高速高精直线驱动并联xy平台的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高速高精直线驱动并联XY平台，涉及超精密定位设备领域，包括平台基座、分别固定在所述平台基座上的第一基座、第二基座和第三基座、固定安装在第一基座上的第一直线电机、固定安装在所述第二基座上的第二直线电机以及位于所述第三基座上方的动平台，所述动平台分别与所述第一直线电机和第二直线电机连接，所述第一直线电机驱动所述动平台沿X轴向运动，所述第二直线电机驱动所述动平台沿Y轴向运动，所述动平台和所述第三基座之间设有气浮垫,所述气浮垫与所述动平台固定安装。本发明的高速高精直线驱动并联XY平台结构简单、刚度高。
【专利说明】局速局精直线驱动并联XY平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及超精密定位设备领域，尤其涉及高速高精直线驱动并联XY平台。
【背景技术】
[0002]现有用于平面焊线机的XY平台大体的采用两个电机串联的模式组合而成，即两个电机的运动之间不会相互影响。由于焊线机本身的性能要求，XY平台需要有较大的加速度、速度和刚度。传统的XY平台为了满足上述要求，通常是一方面增大电机的功率，一方面是减小动平台及各连接件的质量和惯量。这样做的缺点主要是在确保高速高精的情况下，平台的刚度会有所下降，而且平台的成本也会增加。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种结构简单、刚度高的高速高精直线驱动并联XY平台。
[0004]本发明是这样实现的:一种高速高精直线驱动并联XY平台，包括平台基座、分别固定在所述平台基座上的第一基座、第二基座和第三基座、固定安装在第一基座上的第一直线电机、固定安装在所述第二基座上的第二直线电机以及位于所述第三基座上方的动平台，所述动平台分别与所述第一直线电机和第二直线电机连接，所述第一直线电机驱动所述动平台沿X轴向运动，所述第二直线电机驱动所述动平台沿Y轴向运动，所述动平台和所述第三基座之间设有气浮垫，所述气浮垫与所述动平台固定安装。
[0005]进一步地，所述第一直线电机动子上连接有一连接件，所述连接件具有两个侧臂和连接部，所述两个侧臂分别与所述第一直线电机动子两端连接，所述连接部通过两根连杆与所述动平台连接。
[0006]进一步地，所述两根连杆通过铰接的方式分别与所述连接件和所述动平台连接。
[0007]进一步地，所述两根连杆分别通过铰链销与所述连接件和所述动平台连接，所述连杆上下两面分别设有与所述铰链销同轴的无油衬套，所述铰链销末端通过螺母锁紧。
[0008]进一步地，所述第一基座上设有沿X轴向的导轨，所述连接件下端具有与所述导轨配合的第一凹槽，所述连接件通过所述第一凹槽与所述导轨滑动连接。
[0009]进一步地，所述导轨为两个，分别位于所述第一直线电机两侧。
[0010]进一步地，所述第一基座上设有读数头安装件，所述读数头安装件上安装有读数头，所述连接件上安装有与所述读数头配合的沿X轴向的光栅尺。
[0011 ] 进一步地，所述第二直线电机连接所述动平台的结构与所述第一直线电机连接所述动平台的结构相同。
[0012]本发明提供一种高速高精直线驱动并联XY平台，动平台在X轴向由第一直线电机驱动，在Y轴向由第二直线电机驱动，在动平台与其下的第三基座之间设置固定在动平台上的气浮垫，该气浮垫在吹气的同时增加了一个真空吸附，这使得气浮垫在滑动的同时会有一个固定的载荷，这个载荷可以使气浮垫浮起的高度固定在一个恒定值，提高了动平台的刚度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本发明高速高精直线驱动并联XY平台的结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例提供的连杆与连接件连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]如