本发明专利技术涉及一种直线电机直驱的二维微动平台，为一种固定音圈电机直驱式Ｘ－Ｙ微动平台，包括基座、音圈直线电机、Ｘ向运动平台、Ｙ向运动平台、解耦部件和光栅尺等。音圈直线电机直接驱动Ｘ－Ｙ二维微动平台；Ｘ方向和Ｙ方向音圈直线电机均固接于底座，通过解耦部件实现Ｘ向和Ｙ向的运动；利用光栅尺来检测电机位置。本发明专利技术为提高运动速度和运动精度，屏弃了传统的旋转电机传动机构，采用直线电机直接驱动；为降低运动惯量，设计了解耦部件，Ｘ、Ｙ向直线电机均固定来实现Ｘ－Ｙ二维运动；为实现高精度、高稳定性的运动，使用了光栅尺作为反馈元件；体现了高速、高加速度、高精度和高稳定性，可应用在高速自动化设备、电子与半导体加工设备和激光加工设备等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固定音圈电机直驱式X-Y微动平台。该微动平台具有运动部件 解耦的特点使其快速响应、准确定位和高可靠性的性能较一般联动式X-Y微动平台更加优 越，可应用于电子与半导体加工设备和激光加工设备及其高速自动化加工设备等领域。
技术介绍
近年来，随着精密制造技术、微电子技术和数控技术等先进制造技术迅速发展，高 速度、高精度的需求日益紧迫，成为当前先进制造技术发展的主要趋势。以X-Y二维微动平 台为例，在实际应用中多数采用联动式的X-Y 二维微动平台，即旋转电机_丝杠_螺母机 构、旋转电机-齿轮齿条机构等形式，这些中间传动机构通常都有结构复杂、传动间隙大、 摩擦力大、传动效率低、速度和加速度较小等问题，旋转电机-丝杠-螺母机构最大加速度 受到限制。而采用高精度、高速度的直线电机，不仅可以省去了中间传动环节，避免了中间 传动环节带来的诸多问题，而且直接驱动还可以获得高精度、高速度和高稳定性的位移运 动，最大加速度是旋转电机_丝杠_螺母机构的2-3倍以上。另一方面，常见的联动式X-Y 二维电机驱动平台通常是一台(维)电机静止，另一台(维)电机是随运动平台随动的，这 样无疑会增加X-Y 二维电机驱动平台的运动惯量，影响到高速度、高精度和高稳定性等性 能。而通过部件解耦，采用两直线电机都固定的方式，即在X-Y 二维直线电机驱动平台运动 过程中X-Y 二维直线电机各自都是处于静止不动的，仅是二维直线电机各自的动子作直线 运动，这样能够显著地降低X-Y 二维直线电机驱动平台的运动惯量，降低了其对X-Y 二维微 动平台高速度、高精度和高稳定性的影响。
技术实现思路
本专利技术提出了一种固定音圈电机直驱式X-Y微动平台，该微动平台结构简单，减 小了微动平台的运动惯量，改善了微动平台的动态特性，并且具有效率高、精度高、响应速 度快的特点。本专利技术提供的一种固定音圈电机直驱式X-Y微动平台，其特征在于，它主要包括 底座、X向音圈直线电机、Y向音圈直线电机、X向运动平台、Y向运动平台、解耦部件、X向 直线光栅尺尺带、X向光栅读头、Y向直线光栅尺尺带、Y向光栅读头；X向运动平台由X向运动平台基板和两个直线导轨副组成，两个直线导轨副平行 于X轴向安装；Y向运动平台由Y向运动平台基板和两个直线导轨副组成，两个直线导轨副 平行于Y轴向安装；解耦部件由解耦部件基板和两个直线导轨副组成，两个直线导轨副平 行于X轴向安装；X向音圈直线电机和Y向音圈直线电机都固定安装在底座上；X向运动平台通过支 撑座固定安装在底座上，其中X向运动平台基板与支承座和直线导轨副中的导轨固结；第 