一种3轴平面对位平台的制作方法

本实用新型涉及精密控制对位装置，尤其涉及一种可以实现X、Y方向平动和平面转动的对位平台。

背景技术：

3轴对位平台是一种可以实现在X、Y方向平移和绕垂直于xy平面的轴转动的平台，其在光学检测、丝印、曝光、贴合加工等领域具有广泛应用。图1为现有技术中一种对位平台的结构示意图，如图1所示，该对位平台由一个X轴平移台100、一个Y轴平移台101和一个旋转台102垂直叠置而成，每个平台分别由各自的步进或伺服电机驱动。由于电机和各平台的尺寸，这种垂直叠置的对位平台一般具有较大的高度，从而在空间有限的场合的使用上受到限制。

为了解决传统的垂直叠置的对位平台高度尺寸比较大的问题，一种XXY或UVW共平面对位平台应运而生。如图2所示，共平面对位平台中，在平台底座上设置4个单元模组，其中，单元模组由电机、螺杆机构和支承座构成，电机驱动螺杆机构带动支承座移动，工作台面设置于支承座上。单元模组M1、M2的支承座的移动方向相同，单元模组M3的支承座的移动方向与M1、M2的支承座的移动方向垂直，单元模组M4为自由轴。单元模组M1、M2的支承座由电机驱动沿X轴移动，单元模组M3的支承座由电机驱动沿Y轴移动，通过控制两个X轴和Y轴的单元模组的电机驱动支承座移动，可实现工作台面在一定范围内沿X、Y轴的平移和平面的转动，达到对位的目的。

虽然共平面对位平台相比垂直叠置对位平台尺寸上有所减小，但是共平面对位平台一般是采用电磁马达(伺服、步进电机)来实现支承座的移动，步进或伺服电机要驱动单元模组的支承座沿X或Y轴移动需要配合一套螺杆机构来实现，螺杆机构加上电机自身的尺寸，使整个对位台的尺寸减小受到限制，而且由于电机的精度、螺杆机构的回程间隙等因素也会影响对位平台的对位精度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种3轴平面对位平台，其能解决现有对位平台对位精度不足和体积大的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种3轴平面对位平台，包括：底座、工作台面、设置于所述底座上的第一移动单元模组、第二移动单元模组及第三移动单元模组，所述工作台面由移动单元模组支承；第一移动单元模组、第二移动单元模组及第三移动单元模组均包括：固设于所述底座上的基板；可沿直线往复移动地设置于所述基板上的下支承座；设置于所述基板上的压电马达，所述压电马达与所述下支承座相对布置；驱动片，所述驱动片设置于所述下支承座的与所述压电马达相对的侧面上，所述压电马达的驱动足与所述驱动片相接触、并驱动所述下支承座移动；可沿直线往复移动地设置于所述下支承座上的上支承座，所述上支承座的移动方向与所述下支承座的移动方向垂直；可绕自身轴线转动地设置于所述上支承座上的支承连接部，所述支承连接部与所述工作台面相连；所述第一移动单元模组的下支承座与第二移动单元模组的下支承座的移动方向相同，所述第三移动单元模组的下支承座的移动方向垂直于所述第一、第二移动单元模组的下支承座的移动方向。

优选的，还包括自由轴单元模组，所述第一、第二、第三移动单元模组及自由轴单元模组设置于所述底座的四个角位置。

优选的，所述自由轴单元模组包括：固设于所述底座上的基板；可沿直线往复移动地设置于所述基板上的下支承座；可沿直线往复移动地设置于所述下支承座上的上支承座，所述上支承座的移动方向与所述下支承座的移动方向垂直；可绕自身轴线转动地设置于所述上支承座上的支承连接部，所述支承连接部与所述工作台面相连。

优选的，所述下支承座的移动方向平行于所述驱动片的中心线。

优选的，所述下支承座与所述基板之间、所述上支承座与所述下支承座之间通过导轨、导槽的结构相连。

优选的，所述下支承座上设置有下支承座导槽，所述下支承座导槽内设置第一导轨，所述第一导轨为交叉滚柱导轨，所述交叉滚柱导轨分别与基板和下支承座相连。

优选的，所述上支承座上设置有上支承座导槽，所述上支承座导槽内设置第二导轨，所述第二导轨为交叉滚柱导轨，所述交叉滚柱导轨分别与上支承座和下支承座相连。

优选的，所述第三移动单元模组位于第一、第二移动单元模组间连线的一侧。

优选的，所述第一移动单元模组和所述第二移动单元模组并排间隔设置。

优选的，所述自由轴单元模组的下支承座的移动方向和所述第一移动单元模组的下支承座的移动方向相同。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用压电马达替代传统的电磁马达控制支承座的移动，通过压电马达对3个单元模组的驱动和控制即可实现共面工作面的平动和转动，达到对位的目的；而且采用压电马达，不用螺杆机构就可以控制支承座的移动，不仅提高了对位精度，而且也可以制作出体积更小的对位平台，减少使用空间的限制。

附图说明

图1为现有技术中一种对位平台的结构示意图；

图2为现有技术中另一种对位平台的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的侧视图；

图4为本实用新型单元模组的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。

压电马达(或称超声电机、超声马达)是利用压电材料的反压电效应，即压电陶瓷材料在电场作用下发生变形来驱动电机的动子运动。根据驱动的模式，压电马达可分为直线压电马达和旋转压电马达，本实用新型所用的压电马达是指直线压电马达。

