專利名稱：直線電機驅動的貼片機定位平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機驅動的定位平臺，尤其是一種應用于在PCB背景技術為滿足集成電路電路板制造微米級貼片定位精度的要求，貼片機的 定位精度要求越來越高，速度越來越快。現在市場上的貼片機定位平臺 大都采用線性滾動導軌加上帶絲杠驅動伺服電機的結構形式。定位這種 帶絲杠傳動系統的貼片機結構復雜、操作不方便、速度低并且難以實現 精密定位，從而不能滿足生產的要求。實用新型內容針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種結構簡 卑、能高速運動并精確定位的直線電機驅動的貼片機定位平臺。為實現上述目的，本實用新型的貼片機定位平臺在Y方向設置有龍 門式雙平行導軌導向，并有雙平行驅動電機驅動；X方向運動裝置置于Y 方向運動之上，單電才幾驅動；Z向運動在X、 Y方向運動所形成的平面內 實現三自由度運動。它由線性光柵位置檢測編碼器與驅動機構之間所組 成的閉環控制系統進行檢測、控制和驅動，直線電機作為執行機構，以 實現精確定位。根據本實用新型的一個方面，電機驅動的貼片機定位平臺，包括正 交安裝的X向導軌、Y向導軌，X向導軌位于Y向導軌上；所述貼片機定位 平臺還包括X向直線電機驅動機構、Y向直線電機驅動機構、Z向多軸定位 .系統、X向光柵位置檢測編碼器、Y向光柵位置檢測編碼器以及控制系統； 所述Z向多軸定位系統與所述X向單電機驅動機構相連接；控制系統接收 上述光柵位置檢測編碼器反饋的信息，并根據該信息向X向直線電機驅動
機構與Y向直線電機驅動機構發出目標位置指令，X向直線電機驅動機構 .與Y向直線電才幾驅動4幾構聯動，實現Z向多軸定位系統在XY平面的定位。進一步，所述X向導軌安裝在X向導軌基座上，且其為單直線導軌； 所述Y向導軌安裝在Y向導軌基座上，且其可為雙直線導軌。進一步，所述X向直線電機驅動機構為X向單直線電機；所述Y向直線 電機驅動機構為Y向雙直線電機。進一步，所述X向導軌和Y向導軌可采用直線滾動導軌或空氣軸承 導軌。本發明的機械結構和控制裝置具備以下效果和優點1、 平臺運動信息線性編碼器直接反饋。沒有機械連接所帶來的中間 .誤差和運動信息傳遞的滯后。2、 Y向采用平行聯動結構，對機械結構的變化(如溫度、濕度等條 件的變化)帶來的誤差不敏感；而且可以有效補償系統重心變化帶來的 慣性矩變化，提高系統的控制能力和運動精度。3、 采用直線電機的傳動軸沒有軸承和絲杠等傳動環節，結構簡單， 易于加工裝配，制造成本低。4、 采用空氣軸承導軌的平臺無機械摩擦，性能好，速度快。本實用新型設計采用了直線電機驅動，取消了原定位平臺所必備的 絲杠傳動系統，簡化了設計結構，提高了系統的動剛度，可以實現極快 的貼片速度，實現精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高貼片機的 使用壽命。在Y方向采用雙電機同時驅動，消除由于系統慣性造成的誤 差，提高了平臺系統的可控制性能。本實用新型設計的目的是針對貼片機設備發展中遇到的芯片品種多、 運動條件復雜、高速度和高精度定位平臺瓶頸，使用結構簡單的直線電 機驅動結構，實現尺寸緊湊，達到IO微米級或更高重復精度指標的機械 結構形式
圖1為貼片機定位平臺結構示意圖； 圖2為Z向平臺投影圖； 圖3為Y向平臺投影圖4為X向平臺投影圖。
具體實施方式
以下結合設計實例和附圖進一步說明本實用新型的結構和工作原理。 .參見圖l-4。該設計為貼片機定位平臺，設計定位精度10微米。本實用新型的電機驅動的貼片機定位平臺的結構構成為基座(4)、 Y向雙導軌雙電機驅動機構(3 )、 X向單電機驅動機構(1 )、 Z向多軸定 位系統(2)。基座(4)承接定位平臺與床身，實現與貼片機其它部位的連接；Y 向雙導軌雙電機驅動裝置(3)直接與基座(4)相連，其為雙軸平行驅 動裝置，同時Y向電機(7)固定于基座(4)上，與導軌(5)平行；X 向單電機驅動機構(1)與Y向雙導軌雙電機驅動機構(3)聯動，實現 XY平面精密定位。Y向直線電機(7 )分列于Y向導軌(5 )側面，內外側和上下側均可 以，運動方向與Y向導軌(5)運動方向平行，電機推力直接作用于導軌 運動方向，減少摩擦、提高效率、簡化結構，易于實現高速度和高精度； 貼片機定位平臺Y向導軌(5 )的跨距大，負載質心位置又隨時在變化， 采用雙直線電機驅動方式，兩個電機同步運動，消除了由于負載質量和 質心位置變化而引起的慣性矩和轉矩對運動的影響，系統響應速度快， 精度高；控制系統信息反饋來自于固定在基座(4 )上的Y向線性光柵位 置檢測編碼器(6 )，其安裝方向與Y向導軌(5 )運行方向平行，實際設 計中采用雙編碼器反饋。