[發(fā)明專利]笛卡兒定位系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680020747.7
• 申請(qǐng)日: 2006-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101467338A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·A·吉斯克斯;S·W·雅尼西維奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 環(huán)球儀器公司
• 主分類號(hào): H02K41/00
• 分類號(hào): H02K41/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 戈 泊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種使用在笛卡兒式機(jī)器人(Cartesian?Robot)的定位系統(tǒng)(positioning?system)，尤指一種含有使用線性可變磁阻馬達(dá)(linearvariable?reluctance?motor)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(drive?system)的定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

笛卡兒式機(jī)器人通常包含用以在X-Y平面移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)(subsystem)的多個(gè)定位系統(tǒng)，而該機(jī)器人需要操縱該子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)通常在該平面中的X和Y方向兩者移動(dòng)，但也可只在該X-Y平面中的兩個(gè)軸向中的其中一個(gè)被操縱。該定位系統(tǒng)通常包括滑動(dòng)架(carriage)，該滑動(dòng)架系沿著線性軸承(liner?bearing)滑動(dòng)(ride)，該線性軸承系沿著結(jié)構(gòu)性橫梁(structural?beam)，第一(例如”X”)方向。該結(jié)構(gòu)性橫梁依次在該結(jié)構(gòu)性橫梁于線性軸承上的任一或兩個(gè)端部上在第二(例如”Y”)方向上滑動(dòng)。用于該系統(tǒng)的移動(dòng)力量通常是由電力服務(wù)馬達(dá)(electrical?servo?motor)或由線性馬達(dá)(linear?motor)所提供，該電力服務(wù)馬達(dá)具有連接于其上的導(dǎo)螺桿(lead?screw)或皮帶(belt)，而該線性馬達(dá)在兩個(gè)移動(dòng)部分(moving?part)之間電磁地產(chǎn)生力量。

對(duì)在該Y方向上的驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，單側(cè)式(single?sided)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只驅(qū)動(dòng)該結(jié)構(gòu)性橫梁的一個(gè)端部，視該Y軸承的剛性而定，該剛性系在該結(jié)構(gòu)性橫梁的水平移動(dòng)期間用來(lái)使該結(jié)構(gòu)性橫梁保持完美、或近乎完美的垂直性?；蛘?，可使用雙重驅(qū)動(dòng)(dual?drive)以在同一時(shí)間驅(qū)動(dòng)該結(jié)構(gòu)性橫梁的兩個(gè)端部。

該機(jī)器人需要操縱的子系統(tǒng)可以是一種用于拾取或是放置物件的工具。該工具不是抓住該物件、便是使用真空來(lái)托住(hold)該物件。舉例來(lái)說(shuō)，機(jī)器人以吸氣嘴(vacuum?nozzle)來(lái)操縱具有頭部的子系統(tǒng)，以裝配印刷電路板(printed?circuit?board)。機(jī)器人所需要操縱的另一個(gè)子系統(tǒng)具有用以分配材料的工具。舉例來(lái)說(shuō)，機(jī)器人使用包含分配器(dispenser)的子系統(tǒng)，以通過(guò)分配數(shù)點(diǎn)的材料(dot?of?material)或通過(guò)沿著路徑分配該材料，而將該材料施加至表面上。該子系統(tǒng)也可包含該機(jī)器人需要去移動(dòng)的照相機(jī)(camera)，如此，該照相機(jī)便能觀察到多個(gè)關(guān)心的物件。該機(jī)器人需要操縱的子系統(tǒng)并不限于上述所討論的例子，該機(jī)器人可另包含操縱該工具所不可或缺的控制器件，例如像是印刷電路板、閥及類似物。舉例來(lái)說(shuō)，該子系統(tǒng)可包含轉(zhuǎn)開(kāi)和轉(zhuǎn)關(guān)該吸氣嘴、擷取和可能地處理影像、及在Z軸方向上移動(dòng)該工具或是移動(dòng)該子系統(tǒng)本身等的能力。

圖1a系繪示該相關(guān)技術(shù)的導(dǎo)螺桿定位系統(tǒng)10。導(dǎo)螺桿定位系統(tǒng)10包括馬達(dá)12、導(dǎo)螺桿16，滾珠螺母(ball?nut)14、滑動(dòng)架18、結(jié)構(gòu)性橫梁20、以及線性軸承22。馬達(dá)12轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)螺桿16(滾珠螺母14系裝載于導(dǎo)螺桿16上)，并因此提供該移動(dòng)力量，以將滾珠螺母14沿著該線性軸(例如平行于導(dǎo)螺桿16)移動(dòng)。滑動(dòng)架18的頂部固定至滾珠螺母14，而滑動(dòng)架18的底部在線性軸承22上滑動(dòng)。第1b圖繪示該相關(guān)技術(shù)的可變磁阻定位系統(tǒng)30?？勺兇抛桉R達(dá)(variable?reluctancemotor)(在下文中稱為VRM)包括馬達(dá)32、定子34、滑動(dòng)架18、兩個(gè)結(jié)構(gòu)性橫梁20、以及兩個(gè)線性軸承22。馬達(dá)32和定子34(滑動(dòng)架18系裝載于定子34上)之間的相對(duì)移動(dòng)提供該移動(dòng)力量，以將滑動(dòng)架18沿著該線性軸(例如平行于定子34)移動(dòng)?；瑒?dòng)架18的頂部和底部在線性軸承22上滑動(dòng)。在導(dǎo)螺桿定位系統(tǒng)10和VRM定位系統(tǒng)30兩者中，線性軸承22都裝載在結(jié)構(gòu)性橫梁20上。對(duì)于導(dǎo)螺桿定位系統(tǒng)10而言，導(dǎo)螺桿16/滾珠螺母14和線性軸承22/結(jié)構(gòu)性橫梁20的組合能通過(guò)避免滑動(dòng)架18繞著該X、Y和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)以及避免滑動(dòng)架18在與該線性軸垂直的軸上平移，從而穩(wěn)定滑動(dòng)架18。在VRM定位系統(tǒng)30的例子中，該兩組線性軸承22/結(jié)構(gòu)性橫梁20提供滑動(dòng)架18相同的穩(wěn)定性。

在相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)10和30中，裝載至滑動(dòng)架18的是子系統(tǒng)100。在這些實(shí)施例中，子系統(tǒng)100包括頭部，該頭部系用以使用吸氣嘴102來(lái)拾取和放置組件到印刷電路板上。

以上所描述的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致高成本、高重量、以及較低的速度，這是因?yàn)榇讼到y(tǒng)需要使用該結(jié)構(gòu)性橫梁和軸承二者才能有效地運(yùn)作。

需要一種含有定位系統(tǒng)的笛卡兒式機(jī)器人，該定位系統(tǒng)可克服該技術(shù)中上述或其他缺陷的至少一者。

發(fā)明內(nèi)容