专利名称：双直线电机冗余同步驱动的t型工作台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高精密双直线电机冗余同步驱动的T型工作台。
背景技术：
先进电子制造领域中，由于半导体制造工艺的进步和市场对微小芯片需求的急速增长，芯片I/O密度越来越高，芯片引线间距和焊盘直径持续减小，同时为提高生产效率，封装速度逐年递增，因而对后封装设备的运动精度(主要是定位精度)和运行速度、加速度提出了极高的要求。目前大多采用单个交流直线电机驱动、低摩擦高刚度直线导轨的结构方案，完成高速、高加速和高精度的机械位移运动。高速、高加速度运动客观上要求机械系统具有大推力、轻质量和变阻尼特性。双直线电机冗余驱动在负载不变的情况下，能够提供双倍推力，从而保证更高的加速度。同时，在高加速度起停时，能够改变系统阻尼，以实现更高的定位精度。因而，双直线电机冗余同步驱动是实现高速、高加速和高精度的机械位移运动的理想方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，该工作台采用一台直线电机驱动Y轴运动，两台直线电机同步驱动X轴运动实现二维精确定位以及高加速运动，可以作为精密运动系统，用于集成电路光刻机、精密测量扫描装置等。
本发明是一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，由基座、X轴运动模块、Y轴运动模块、三个直线电机和四对导轨组成，所述基座为梯形状，凸台设在下底边中部，凸台上开设有滑槽，滑槽内安装有前导轨、后导轨，凸台前侧安装有X轴读数头安装板；Y轴电机定子的安装座固定在基座的上底边上，X轴第一电机定子的安装座固定在基座的下底边的右端，X轴第二电机定子的安装座固定在基座的下底边的左端，Y轴电机定子固定在安装座上，X轴第一电机定子固定在安装座上，X轴第二电机定子固定在安装座上，Y轴电机动子一端固定在安装台上，Y轴电机动子另一端悬空在Y轴电机定子内；
X轴第一电机动子一端固定在安装台上，X轴第一电机动子另一端悬空在X轴电机定子内；X轴第二电机动子一端固定在安装台上，X轴第二电机动子另一端悬空在X轴电机定子内；X轴运动模块底部安装在基座的凸台上的滑槽内，Y轴运动模块底部安装在X轴运动模块的滑槽内；所述Y轴运动模块为L形，高端设有用于安装Y轴电机动子的安装台，低端设有负载安装台，左端部设有限位块，前侧面上设有光栅尺安装板，Y轴运动模块底部固定有Y轴左导轨、Y轴右导轨，L形Y轴运动模块上开有多个配重孔腔；所述X轴运动模块为凹形，其左右两端设有安装台和安装台，安装台的台面上固定有Y轴读数头安装板，安装台用于固定X轴第二电机动子的一端；安装台用于固定X轴第一电机动子的一端；X轴运动模块底部的左右方向上设有左限位块、右限位块，凹形滑槽的左右内侧固定有左导轨、右导轨，X轴运动模块底部固定有X轴前导轨、X轴后导轨；所述导轨为交叉滚子导轨，导轨体上设有多个安装孔，导轨体两端设有第一挡钉和第二挡钉，滚珠交叉安装在导轨体的V形槽内，并用滚珠保持架固定。
本发明双直线电机冗余同步驱动的T型工作台的优点X轴运动模块2采用双直线电机冗余驱动，加大了推力，从而实现更大的加速度；同时可以改变在高加速度起停时的系统阻尼，以实现更高的定位精度。Y轴运动滑块1采用单台直线直接驱动，质量小，刚度大，动态性能好。本工作台加工材料为钢、铝等，加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度可以达到1μm，最大行程可以达到80mm×80mm。
图1是本发明T型工作台的整体结构示意图。
图2(A)是底座结构示意图。
图2(B)是基座与安装座的装配结构示意图。
图3是X轴运动模块的主视图。
图3(A)是图3的后视图。
图4是Y轴运动模块的主视图。
图4(A)是图4的后视图。
图5是导轨结构图。
