限位片 300:第二動板 310:第二下槽 311:第二下塊 320:第二滑槽 330:第二遮板 340:第二方向擋止塊 400:第一U型無鐵芯線性馬達 410:第一定子 420:第一動子 500:第二U型無鐵芯線性馬達 510:第二定子 520:第二動子 600:第一位置感測組 610:第一讀取頭 620:第一光學尺 700:第二位置感測組 710:第二讀取頭 720:第二光學尺 A:緩衝體

第一圖係本創作方塊配置示意圖。第二圖係本創作立體組合示意圖。第三圖係本創作部分分解立體示意圖。第四圖係本創作部分分解另一視角立體示意圖。第五圖係本創作位移動作之俯視示意圖。第六圖係本創作側視示意圖。第七圖係本創作另一側視示意圖。第八圖係本創作安裝於基座並供吸附模組安裝示意圖。第九圖係本創作安裝固定板、吊環與遮板之立體示意圖。

1:磁浮平台

10:控制器

100:固定板

200:第一動板

300:第二動板

400:第一U型無鐵芯線性馬達

500:第二U型無鐵芯線性馬達

600:第一位置感測組

700:第二位置感測組

Claims

一種磁浮平台，包括控制器、固定板、第一動板、第二動板、第一U型無鐵芯線性馬達、第二U型無鐵芯線性馬達、第一位置感測組與第二位置感測組，其中：該第一U型無鐵芯線性馬達、該第一位置感測組配置於該固定板與該第一動板之間；該第二U型無鐵芯線性馬達、該第二位置感測組配置於該第一動板與該第二動板之間；該第一U型無鐵芯線性馬達、該第二U型無鐵芯線性馬達、該第一位置感測組與該第二位置感測組分別與該控制器電性連接；當該控制器令該第一U型無鐵芯線性馬達運作時，該第一動板未與該固定板直接接觸，且該第一動板相對該固定板沿第一水平方向往返位移；當該控制器令該第二U型無鐵芯線性馬達運作時，該第二動板未與該第一動板直接接觸，且該第二動板相對該第一動板沿第二水平方向往返位移；前述第一水平方向位移與該第二水平方向位移兩者呈不相同方向。
如請求項1所述之磁浮平台，其中該第一U型無鐵芯線性馬達包括有第一定子與第一動子，該第一定子配置定位於該第一動板，該第一動子配置定位於該固定板；該第二U型無鐵芯線性馬達包括有第二定子與第二動子，該第二定子配置定位於該第二動板，該第二動子配置定位於該第一動板。
如請求項2所述之磁浮平台，其中該第一位置感測組包括第一讀取頭與第一光學尺，該第一讀取頭配置於該固定板，而該第一光學尺配置於該第一動板；該第二位置感測組包括第二讀取頭與第二光學尺，該第二讀取頭配置於該第一動板，而該第二光學尺配置於該第二動板。
如請求項3所述之磁浮平台，其中：該第一動板的底部具有向內凹設的第一下槽，且該第一下槽係面向該固定板的頂部，又該第一下槽配置該第一定子；該固定板的頂部組配延伸至該第一下槽的固定塊，該固定塊相反方向的兩側分別配置該第一動子與該第一讀取頭；又該第一下槽組配朝向該固定板的第一下塊，該第一下塊的周側組配該第一光學尺並面向該第一讀取頭；該第一動板的頂部具有向內凹設的第一上槽；該第二動板的底部具有向內凹設的第二下槽，且該第二下槽係面向該第一上槽且彼此呈相連通狀；該第二定子配置於該第二下槽並延伸至該第一上槽內；該第一上槽組配有第一上塊且延伸至該第二下槽，且該第一上塊相反方向的兩側分別配置該第二動子與該第二讀取頭；該第二下槽組配有第二下塊且延伸至該第一上槽，該第二下塊周侧組配該第二光學尺並面向該第二讀取頭。
如請求項1所述之磁浮平台，進一步包括有第一滑軌組與第二滑軌組，其中：該第一滑軌組配置於該固定板與該第一動板之間，該第一滑軌組供該第一動板相對該固定板沿該第一水平方向往返位移；該第二滑軌組配置於該第一動板與該第二動板之間，該第二滑軌組供該第二動板相對該第一動板沿該第二水平方向往返位移。
如請求項5所述之磁浮平台，其中：該第一動板的底部靠近周側凹設有第一滑槽，而該固定板的頂部具有延伸至該第一滑槽的固定凸肋，該第一滑軌組配置於該第一滑槽與該固定凸肋之間；該第二動板的底部靠近周側凹設有第二滑槽，而該第一動板的頂部具有延伸至該第二滑槽的第一凸肋，該第二滑軌組配置於該第二滑槽與該第一凸肋之間。
如請求項1所述之磁浮平台，其中該固定板組配於基座頂面位置，而該第二動板的頂面係供吸附模組活動組配。
如請求項1所述之磁浮平台，進一步包括有外掛管路組其配置於該固定板、該第一動板與該第二動板的周側。
如請求項1所述之磁浮平台，進一步包括有活動安裝於該固定板與該第二動板的共同周側之限位片，且該限位片橫跨該第一動板。
如請求項1所述之磁浮平台，進一步包括有活動安裝於該第一動板周侧之吊環。