[发明专利]XY两坐标气浮定位平台

说明书

技术领域

本发明涉及属于传动机构领域，具体是一种XY两坐标气浮定位平台，用于微电子行业中的IC芯片封装的精确定位。

背景技术

目前，在微电子行业中，高速、高精度已成为微电子设备的重要发展趋势，也是工业界与学术界的重要研究内容。随着芯片集成度的不断提高，片引线间距日益减小以及对生产效率的不断提高，对下一代封装设备中定位平台提出了新的要求：加速度达到12～15g，定位精度小于1μm，工作频率为20～40Hz。这些指标已经超过当前设备所带平台的加速度和定位精度的物理极限。

驱动形式上，传统的滚珠丝杠副由于存在丝杠螺母等中间转换环节，传动中不可避免地存在运动间隙，并且运动惯量和摩擦大，影响了系统运动的快速性和高速运行的平稳性，限制了精度、速度和加速度地提高。直线电机是一种直接将电能转化为直线运动机械能，而无需任何转化机构的传动装置。与“旋转电机-滚珠丝杠”方式相比，其优点是无机械连接，摩擦力小，结构简单，体积小，调速范围宽，动态性能好，维护简单等。

机构形式上，串联机构中一轴带动另一轴整体运动，导致机构系统惯性量大，结构钢度低，传动链中的摩擦、间隙、回差等误差源容易引起机械谐振，使动态响应变慢。并联机构虽然存在高刚度，承载高的特点，但分析与综合不完善，还有很多问题没解决。所以采用广义并联机构，相对于串联机构，具有高刚度和承载高，动态响应好的特点，相对于并联机构，则有分析比较简单，定位精度较高等特点。

支撑形式上，摩擦力在提高速度、加速度和工作频率中所产生的影响越来越显著。接触式导轨在高速高加速的情况下，产生的摩擦力不仅限制加速度的提高，影响工作效率，而且导致平台产生热变形，降低定位精度，此外运动构件的接触会传导平台的振动。气浮和磁悬浮等无摩擦技术被广泛用于降低摩擦力的时变性、非线性及其它一些不确定性所带来的不利影响。磁悬浮轴承制造成本较高，而且是非线性局部稳定系统，悬浮磁场和线性驱动磁场间易发生相互影响。气浮导轨不仅没有上述缺点，还具有结构简单、质量轻便和设计灵活等优点。

发明内容

本发明的目的在于为了克服传统XY两坐标定位平台中存在的摩擦力大，惯量大和刚度不足等缺点，提供了一种基于直线电机驱动，气浮支撑的广义并联运动的XY两坐标气浮定位平台。

本发明通过以下的技术方案得以实现，

一种XY两坐标气浮定位平台，包括底座、X轴基座2、X轴导向导轨3、X轴直线电机定子4、Y轴基座6、Y轴直线电机定子7、Y轴导向导轨8、X轴滑台5、Y轴滑台9和工作平台10，底座上采用螺栓固定连接的方式安装了X轴基座2和Y轴基座6，X轴基座2上通过螺栓固定连接的方式安装X轴导向导轨3和X轴直线电机定子4，Y轴基座6上通过螺栓固定连接的方式安装Y轴导向导轨8和Y轴直线电机定子7，X轴滑台5包括X轴电机动子11、X轴工作导轨12、中间平台13和中间导轨14，Y轴滑台9包括Y轴直线电机动子15、Y轴工作导轨16、Y轴平台17、驱动连杆18、第一气浮滑块19和第二气浮滑块20，工作平台10包括工作导轨21、第三气浮滑块22和第四气浮滑块23，X轴直线电机定子4和Y轴直线电机定子7分别固定在X轴基座2和Y轴基座6上，减轻了运动部件的重量，降低了惯量。

所述X轴滑台5与工作平台10之间沿着Y轴方向相对运动，Y轴滑台9与工作平台10之间沿着X轴方向相对运动。

所述X轴滑台5与工作平台10，X轴滑台5与X轴基座2，Y轴滑台9与工作平台10，Y轴滑台9与Y轴基座6之间均用气浮导轨连接起来。

所述X轴直线电机动子11带动X轴滑台9沿X向运动，工作平台10位于X轴滑台9的上方，与其一起运动。

所述XY轴电机动子15带动Y轴滑台9沿Y向运动，通过驱动连杆18，进而为工作平台10提供Y向运动。

所述中间导轨13，工作平台10，驱动连杆和第一气浮滑块19、第二气浮滑块20、第三气浮滑块22、第四气浮滑块23构成了广义并联机构。

当X轴滑台5沿X轴方向运动，工作平台10位于X轴滑台5之上，与X轴滑台5一起沿X轴方向运动，此时通过工作导轨21与第三气浮滑块22、第四气浮滑块23，工作平台10与Y轴滑台9沿X轴方向作相对运动。当Y轴滑台9沿Y轴方向运动，驱动连杆18带动工作平台10沿Y轴方向运动，此时通过中间导轨14与第一气浮滑块19、第二气浮滑块20，工作平台10与X轴滑台5沿X轴方向作相对运动。

本发明的具体优点如下：