本实用新型涉及微电子制造加工领域，尤其涉及一种共面解耦的XY高精运动平台。
背景技术：
随着微电子制造业的高速发展，微电子产品高质量高产能的制造，微电子制造装备对其核心运动平台及系统在空间利用率、行程、速度、加速度、运动稳定性等方面提出了极高的综合性要求。
现有的XY平台大多采用两个电机串联的模式组合而成，结构系统不紧凑，空间利用率不高，并存在着连带环节冗杂，运动组件多，负载大等缺陷，难以很好的满足高速运动与精密定位要求。
技术实现要素：
本实用新型公开了一种共面解耦的XY高精运动平台，能够有效利用空间，并能实现在高速运动环境下的精密定位。
本发明提供了一种共面解耦的XY高精运动平台，包括：第一底座、第二底座、第一运动组件、第二运动组件和动平台；
所述第一底座、所述第一运动组件、所述第二底座、所述第二运动组件和所述动平台从下往上依次层叠设置；
所述第一运动组件的第一运动方向和所述第二运动组件的第二运动方向相互垂直；
所述动平台由子动平台、第一辅助运动件和第二辅助运动件两两之间连接构成；
所述第一运动组件用于带动所述动平台进行沿所述第一运动方向的宏运动；
所述第二运动组件用于在所述第二辅助运动件固定时，带动所述子动平台和所述第一辅助运动件进行沿所述第二运动方向的宏运动；
所述第一运动组件还用于在所述第二辅助运动件固定时，带动所述子动平台和所述第一辅助运动件进行沿所述第一运动方向的微运动；
所述第二运动组件还用于在所述第一辅助运动件和所述第二辅助运动件固定时，带动所述子动平台进行沿所述第二运动方向的微运动。
优选地，所述第一运动组件包括：第一宏运动件和与所述第一宏运动件弹性连接的第一宏微运动件，两者之间设有第一压电陶瓷；
所述第二运动组件包括：第二宏运动件和与所述第二宏运动件弹性连接的第二宏微运动件，两者之间设有第二压电陶瓷。
优选地，所述第一宏运动件上具有第一延伸件，所述第一延伸件具有第一空槽；所述第一宏微运动件上具有容纳所述第一延伸件的第一空腔，所述第一空腔上设有用于嵌入所述第一空槽非端部的第一凸起；
所述第二宏运动件上具有第二延伸件，所述第二延伸件具有第二空槽；所述第二宏微运动件上具有容纳所述第二延伸件的第二空腔，所述第二空腔上设有用于嵌入所述第二空槽非端部的第二凸起。
优选地，所述第一压电陶瓷设置在所述第一空槽内并位于所述第一凸起的一侧，所述第一空槽内且所述第一凸起的另一侧设有第一高钢弹簧；
所述第二压电陶瓷设置在所述第二空槽内并位于所述第二凸起的一侧，所述第二空槽内且所述第二凸起的另一侧设有第二高钢弹簧。
优选地，所述第一宏运动件与所述第二辅助运动件滑动连接，所述第一宏微运动件与所述子动平台滑动连接；
所述第二宏运动件与所述第一辅助运动件滑动连接，所述第二宏微运动件与所述子动平台滑动连接。
优选地，本发明提供的一种共面解耦的XY高精运动平台还包括：第一电机和第二电机；
所述第一电机的定子安装于所述第一底座上；
所述第二电机的定子安装于所述第二底座上；
所述第一宏运动件上具有第一L型运动件，所述第一L型运动件为所述第一电机的动子；
所述第二宏运动件上具有第二L型运动件，所述第二L型运动件为所述第二电机的动子。
优选地，所述子动平台和所述第一辅助运动件均具有滑轨，所述第二辅助运动件具有与所述子动平台和所述第一辅助运动件的所述滑轨相匹配的滑槽。
优选地，所述子动平台具有第三凸起，所述第一辅助运动件具有容纳所述第三凸起的凹槽。
优选地，所述第一电机的定子两旁设置有第一导轨，所述第一导轨用于设置所述第一运动组件；
所述第二电机的定子两旁设置有第二导轨，所述第二导轨用于设置所述第二运动组件。
优选地，所述第一电机和所述第二电机均为U型槽直线电机。
从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
