專利名稱：單軸浮動線性平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械加工、測量領(lǐng)域，是ー種高速高精度定位裝置。
背景技術(shù)：
高速高精度的精密微位移工作臺系統(tǒng)在近代半導(dǎo)體行業(yè)和科學研究領(lǐng)域內(nèi)占有極為重要的地位。精密微位移工作臺系統(tǒng)的定位精度和行程范圍直接影響到生產(chǎn)加工的精度和加工能力。同時，工作臺的速度、加速度及啟停過程的穩(wěn)定時間則影響到設(shè)備的效率，成為系統(tǒng)的重要指標。傳統(tǒng)的直線運動平臺，通常是由旋轉(zhuǎn)電機通過絲桿變成直線運動帶動工作臺，由 于中間環(huán)節(jié)絲桿有最大轉(zhuǎn)速限制和反向間隙，很難實現(xiàn)高速高精度定位。近年來直線電機驅(qū)動的直線運動平臺得到廣泛應(yīng)用，這種平臺比傳統(tǒng)絲桿驅(qū)動的平臺有非常明顯的優(yōu)點消除中間傳動機構(gòu)環(huán)節(jié)的彈性變形、間隙、慣量等因素對系統(tǒng)精度的影響，實現(xiàn)直接驅(qū)動エ作臺；系統(tǒng)剛度大、高速度高精度。不管是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機帶動絲桿機構(gòu)驅(qū)動平臺，還是近來被廣泛應(yīng)用的直線電機驅(qū)動平臺做線性運動，均存在著作用于基座的沖擊カ引起系統(tǒng)振動的問題；平臺在瞬間加速或者急停時，反作力作用于基座，引起基座的振動，進而影響定位精度。

實用新型內(nèi)容基于上述問題，本實用新型提供一種單軸浮動線性平臺，該平臺能夠有效減弱運動反作力引起的基座振動，提高平臺的定位精度。所述的單軸浮動線性平臺包括基座1，基座I上固定有驅(qū)動裝置和可在所述基座I上滑動的工作臺3 ;所述驅(qū)動裝置包括定子基座21，定子基座21兩端固定有阻尼裝置22和柔性裝置24，所述阻尼裝置22和柔性裝置24之間可滑動地固定有驅(qū)動電機23 ;所述驅(qū)動電機23的動子231與工作臺3通過連接臂4連接；所述工作臺3上固定有記錄所述工作臺3位移的位置反饋裝置31。當所述動子231推動所述工作臺3運動時，會對驅(qū)動電機23的定子232產(chǎn)生與推動カ大小相同、方向相反的作用力，定子232在該反作用力的作用下向與工作臺3相反的方向運動，從而偏離原來的原點位置。定子基座21兩端的阻尼裝置22將減緩定子232的運動，同時所述柔性裝置24將定子232又彈回原點。所以在工作臺3向ー個方向運動的過程中，定子232將在阻尼裝置22和柔性裝置24的作用下在原點位置作往復(fù)的振蕩運動。傳統(tǒng)的線性平臺，定子被固定在基座上，定子受到的反作力直接作用在基座上，弓丨起基座的振動。加速度越大，定子受到的反作用カ越大，對基座的沖擊也越大，基座的振動就越大，該振動直接影響系統(tǒng)的定位精度；而在半導(dǎo)體XY定位平臺、高速高精度加工機床等高精度機器上是不允許出現(xiàn)這種影響精度的振動的，所以傳統(tǒng)的線性平臺在加速度和定位精度上受到很大的限制，為了提升加速度和平臺的定位精度，必須解決基座的振動問題。本文實用新型的單軸浮動線性平臺有效地解決了這個問題，采用了被動隔振的方法，將定子232與定子基座21采用浮動連接，實現(xiàn)定子232在定子基座21上滑動，定子232與基座I不直接相連。同時在定子232兩端加入柔性裝置24和阻尼裝置22，由于柔性裝置24和阻尼裝置22均為柔性部件，具有減震和吸收能量的功能，定子232受到的反作用カ將被柔性裝置24和阻尼裝置22衰減，減少了反作用力對基座I的影響。通過合理的柔性裝置24和阻尼裝置22的剛度系數(shù)，可找出最優(yōu)的柔性裝置24的剛度和阻尼裝置22的阻尼系數(shù)，傳遞到基座I上的カ將很小，此作用力甚至不會引起基座I的振動。在這種被動隔振的方法下，基座I的振動問題得到非常明顯的減弱，平臺的定位精度得到了很大提升，能實現(xiàn)微米級的定位精度。

