专利名称：单轴浮动线性平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工、测量领域，是ー种高速高精度定位装置。
背景技术：
高速高精度的精密微位移工作台系统在近代半导体行业和科学研究领域内占有极为重要的地位。精密微位移工作台系统的定位精度和行程范围直接影响到生产加工的精度和加工能力。同时，工作台的速度、加速度及启停过程的稳定时间则影响到设备的效率，成为系统的重要指标。传统的直线运动平台，通常是由旋转电机通过丝杆变成直线运动带动工作台，由 于中间环节丝杆有最大转速限制和反向间隙，很难实现高速高精度定位。近年来直线电机驱动的直线运动平台得到广泛应用，这种平台比传统丝杆驱动的平台有非常明显的优点消除中间传动机构环节的弹性变形、间隙、惯量等因素对系统精度的影响，实现直接驱动エ作台；系统刚度大、高速度高精度。不管是传统的旋转电机带动丝杆机构驱动平台，还是近来被广泛应用的直线电机驱动平台做线性运动，均存在着作用于基座的冲击カ引起系统振动的问题；平台在瞬间加速或者急停时，反作力作用于基座，引起基座的振动，进而影响定位精度。
实用新型内容基于上述问题，本实用新型提供一种单轴浮动线性平台，该平台能够有效减弱运动反作力引起的基座振动，提高平台的定位精度。所述的单轴浮动线性平台包括基座1，基座I上固定有驱动装置和可在所述基座I上滑动的工作台3 ;所述驱动装置包括定子基座21，定子基座21两端固定有阻尼装置22和柔性装置24，所述阻尼装置22和柔性装置24之间可滑动地固定有驱动电机23 ;所述驱动电机23的动子231与工作台3通过连接臂4连接；所述工作台3上固定有记录所述工作台3位移的位置反馈装置31。当所述动子231推动所述工作台3运动时，会对驱动电机23的定子232产生与推动カ大小相同、方向相反的作用力，定子232在该反作用力的作用下向与工作台3相反的方向运动，从而偏离原来的原点位置。定子基座21两端的阻尼装置22将减缓定子232的运动，同时所述柔性装置24将定子232又弹回原点。所以在工作台3向ー个方向运动的过程中，定子232将在阻尼装置22和柔性装置24的作用下在原点位置作往复的振荡运动。传统的线性平台，定子被固定在基座上，定子受到的反作力直接作用在基座上，弓丨起基座的振动。加速度越大，定子受到的反作用カ越大，对基座的冲击也越大，基座的振动就越大，该振动直接影响系统的定位精度；而在半导体XY定位平台、高速高精度加工机床等高精度机器上是不允许出现这种影响精度的振动的，所以传统的线性平台在加速度和定位精度上受到很大的限制，为了提升加速度和平台的定位精度，必须解决基座的振动问题。本文实用新型的单轴浮动线性平台有效地解决了这个问题，采用了被动隔振的方法，将定子232与定子基座21采用浮动连接，实现定子232在定子基座21上滑动，定子232与基座I不直接相连。同时在定子232两端加入柔性装置24和阻尼装置22，由于柔性装置24和阻尼装置22均为柔性部件，具有减震和吸收能量的功能，定子232受到的反作用カ将被柔性装置24和阻尼装置22衰减，減少了反作用力对基座I的影响。通过合理的柔性装置24和阻尼装置22的刚度系数，可找出最优的柔性装置24的刚度和阻尼装置22的阻尼系数，传递到基座I上的カ将很小，此作用力甚至不会引起基座I的振动。在这种被动隔振的方法下，基座I的振动问题得到非常明显的减弱，平台的定位精度得到了很大提升，能实现微米级的定位精度。
附图I为本实用新型优选实施例的整体结构示意图；附图2为本实用新型优选实施例的局部结构示意图；基座I，定子基座21，阻尼装置22，驱动电机23，动子231，定子232，柔性装置24，端盖25，滑动导轨26，工作台3，位置反馈装置31，交叉导轨32，工作台基座33，连接臂4上。
具体实施方式
如图I所示的优选实施例，本实用新型的单轴浮动线性平台包括基座1，在基座I上固定有驱动装置，和被该驱动装置驱动、可在基座I上滑动的工作台3，需要加工或測量定位的エ件便设置于该工作台3上。本实用新型的驱动装置包括定子基座21，在定子基座21两端固定有阻尼装置22和柔性装置24，在阻尼装置22和柔性装置24之间固定有驱动电机23，驱动电机22的定子232可在定子基座21上滑动，并与两端的阻尼装置22和柔性装置24碰撞。驱动电机23的动子231与工作台3通过连接臂4连接，以推动工作台3运动。当驱动电机22推动工作台3运动时，会对驱动电机23的定子232产生与推动カ大小相同、方向相反的反作用力，该反作用力使定子232向与工作台3相反的方向运动,从而偏离原来的原点位置。如图I和图2所示，在本优选实施例中，定子基座21的两端还固定有端盖25，在端盖25之间固定有滑动导轨26，驱动电机23通过滑槽固定在该滑动导轨26上，并可沿该滑动导轨26滑动。