申请/专利权人：广东工业大学

申请日：2018-03-07

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN108206155B

主分类号：H01L21/68

分类号：H01L21/68

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2018.07.20#实质审查的生效;2018.06.26#公开

摘要：本发明提供了一种层架式解耦的XY高速运动平台，包括：第一基座、第二基座、x轴运动模块、y轴运动模块和动平台；所述x轴运动模块安装在所述第一基座上；所述y轴运动模块安装在所述第二基座上；所述第一基座架空设置在第二基座上；所述动平台基于所述x轴运动模块进行x轴方向直线运动和或基于所述y轴运动模块进行y轴方向直线运动。本发明采用并联解耦方式，结构简单，在工作中更容易保证动平台在运动方向的一致，有利于控制平面运动的轨迹轮廓精度，且该运动平台通过一种简单稳固的的结构方式将x轴运动模块、y轴运动模块与动平台分隔在高度不同的平面内，减少了运动组件以及其连带运动的复杂性，实现了XY平面空间的最优利用。

主权项：1.一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，包括：第一基座、第二基座、x轴运动模块、y轴运动模块和动平台；所述x轴运动模块的底面为第一平面，所述第一基座顶面与所述第一平面贴附连接；所述y轴运动模块的底面为第二平面，所述第二基座顶面与所述第二平面贴附连接；所述第一基座架空设置在第二基座顶面上；所述动平台的顶面为第三平面，所述第一平面与所述第二平面在不同高度上垂直于所述第三平面的中心轴；所述动平台基于所述x轴运动模块进行x轴方向直线运动和或基于所述y轴运动模块进行y轴方向直线运动；所述y轴运动模块包括：第二电机控制部分和第二y导轨；所述第二电机控制部分包括第二连接件和第二电机，所述第二连接件与第二电机动子固定连接；第二电机定子的顶部位于所述第二连接件的底部；所述第二电机定子的底面为所述第二平面；所述第二y导轨安装在所述第二基座顶面上；所述第二连接件与所述第二y导轨滑动连接；所述第二连接件为凹槽连接件；所述凹槽连接件外底部与所述第二电机动子固定安装；两个所述第二y导轨平行且相隔预置距离安装在所述凹槽连接件外底部；第一x导轨位于所述凹槽连接件的顶部并跨接在所述凹槽连接件的开口处；所述x轴运动模块包括：第一电机和第二x导轨；第一电机定子的底面为所述第一平面；所述第二x导轨安装在所述第一基座顶面上；第一电机动子与所述第二x导轨滑动连接；两个所述第二x导轨平行且相隔预置距离安装在所述第一基座顶面上；所述第一电机动子沿y方向跨接在两个所述第二x导轨之间；所述第一电机动子顶面贴附安装有第一y导轨；所述动平台与两个所述第一x导轨滑动连接；所述动平台设有与所述第一y导轨相配合的凹槽且与两个所述第一y导轨滑动连接；所述第一电机定子驱动所述动平台在所述第一x导轨上和所述第一电机动子在所述第二x导轨上同时做x轴方向直线运动；所述第二电机定子驱动所述动平台在所述第一y导轨上和所述第二电机动子在所述第二y导轨上同时做y轴方向直线运动；所述第一电机与所述第二电机为U型槽直线电机。