附圖I為本實用新型優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖；基座I，定子基座21，阻尼裝置22，驅(qū)動電機23，動子231，定子232，柔性裝置24，端蓋25，滑動導(dǎo)軌26，工作臺3，位置反饋裝置31，交叉導(dǎo)軌32，工作臺基座33，連接臂4上。
具體實施方式
如圖I所示的優(yōu)選實施例，本實用新型的單軸浮動線性平臺包括基座1，在基座I上固定有驅(qū)動裝置，和被該驅(qū)動裝置驅(qū)動、可在基座I上滑動的工作臺3，需要加工或測量定位的エ件便設(shè)置于該工作臺3上。本實用新型的驅(qū)動裝置包括定子基座21，在定子基座21兩端固定有阻尼裝置22和柔性裝置24，在阻尼裝置22和柔性裝置24之間固定有驅(qū)動電機23，驅(qū)動電機22的定子232可在定子基座21上滑動，并與兩端的阻尼裝置22和柔性裝置24碰撞。驅(qū)動電機23的動子231與工作臺3通過連接臂4連接，以推動工作臺3運動。當驅(qū)動電機22推動工作臺3運動時，會對驅(qū)動電機23的定子232產(chǎn)生與推動カ大小相同、方向相反的反作用力，該反作用力使定子232向與工作臺3相反的方向運動,從而偏離原來的原點位置。如圖I和圖2所示，在本優(yōu)選實施例中，定子基座21的兩端還固定有端蓋25，在端蓋25之間固定有滑動導(dǎo)軌26，驅(qū)動電機23通過滑槽固定在該滑動導(dǎo)軌26上，并可沿該滑動導(dǎo)軌26滑動。在兩個端蓋25的內(nèi)側(cè)中部固定有阻尼裝置22，當定子232由于反作用力沖向定子基座21 —端的端蓋25時，阻尼裝置22可緩沖定子232的對定子基座21的沖力，從而減緩對基座I的對基座I的沖擊。同時，在阻尼裝置22的兩側(cè)還設(shè)置有柔性裝置24，在阻尼裝置22緩沖和減震的同吋，吸收和存儲定子232的沖カ，再將其釋放出來，以將定子232反向推出。所以本實用新型的平臺在定位的過程中，當驅(qū)動電機23推動工作臺3向ー個方向運動時，其反作用カ不會直接對基座I造成影響，而是使定子232在定子基座21上向反方向運動。又由于阻尼裝置22和柔性裝置24的緩沖和反弾，使定子232在定子基座21上作往復(fù)的振蕩運動，從而使驅(qū)動電機23的反作用力不會對基座I產(chǎn)生影響，提高了平臺的定位精度。如圖2所示，本實用新型中的工作臺3可以通過交叉導(dǎo)軌32固定在工作臺基座33上，并可在工作臺基座33上滑動，工作臺基座33固定在基座I上。在工作臺3上還固定一位置反饋裝置31，以記錄工作臺3位移，達到測量和定位的目的。該位置反饋裝置31可以為傳感器或光柵尺，由于光柵尺的測量速度快、精度高，所以優(yōu)選采用光柵尺，光柵尺的具體參數(shù)可根據(jù)具體需求選購。本實用新型中的滑動導(dǎo)軌26可采用現(xiàn)有的導(dǎo)軌，柔性裝置24可以為彈簧、橡膠等能量吸收裝置，阻尼裝置22可以為阻尼器或緩沖器，可采用現(xiàn)有的液壓阻尼器，減震效果好、噪音低。所述驅(qū)動電機為線性電機，最好為音圈電機。柔性裝置24和阻尼裝置22的系數(shù)，可根據(jù)具體情況選用最優(yōu)的系數(shù)，使驅(qū)動電機23產(chǎn)生的反作用力傳遞到基座I上的影響最小，甚至不會引起基座I的振動。