專利名稱：直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)，尤其是一種應(yīng)用于在PCB背景技術(shù)為滿足集成電路電路板制造微米級(jí)貼片定位精度的要求，貼片機(jī)的 定位精度要求越來越高，速度越來越快?，F(xiàn)在市場上的貼片機(jī)定位平臺(tái) 大都采用線性滾動(dòng)導(dǎo)軌加上帶絲杠驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。定位這種 帶絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的貼片機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、速度低并且難以實(shí)現(xiàn) 精密定位，從而不能滿足生產(chǎn)的要求。實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡 卑、能高速運(yùn)動(dòng)并精確定位的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的貼片機(jī)定位平臺(tái)在Y方向設(shè)置有龍 門式雙平行導(dǎo)軌導(dǎo)向，并有雙平行驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；X方向運(yùn)動(dòng)裝置置于Y 方向運(yùn)動(dòng)之上，單電才幾驅(qū)動(dòng)；Z向運(yùn)動(dòng)在X、 Y方向運(yùn)動(dòng)所形成的平面內(nèi) 實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)。它由線性光柵位置檢測編碼器與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間所組 成的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測、控制和驅(qū)動(dòng)，直線電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以 實(shí)現(xiàn)精確定位。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)，包括正 交安裝的X向?qū)к?、Y向?qū)к墸琗向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣?；所述貼片機(jī)定位 平臺(tái)還包括X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Z向多軸定位 .系統(tǒng)、X向光柵位置檢測編碼器、Y向光柵位置檢測編碼器以及控制系統(tǒng)； 所述Z向多軸定位系統(tǒng)與所述X向單電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接；控制系統(tǒng)接收 上述光柵位置檢測編碼器反饋的信息，并根據(jù)該信息向X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)
機(jī)構(gòu)與Y向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出目標(biāo)位置指令，X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) .與Y向直線電才幾驅(qū)動(dòng)4幾構(gòu)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Z向多軸定位系統(tǒng)在XY平面的定位。進(jìn)一步，所述X向?qū)к壈惭b在X向?qū)к壔希移錇閱沃本€導(dǎo)軌； 所述Y向?qū)к壈惭b在Y向?qū)к壔希移淇蔀殡p直線導(dǎo)軌。進(jìn)一步，所述X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為X向單直線電機(jī)；所述Y向直線 電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為Y向雙直線電機(jī)。進(jìn)一步，所述X向?qū)к壓蚘向?qū)к壙刹捎弥本€滾動(dòng)導(dǎo)軌或空氣軸承 導(dǎo)軌。本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制裝置具備以下效果和優(yōu)點(diǎn)1、 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)信息線性編碼器直接反饋。沒有機(jī)械連接所帶來的中間 .誤差和運(yùn)動(dòng)信息傳遞的滯后。2、 Y向采用平行聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的變化(如溫度、濕度等條 件的變化)帶來的誤差不敏感；而且可以有效補(bǔ)償系統(tǒng)重心變化帶來的 慣性矩變化，提高系統(tǒng)的控制能力和運(yùn)動(dòng)精度。3、 采用直線電機(jī)的傳動(dòng)軸沒有軸承和絲杠等傳動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單， 易于加工裝配，制造成本低。4、 采用空氣軸承導(dǎo)軌的平臺(tái)無機(jī)械摩擦，性能好，速度快。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)采用了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，取消了原定位平臺(tái)所必備的 絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，簡化了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的動(dòng)剛度，可以實(shí)現(xiàn)極快 的貼片速度，實(shí)現(xiàn)精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高貼片機(jī)的 使用壽命。