全文数据：一种层架式解耦的XY高速运动平台技术领域[0001]本发明涉及微电子制造加工领域的高速加工运动设备，尤其涉及一种层架式解耦的XY高速运动平台。背景技术[0002]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。传统的XY解耦平台大体的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稳定运动的要求。现有的并联XY解耦平台在整体结构上多是呈“L”型，“L”型平台中的两电机延伸并占用了运动平台的XY轴向空间，驱动电机在XY轴向的安放严重限制了动平台XY轴向的行程，没能实现XY平面空间的最优利用。此外，“L”型平台组件质心分散，组件质量分散，造成设备重力偏置，不集中，对微电子纳米级精密制造带来了严重的设备误差。因此如何实现并联XY解耦平台平面空间的最优利用，扩大动平台的行程成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。发明内容[0003]有鉴于此，本发明提供一种层架式解耦的XY高速运动平台，解决了现有并联XY解耦平台严重限制动平台XY轴向的行程，没能实现XY平面空间的最优利用的问题。[0004]本发明提供一种层架式解耦的XY高速运动平台，包括:第一基座、第二基座、x轴运动模块、y轴运动模块和动平台；[0005]所述x轴运动模块的底面为第一平面，所述第一基座顶面与所述第一平面贴附连接；[0006]所述y轴运动模块的底面为第二平面，所述第二基座顶面与所述第二平面贴附连接；[0007]所述第一基座架空设置在第二基座顶面上；[0008]所述动平台的顶面为第三平面，所述第一平面与所述第二平面在不同高度上垂直于所述第三平面的中心轴；[0009]所述动平台基于所述X轴运动模块进行X轴方向直线运动和或基于所述y轴运动模块进行y轴方向直线运动。[0010]优选的，所述y轴运动模块包括:第二电机控制部分和第二y导轨；[0011]所述第二电机控制部分包括第二连接件和第二电机，所述第二连接件与所述第二电机动子固定连接；[0012]所述第二电机定子的顶部位于所述第二连接件的底部；[0013]所述第二电机定子的底面为所述第二平面；[0014]所述第二y导轨安装在所述第二基座顶面上；[0015]所述第二连接件与所述第二7导轨滑动连接。[0016]优选的，所述第二连接件为凹槽连接件；[0017]所述凹槽连接件外底部与所述第二电机动子固定安装；[0018]两个所述第二y导轨平行且相隔预置距离安装在所述凹槽连接件外底部；[0019]所述第一x导轨位于所述凹槽连接件的顶部并跨接在所述凹槽连接件的开口处。[0020]优选的，所述x轴运动模块包括:第一电机和第二x导轨；[0021]所述第一电机定子的底面为所述第一平面；[0022]所述第二x导轨安装在所述第一基座顶面上；[0023]所述第一电机动子与所述第二x导轨滑动连接。[0024]优选的，两个所述第二X导轨平行且相隔预置距离安装在所述第一基座顶面上；[0025]所述第一电机动子沿y方向跨接在两个所述第二x导轨之间；[0026]所述第一电机动子顶面贴附安装有所述第一y导轨。[0027]优选的，所述动平台与两个所述第一^导轨滑动连接；[0028]所述动平台设有与所述第一y导轨相配合的凹槽且与两个所述第一y导轨滑动连接；[0029]所述第一电机定子驱动所述动平台在所述第一x导轨上和所述第一电机动子在所述第二X导轨上同时做X轴方向直线运动；[0030]所述第二电机定子驱动所述动平台在所述第一y导轨上和所述第二电机动子在所述第二y导轨上同时做y轴方向直线运动。[0031]优选的，所述第一电机与所述第二电机为U型槽直线电机。[0032]优选的，所述凹槽连接件的底部交叉设置在所述第一基座的架空层内。[0033]优选的，上述的层架式解耦的XY高速运动平台还包括:x方向光栅尺；[0034]所述x方向光栅尺贴附安装在所述第二x导轨上，用于检测所述动平台在X轴方向的位移。[0035]优选的，上述的层架式解耦的XY高速运动平台还包括:y方向光栅尺；[0036]所述y方向光栅尺贴附安装在所述第二y导轨上，用于检测所述动平台在y轴方向的位移。[0037]本发明提供了一种层架式解耦的XY高速运动平台，包括:第一基座、第二基座、X轴运动模块、y轴运动模块和动平台;所述X轴运动模块的底面为第一平面，所述第一基座顶面与所述第一平面贴附连接;所述y轴运动模块的底面为第二平面，所述第二基座顶面与所述第二平面贴附连接;所述第一基座架空设置在第二基座顶面上;所述动平台的顶面为第三平面，所述第一平面与所述第二平面在不同高度上垂直于所述第三平面的中心轴;所述动平台基于所述X轴运动模块进行X轴方向直线运动和或基于所述y轴运动模块进行y轴方向直线运动。[0038]本发明提供的层架式解耦的XY高速运动平台，采用并联式解耦方式，使动平台直接与第一x导轨与第一y导轨滑动连接，结构简单，在工作中更容易保证动平台在运动方向的一致，有利于控制平面运动的轨迹轮廓精度。该层架式解耦的XY高速运动平台将第一电机、第二电机与动平台分隔在高度不同的平面内，不同于现有的并联解耦平台的直线电机由于呈L型摆放，使驱动电机在XY轴向的安放严重限制了动平台XY轴向的行程，避免了由于电机延伸占用运动平台位移的问题，实现了XY运动空间的最优利用。附图说明[0039]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。[0040]图1为本发明层架式解親的XY高速运动平台的结构示意图；[0041]图2为本发明层架式解耦的XY高速运动平台的内部结构示意图；[0042]图3为本发明层架式解耦的XY高速运动平台的爆炸图；[0043]其中，附图标记，第二基座1，y轴向读数头2,第二y导轨3，y轴向光栅尺4，y轴向读数头安装件5,第二电机控制部分6,第一电机定子7,第一x导轨8,第一y导轨9,动平台10，x轴向读数头安装件ll，x轴向光栅尺12，X轴向读数头13,第二x导轨14,第一基座15,第二电机定子16,第一电机动子17。