將驅(qū)動電機23可滑動地安裝在基座I上，實現(xiàn)定子232的浮動，并在驅(qū)動電機23的定子232與定子基座21之間加入柔性裝置24和阻尼裝置22，大大地消弱了工作臺3在啟動或急停時產(chǎn)生的反作用力，基座I的振動問題得到非常明顯的減弱，平臺的定位精度也得到很大提升，能實現(xiàn)微米級的定位精度，非常適用于高速高精度定位的裝置，如半導(dǎo)體 X-Y定位平臺、高速高精度機加工機床、激光切割機等。最后所應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照優(yōu)選實施例對本實用新型作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種單軸浮動線性平臺，所述平臺包括基座(1)，基座(I)上固定有驅(qū)動裝置和可在所述基座(I)上滑動的工作臺(3);其特征在于所述驅(qū)動裝置包括定子基座(21)，定子基座(21)兩端固定有阻尼裝置(22)和柔性裝置(24)，所述阻尼裝置(22)和柔性裝置(24)之間可滑動地固定有驅(qū)動電機(23);所述驅(qū)動電機(23)的動子(231)與工作臺(3)通過連接臂(4)連接；所述工作臺(3)上固定有記錄所述工作臺(3)位移的位置反饋裝置(31)。
2.如權(quán)利要求I所述的單軸浮動線性平臺，其特征在干所述定子基座(21)的兩端固定有端蓋(25)，所述端蓋(25)之間固定有滑動導(dǎo)軌(26)，所述驅(qū)動電機(23)可沿所述滑動導(dǎo)軌(26)滑動；所述端蓋(25)的內(nèi)側(cè)中部固定有所述阻尼裝置(22)，該阻尼裝置(22)的兩側(cè)分別固定有所述柔性裝置(24)。
3.如權(quán)利要求I所述的單軸浮動線性平臺，其特征在干所述柔性裝置(24)為彈簧或橡膠。
4.如權(quán)利要求I所述的單軸浮動線性平臺，其特征在干所述阻尼裝置(22)為阻尼器或緩沖器。
5.如權(quán)利要求4所述的單軸浮動線性平臺，其特征在于所述阻尼裝置(22)為液壓阻尼器。
6.如權(quán)利要求I所述的單軸浮動線性平臺，其特征在于所述位置反饋裝置(31)為光柵尺。
7.如權(quán)利要求I所述的單軸浮動線性平臺，其特征在于所述驅(qū)動電機為線性電機。
8.如權(quán)利要求7所述的單軸浮動線性平臺，其特征在于所述線性電機為音圈電機。
9.如權(quán)利要求1-8任一所述的單軸浮動線性平臺，其特征在干所述工作臺(3)通過交叉導(dǎo)軌(32)可滑動地固定于工作臺基座(33)上，所述工作臺基座(33)固定于所述基座(I)上。
專利摘要本實用新型的單軸浮動線性平臺包括基座，在基座上固定有驅(qū)動裝置和可滑動的工作臺；驅(qū)動裝置包括定子基座，定子基座的兩端固定有阻尼裝置和柔性裝置，在該阻尼裝置和柔性裝置之間可滑動地固定有驅(qū)動電機；該驅(qū)動電機的動子與工作臺通過連接臂連接；工作臺上還固定有記錄所述工作臺位移的位置反饋裝置。本實用新型采用被動隔振方法，將驅(qū)動電機可滑動地安裝在基座上，實現(xiàn)定子的浮動，并在驅(qū)動電機的定子與基座之間加入柔性裝置和阻尼裝置，大大地消弱了平臺在啟動或急停時產(chǎn)生的反作用力，有效地將運動的反作力引起的基座振動降到最低，提高了平臺定位精度。
文檔編號G12B5/00GK202394545SQ20112052759
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者李澤湘, 潘明, 王紅, 禹新路, 高宜銘 申請人:東莞華中科技大學制造工程研究院