[發明專利]XY兩坐標氣浮定位平臺

有效

• 申請號: 201210194434.0
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102723303A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 洪榮晶;鐘黔;方成剛
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京工大數控科技有限公司
• 主分類號: H01L21/68
• 分類號: H01L21/68
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及屬于傳動機構領域，具體是一種XY兩坐標氣浮定位平臺，用于微電子行業中的IC芯片封裝的精確定位。

背景技術

目前，在微電子行業中，高速、高精度已成為微電子設備的重要發展趨勢，也是工業界與學術界的重要研究內容。隨著芯片集成度的不斷提高，片引線間距日益減小以及對生產效率的不斷提高，對下一代封裝設備中定位平臺提出了新的要求：加速度達到12～15g，定位精度小于1μm，工作頻率為20～40Hz。這些指標已經超過當前設備所帶平臺的加速度和定位精度的物理極限。

驅動形式上，傳統的滾珠絲杠副由于存在絲杠螺母等中間轉換環節，傳動中不可避免地存在運動間隙，并且運動慣量和摩擦大，影響了系統運動的快速性和高速運行的平穩性，限制了精度、速度和加速度地提高。直線電機是一種直接將電能轉化為直線運動機械能，而無需任何轉化機構的傳動裝置。與“旋轉電機-滾珠絲杠”方式相比，其優點是無機械連接，摩擦力小，結構簡單，體積小，調速范圍寬，動態性能好，維護簡單等。

機構形式上，串聯機構中一軸帶動另一軸整體運動，導致機構系統慣性量大，結構鋼度低，傳動鏈中的摩擦、間隙、回差等誤差源容易引起機械諧振，使動態響應變慢。并聯機構雖然存在高剛度，承載高的特點，但分析與綜合不完善，還有很多問題沒解決。所以采用廣義并聯機構，相對于串聯機構，具有高剛度和承載高，動態響應好的特點，相對于并聯機構，則有分析比較簡單，定位精度較高等特點。

支撐形式上，摩擦力在提高速度、加速度和工作頻率中所產生的影響越來越顯著。接觸式導軌在高速高加速的情況下，產生的摩擦力不僅限制加速度的提高，影響工作效率，而且導致平臺產生熱變形，降低定位精度，此外運動構件的接觸會傳導平臺的振動。氣浮和磁懸浮等無摩擦技術被廣泛用于降低摩擦力的時變性、非線性及其它一些不確定性所帶來的不利影響。磁懸浮軸承制造成本較高，而且是非線性局部穩定系統，懸浮磁場和線性驅動磁場間易發生相互影響。氣浮導軌不僅沒有上述缺點，還具有結構簡單、質量輕便和設計靈活等優點。

發明內容

本發明的目的在于為了克服傳統XY兩坐標定位平臺中存在的摩擦力大，慣量大和剛度不足等缺點，提供了一種基于直線電機驅動，氣浮支撐的廣義并聯運動的XY兩坐標氣浮定位平臺。

本發明通過以下的技術方案得以實現，

一種XY兩坐標氣浮定位平臺，包括底座、X軸基座2、X軸導向導軌3、X軸直線電機定子4、Y軸基座6、Y軸直線電機定子7、Y軸導向導軌8、X軸滑臺5、Y軸滑臺9和工作平臺10，底座上采用螺栓固定連接的方式安裝了X軸基座2和Y軸基座6，X軸基座2上通過螺栓固定連接的方式安裝X軸導向導軌3和X軸直線電機定子4，Y軸基座6上通過螺栓固定連接的方式安裝Y軸導向導軌8和Y軸直線電機定子7，X軸滑臺5包括X軸電機動子11、X軸工作導軌12、中間平臺13和中間導軌14，Y軸滑臺9包括Y軸直線電機動子15、Y軸工作導軌16、Y軸平臺17、驅動連桿18、第一氣浮滑塊19和第二氣浮滑塊20，工作平臺10包括工作導軌21、第三氣浮滑塊22和第四氣浮滑塊23，X軸直線電機定子4和Y軸直線電機定子7分別固定在X軸基座2和Y軸基座6上，減輕了運動部件的重量，降低了慣量。

所述X軸滑臺5與工作平臺10之間沿著Y軸方向相對運動，Y軸滑臺9與工作平臺10之間沿著X軸方向相對運動。

所述X軸滑臺5與工作平臺10，X軸滑臺5與X軸基座2，Y軸滑臺9與工作平臺10，Y軸滑臺9與Y軸基座6之間均用氣浮導軌連接起來。

所述X軸直線電機動子11帶動X軸滑臺9沿X向運動，工作平臺10位于X軸滑臺9的上方，與其一起運動。

所述XY軸電機動子15帶動Y軸滑臺9沿Y向運動，通過驅動連桿18，進而為工作平臺10提供Y向運動。

所述中間導軌13，工作平臺10，驅動連桿和第一氣浮滑塊19、第二氣浮滑塊20、第三氣浮滑塊22、第四氣浮滑塊23構成了廣義并聯機構。

當X軸滑臺5沿X軸方向運動，工作平臺10位于X軸滑臺5之上，與X軸滑臺5一起沿X軸方向運動，此時通過工作導軌21與第三氣浮滑塊22、第四氣浮滑塊23，工作平臺10與Y軸滑臺9沿X軸方向作相對運動。當Y軸滑臺9沿Y軸方向運動，驅動連桿18帶動工作平臺10沿Y軸方向運動，此時通過中間導軌14與第一氣浮滑塊19、第二氣浮滑塊20，工作平臺10與X軸滑臺5沿X軸方向作相對運動。

本發明的具體優點如下：