图中 1.Y轴运动模块101.负载安装台 102.Y轴右导轨103.安装台104.安装板 105.Y轴左导轨106.限位块 2.X轴运动模块201.滑槽202.第一电机安装台 203.第二电机安装台 204.左导轨205.安装板 206.安装板 207.右导轨 208.X轴前导轨209.X轴后导轨210.右限位块 211.左限位块 3.基座 301.底座 302.后导轨303.安装座 304.安装座 305.安装座 306.安装板 307.前导轨308.滑槽 309.凸台 4.Y轴电机定子 5.X轴第一电机定子6.X轴第二电机定子 7.Y轴电机转子 8.X轴第一电机转子9.X轴第二电机转子 10.滚珠 11.滚珠保持架12.导轨体13.第一挡钉14.安装孔15.第二挡钉具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，由基座3、X轴运动模块2、Y轴运动模块1、三个直线电机和四对导轨组成，其中，参见图2、图2A所示，所述基座3为梯形状，凸台309设在下底边中部，凸台309上开设有滑槽308，滑槽308内安装有前导轨307、后导轨302，凸台309前侧安装有X轴读数头安装板306(安装板306用于将X轴读数头固定在其上，实现X轴光栅尺读取位移数据)；Y轴电机定子4的安装座305固定在基座3的上底边上，X轴第一电机定子5安装座303固定在基座3的下底边的右端，X轴第二电机定子6安装座304固定在基座3的下底边的左端；Y轴电机定子4固定在安装座305上，X轴第一电机定子5固定在安装座303上，X轴第二电机定子6固定在安装座304。Y轴电机动子7一端固定在安装台103上，Y轴电机动子7另一端悬空在Y轴电机定子4内；X轴第一电机动子8一端固定在安装台202上，X轴第一电机动子8另一端悬空在X轴电机定子5内；X轴第二电机动子9一端固定在安装台203上，X轴第二电机动子9另一端悬空在X轴电机定子6内。X轴运动模块2底部安装在基座3的凸台309上的滑槽308内，且X轴前导轨208与前导轨307平行配合实现直线运动，且X轴后导轨209与后导轨302平行配合实现直线运动。Y轴运动模块1底部安装在X轴运动模块2的滑槽201内，且Y轴左导轨105与左导轨204平行配合实现直线运动，且Y轴右导轨102与右导轨207平行配合实现直线运动。
参见图3、图3A所示，所述Y轴运动模块1为L形，其高端设有安装台103，用于安装Y轴电机动子7，低端设有负载安装台101，用于安装工作负载(可以是Z方向运动的机械手)；在其左端部设有限位块106，限位块106的设计解决了Y轴直线运动的机械限位；其前侧面上设有光栅尺安装板104，安装板104上固定安装的光栅尺与Y轴读数头安装板205上固定的读数头实现Y轴位移数据的读取；Y轴运动模块1底部固定有Y轴左导轨105、Y轴右导轨102；L形Y轴运动模块1上开有多个配重孔腔，用于对称并减轻重量。
参见图2、图2A所示，所述X轴运动模块2为凹形，其左右两端设有安装台203和安装台202，安装台203的台面上固定有Y轴读数头安装板205，安装台203用于固定X轴第二电机动子9的一端；安装台202用于固定X轴第一电机动子8的一端；X轴运动模块2底部的左右方向上设有左限位块211、右限位块210，左限位块211和右限位块210的设计解决了X轴直线运动的机械限位；凹形滑槽201的左右内侧固定有左导轨204、右导轨207，X轴运动模块2底部固定有X轴前导轨208、X轴后导轨209。
本发明双直线电机冗余同步驱动的T型工作台在运动时，Y轴运动模块1与X轴运动模块2形成十字形平面坐标。
在本发明中，作为实现运动的导轨(左导轨204、右导轨207、X轴前导轨208、X轴后导轨209、前导轨302、后导轨307、Y轴右导轨102、Y轴左导轨105)采用交叉滚子导轨(参见图5所示)，导轨体12上设有多个安装孔14，用于将其与X轴运动模块2或者Y轴运动模块1或者基座3的定位安装；导轨体12两端设有第一挡钉13和第二挡钉15，第一挡钉13和第二挡钉15的设计用于防止滚珠10在运动过程中的脱落；滚珠10交叉安装在导轨体12的V形槽内，并用滚珠保持架11固定。
X轴运动模块2的两台直线电机在同一直线安装，与驱动Y轴运动模块1的直线电机组成T型结构，两个运动模块构成一个二维的运动工作台，即工作台采用一台直线电机驱动Y轴运动模块，两台直线电机同步驱动X轴运动模块。
在本发明中，X轴运动模块2采用双直线电机冗余驱动，加大了推力，从而实现更大的加速度；同时可以改变在高加速度起停时的系统阻尼，以实现更高的定位精度。Y轴运动模块1采用单台直线直接驱动，质量小，刚度大，动态性能好。X轴运动模块2和Y轴运动模块1的加速度可达到1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度可以达到1μm，最大行程可以达到80mm×80mm。