X向導軌(8 )與Y向導軌(5 )正交安裝，可采用直線電機驅動或絲 杠驅動兩種結構形式。根據貼片機的性能要求選擇。控制系統信息反饋 來自于固定在基座上的線性光柵位置檢測編碼器(10),其安裝方向與X 向導軌(8)運行方向平行。其上Z向多軸定位系統(2)隨X向導軌(8) 一起運動。當Z向多軸定位系統(2)沿X向運動時，將影響兩個Y向馬達的驅 動重心。而重心的變化可以由固定在基座(4)上的線性光桶f位置編碼器 檢測到，并反饋到平臺控制系統。閉環控制系統通過調整加在兩個Y馬
達中的電流調整由于重心變化造成的影響，從而保證z向多軸定位系統(2)在X-Y方向的位置精度。X向導軌(8)、 Y向導軌(5)采用直線滾動導軌或空氣軸承導軌， 兩種導軌方式都在本專利要求范圍之內。當上位機所提供的目標位置確定后，Y和X方向的電機(7 ) ( 9 )按 照控制系統提供的數值指令動作，驅動Z向多軸定位系統(2 )運動到需 要位置；根據光柵位置檢測編碼器(6) (10)的反饋信息，控制系統計 算Z向多軸定位系統(2 )的實際位置及與目標位置的誤差，電機(7 ) ( 9 ) 接受指令后精密定位，并由Z向多軸定位系統(2)實現貼片操作。Y向電才幾(7)為雙直線電4幾，X向電才幾(9)為直線電才幾，結構簡單 緊湊，減少了中間傳動環節，反應速度快，消除了機械誤差，降低了控制難度，容易實現精密定位；由于機械連接減少，摩擦阻力小，該平臺的運動噪音很小。Y向雙直線電機(7)同步運動，減少了運動沖擊，降 低X向運動對Y向運動的正交誤差，提高了系統精度。Y向光柵位置檢測 編碼器(6)采用了雙編碼器，可以對Y向電機(7)的運動分別控制， 運動精度更高。
權利要求1、一種電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，包括正交安裝的X向導軌、Y向導軌，X向導軌位于Y向導軌上；所述貼片機定位平臺還包括X向直線電機驅動機構、Y向直線電機驅動機構、Z向多軸定位系統、X向光柵位置檢測編碼器、Y向光柵位置檢測編碼器以及控制系統；所述Z向多軸定位系統與所述X向單電機驅動機構相連接；控制系統接收上述光柵位置檢測編碼器反饋的信息，并根據該信息向X向直線電機驅動機構與Y向直線電機驅動機構發出目標位置指令，X向直線電機驅動機構與Y向直線電機驅動機構聯動，實現Z向多軸定位系統在XY平面的定位。
2、 如權利要求l所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述X 向導軌安裝在X向導軌基座上，且其為單直線導軌；所述Y向導軌安裝在Y 向導軌基座上，且其可為雙直線導軌。
3、 如權利要求2所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述X 向直線電機驅動機構為X向單直線電機；所述Y向直線電機驅動機構為Y向 雙直線電才幾。
4、 如權利要求1所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述 X向導軌和Y向導軌可采用直線滾動導軌或空氣軸承導軌。
5、 如權利要求l所述的電機驅動的貼片機定位平臺，其特征在于，所述X 向光柵位置一企測編碼器和Y向光柵位置檢測編碼器為線性編碼器，X向光 柵位置檢測編碼器的安裝方向與X向導軌平行，Y向光柵位置檢測編碼器 的安裝方向和Y向導軌平行。
專利摘要一種適用于貼片機設備的采用直線電機驅動的運動平臺。在X、Y方向或其中X方向采用直線電機直接驅動，取消絲杠和皮帶等傳動環節。采用直線電機設計結構，簡化了機械結構，提高了系統的動剛度，可以實現極快的貼片速度，實現精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高貼片機的使用壽命。在Y方向采用龍門式結構，雙直線電機同時驅動，消除由于系統慣性矩造成的誤差，提高了平臺系統的可控制性能。它由線性光柵位置檢測編碼器與驅動機構之間所組成的閉環控制系統進行檢測、控制和驅動，直線電機作為執行機構，以實現精確定位。所使用的驅動導軌可以采用線性滾動導軌或線性空氣軸承導軌。
文檔編號H05K13/04GK201054862SQ20072000244
公開日2008年4月30日 申請日期2007年1月22日 優先權日2007年1月22日
發明者鐘 歐, 牛懷新 申請人:北京慧摩森電子系統技術有限公司