并联两坐标运动平台制造技术

本发明专利技术公开了一种并联两坐标运动平台，通过两个连接体将两个直线电机和一个上层工作台、中间滑动台连接起来并被固定支承在机座上。当直线电机向同一方向作等速运动时，工作台将以直线电机同样的运动速度运动；当直线电机向相反方向作等速运动时，上层工作台将以与直线电机运动速度不同的运动速度沿与电机运动方向相垂直的方向运动。本发明专利技术运动平台的加速度可以达到１５ｇ，定位精度达到２，带宽提高到３００～４００Ｈｚ。本发明专利技术适合于作为高加速度、一方向行程大和一方向行程小的两坐标运动平台。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种两个平面运动的平台，特别是指一种并联两坐标运动平台。
技术介绍
在芯片封装过程中，金丝球焊接是一种主要的连接方式。此时，为了提高效率，要求打线器作高频的小行程的移动。由于行程小、运行时间短，因此运送加速度一般很大，而且要求保证很高的运动精度。在微电子器件装配过程中，为了保证元件工作可靠性，原则上应该对每个球栅格(BGA，Ball Grid Array)中锡球的位置和形状进行测定，以便对不良锡球必须加以修整。目前，由于检测设备的缺乏，主要采用的是抽查为主的方法。当密度进一步增加、锡球尺寸继续减小以后，就必须对每个连接点的几何精度进行检测。由于连接点数目多、距离小，发展高速高精度的检测方法成为必然趋势。特别在装配微型片状零件、BGA、CSP(Chip Scale Pakaging，芯片规模封装)及一些连接点间距很小的电子零件过程中，微小尺度视觉测量系统可以检测出锡浆印刷及贴片过程的缺陷，以便及时以最低成本修正。在保证精度的情况下尽量提高检测效率已经成为竞争的热点之一。当前的封装设备的典型运动平台的技术水平为定位控制系统运动加速度为6～12g，5～10μm的定位精度，频带宽度为200～300Hz。随着芯片尺寸的缩小、I/0密度的增大、封装工艺及材料的改进，IC(Integrated Circuit，集成电路)后封装装备的更新日新月异。
技术实现思路
本专利技术的目的是将处于同一平面的两个直线电机分别通过连接体、连杆与上层工作台以铰链连接构成两坐标运动平台，使得连杆对上层工作台的作用力处于同一平面。本专利技术的装置可作为精密高加速作动机构，用于金丝球焊接、精密测量中的扫描装置等。本专利技术的一种并联两坐标运动平台，包括机座、盖板、连接板、直线电机、工作台、X轴光栅尺组件、Y轴光栅尺组件、X轴限位光藕组件、Y轴限位光耦组件，其还包括有连接体、连杆，两个直线电机的定子分别通过螺钉固定在机座上，动子通过螺钉分别与两个连接体固定连接，连接体通过机座上导轨和机座下导轨与机座连接，两个连接体通过铰链分别与两个连杆的一端连接，连杆另一端通过铰链与轴和上层工作台连接，上层工作台通过上层工作台导轨与中间滑动台连接，中间滑动台通过中间滑动台导轨与机座连接，两块连接板通过螺钉固定在机座上，盖板通过螺钉与连接板固定连接；X轴光栅尺组件的光栅尺读头架通过螺钉固定在上层工作台上，光栅尺读头通过螺钉固定在光栅尺读头架上，光栅尺通过螺钉固定在中间滑动台上；Y轴光栅尺组件的光栅尺读头架通过螺钉固定在中间滑动台上，光栅尺读头通过螺钉固定在光栅尺读头架上，光栅尺通过螺钉固定在机座上；X轴限位光藕组件的行程限位板通过螺钉固定在上层工作台上，光耦通过螺钉固定在光耦支架上，光耦支架通过螺钉固定在中间滑动台上；Y轴限位光藕组件的行程限位板通过螺钉固定在中间滑动台上，光耦通过螺钉固定在光耦支架上，光耦支架通过螺钉固定在机座上。