在两个端盖25的内侧中部固定有阻尼装置22，当定子232由于反作用力冲向定子基座21 —端的端盖25时，阻尼装置22可缓冲定子232的对定子基座21的冲力，从而减缓对基座I的对基座I的冲击。同时，在阻尼装置22的两侧还设置有柔性装置24，在阻尼装置22缓冲和减震的同吋，吸收和存储定子232的冲カ，再将其释放出来，以将定子232反向推出。所以本实用新型的平台在定位的过程中，当驱动电机23推动工作台3向ー个方向运动时，其反作用カ不会直接对基座I造成影响，而是使定子232在定子基座21上向反方向运动。又由于阻尼装置22和柔性装置24的缓冲和反弾，使定子232在定子基座21上作往复的振荡运动，从而使驱动电机23的反作用力不会对基座I产生影响，提高了平台的定位精度。如图2所示，本实用新型中的工作台3可以通过交叉导轨32固定在工作台基座33上，并可在工作台基座33上滑动，工作台基座33固定在基座I上。在工作台3上还固定一位置反馈装置31，以记录工作台3位移，达到测量和定位的目的。该位置反馈装置31可以为传感器或光栅尺，由于光栅尺的測量速度快、精度高，所以优选采用光栅尺，光栅尺的具体參数可根据具体需求选购。本实用新型中的滑动导轨26可采用现有的导轨，柔性装置24可以为弹簧、橡胶等能量吸收装置，阻尼装置22可以为阻尼器或缓冲器，可采用现有的液压阻尼器，减震效果好、噪音低。所述驱动电机为线性电机，最好为音圈电机。柔性装置24和阻尼装置22的系数，可根据具体情况选用最优的系数，使驱动电机23产生的反作用力传递到基座I上的影响最小，甚至不会引起基座I的振动。将驱动电机23可滑动地安装在基座I上，实现定子232的浮动，并在驱动电机23的定子232与定子基座21之间加入柔性装置24和阻尼装置22，大大地消弱了工作台3在启动或急停时产生的反作用力，基座I的振动问题得到非常明显的减弱，平台的定位精度也得到很大提升，能实现微米级的定位精度，非常适用于高速高精度定位的装置，如半导体 X-Y定位平台、高速高精度机加工机床、激光切割机等。最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管參照优选实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
权利要求1.一种单轴浮动线性平台，所述平台包括基座(1)，基座(I)上固定有驱动装置和可在所述基座(I)上滑动的工作台(3);其特征在于所述驱动装置包括定子基座(21)，定子基座(21)两端固定有阻尼装置(22)和柔性装置(24)，所述阻尼装置(22)和柔性装置(24)之间可滑动地固定有驱动电机(23);所述驱动电机(23)的动子(231)与工作台(3)通过连接臂(4)连接；所述工作台(3)上固定有记录所述工作台(3)位移的位置反馈装置(31)。
2.如权利要求I所述的单轴浮动线性平台，其特征在干所述定子基座(21)的两端固定有端盖(25)，所述端盖(25)之间固定有滑动导轨(26)，所述驱动电机(23)可沿所述滑动导轨(26)滑动；所述端盖(25)的内侧中部固定有所述阻尼装置(22)，该阻尼装置(22)的两侧分别固定有所述柔性装置(24)。
3.如权利要求I所述的单轴浮动线性平台，其特征在干所述柔性装置(24)为弹簧或橡胶。
4.如权利要求I所述的单轴浮动线性平台，其特征在干所述阻尼装置(22)为阻尼器或缓冲器。
5.如权利要求4所述的单轴浮动线性平台，其特征在于所述阻尼装置(22)为液压阻尼器。
6.如权利要求I所述的单轴浮动线性平台，其特征在于所述位置反馈装置(31)为光栅尺。
7.如权利要求I所述的单轴浮动线性平台，其特征在于所述驱动电机为线性电机。
8.如权利要求7所述的单轴浮动线性平台，其特征在于所述线性电机为音圈电机。
9.如权利要求1-8任一所述的单轴浮动线性平台，其特征在干所述工作台(3)通过交叉导轨(32)可滑动地固定于工作台基座(33)上，所述工作台基座(33)固定于所述基座(I)上。
专利摘要本实用新型的单轴浮动线性平台包括基座，在基座上固定有驱动装置和可滑动的工作台；驱动装置包括定子基座，定子基座的两端固定有阻尼装置和柔性装置，在该阻尼装置和柔性装置之间可滑动地固定有驱动电机；该驱动电机的动子与工作台通过连接臂连接；工作台上还固定有记录所述工作台位移的位置反馈装置。本实用新型采用被动隔振方法，将驱动电机可滑动地安装在基座上，实现定子的浮动，并在驱动电机的定子与基座之间加入柔性装置和阻尼装置，大大地消弱了平台在启动或急停时产生的反作用力，有效地将运动的反作力引起的基座振动降到最低，提高了平台定位精度。
文档编号G12B5/00GK202394545SQ20112052759
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者李泽湘, 潘明, 王红, 禹新路, 高宜铭 申请人:东莞华中科技大学制造工程研究院