在Y方向采用雙電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，消除由于系統(tǒng)慣性造成的誤 差，提高了平臺(tái)系統(tǒng)的可控制性能。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的目的是針對(duì)貼片機(jī)設(shè)備發(fā)展中遇到的芯片品種多、 運(yùn)動(dòng)條件復(fù)雜、高速度和高精度定位平臺(tái)瓶頸，使用結(jié)構(gòu)簡單的直線電 機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)尺寸緊湊，達(dá)到IO微米級(jí)或更高重復(fù)精度指標(biāo)的機(jī)械 結(jié)構(gòu)形式
圖1為貼片機(jī)定位平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為Z向平臺(tái)投影圖； 圖3為Y向平臺(tái)投影圖4為X向平臺(tái)投影圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例和附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理。 .參見圖l-4。該設(shè)計(jì)為貼片機(jī)定位平臺(tái)，設(shè)計(jì)定位精度10微米。本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為基座(4)、 Y向雙導(dǎo)軌雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3 )、 X向單電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1 )、 Z向多軸定 位系統(tǒng)(2)?；?4)承接定位平臺(tái)與床身，實(shí)現(xiàn)與貼片機(jī)其它部位的連接；Y 向雙導(dǎo)軌雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(3)直接與基座(4)相連，其為雙軸平行驅(qū) 動(dòng)裝置，同時(shí)Y向電機(jī)(7)固定于基座(4)上，與導(dǎo)軌(5)平行；X 向單電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)與Y向雙導(dǎo)軌雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn) XY平面精密定位。Y向直線電機(jī)(7 )分列于Y向?qū)к?5 )側(cè)面，內(nèi)外側(cè)和上下側(cè)均可 以，運(yùn)動(dòng)方向與Y向?qū)к?5)運(yùn)動(dòng)方向平行，電機(jī)推力直接作用于導(dǎo)軌 運(yùn)動(dòng)方向，減少摩擦、提高效率、簡化結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)高速度和高精度； 貼片機(jī)定位平臺(tái)Y向?qū)к?5 )的跨距大，負(fù)載質(zhì)心位置又隨時(shí)在變化， 采用雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，兩個(gè)電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)，消除了由于負(fù)載質(zhì)量和 質(zhì)心位置變化而引起的慣性矩和轉(zhuǎn)矩對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，系統(tǒng)響應(yīng)速度快， 精度高；控制系統(tǒng)信息反饋來自于固定在基座(4 )上的Y向線性光柵位 置檢測編碼器(6 )，其安裝方向與Y向?qū)к?5 )運(yùn)行方向平行，實(shí)際設(shè) 計(jì)中采用雙編碼器反饋。X向?qū)к?8 )與Y向?qū)к?5 )正交安裝，可采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)或絲 杠驅(qū)動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)貼片機(jī)的性能要求選擇?？刂葡到y(tǒng)信息反饋 來自于固定在基座上的線性光柵位置檢測編碼器(10),其安裝方向與X 向?qū)к?8)運(yùn)行方向平行。其上Z向多軸定位系統(tǒng)(2)隨X向?qū)к?8) 一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)Z向多軸定位系統(tǒng)(2)沿X向運(yùn)動(dòng)時(shí)，將影響兩個(gè)Y向馬達(dá)的驅(qū) 動(dòng)重心。而重心的變化可以由固定在基座(4)上的線性光桶f位置編碼器 檢測到，并反饋到平臺(tái)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)通過調(diào)整加在兩個(gè)Y馬