如图3所示，本实施例的3轴平面对位平台包括底座1、工作台面2、第一移动单元模组3、第二移动单元模组4、第三移动单元模组5及自由轴单元模组6。第一移动单元模组3、第二移动单元模组4、第三移动单元模组5及自由轴单元模组6均设置于底座1上，并分别位于底座1的四个角位置，工作台面由单元模组支承。第一移动单元模组3、第二移动单元模组4和第三移动单元模组5的结构相同，下面以第一移动单元模组3为例对移动单元模组的结构进行说明。

结合图4所示，第一移动单元模组3包括基板3-1、压电马达3-2、驱动片3-3、下支承座3-4、上支承座3-5及支承连接部3-6。基板3-1固定设置于底座1上，下支承座3-4可沿直线往复移动地设置于基板3-1上，下支承座3-4与基板3-1之间通过导轨、导槽的结构相连，本实施例中，在下支承座3-4上设置有下支承座导槽a，下支承座导槽a内设置第一导轨3-7，第一导轨3-7采用交叉滚柱导轨，交叉滚柱导轨是一种常见的用于运动平台的机械部件。它包含两段可相对移动的带V型槽轨道，V型槽内有滚柱体交叉排列和轨道相接触以降低两个轨道相对运动的摩擦力，交叉滚柱导轨的两段轨道分别与基板3-1和下支承座3-4相连，下支承座3-4可沿第一导轨3-7相对基板3-1往复移动。压电马达3-2与下支承座3-4相对布置，驱动片3-3设置于下支承座3-4的与压电马达3-2相对的侧面上，驱动片的中心线平行于第一导轨3-7，即平行于下支承座的移动方向。压电马达3-2的驱动足3-2a与驱动片3-3相接触，当压电马达3-2工作时，其驱动足通过驱动片3-3推动下支承座3-4时，交叉滚柱导轨的两段轨道滑动错开，下支承座3-4沿第一导轨3-7移动。

上支承座3-5可沿直线往复移动地设置于下支承座3-4上，上支承座的移动方向与下支承座的移动方向垂直。上支承座3-5和下支承座3-4之间同样通过导轨、导槽的结构相连，本实施例中，在上支承座3-5上设置有上支承座导槽b，上支承座导槽b内设置第二导轨3-8，第二导轨3-8与第一导轨3-7相垂直，本实施例的第二导轨也采用交叉滚柱导轨，交叉滚柱导轨的两段轨道分别与下支承座3-4和上支承座3-5相连，上支承座3-5可沿第二导轨3-8相对下支承座3-4往复移动。支承连接部3-6设置于上支承座3-5上，支承连接部3-6可绕自身轴线相对上支承座3-5旋转，支承连接部3-6与工作台面相连。本实施例的支承连接部3-6为圆柱形。

本实施例的第一移动单元模组3和第二移动单元模组4并排间隔设置。第一移动单元模组3的下支承座与第二移动单元模组4的下支承座的移动方向相同(图3中x轴方向)，它们的移动方向平行于第一、第二移动单元模组间的连线。本实施例的第三移动单元模组5位于第一、第二移动单元模组间连线的一侧。第三移动单元模组5的下支承座的移动方向(图3中y轴方向)垂直于第一、第二移动单元模组的下支承座的移动方向，即第一移动单元模组3和第二移动单元模组4的下支承座的移动方向相同，第三移动单元模组5的下支承座的移动方向垂直于第一移动单元模组3或第二移动单元模组4的下支承座的移动方向。本实施例将第三移动单元模组设置于第一、第二移动单元模组间连线的一侧，但第三移动单元模组也可以设置于其他位置，只要压电马达驱动的下支承座移动方向和第一、第二移动单元模组的下支承座的移动方向垂直即可。自由轴单元模组的结构与第一、第二、第三移动单元模组的结构大致相同，只是没有压电马达和驱动片，本实施例的自由轴单元模组6下支承座的移动方向与第一、第二移动单元模组下支承座的移动方向相同，但自由轴单元模组6下支承座的移动方向也可以和第三移动单元模组的下支承座的移动方向相同。

当要控制工作台面沿x轴方向移动时，第一移动单元模组3和第二移动单元模组4的压电马达通过驱动片驱动各自的下支承座移动，此时第三移动单元模组5的压电马达不工作，第三移动单元模组5的上支承座沿第二导轨随动，自由轴单元模组6的下支承座沿第一导轨随动；当要控制工作台面沿y轴方向移动时，第三移动单元模组5的压电马达通过驱动片驱动其下支承座移动，此时第一移动单元模组3和第二移动单元模组4的压电马达不工作，第一移动单元模组3和第二移动单元模组4的上支承座沿其第二导轨随动，自由轴单元模组的上支承座沿其第二导轨随动；当要控制工作台面斜向移动时，第一移动单元模组3、第二移动单元模组4、第三移动单元模组5的压电马达同时通过驱动片驱动各自的下支承座移动。

本实用新型采用压电马达替代传统的电磁马达控制支承座的移动，通过压电马达对3个单元模组的驱动和控制即可实现共面工作面的沿X,Y,在一定范围内的平动和挠垂直于平面轴的转动，达到对位的目的；而且压电马达具有轻、薄、短小的特点，采用压电马达，不用螺杆机构就可以控制支承座的移动，不仅提高了对位精度，而且也可以制作出体积更小的对位平台，减少使用空间的限制。

此外，前述实施例中，基板与下支承座、上支承座与下支承座之间采用交叉滚柱导轨来引导支承座的移动，简化了结构，可以减小整个部件的体积，但是，基板与下支承座、上支承座与下支承座之间也可以采用普通的导轨与导槽配合引导支承座的移动，例如在基板上设置导轨，下支承座底面上设置与导轨配合的导槽，同理，在下支承座上设置导轨，在上支承座底面上设置导槽等，或者反过来，在基板表面和下支承座表面设置导槽，在下支承座底面和上支承座底面设置于导槽配合的导轨等。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。