本专利技术的并联两坐标运动平台处于同一平面的两个直线电机分别通过两个连接体、连杆与上层工作台以铰链连接构成两坐标运动平台，使得两个连杆对上层工作台的作用力处于同一平面上。本专利技术的并联两坐标运动平台，两个直线电机的动子通过两个连接体和机座上导轨、机座下导轨连接在机座上，减少了运动部件的质量，提高了系统的运动加速度。本专利技术的并联两坐标运动平台，加速度可以达到12～15g，定位精度可以达到2～5μm，带宽可以提高到300～400Hz。加速度水平的提高显著缩短了扫描的运动周期。本专利技术的两坐标运动平台通过两根连杆将直线电机的直线运动转换成两连杆铰链中心的平面运动，通过将该铰链中心与上层工作台连接、将中间滑动台与机座连接而实现两并联运动平台在同一平面中作与直线电机运动相对应的平动运动。与普通的XY平台相比，该系统的电机定子都是固定在机座上的，因此可以显著减少系统的运动惯量、提高系统的加速度。附图说明图1是本专利技术的整体结构图。图2是图1中的A-A剖视图。图3是图1中的B-B剖视图。图4是图1中的C-C剖视图。图5是图1中的D-D剖视图。图中标号直线电机1、11电机定子101 电机动子102连接体 2、10端盖201、211、1001、1011 连杆3、9滚针轴承202、210、304、308、压板 203、209、1003、芯轴204、1004902、1002、1010 1009垫圈205、208、303、306、端面滑动轴承206、207、301、302、305、310、307、309、1005、1008 311、312、313、314、901、903、904、905、1006、1007X轴限位光藕组件4 Y轴限位光藕组件8行程限位板401、801 光藕 402、802 光藕支架 403、803X轴光栅尺组件 7 Y轴光栅尺组件 6读头架601、701 读头 602、702 光栅尺 603、703上层工作台5 上层工作台导轨 501 上层工作台导轨502机座 12机座上导轨 1201机座下导轨1202中间滑动台14中间滑动台导轨 15、16 轴17连接板15、16盖板13 预紧螺钉 1203、1301、140具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的并联两坐标运动平台，包括机座12、盖板13、连接板15、连接板16、直线电机1、直线电机11、上层工作台5、X轴光栅尺组件7、Y轴光栅尺组件6、X轴限位光藕组件4、Y轴限位光耦组件8、连接体2、连接体10、连杆3、连杆9，直线电机1、11的定子通过螺钉固定在机座12上，动子通过螺钉分别与连接体2、10固定连接，连接体2、10通过机座上导轨1201和机座下导轨1202与机座12连接，连接体2、10另一端通过铰链分别与连杆3、9的一端连接，连杆3、9另一端通过铰链与轴17和上层工作台5连接，上层工作台5通过上层工作台导轨501、502与中间滑动台14连接，中间滑动台14通过中间滑动台导轨1401、1402与机座12连接，连接板15、16通过螺钉固定在机座12上，盖板13通过螺钉与连接板固定连接。X轴光栅尺组件7和Y轴光栅尺组件6用来分别测定上层工作台5与中间滑动台14的相对运动位移以及中间滑动台14与机座12之间的相对运动位移。当直线电机1、11的动子以相同速度同时沿Y轴正向或负向运动时，上层工作台5将在连杆3、9的驱动下也以相同速度沿Y轴正向或负向运动。当直线电机1的动子102以某一速度沿Y轴正向运动、直线电机11的动子以同一速度沿Y轴负向运动时，上层工作台5将沿X轴负向运动，但运动的速度的大小与直线电机1、11的运动速度的大小不同。当直线电机1的动子102以某一速度沿Y轴负向运动、直线电机11的动子以同一速度沿Y轴正向运动时，上层工作台5将沿X轴正向运动，但运动的速度的大小与直线电机1、11的运动速度的大小不同。