一联轴器联接X向推力板和X向音圈直线电机，X向推力板与连接板固接；X向运动平台只 能在χ向做往复运动；Y向运动平台通过Y向运动平台基板安装在X向运动平台上，直线导轨副中的导轨 与连接板固结，滑块与Y向运动平台基板固结；解耦部件位于Y向运动平台上方，直线导轨 副的导轨与工件平台固结，滑块与解耦部件基板固结，工作平台与连接板固结；第二联轴器 联接Y向推力板和Y向音圈直线电机，Y向推力板固接在解耦部件基板上；X向音圈直线电机的轴末端安装X向直线光栅尺尺带和X向光栅读头，Y向音圈直 线电机的轴末端安装Y向直线光栅尺尺带和Y向光栅读头。在X-Y微动平台运动过程中X向和Y向音圈电机均固定不动的，音圈直线电机直 接驱动工作台，有两个自由度，即X方向和Y方向的直线往返运动，行程范围为士 5mm。具体 而言，本专利技术具有以下技术特点(1)采用音圈直线电机直接驱动X-Y微动平台，省去了旋转电机驱动方式的中间 传动环节，简化了机械结构，提高了 X-Y微动平台的效率、响应速度和精度。(2)采用解耦部件，保证了 X向和Y向音圈直线电机在X-Y微动平台运动过程中是 静止的，只有电机轴在相应方向做往返直线运动。与传统X-Y工作平台相比，减小了微动平 台的运动惯量，改善了微动平台的动态特性。(3)采用直线光栅作为位置反馈元件，实时检测X-Y微动平台的位置，形成闭环控 制，保证了 X-Y微动平台的高速、高精度运动。附图说明图1是固定音圈电机直驱式X-Y微动平台俯视结构图；图2是固定音圈电机直驱式X-Y微动平台侧视结构图；图3是X向光栅尺安装结构框图；图4是X向光栅尺支架和支架安装示意图，其中，(4.1)为装配前，(4.2)为装配后。具体实施例方式本专利技术所提出的固定音圈电机直驱式X-Y微动平台，如图1所示，主要包括底座7、 X向音圈直线电机13、Y向音圈直线电机3、X向运动平台10、Y向运动平台8、解耦部件6、 X向直线光栅尺尺带14、X向光栅读头15、Y向直线光栅尺尺带1、Y向光栅读头2等组成。 如图2所示，X向运动平台10由X向运动平台基板9和两个直线导轨副17组成，两个直线 导轨副17平行于X轴向安装；Y向运动平台8由Y向运动平台基板18和两个直线导轨副 19组成，两个直线导轨副19平行于Y轴向安装；解耦部件6由解耦部件基板20和两个直 线导轨副21组成，两个直线导轨副21平行于X轴向安装。X向音圈直线电机13和Y向音圈直线电机3都固定安装在底座7上，即在X-Y微 动平台运动过程中X向音圈直线电机13和Y向音圈直线电机3都是固定不动的，只有X向 音圈直线电机13和Y向音圈直线电机3的电机轴在相应的方向做直线往返运动。与传统 X-Y工作平台相比，两台直线电机都固定，X-Y向运动是相互独立的，这在一定程度上降低 了 X-Y微动平台的运动惯量，改善了 X-Y微动平台的动态特性。X向运动平台10通过支撑座16固定安装在底座7上，其中X向运动平台基板9与 支承座16和直线导轨副17中的导轨固结。第一联轴器12联接X向推力板11和X向音圈直线电机13，X向推力板11与连接板23固接。X向运动平台只能在X向做往复运动。Y向运动平台8通过Y向运动平台基板18安装在X向运动平台10上，直线导轨副 19中的导轨与连接板23固结，滑块与Y向运动平台基板18固结。解耦部件6位于Y向运 动平台8上方，直线导轨副21的导轨与工件平台22固结，滑块与解耦部件基板20固结，工 作平台22与连接板23固结。