图1，本发明实施例提供一种高速高精直线驱动并联XY平台，包括平台基座1、分别固定在所述平台基座I上的第一基座22、第二基座23和第三基座21、固定安装在第一基座22上的第一直线电机3、固定安装在所述第二基座23上的第二直线电机4以及位于所述第三基座21上方的动平台5，上述固定安装方式都是本领域常用的固定方式，比如用螺钉、螺栓等固定连接，所述动平台5分别与所述第一直线电机3和第二直线电机4连接，所述第一直线电机3驱动所述动平台5沿X轴向运动，所述第二直线电机4驱动所述动平台5沿Y轴向运动，所述动平台5的运动由X轴向运动和Y轴向运动耦合叠加而成，由于动平台5的惯量较小，在选用相同的电机的情况下具有更大的加速度和更快的速度，所述动平台5和所述第三基座21之间设有气浮垫6，所述气浮垫6与所述动平台5固定安装，具体的，所述动平台5底端可通过螺杆与所述气浮垫6固定连接，或者可以在气浮垫6上打螺纹孔，在所述动平台5上打与之配合的沉头孔安装；本发明的一种高速高精直线驱动并联XY平台，动平台5在X轴向由第一直线电机3驱动，在Y轴向由第二直线电机4驱动，由于动平台5其末端是悬空的，这使得动平台5在竖直方向上的刚度有所欠缺，故在动平台5与其下的第三基座21之间设置固定在动平台5上的气浮垫6，该气浮垫6在吹气的同时增加了 一个真空吸附，这使得气浮垫6在滑动的同时会有一个固定的载荷，这个载荷可以使气浮垫6浮起的高度固定在一个恒定值，提高了动平台5的刚度。
[0018]在本发明高速高精直线驱动并联XY平台的实施例中，所述第一直线电机3定子固定在所述第一基座22上，所述第一直线电机动子31上连接有一连接件7，所述连接件7具有两个侧臂71和连接部72，所述两个侧臂71分别与所述第一直线电机动子31两端连接，所述连接部72通过两根连杆8与所述动平台5连接，所述第一直线电机动子31直接驱动所述连接件7运动，所述连接件7通过两根连杆8驱动动平台5运动，动平台5与第一直线电机3之间只存在一个平行连杆8机构，相较于现有的方案明显简单很多，而且质量和惯量都小。
[0019]如图2，进一步地，所述两根连杆8通过铰接的方式分别与所述连接件7和所述动平台5连接；具体地，所述连接件7的连接部72和所述动平台5的端部均为凹槽状，并且在凹槽的两侧分别具有相对应的两组通孔，所述连杆8两端也具有对应的通孔，所述连杆8两端分别通过铰链销11连接在所述动平台5和所述连接件7的凹槽内，所述连杆8上下两面分别设有与所述铰链销11同轴的无油衬套12，所述铰链销11末端通过螺母锁紧，连杆8可绕所述铰链销11旋转。
[0020]在本发明高速高精直线驱动并联XY平台的实施例中，所述第一基座22上设有沿X轴向的导轨10，所述连接件7下端具有与所述导轨10配合的第一凹槽，所述连接件7通过所述第一凹槽与所述导轨10滑动连接，所述第一凹槽扣搭在所述导轨10上，并可在其上来回滑动，通过设置导轨10承载连接件7本身的重力以及连杆8的重力，一方面减少了连接件7对第一直线电机动子31在与运动方向垂直方向上的力，提高了第一直线电机3运动的精度，另一方面通过连接件7下面的凹槽与导轨10的配合，减少了连接件7在工作时产生的震颤，提高了连接件7及平台的刚度；优选地，所述导轨10为两个，分别位于所述第一直线电机3两侧，即所述连接件7的两个侧臂71下端分别具有与导轨10配合的第一凹槽。[0021 ] 进一步地，所述第一基座22上设有读数头安装件91，优选地，所述读数头安装件91通过螺钉安装在所述第一基座22的侧壁，所述读数头安装件91上安装有读数头92，所述连接件7上安装有与所述读数头92配合的沿X轴向的光栅尺93，通过读数头92和光栅尺93对连接件7的运动进行精度测量和反馈，即对动平台5在X轴向的运动进行精度测量和反馈，由计算机控制完成，可以达到很高的精度。
[0022]在本发明高速高精直线驱动并联XY平台的实施例中，所述第二直线电机4连接所述动平台5的结构及运动精度测量结构与上述的第一直线电机3连接所述动平台5的结构和精度测量结构相同。
