专利名称：直线电机驱动的贴片机定位平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机驱动的定位平台，尤其是一种应用于在PCB背景技术为满足集成电路电路板制造微米级贴片定位精度的要求，贴片机的 定位精度要求越来越高，速度越来越快。现在市场上的贴片机定位平台 大都采用线性滚动导轨加上带丝杠驱动伺服电机的结构形式。定位这种 带丝杠传动系统的贴片机结构复杂、操作不方便、速度低并且难以实现 精密定位，从而不能满足生产的要求。实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简 卑、能高速运动并精确定位的直线电机驱动的贴片机定位平台。为实现上述目的，本实用新型的贴片机定位平台在Y方向设置有龙 门式双平行导轨导向，并有双平行驱动电机驱动；X方向运动装置置于Y 方向运动之上，单电才几驱动；Z向运动在X、 Y方向运动所形成的平面内 实现三自由度运动。它由线性光栅位置检测编码器与驱动机构之间所组 成的闭环控制系统进行检测、控制和驱动，直线电机作为执行机构，以 实现精确定位。根据本实用新型的一个方面，电机驱动的贴片机定位平台，包括正 交安装的X向导轨、Y向导轨，X向导轨位于Y向导轨上；所述贴片机定位 平台还包括X向直线电机驱动机构、Y向直线电机驱动机构、Z向多轴定位 .系统、X向光栅位置检测编码器、Y向光栅位置检测编码器以及控制系统； 所述Z向多轴定位系统与所述X向单电机驱动机构相连接；控制系统接收 上述光栅位置检测编码器反馈的信息，并根据该信息向X向直线电机驱动
机构与Y向直线电机驱动机构发出目标位置指令，X向直线电机驱动机构 .与Y向直线电才几驱动4几构联动，实现Z向多轴定位系统在XY平面的定位。进一步，所述X向导轨安装在X向导轨基座上，且其为单直线导轨； 所述Y向导轨安装在Y向导轨基座上，且其可为双直线导轨。进一步，所述X向直线电机驱动机构为X向单直线电机；所述Y向直线 电机驱动机构为Y向双直线电机。进一步，所述X向导轨和Y向导轨可采用直线滚动导轨或空气轴承 导轨。本发明的机械结构和控制装置具备以下效果和优点1、 平台运动信息线性编码器直接反馈。没有机械连接所带来的中间 .误差和运动信息传递的滞后。2、 Y向采用平行联动结构，对机械结构的变化(如温度、湿度等条 件的变化)带来的误差不敏感；而且可以有效补偿系统重心变化带来的 惯性矩变化，提高系统的控制能力和运动精度。3、 采用直线电机的传动轴没有轴承和丝杠等传动环节，结构简单， 易于加工装配，制造成本低。4、 采用空气轴承导轨的平台无机械摩擦，性能好，速度快。本实用新型设计采用了直线电机驱动，取消了原定位平台所必备的 丝杠传动系统，简化了设计结构，提高了系统的动刚度，可以实现极快 的贴片速度，实现精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高贴片机的 使用寿命。在Y方向采用双电机同时驱动，消除由于系统惯性造成的误 差，提高了平台系统的可控制性能。本实用新型设计的目的是针对贴片机设备发展中遇到的芯片品种多、 运动条件复杂、高速度和高精度定位平台瓶颈，使用结构简单的直线电 机驱动结构，实现尺寸紧凑，达到IO微米级或更高重复精度指标的机械 结构形式
图1为贴片机定位平台结构示意图； 图2为Z向平台投影图； 图3为Y向平台投影图4为X向平台投影图。
具体实施方式
以下结合设计实例和附图进一步说明本实用新型的结构和工作原理。 .参见图l-4。该设计为贴片机定位平台，设计定位精度10微米。本实用新型的电机驱动的贴片机定位平台的结构构成为基座(4)、 Y向双导轨双电机驱动机构(3 )、 X向单电机驱动机构(1 )、 Z向多轴定 位系统(2)。基座(4)承接定位平台与床身，实现与贴片机其它部位的连接；Y 向双导轨双电机驱动装置(3)直接与基座(4)相连，其为双轴平行驱 动装置，同时Y向电机(7)固定于基座(4)上，与导轨(5)平行；X 向单电机驱动机构(1)与Y向双导轨双电机驱动机构(3)联动，实现 XY平面精密定位。