達(dá)中的電流調(diào)整由于重心變化造成的影響，從而保證z向多軸定位系統(tǒng)(2)在X-Y方向的位置精度。X向?qū)к?8)、 Y向?qū)к?5)采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌或空氣軸承導(dǎo)軌， 兩種導(dǎo)軌方式都在本專利要求范圍之內(nèi)。當(dāng)上位機(jī)所提供的目標(biāo)位置確定后，Y和X方向的電機(jī)(7 ) ( 9 )按 照控制系統(tǒng)提供的數(shù)值指令動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)Z向多軸定位系統(tǒng)(2 )運(yùn)動(dòng)到需 要位置；根據(jù)光柵位置檢測編碼器(6) (10)的反饋信息，控制系統(tǒng)計(jì) 算Z向多軸定位系統(tǒng)(2 )的實(shí)際位置及與目標(biāo)位置的誤差，電機(jī)(7 ) ( 9 ) 接受指令后精密定位，并由Z向多軸定位系統(tǒng)(2)實(shí)現(xiàn)貼片操作。Y向電才幾(7)為雙直線電4幾，X向電才幾(9)為直線電才幾，結(jié)構(gòu)簡單 緊湊，減少了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，反應(yīng)速度快，消除了機(jī)械誤差，降低了控制難度，容易實(shí)現(xiàn)精密定位；由于機(jī)械連接減少，摩擦阻力小，該平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)噪音很小。Y向雙直線電機(jī)(7)同步運(yùn)動(dòng)，減少了運(yùn)動(dòng)沖擊，降 低X向運(yùn)動(dòng)對(duì)Y向運(yùn)動(dòng)的正交誤差，提高了系統(tǒng)精度。Y向光柵位置檢測 編碼器(6)采用了雙編碼器，可以對(duì)Y向電機(jī)(7)的運(yùn)動(dòng)分別控制， 運(yùn)動(dòng)精度更高。
權(quán)利要求1、一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)，其特征在于，包括正交安裝的X向?qū)к墶向?qū)к?，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣?；所述貼片機(jī)定位平臺(tái)還包括X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Z向多軸定位系統(tǒng)、X向光柵位置檢測編碼器、Y向光柵位置檢測編碼器以及控制系統(tǒng)；所述Z向多軸定位系統(tǒng)與所述X向單電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接；控制系統(tǒng)接收上述光柵位置檢測編碼器反饋的信息，并根據(jù)該信息向X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與Y向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出目標(biāo)位置指令，X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與Y向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Z向多軸定位系統(tǒng)在XY平面的定位。
2、 如權(quán)利要求l所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)，其特征在于，所述X 向?qū)к壈惭b在X向?qū)к壔希移錇閱沃本€導(dǎo)軌；所述Y向?qū)к壈惭b在Y 向?qū)к壔?，且其可為雙直線導(dǎo)軌。
3、 如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)，其特征在于，所述X 向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為X向單直線電機(jī)；所述Y向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為Y向 雙直線電才幾。
4、 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)，其特征在于，所述 X向?qū)к壓蚘向?qū)к壙刹捎弥本€滾動(dòng)導(dǎo)軌或空氣軸承導(dǎo)軌。
5、 如權(quán)利要求l所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的貼片機(jī)定位平臺(tái)，其特征在于，所述X 向光柵位置一企測編碼器和Y向光柵位置檢測編碼器為線性編碼器，X向光 柵位置檢測編碼器的安裝方向與X向?qū)к壠叫?，Y向光柵位置檢測編碼器 的安裝方向和Y向?qū)к壠叫小?br> 專利摘要一種適用于貼片機(jī)設(shè)備的采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。在X、Y方向或其中X方向采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，取消絲杠和皮帶等傳動(dòng)環(huán)節(jié)。采用直線電機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的動(dòng)剛度，可以實(shí)現(xiàn)極快的貼片速度，實(shí)現(xiàn)精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高貼片機(jī)的使用壽命。在Y方向采用龍門式結(jié)構(gòu)，雙直線電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，消除由于系統(tǒng)慣性矩造成的誤差，提高了平臺(tái)系統(tǒng)的可控制性能。它由線性光柵位置檢測編碼器與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測、控制和驅(qū)動(dòng)，直線電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)精確定位。所使用的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌可以采用線性滾動(dòng)導(dǎo)軌或線性空氣軸承導(dǎo)軌。
文檔編號(hào)H05K13/04GK201054862SQ20072000244
公開日2008年4月30日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者鐘 歐, 牛懷新 申請人:北京慧摩森電子系統(tǒng)技術(shù)有限公司