本发明提供的一种共面解耦的XY高精运动平台包括：第一底座、第二底座、第一运动组件、第二运动组件和动平台；第一底座、第一运动组件、第二底座、第二运动组件和动平台从下往上依次层叠设置；第一运动组件的第一运动方向和第二运动组件的第二运动方向相互垂直；动平台由子动平台、第一辅助运动件和第二辅助运动件两两之间连接构成；第一运动组件用于带动动平台进行沿第一运动方向的宏运动；第二运动组件用于在第二辅助运动件固定时，带动子动平台和第一辅助运动件进行沿第二运动方向的宏运动；第一运动组件还用于在第二辅助运动件固定时，带动子动平台和第一辅助运动件进行沿第一运动方向的微运动；第二运动组件还用于在第一辅助运动件和第二辅助运动件固定时，带动子动平台进行沿第二运动方向的微运动。本发明通过将第一底座、第一运动组件、第二底座、第二运动组件和动平台以层叠式的结构呈现，能够有效利用空间、精简整个平台的架构并简化组件的组成，且由于第一运动组件和第二运动组件的运动方向垂直，将动平台拆成三块子组件，通过第一运动组件和第二运动组件的各自运动来控制动平台的整体运动以及子组件之间的相对运动，以实现XY方向上的宏微运动，实现精准定位。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明提供的一种共面解耦的XY高精运动平台的正视图；
图2为本发明提供的一种共面解耦的XY高精运动平台的爆炸图；
图3为第一运动组件和第二运动组件的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种共面解耦的XY高精运动平台，能够有效利用空间，并能实现在高速运动环境下的精密定位。
请参阅图1至图3，本发明提供的一种共面解耦的XY高精运动平台的一个实施例，在本实施例中，为方便说明，将第一运动组件的运动轨迹设为X轴方向，将第二运动组件的运动轨迹设为Y轴方向。本实施例提供的平台包括：第一底座1、第二底座2、第一运动组件3、第二运动组件4和动平台5；
第一底座1、第一运动组件3、第二底座2、第二运动组件4和动平台5从下往上依次层叠设置，第一运动组件3的第一运动方向(在本实施例中，该方向为X方向)和第二运动组件4的第二运动方向(在本实施例中，该方向为Y方向)相互垂直。
为了在同一个平台上实现宏运动和微运动，本发明将动平台5分成三部分，具体由子动平台51、第一辅助运动件52和第二辅助运动件53两两之间连接构成。可选的，子动平台51、第一辅助运动件52和第二辅助运动件53两两之间的连接关系可以为：子动平台51和第一辅助运动件52均具有滑轨，第二辅助运动件53具有与子动平台51和第一辅助运动件52的滑轨相匹配的滑槽，子动平台51具有第三凸起，第一辅助运动件52具有容纳第三凸起的凹槽。
可选的，为了驱动子动平台51在XY两个方向上的微运动，本发明通过压电陶瓷上电后发生形变的方式实现微运动。第一运动组件3包括：第一宏运动件31和与第一宏运动件31弹性连接的第一宏微运动件32，两者之间设有第一压电陶瓷33。第二运动组件4包括：第二宏运动件41和与第二宏运动41件弹性连接的第二宏微运动件42，两者之间设有第二压电陶瓷43。
可选的，为了在宏微运动件与宏运动件之间设置压电陶瓷，可对两者的结构进行匹配。相匹配的具体结构可以为，第一宏运动件31上具有第一延伸件，第一延伸件具有第一空槽；第一宏微运动件32上具有容纳第一延伸件的第一空腔，第一空腔上设有用于嵌入第一空槽非端部的第一凸起。第二宏运动件41上具有第二延伸件411，第二延伸件411具有第二空槽412；第二宏微运动件42上具有容纳第二延伸件411的第二空腔413，第二空腔413上设有用于嵌入第二空槽412非端部的第二凸起414。
可选的，第一压电陶瓷33设置在第一空槽内并位于第一凸起的一侧，第一空槽内且第一凸起的另一侧设有第一高钢弹簧34。第二压电陶瓷43设置在第二空槽内并位于第二凸起的一侧，第二空槽内且第二凸起的另一侧设有第二高钢弹簧44。此处对压电陶瓷形变后带动宏微运动件的过程进行说明：由于宏微运动件的凸起两侧分别放置压电陶瓷和高钢弹簧，压电陶瓷未上电时，高压弹簧此时的弹力通过凸起对压电陶瓷进行挤压作用(顶紧压电陶瓷)，防止压电陶瓷发生形变。陶瓷上电后，陶瓷本身发生形变对凸起施加一个压力，该压力大于弹簧此时的弹力，因此在力的作用下，宏微运动件发生位移即微运动。
