串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，包括基座、相互串聯(lián)的第一電機和第二電機、由所述第一電機及第二電機驅動的補償定位平臺，所述第一電機和第二電機分別通過減振裝置安裝到所述基座上，所述補償定位平臺包括定位平臺、與所述基座固定連接的平臺底座、與所述平臺底座通過第一導軌連接的柔性平臺，所屬柔性平臺具有壓電致動器及與所述壓電致動器連接的柔性鉸鏈，所述定位平臺位于所述柔性平臺上并與所述柔性鉸鏈連接，所述平臺底座兩側設有運動測量光柵尺，該串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺解決了現(xiàn)有技術無法突破更高加速的精密定位問題。
【專利說明】串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種平臺，尤其涉及一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺。
【背景技術】
[0002]隨著超精密加工，微電子制造等精密工程的快速發(fā)展，大行程超精密定位作為定位關鍵設備的重要性已日益凸顯，特別是在光刻，鍵合等微電子領域中，設備需要做高速狀態(tài)下進行的平臺精確定位運動。目前，定位平臺高速運動已經(jīng)發(fā)展到極限，這制約了定位平臺生產(chǎn)效率的提高。在滿足預定精度的條件下，提高平臺速度和加速度，縮短機械加工時間，有效的提高生產(chǎn)率是定位平臺發(fā)展的方向。
[0003]目前國內(nèi)的高速精密的定位主要是直線電機與壓電驅動器等來完成，這些定位雖然對于速度有了一定的提高，但是加速度會受到限制；通過串聯(lián)式將兩個音圈電機與定位平臺連接起來，突破速度的限制，實現(xiàn)超高加速度，這對于現(xiàn)代化的微電子制造領域的應用具有一定的應用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之缺陷，提供了 一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，該精密定位一維平臺解決了現(xiàn)有技術無法突破更高加速的精密定位問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，包括基座、相互串聯(lián)的第一電機和第二電機、由所述第一電機及第二電機驅動的補償定位平臺，所述第一電機和第二電機分別通過減振裝置安裝到所述基座上，所述補償定位平臺包括定位平臺、與所述基座固定連接的平臺底座、與所述平臺底座通過第一導軌連接的柔性平臺，所屬柔性平臺具有壓電致動器及與所述壓電致動器連接的柔性鉸鏈，所述定位平臺位于所述柔性平臺上并與所述柔性鉸鏈連接，所述平臺底座兩側設有運動測量光柵尺。
[0006]進一步地，所述第一電機火第二電機分別通過連接臂驅動所述補償定位平臺，所述連接臂一端連接所述第一電機或第二電機，所述連接臂另一端與所述柔性平臺連接。
[0007]進一步地，所述第一電機和第二電機為音圈電機。
[0008]進一步地，所述定位平臺下方具有凸臺，所述凸臺與所述柔性鉸鏈固定連接。
[0009]進一步地，所述運動測量光柵尺包括
[0010]用于測量和反饋所述第一電機和第二電機驅動時所述定位平臺所得到的位置信號的粗光柵尺；
[0011]用于測量和反饋所述壓電致動器驅動所述柔性鉸鏈帶動所述定位平臺所得到的位置信號的精光柵尺。
[0012]進一步地，所述減振裝置包括與所述第一電機或第二電機固定連接的上底座和與所述基座固定連接的下底座，所述上底座和所述下底座滑動連接，所述上底座兩側設有擋塊，所述下底座兩側分別設有與所述擋塊連接的緩沖裝置。
[0013]進一步地，所述下底座設有沿所述第一電機運動方向的第二導軌，所述上底座下端設有可在所述第二導軌上滑動的滑塊。
[0014]進一步地，所述第二導軌為兩個。
[0015]進一步地，所述緩沖裝置包括導桿、分別與所述導桿兩端連接的導桿鎖，所述導桿鎖固定在所述下底座上，所述導桿鎖上設有用于鎖定所述導桿的導桿銷，所述擋塊具有通孔，所述導桿穿過所述通孔，所述擋塊與所述導桿鎖之間的導桿上套有彈性件。
[0016]進一步地，所述擋塊與所述彈性件之間設有彈性件擋片。