第二联轴器4联接Y向推力板5和Y向音圈直线电机3，Y向 推力板5固接在解耦部件基板20上。Y向运动平台8既可随X向运动平台10在X向做往 返运动，也可以在Y向方向做往返运动。X向音圈直线电机13的轴末端安装X向直线光栅尺尺带14和X向光栅读头15， Y向音圈直线电机3的轴末端安装Y向直线光栅尺尺带1和Y向光栅读头2，从而实现了精 确的位置检测。下面列举一种优选的方式具体说明X向光栅尺14和X向光栅读头15的安装方 式如图3所示，X向音圈直线电机13定子的两处偏心位置分别装有直线轴承24和 光栅读头支架27，导向轴25与直线轴承24配合。X向光栅读头15安装在光栅读头支架27 上。光栅尺支架26固定安装在X向音圈直线电机13的电机轴和导向轴25上，X向光栅尺 尺带14固定安装在光栅尺支架26上，以保证X向直线电机13的动子部分在向直线运动时 不发生旋转运动；同时选择合适的偏心位置使得光栅尺和光栅读头安装在规定的配合范围 之内，可实现电机运动的精确测量。为了使光栅尺支架26与X向音圈直线电机13的电机轴和导向轴25可靠连接，采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固定音圈电机直驱式Ｘ－Ｙ微动平台，其特征在于，它包括底座（７）、Ｘ向音圈直线电机（１３）、Ｙ向音圈直线电机（３）、Ｘ向运动平台（１０）、Ｙ向运动平台（８）、解耦部件（６）、Ｘ向直线光栅尺尺带（１４）、Ｘ向光栅读头（１５）、Ｙ向直线光栅尺尺带（１）、Ｙ向光栅读头（２）；Ｘ向运动平台（１０）由Ｘ向运动平台基板（９）和两个直线导轨副（１７）组成，两个直线导轨副（１７）平行于Ｘ轴向安装；Ｙ向运动平台（８）由Ｙ向运动平台基板（１８）和两个直线导轨副（１９）组成，两个直线导轨副（１９）平行于Ｙ轴向安装；解耦部件（６）由解耦部件基板（２０）和两个直线导轨副（２１）组成，两个直线导轨副（２１）平行于Ｘ轴向安装；Ｘ向音圈直线电机（１３）和Ｙ向音圈直线电机（３）都固定安装在底座（７）上；Ｘ向运动平台（１０）通过支撑座（１６）固定安装在底座（７）上，其中Ｘ向运动平台基板（９）与支承座（１６）和直线导轨副（１７）中的导轨固结；第一联轴器（１２）联接Ｘ向推力板（１１）和Ｘ向音圈直线电机（１３），Ｘ向推力板（１１）与连接板（２３）固接；Ｘ向运动平台只能在Ｘ向做往复运动；Ｙ向运动平台（８）通过Ｙ向运动平台基板（１８）安装在Ｘ向运动平台（１０）上，直线导轨副（１９）中的导轨与连接板（２３）固结，滑块与Ｙ向运动平台基板（１８）固结；解耦部件（６）位于Ｙ向运动平台（８）上方，直线导轨副（２１）的导轨与工件平台（２２）固结，滑块与解耦部件基板（２０）固结，工作平台（２２）与连接板（２３）固结；第二联轴器（４）联接Ｙ向推力板（５）和Ｙ向音圈直线电机（３），Ｙ向推力板（５）固接在解耦部件基板（２０）上；Ｘ向音圈直线电机（１３）的轴末端安装Ｘ向直线光栅尺尺带（１４）和Ｘ向光栅读头（１５），Ｙ向音圈直线电机（３）的轴末端安装Ｙ向直线光栅尺尺带（１）和Ｙ向光栅读头（２）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：艾武，刘晓庆，闫光亚，何路，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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