可选的，第一宏运动件31与第二辅助运动件53滑动连接，第一宏微运动件32与子动平台51滑动连接。第二宏运动件41与第一辅助运动件52滑动连接，第二宏微运动件42与子动平台51滑动连接。如图2所示，第一宏运动件31的上端开设有凹槽，该凹槽的方向与Y轴方向一致，通过该凹槽，第一宏运动件31与第二辅助运动件53的滑轨滑动连接。同理可知第一宏微运动件32与子动平台51之间的连接方式、第二宏运动件41与第一辅助运动件52之间的连接方式、第二宏微运动件42与子动平台51之间的连接方式。
可选的，本发明提供的一种共面解耦的XY高精运动平台还包括：第一电机和第二电机。第一电机的定子61安装于第一底座上，第二电机的定子71安装于第二底座上。第一宏运动件31上具有第一L型运动件62，第一L型运动件62为第一电机的动子，第二宏运动件41上具有第二L型运动件72，第二L型运动件72为第二电机的动子。第一电机和第二电机均为U型槽直线电机。可以理解的是，为方便说明，此处的电机可指第一电机也可指第二电机，电机的动子伸入电子的定子中，当定子通电后，二者之间产生磁力推动动子进行直线运动，即带动了宏运动件(第一宏运动件31和/或第二宏运动件41)的直线运动，宏运动件则带动了整个运动组件的直线运动，进而带动了动平台的宏运动。
可选的，第一电机的定子61两旁设置有第一导轨8，第一导轨8用于设置第一运动组件3。第二电机的定子71两旁设置有第二导轨9，第二导轨用于设置第二运动组件4。如图2所示，第一宏运动件31、第一宏微运动件32的下表面均开设有滑槽，用于与第一导轨8相配合运动，同理第二宏运动件41、第二宏微运动件42与第二导轨之间的连接方式，此处不再赘述。
需要说明的是，本发明提供的平台既可以实现XY两个方向上的宏运动，也可以实现XY两个方向上的微运动，这四个过程可以选择多个过程逐一进行进行，也可在四者中任意组合同时进行，实现宏微复合。以下对着四个过程进行说明：
当需进行X方向的宏运动时，第一电机驱动第一宏运动件31、第一宏微运动件32、动平台5实现沿X方向的宏运动。
当需进行Y方向的宏运动时，此时第二辅助运动件53固定不动，第二电机驱动第二宏运动件41、第二宏微运动件42、子动平台51、第一辅助运动件52实现沿Y方向的宏运动。
当需进行X方向的微运动时，此时第二辅助运动件53固定不动，第一压电陶瓷33驱动第一宏微运动件32、子动平台51、第一辅助运动件52实现沿X方向的微运动。
当需进行Y方向的微运动时，此时第一辅助运动件52和第二辅助运动件53固定不动，第二压电陶瓷43驱动第二宏微运动件42、子动平台51实现沿Y方向的微运动。
在本实施例中，第一宏微运动件32上设有读数头安装件，该读数头安装件上安装有读数头，第一导轨8上安装有与该读数头配合的沿X轴向的光栅尺。该读书头和光栅尺可以记录X方向的位移信息反馈至计算机。
本发明以环扣式的结构方式在同一平面实现了XY两轴运动，结构简单，运动组件少、负载小、大大减少了运动复杂性。本发明采用宏微复合定位的设计理念，即先采用高性能直线电机驱动XY宏运动件实现宏运动和微米级定位精度，然后使用压电陶瓷推动XY宏微运动件实现微运动及纳米级定位精度，进而使动平台克服行程、速度和精度的矛盾，最终实现高速运动环境下的精度生成。本发明还通过直线电机与压电陶瓷同轴驱动，光栅尺可同时实现宏微复合运动的精度测量，易于反馈控制。
本实用新型具备以下优点：
(1)以层叠式的结构呈现，精简整个平台的架构并简化组件的组成，能够有效利用XY平面空间、在空间狭小的微电子制造业中极具优势；
(2)宏微两级共轨驱动、同步控制。有效克服宏运动与微运动的切换问题及宏微位移复合时的误差问题，有效减少运动组件，结构简单轻巧，平台负载小，在拥有高速、高加速、大行程优点的同时，又兼具高精度的特点，实现高速运动环境下的精密生成；
(3)在同一个平面上设计“三组子组件”实现了宏运动解耦与微运动解耦，即宏微四个驱动源的“共面双解耦”。实现XY方向上的宏微复合运动，平面空间位置的精准定位。
以上对本实用新型所提供的一种共面解耦的XY高精运动平台进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。