[0017]本發(fā)明提供一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，把第一電機和第二電機通過串聯(lián)的形式與補償定位平臺連接形成串聯(lián)運動機構，且運動機構與減振裝置緊固連接，實現(xiàn)定位平臺加速度成倍的增加；在第一電機和第二電機實現(xiàn)超高加速和長行程的同時，通過補償定位平臺中的壓電致動器補償?shù)谝浑姍C和第二電機的誤差，同時通過減振裝置來消除第一電機和第二電機在運動過程中的振動，最終實現(xiàn)超高加速、長行程和超精密定位的一維運動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的減震器的放大結構示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的底座的放大結構示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實施例提供的底座的放大結構示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實施例提供的補償定位平臺的放大結構示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實施例提供的定位平臺的放大結構示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明實施例提供的柔性鉸鏈的放大結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027]如圖1，本發(fā)明實施例提供一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，包括基座4、相互串聯(lián)的第一電機I和第二電機5、由所述第一電機I及第二電機5驅動的補償定位平臺2，所述第一電機I和第二電機5分別通過減振裝置3安裝到所述基座4上，所述補償定位平臺2包括定位平臺19、與所述基座4固定連接的平臺底座17、與所述平臺底座17通過第一導軌連接的柔性平臺18，所屬柔性平臺18具有壓電致動器23及與所述壓電致動器23連接的柔性鉸鏈24，所述定位平臺19位于所述柔性平臺18上并與所述柔性鉸鏈24連接，所述平臺底座17兩側設有運動測量光柵尺。在本發(fā)明中，所述壓電致動器采用壓電陶瓷致動器，所述基座4及平臺底座17優(yōu)選大理石，但并不局限于大理石，花崗巖等材質均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)；所述第一導軌沿所述第一電機I和第二電機5運動方向設置，使所述柔性平臺18可以在所述平臺底座17上做直線運動。本發(fā)明的一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，把第一電機I和第二電機5通過串聯(lián)的形式與補償定位平臺2連接形成串聯(lián)運動機構，且運動機構與減振裝置3緊固連接，實現(xiàn)定位平臺19加速度成倍的增加；在第一電機I和第二電機5實現(xiàn)超高加速和長行程的同時，通過補償定位平臺2中的壓電致動器23補償?shù)谝浑姍CI和第二電機5的誤差，同時通過減振裝置3來消除第一電機I和第二電機5在運動過程中的振動，最終實現(xiàn)超高加速、長行程和超精密定位的一維運動。
[0028]在本發(fā)明一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺實施例中，所述第一電機I火第二電機5分別通過連接臂6驅動所述補償定位平臺2，所述連接臂6 —端連接所述第一電機I或第二電機5，所述連接臂6另一端與所述柔性平臺18通過螺釘連接連接。進一步地，所述第一電機I和第二電機5為音圈電機。
[0029]如圖5-圖7，所述定位平臺19下方具有凸臺21，所述凸臺21與所述柔性鉸鏈24固定連接，使得所述定位平臺19隨所述柔性鉸鏈24運動；在本實施例中，運動測量光柵尺有粗光柵尺20和精光柵尺22，粗光柵尺20測得第一電機I和第二電機5驅動時定位平臺19所得到的位置信號進行反饋，從而實現(xiàn)超高加速、長行程和微米級的精度定位的功能；所述粗光柵尺和精光柵尺分別通過設置在所述定位平臺上的粗光柵尺讀數(shù)頭和精光柵尺讀數(shù)頭讀數(shù)，精光柵尺22測得壓電致動器23驅動柔性鉸鏈24，柔性鉸鏈24與定位平臺19上面的凸臺21連接，定位平臺19所得到的位置信號進行反饋，補償音圈電機產(chǎn)生的誤差，從而補償整個一維平臺的納米定位。
[0030]如圖2-圖4，在本發(fā)明中提出減振裝置3的作用是消除由于第一電機I及第二電機5運動時引起的振動，減振裝置3包括上底座7、與上底座7連接的下底座8，上底座7上設置有滑塊9，上底座7兩側設置有減振裝置3擋塊10，在本實施例中，上底座7橫向上對稱設置有兩組滑塊9，沿所述第一電機I運動方向，下底座8設置有與滑塊9相配合的第二導軌14，每組滑塊9包括兩個第一滑塊9，第一滑塊9的數(shù)量可以為I個、3個、5個或者其他數(shù)量的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，但是兩個第一滑塊9的優(yōu)點是方便安裝且利于第二導軌14的平衡；在本發(fā)明其他實施例中，也可將滑塊9設置在所述下底座8上，將所述第二導軌14設置在所述上底座7上。