[0023]本发明高速高精直线驱动并联XY平台的工作原理为:由安装在第一基座22上的第一直线电机动子31的线圈提供驱动力，驱动第一直线电机动子31带动连接件7在所述导轨10上沿X轴向运动，由于连接件7通过其底部的第一凹槽扣搭在与第一凹槽相适应的导轨10上，也就是说，连接件7是在导轨10的支撑下运动的，因此没有普通直线电机动子的悬臂梁结构所产生的振颤，使得系统运动的刚度得到提高；连接件7的连接部72通过两根连杆8与动平台5铰接，具体的，连杆8两端是分别通过铰链销11与动平台5及连接件7的连接部72连接的；同理地，所述第二直线电机4连接动平台5的结构也与上述第一直线电机3连接动平台5的结构相同；动平台5底端与第三基座21之间固定设有气浮垫6，该气浮垫6在吹气的同时增加了一个真空吸附，这使得气浮垫6在滑动的同时会有一个固定的载荷，这个载荷可以使气浮垫6浮起的高度固定在一个恒定值，提高了动平台5的刚度；两根连杆8与动平台5及连接件7之间分别形成一个不稳定的平行四边形，由于第一直线电机动子31和第二直线电机4动子分别带动上述不稳定的平行四边形的内角沿铰接轴的变化，加之气浮垫6的作用，从而使动平台5上所夹装的工件可以达到加工范围内XY平面上的任意一点，且动平台5具有相当的刚度；动平台5的运动精度是依据安装在X轴向及Y轴像的光栅尺93进行精密测量与反馈，有计算机控制完成的，可以达到很高的精度。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于，包括平台基座、分别固定在所述平台基座上的第一基座、第二基座和第三基座、固定安装在第一基座上的第一直线电机、固定安装在所述第二基座上的第二直线电机以及位于所述第三基座上方的动平台，所述动平台分别与所述第一直线电机和第二直线电机连接，所述第一直线电机驱动所述动平台沿X轴向运动，所述第二直线电机驱动所述动平台沿Y轴向运动，所述动平台和所述第三基座之间设有气浮垫，所述气浮垫与所述动平台固定安装。
2.如权利要求1所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述第一直线电机动子上连接有一连接件，所述连接件具有两个侧臂和连接部，所述两个侧臂分别与所述第一直线电机动子两端连接，所述连接部通过两根连杆与所述动平台连接。
3.如权利要求2所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述两根连杆通过铰接的方式分别与所述连接件和所述动平台连接。
4.如权利要求3所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述两根连杆分别通过铰链销与所述连接件和所述动平台连接，所述连杆上下两面分别设有与所述铰链销同轴的无油衬套，所述铰链销末端通过螺母锁紧。
5.如权利要求2所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述第一基座上设有沿X轴向的导轨，所述连接件下端具有与所述导轨配合的第一凹槽，所述连接件通过所述第一凹槽与所述导轨滑动连接。
6.如权利要求5所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述导轨为两个，分别位于所述第一直线电机两侧。
7.如权利要求2所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述第一基座上设有读数头安装件，所述读数头安装件上安装有读数头，所述连接件上安装有与所述读数头配合的沿X轴向的光栅尺。
8.如权利要求1-7任意一项所述的高速高精直线驱动并联XY平台，其特征在于:所述第二直线电机连接所述动平台的结构与所述第一直线电机连接所述动平台的结构相同。
【文档编号】B21F15/00GK103624191SQ201310597261
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】林协源, 刘冠峰, 陈新 申请人:广东工业大学