权利要求
1.一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，其特征在于由基座(3)、X轴运动模块(2)、Y轴运动模块(1)、三个直线电机和四对导轨组成，所述基座(3)为梯形状，凸台(309)设在下底边中部，凸台(309)上开设有滑槽(308)，滑槽(308)内安装有前导轨(307)、后导轨(302)，凸台(309)前侧安装有X轴读数头安装板(306)；Y轴电机定子(4)的安装座(305)固定在基座(3)的上底边上，X轴第一电机定子(5)的安装座(303)固定在基座(3)的下底边的右端，X轴第二电机定子(6)的安装座(304)固定在基座(3)的下底边的左端，Y轴电机定子(4)固定在安装座(305)上，X轴第一电机定子(5)固定在安装座(303)上，X轴第二电机定子(6)固定在安装座(304)上，Y轴电机动子(7)一端固定在安装台(103)上，Y轴电机动子(7)另一端悬空在Y轴电机定子(4)内；X轴第一电机动子(8)一端固定在安装台(202)上，X轴第一电机动子(8)另一端悬空在X轴电机定子(5)内；X轴第二电机动子(9)一端固定在安装台(203)上，X轴第二电机动子(9)另一端悬空在X轴电机定子(6)内；X轴运动模块(2)底部安装在基座(3)的凸台(309)上的滑槽(308)内，Y轴运动模块(1)底部安装在X轴运动模块(2)的滑槽(201)内；所述Y轴运动模块(1)为L形，高端设有用于安装Y轴电机动子(7)的安装台(103)，低端设有负载安装台(101)，左端部设有限位块(106)，前侧面上设有光栅尺安装板(104)，Y轴运动模块(1)底部固定有Y轴左导轨(105)、Y轴右导轨(102)，L形Y轴运动模块(1)上开有多个配重孔腔；所述X轴运动模块(2)为凹形，其左右两端设有安装台(203)和安装台(202)，安装台(203)的台面上固定有Y轴读数头安装板(205)，安装台(203)用于固定X轴第二电机动子(9)的一端；安装台(202)用于固定X轴第一电机动子(8)的一端；X轴运动模块(2)底部的左右方向上设有左限位块(211)、右限位块(210)，凹形滑槽(201)的左右内侧固定有左导轨(204)、右导轨(207)，X轴运动模块(2)底部固定有X轴前导轨(208)、X轴后导轨(209)；所述导轨为交叉滚子导轨，导轨体(12)上设有多个安装孔(14)，导轨体(12)两端设有第一挡钉(13)和第二挡钉(15)，滚珠(10)交叉安装在导轨体(12)的V形槽内，并用滚珠保持架(11)固定。
2.根据权利要求1所述的T型工作台，其特征在于Y轴运动模块(1)与X轴运动模块(2)形成十字形平面坐标。
3.根据权利要求1所述的T型工作台，其特征在于X轴运动模块(2)的加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度为1μm，最大行程为80mm×80mm。
4.根据权利要求1所述的T型工作台，其特征在于Y轴运动模块(1)的加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度为1μm，最大行程为80mm×80mm。
全文摘要
本发明公开了一种双直线电机冗余同步驱动的T型工作台，由基座、X轴运动模块、Y轴运动模块、三个直线电机和四对导轨组成。X轴运动模块的X导轨固定在基座上，由两台直线电机驱动，其两台直线电机定子分别固定在基座上；Y轴运动模块的Y轴导轨固定在X轴运动模块的滑块上，由一台直线电机驱动，其直线电机定子固定在基座上。该工作台采用两台直线电机驱动X轴运动模块，一台直线电机同步驱动Y轴运动模块实现两坐标精确定位以及精密运动，加速度为1g～10g，速度为0.8m/s时，定位精度可以达到1μm，最大行程可以达到80mm×80mm。可以作为精密运动系统，可用于集成电路光刻机、精密测量扫描装置等。
文档编号H01L21/683GK1851891SQ20061008382
公开日2006年10月25日 申请日期2006年6月5日 优先权日2006年6月5日
发明者刘强, 齐畅, 袁松梅, 张丛鹏 申请人:北京航空航天大学