具体实施方式[0044]下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0045]为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种层架式解耦的XY高速运动平台进行具体地描述。[0046]请参阅图1、图2和图3,本发明提供了一种层架式解耦的XY高速运动平台的第一个实施例，包括第一基座15、第二基座l、x轴运动模块、y轴运动模块和动平台1〇;第一基座15架空并呈十字交叉式固定在第二基座1上，动平台10的顶面为第三平面，其中，x轴运动模块所属的第一平面与y轴运动模块所属的第二平面在不同高度上垂直于动平台10第三平面的中心轴。[0047]需要说明的是，常规的的并联解耦平台的直线电机呈L型摆放，驱动电机在XY轴向的安放严重限制了动平台XY轴向的行程。[0048]而本实施例中第一基座I5架空并固定在第二基座1上，构成层架式空间，使x轴运动模块、y轴运动t旲块和动平台1〇处于不同尚度的平面内，达到了节省空间且扩大动平台1〇行程的目的。[0049]进一步的，y轴运动模块包括第二电机控制部分和第二y导轨3,第二电机控制部分包括第二电机与第二连接件6。其中，y轴运动模块的底面即第二电机定子的底面为第二平面，第二平面与第二基座1的顶面贴附连接。第二连接件6为凹槽型，第二连接件6的外底部与L型的第二电机动子固定安装。两条第二y导轨3安装在第二基座1的顶面上，平行且相隔预置距离安装在第二连接件6的外底部，使得第二连接件6可以在第二y导轨3上来回滑动。两条第一x导轨8位于第二连接件6的顶部并跨接在其开口处，动平台10通过第一x导轨8与第二连接件6的两侧连接。[0050]进一步的，X轴运动模块包括:第一电机和第二x导轨14,其中X轴运动模块的底面即第一电机定子7的底面为第一平面，第一基座15的顶面与第一平面贴附连接，两条第二x导轨14平行且相隔预置距离安装在第一电机定子7的两侧。第一电机动子17沿7方向跨接在两个第导轨14之间，使得第一电机动子17可以在第二x导轨14上来回滑动，第一电机动子I7的顶面贴附安装有两条第一y导轨9,动平台10通过第一y导轨9与第一电机动子17连接。[0051]进一步的，第一电机与第二电机为U型槽直线电机，其有两个介于金属板之间且都对着第一电机动子17与L型第二电机动子的平行磁轨，第二连接件6下表面连接的L型第二电机动子与第一电机动子17分别伸进第二电机定子16与第一电机定子7中从而产生磁力，其中第一电机动子17与第二电机动子伸进第一电机定子7与第二电机定子16的部分采用永磁材料或环氧树脂制得，而其他部分采用铸铁或钢制得。当下层的第二电机16通电时，其产生磁力推动第二连接件6沿第二y导轨3以及动平台10沿第一y导轨9同时做y轴方向直线运动。当上层的第一电机7通电时，其产生磁力推动第一电机动子17沿第二x导轨14以及动平台10沿第一x导轨8同时做x轴方向直线运动。两层电机单独工作时，动平台1〇的运动完成了在x轴方向与y轴方向的解耦。当第一电机与第二电机同时通电工作时，动平台10在x轴运动方向与y轴运动方向形成xy平面，即动平台在xy平面内做平面运动，完成了在x轴方向与y轴方向运动的稱合。[0052]在本发明实施例中，动平台10直接与第一x导轨8与第一y导轨9滑动连接，采用并联解耦方式，结构简单,在工作中更容易保证动平台10在运动方向的一致，有利于控制平面运动的轨迹轮廓精度。第一电机定子7、第二电机定子16与动平台10分隔在高度不同的平面内，避免了由于电机延伸占用运动平台位移的问题，实现了XY平面空间的最优利用。[0053]此外，第二y导轨3与第二x导轨14的设置可以分别承载第二电机控制部分6与第一电机动子17本身的重力，一方面减少了第二连接件6在做y轴方向运动时和第一电机动子17在做x轴方向直线运动时产生的与运动方向垂直的力，提高了第二电机控制部分6与第一电机动子17运动的精度，由于第二电机控制部分6、第一电机动子17分别在第二y导轨3、第二x导轨14的支撑下运动的，没有普通直线电机动子的悬臂梁结构所产生的振颤，且十字型交叉的第一x导轨8与第一y导轨9能有效地相互抑制闻加速度运动过程中动平台10的振动，最终使得系统高速稳定运动。提高了第二连接件6、第一电机动子17及动平台10在做y轴方向或x轴方向运动的稳定性。[0054]以上为本发明实施例提供的一种层架式解耦的XY高速运动平台的第一个实施例，以下通过一种层架式解耦的XY高速运动平台的第二个实施例对进行x轴方向与方向位移时的实施方式进行具体描述。[0055]如图1和图3所示，y轴向读数头安装件5通过螺钉安装在第二连接件6的侧壁，y轴向读数头安装件5上安装有y轴向读数头2,在第二y导轨3上贴附安装有与y轴向读数头2配合的y轴向光栅尺4,y轴向读数头2与第二电机控制部分6作为整体做y轴方向直线运动，并由y轴向光栅尺4记录。同理，x轴向读数头安装件11安装在第一电机动子7的侧面，在第二x导轨14上贴附安装有与x轴向读数头13配合的x轴向光栅尺Hx轴向读数头I3与第一电机动子17作为整体做x轴方向直线运动，并由x轴向光栅尺12记录。x轴向光栅尺12与y轴向光栅尺4将xy方向解耦或xy方向耦合运动时x方向位移信息与y方向位移信息反馈给计算机，进而达到对动平台10在y轴方向或X轴方向的运动进行精度测量和反的目的。[0056]以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精祌和范围°