Y向直线电机(7 )分列于Y向导轨(5 )侧面，内外侧和上下侧均可 以，运动方向与Y向导轨(5)运动方向平行，电机推力直接作用于导轨 运动方向，减少摩擦、提高效率、简化结构，易于实现高速度和高精度； 贴片机定位平台Y向导轨(5 )的跨距大，负载质心位置又随时在变化， 采用双直线电机驱动方式，两个电机同步运动，消除了由于负载质量和 质心位置变化而引起的惯性矩和转矩对运动的影响，系统响应速度快， 精度高；控制系统信息反馈来自于固定在基座(4 )上的Y向线性光栅位 置检测编码器(6 )，其安装方向与Y向导轨(5 )运行方向平行，实际设 计中采用双编码器反馈。X向导轨(8 )与Y向导轨(5 )正交安装，可采用直线电机驱动或丝 杠驱动两种结构形式。根据贴片机的性能要求选择。控制系统信息反馈 来自于固定在基座上的线性光栅位置检测编码器(10),其安装方向与X 向导轨(8)运行方向平行。其上Z向多轴定位系统(2)随X向导轨(8) 一起运动。当Z向多轴定位系统(2)沿X向运动时，将影响两个Y向马达的驱 动重心。而重心的变化可以由固定在基座(4)上的线性光桶f位置编码器 检测到，并反馈到平台控制系统。闭环控制系统通过调整加在两个Y马
达中的电流调整由于重心变化造成的影响，从而保证z向多轴定位系统(2)在X-Y方向的位置精度。X向导轨(8)、 Y向导轨(5)采用直线滚动导轨或空气轴承导轨， 两种导轨方式都在本专利要求范围之内。当上位机所提供的目标位置确定后，Y和X方向的电机(7 ) ( 9 )按 照控制系统提供的数值指令动作，驱动Z向多轴定位系统(2 )运动到需 要位置；根据光栅位置检测编码器(6) (10)的反馈信息，控制系统计 算Z向多轴定位系统(2 )的实际位置及与目标位置的误差，电机(7 ) ( 9 ) 接受指令后精密定位，并由Z向多轴定位系统(2)实现贴片操作。Y向电才几(7)为双直线电4几，X向电才几(9)为直线电才几，结构简单 紧凑，减少了中间传动环节，反应速度快，消除了机械误差，降低了控制难度，容易实现精密定位；由于机械连接减少，摩擦阻力小，该平台的运动噪音很小。Y向双直线电机(7)同步运动，减少了运动冲击，降 低X向运动对Y向运动的正交误差，提高了系统精度。Y向光栅位置检测 编码器(6)采用了双编码器，可以对Y向电机(7)的运动分别控制， 运动精度更高。
权利要求1、一种电机驱动的贴片机定位平台，其特征在于，包括正交安装的X向导轨、Y向导轨，X向导轨位于Y向导轨上；所述贴片机定位平台还包括X向直线电机驱动机构、Y向直线电机驱动机构、Z向多轴定位系统、X向光栅位置检测编码器、Y向光栅位置检测编码器以及控制系统；所述Z向多轴定位系统与所述X向单电机驱动机构相连接；控制系统接收上述光栅位置检测编码器反馈的信息，并根据该信息向X向直线电机驱动机构与Y向直线电机驱动机构发出目标位置指令，X向直线电机驱动机构与Y向直线电机驱动机构联动，实现Z向多轴定位系统在XY平面的定位。
2、 如权利要求l所述的电机驱动的贴片机定位平台，其特征在于，所述X 向导轨安装在X向导轨基座上，且其为单直线导轨；所述Y向导轨安装在Y 向导轨基座上，且其可为双直线导轨。
3、 如权利要求2所述的电机驱动的贴片机定位平台，其特征在于，所述X 向直线电机驱动机构为X向单直线电机；所述Y向直线电机驱动机构为Y向 双直线电才几。
4、 如权利要求1所述的电机驱动的贴片机定位平台，其特征在于，所述 X向导轨和Y向导轨可采用直线滚动导轨或空气轴承导轨。
5、 如权利要求l所述的电机驱动的贴片机定位平台，其特征在于，所述X 向光栅位置一企测编码器和Y向光栅位置检测编码器为线性编码器，X向光 栅位置检测编码器的安装方向与X向导轨平行，Y向光栅位置检测编码器 的安装方向和Y向导轨平行。
专利摘要一种适用于贴片机设备的采用直线电机驱动的运动平台。在X、Y方向或其中X方向采用直线电机直接驱动，取消丝杠和皮带等传动环节。采用直线电机设计结构，简化了机械结构，提高了系统的动刚度，可以实现极快的贴片速度，实现精密定位；可以有效地降低摩擦噪音，提高贴片机的使用寿命。在Y方向采用龙门式结构，双直线电机同时驱动，消除由于系统惯性矩造成的误差，提高了平台系统的可控制性能。它由线性光栅位置检测编码器与驱动机构之间所组成的闭环控制系统进行检测、控制和驱动，直线电机作为执行机构，以实现精确定位。所使用的驱动导轨可以采用线性滚动导轨或线性空气轴承导轨。
文档编号H05K13/04GK201054862SQ20072000244
公开日2008年4月30日 申请日期2007年1月22日 优先权日2007年1月22日
发明者钟 欧, 牛怀新 申请人:北京慧摩森电子系统技术有限公司