[0031]下底座8兩側面設置有緩沖裝置和容納減振裝置3擋塊10的導桿16，緩沖裝置包括導桿16、與導桿16兩端連接的導桿鎖11、套設在導桿16外部的彈性件12。在本實施例中，彈性件12為彈簧，導桿鎖11上通過導桿銷15將導桿16定位鎖定，減振裝置3擋塊10開有一個通孔，通孔穿過導桿16，使減振器擋塊10沿著導桿16做直線運動，擋塊10將導桿16分為前后兩側，前后兩側分別設有用來緩沖振動的彈性件12，彈性件12與緩沖減振擋塊10通過彈性件擋片13連接，本實施例中選用彈性件擋片13是保護彈性件12的作用，導桿鎖11的作用是固定導桿16。
[0032]減振裝置3的工作過程是串聯(lián)式運動機構運動帶動減振裝置3運動，下底座8上的導軌沿著滑塊9運動，同時彈簧被拉伸或壓縮，當?shù)綇椈衫旎驂嚎s的最大距離時，開始向相反方向運動，從而可以消除因串聯(lián)式運動機構運動帶來的振動。
[0033]本發(fā)明的工作過程是:串聯(lián)式的第一電機I和第二電機5運動帶動定位平臺19運動，運動測量光柵尺通過定位平臺19對運動機構的位置信號進行反饋，從而實現(xiàn)整個一維平臺的精密定位運動。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于，包括基座、相互串聯(lián)的第一電機和第二電機、由所述第一電機及第二電機驅動的補償定位平臺，所述第一電機和第二電機分別通過減振裝置安裝到所述基座上，所述補償定位平臺包括定位平臺、與所述基座固定連接的平臺底座、與所述平臺底座通過第一導軌連接的柔性平臺，所屬柔性平臺具有壓電致動器及與所述壓電致動器連接的柔性鉸鏈，所述定位平臺位于所述柔性平臺上并與所述柔性鉸鏈連接，所述平臺底座兩側設有運動測量光柵尺。
2.如權利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述第一電機火第二電機分別通過連接臂驅動所述補償定位平臺，所述連接臂一端連接所述第一電機或第二電機，所述連接臂另一端與所述柔性平臺連接。
3.如權利要求1或2所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述第一電機和第二電機為音圈電機。
4.如權利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述定位平臺下方具有凸臺，所述凸臺與所述柔性鉸鏈固定連接。
5.如權利要求1所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述運動測量光柵尺包括 用于測量和反饋所述第一電機和第二電機驅動時所述定位平臺所得到的位置信號的粗光柵尺 用于測量和反饋所述壓電致動器驅動所述柔性鉸鏈帶動所述定位平臺所得到的位置信號的精光柵尺。
6.如權利要求1所述的 串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述減振裝置包括與所述第一電機或第二電機固定連接的上底座和與所述基座固定連接的下底座，所述上底座和所述下底座滑動連接，所述上底座兩側設有擋塊，所述下底座兩側分別設有與所述擋塊連接的緩沖裝置。
7.如權利要求6所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述下底座設有沿所述第一電機運動方向的第二導軌，所述上底座下端設有可在所述第二導軌上滑動的滑塊。
8.如權利要求7所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述第二導軌為兩個。
9.如權利要求6所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述緩沖裝置包括導桿、分別與所述導桿兩端連接的導桿鎖，所述導桿鎖固定在所述下底座上，所述導桿鎖上設有用于鎖定所述導桿的導桿銷，所述擋塊具有通孔，所述導桿穿過所述通孔，所述擋塊與所述導桿鎖之間的導桿上套有彈性件。
10.如權利要求9所述的串聯(lián)式超高速精密定位一維平臺，其特征在于:所述擋塊與所述彈性件之間設有彈性件擋片。
【文檔編號】F16F15/02GK103604028SQ201310603633
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張璐凡, 隆志力, 方紀文, 念龍生, 李澤湘 申請人:東莞華中科技大學制造工程研究院