权利要求：1.一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，包括:第一基座、第二基座、x轴运动模块、y轴运动模块和动平台；所述x轴运动模块的底面为第一平面，所述第一基座顶面与所述第一平面贴附连接；所述y轴运动模块的底面为第二平面，所述第二基座顶面与所述第二平面贴附连接；所述第一基座架空设置在第二基座顶面上；所述动平台的顶面为第三平面，所述第一平面与所述第二平面在不同高度上垂直于所述第三平面的中心轴；所述动平台基于所述X轴运动模块进行X轴方向直线运动和或基于所述y轴运动模块进行y轴方向直线运动。2.根据权利要求1所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，所述y轴运动模块包括:第二电机控制部分和第二y导轨；所述第二电机控制部分包括第二连接件和第二电机，所述第二连接件与所述第二电机动子固定连接；所述第二电机定子的顶部位于所述第二连接件的底部；所述第二电机定子的底面为所述第二平面；所述第二y导轨安装在所述第二基座顶面上；所述第二连接件与所述第二y导轨滑动连接。3.根据权利要求2所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，所述第二连接件为凹槽连接件；所述凹槽连接件外底部与所述第二电机动子固定安装；两个所述第二y导轨平行且相隔预置距离安装在所述凹槽连接件外底部；所述第一x导轨位于所述凹槽连接件的顶部并跨接在所述凹槽连接件的开口处。4.根据权利要求1〜3任意一项所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，所述x轴运动模块包括:第一电机和第二x导轨；所述第一电机定子的底面为所述第一平面；所述第二x导轨安装在所述第一基座顶面上；所述第一电机动子与所述第二x导轨滑动连接。5.根据权利要求4所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，两个所述第二x导轨平行且相隔预置距离安装在所述第一基座顶面上；所述第一电机动子沿y方向跨接在两个所述第二x导轨之间；所述第一电机动子顶面贴附安装有所述第一y导轨。6.根据权利要求5所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，所述动平台与两个所述第一x导轨滑动连接；所述动平台设有与所述第一y导轨相配合的凹槽且与两个所述第一y导轨滑动连接；所述第一电机定子驱动所述动平台在所述第一x导轨上和所述第一电机动子在所述第二x导轨上同时做x轴方向直线运动；所述第二电机定子驱动所述动平台在所述第一y导轨上和所述第二电机动子在所述第二y导轨上同时做y轴方向直线运动。7.根据权利要求1所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，所述第一电机与所述第二电机为U型槽直线电机。8.根据权利要求3所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，所述凹槽连接件的底部交叉设置在所述第一基座的架空层内。9.根据权利要求8所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，还包括x方向光栅尺；所述x方向光栅尺贴附安装在所述第二x导轨上，用于检测所述动平台在x轴方向的位移。10.根据权利要求8所述的一种层架式解耦的XY高速运动平台，其特征在于，还包括y方向光栅尺；所述y方向光栅尺贴附安装在所述第二y导轨上，用于检测所述动平台在y轴方向的位移。

百度查询： 广东工业大学 一种层架式解耦的XY高速运动平台

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