当上层工作台5要求作任意方向的平动运动时，可以通过改变两个直线电机1、11的运动速度和位移的大小来实现(如图6所示)。上层工作台5的速度表达式 上层工作台5的加速度表达式 其中s-连杆长度h-连杆与连接体连接的铰链与机座导轨之间的距离θ-连杆与Y轴的夹角y1，y2-直线电机的y坐标x，y-上层工作台中心点的坐标图2是图1中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联两坐标运动平台，包括机座、盖板、连接板、直线电机、工作台、Ｘ轴光栅尺组件、Ｙ轴光栅尺组件、Ｘ轴限位光藕组件、Ｙ轴限位光耦组件，其特征在于还包括有连接体（２）、连杆（３），直线电机（１、１１）的定子分别通过螺钉固定在机座（１２）上，动子通过螺钉分别与连接体（２、１０）固定连接，连接体（２、１０）一端通过机座上导轨（１２０１）和机座下导轨（１２０２）与机座（１２）连接，连接体（２、１０）另一端通过铰链分别与连杆（３、９）的一端连接，连杆（３、９）另一端通过铰链与轴（１７）和上层工作台（５）连接，上层工作台（５）通过上层工作台导轨（５０１、５０２）与中间滑动台（１４）连接，中间滑动台（１４）通过中间滑动台导轨（１４０１、１４０２）与机座（１２）连接，连接板（１５、１６）通过螺钉固定在机座（１２）上，盖板（１３）通过螺钉与连接板固定连接；Ｘ轴光栅尺组件（７）的光栅尺读头架（７０１）通过螺钉固定在上层工作台（５）上，光栅尺读头（７０２）通过螺钉固定在光栅尺读头架（７０１）上，光栅尺（７０３）通过螺钉固定在中间滑动台（１４）上；Ｙ轴光栅尺组件（６）的光栅尺读头架（６０１）通过螺钉固定在中间滑动台（１４）上，光栅尺读头（６０２）通过螺钉固定在光栅尺读头架（６０１）上，光栅尺（６０３）通过螺钉固定在机座（１２）上；Ｘ轴限位光藕组件（４）的行程限位板（４０１）通过螺钉固定在上层工作台（５）上，光耦（４０２）通过螺钉固定在光耦支架（４０３）上，光耦支架（４０３）通过螺钉固定在中间滑动台（１４）上；Ｙ轴限位光藕组件（８）的行程限位板（８０１）通过螺钉固定在中间滑动台（１４）上，光耦（８０２）通过螺钉固定在光耦支架（８０３）上，光耦支架（８０３）通过螺钉固定在机座（１２）上。...

【技术特征摘要】
1.一种并联两坐标运动平台，包括机座、盖板、连接板、直线电机、工作台、X轴光栅尺组件、Y轴光栅尺组件、X轴限位光藕组件、Y轴限位光耦组件，其特征在于还包括有连接体(2)、连杆(3)，直线电机(1、11)的定子分别通过螺钉固定在机座(12)上，动子通过螺钉分别与连接体(2、10)固定连接，连接体(2、10)一端通过机座上导轨(1201)和机座下导轨(1202)与机座(12)连接，连接体(2、10)另一端通过铰链分别与连杆(3、9)的一端连接，连杆(3、9)另一端通过铰链与轴(17)和上层工作台(5)连接，上层工作台(5)通过上层工作台导轨(501、502)与中间滑动台(14)连接，中间滑动台(14)通过中间滑动台导轨(1401、1402)与机座(12)连接，连接板(15、16)通过螺钉固定在机座(12)上，盖板(13)通过螺钉与连接板固定连接；X轴光栅尺组件(7)的光栅尺读头架(701)通过螺钉固定在上层工作台(5)上，光栅尺读头(702)通过螺钉固定在光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，韩凤起，陈志同，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]