本發(fā)明涉及半導體器件專用設備,具體涉及一種浮動定子減震裝置及方法。
背景技術:
1、在半導體貼裝設備、半導體封裝設備等半導體器件專用的高精度設備制造領域,為了提高設備的uph(每小時產(chǎn)量),高精度設備的驅動部件的速度、加速度指標往往設計得很高。以半導體封裝設備為例,半導體封裝設備中的鍵合頭由直線電機驅動進行高速直線運動,需要在短行程內達到8g的加速度。而現(xiàn)有的半導體封裝設備,其直線電機的定子是直接固定在機臺上的,直線電機的動子驅動鍵合頭高速運動時,直線電機的定子會受到很大的反作用力,導致與定子固定連接的機臺震動,從而影響設備的動作精度。
2、基于此,現(xiàn)有技術(申請公布號:cn102522356a)公開了一種雙軸浮動線性平臺,包括基座、固定在基座上的方向驅動裝置、以及與方向驅動裝置連接的工作臺,方向驅動裝置中的驅動電機驅動工作臺運動時,驅動電機的定子沿工作臺運動方向的反方向運動?,F(xiàn)有技術的驅動電機動子推動工作臺運動時,驅動電機的定子受到的反作用力不直接作用在平臺的基座上,而是使定子朝向與工作臺運動方向相反的反向滑動,從而避免了對基座的沖擊,提高了線性平臺的定位精度和測量精度,能實現(xiàn)微米級的定位精度。
3、上述現(xiàn)有技術雖然可以依靠定子的浮動減少設備的震動,但是在實際應用過程中還存在以下問題:
4、現(xiàn)有技術在驅動電機的定子兩端設置阻尼裝置和柔性裝置,驅動電機的定子受到反作用力沿工作臺運動方向的反方向運動時,阻尼裝置和柔性裝置與基座碰撞,使定子的運動反向,控制定子的運動范圍。驅動電機的動子推動工作臺作直線往復運動時,定子將在基座上作往復的震蕩運動,通過阻尼裝置和柔性裝置吸收能量,以進一步減小定子對基座的沖擊。
5、現(xiàn)有技術通過阻尼裝置和柔性裝置實現(xiàn)被動隔振,一方面,由于阻尼裝置和柔性裝置的設計參數(shù)通常是固定的,難以適應反作用力的變化,導致減震效果不穩(wěn)定;另一方面,隨著時間推移,阻尼裝置和柔性裝置可能發(fā)生老化,導致減震效果下降。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明意在提供一種浮動定子減震裝置及方法,以解決現(xiàn)有技術通過設計參數(shù)固定的阻尼裝置和柔性裝置實現(xiàn)被動隔振,難以適應反作用力的變化,導致減震效果不穩(wěn)定的技術問題。
2、為達到上述目的,本發(fā)明采用如下技術方案:
3、一種浮動定子減震裝置,包括用于驅動工作部件高速運動的驅動機構,驅動機構包括機臺和驅動直線電機,驅動直線電機的定子滑動連接在機臺上,組成浮動定子;還包括控制器和用于減少驅動機構震動的減震機構,驅動直線電機與控制器電連接,減震機構包括與控制器電連接的減震直線電機和減震編碼器;減震直線電機的定子固定連接在機臺上,減震直線電機的動子上連接有動子運動板,動子運動板與機臺滑動連接、與驅動直線電機的定子固定連接,且動子運動板的運動方向與驅動直線電機定子的運動方向平行;減震編碼器固定連接在機臺上,動子運動板上對應減震編碼器的位置沿動子運動板的運動方向設置有減震光柵尺,減震編碼器與減震光柵尺配合,用于測量驅動直線電機的定子相對于機臺的運動位置及速度。
4、一種浮動定子減震方法,應用上述浮動定子減震裝置完成,驅動機構的驅動直線電機的動子驅動工作部件高速運動時,驅動直線電機的定子受到反作用力向工作部件運動方向的相反方向運動,減震編碼器與減震光柵尺配合測量驅動直線電機的定子相對于機臺的運動位置及速度,并將位置及速度信號發(fā)送至控制器,控制器根據(jù)位置及速度信號控制減震直線電機的動子驅動動子運動板向驅動直線電機的定子運動方向的相反方向運動,對驅動直線電機的定子施加與反作用力方向相反、大小相等的作用力,以抵消驅動直線電機的定子受到的反作用力,實現(xiàn)主動減震。
5、本技術方案相較于現(xiàn)有技術的有益效果:
6、1、當驅動直線電機的定子受到反作用力而向工作部件運動方向的相反方向運動時,本方案通過減震編碼器與減震光柵尺配合實時測量驅動直線電機的定子相對于機臺的運動位置及速度,控制器根據(jù)測量結果控制減震直線電機的動子驅動動子運動板向驅動直線電機的定子運動方向的相反方向運動,從而對驅動直線電機的定子施加與反作用力方向相反、大小相等的作用力,以抵消驅動直線電機的定子受到的反作用力,實現(xiàn)主動減震;也即本方案可以根據(jù)驅動直線電機的定子受到的反作用力的方向和大小,及時調整減震直線電機的動子對驅動直線電機的定子施加的作用力的方向和大小,使得作用力始終維持與反作用力的方向相反、大小相等,從而更好地適應反作用力的變化,保證主動減震的效果穩(wěn)定。
7、2、本方案通過增設減震直線電機,并將減震直線電機的動子與驅動直線電機的定子相連,通過減震直線電機的動子帶動驅動直線電機的定子向反作用力的相反方向運動,以主動抵消反作用力,相較于現(xiàn)有技術用于實現(xiàn)被動隔振的阻尼裝置和柔性裝置隨時間推移發(fā)生明顯老化的特點,減震直線電機本身隨時間推移發(fā)生老化并不明顯,只要定期檢查控制系統(tǒng),確??刂葡到y(tǒng)工作可靠,即可有效保證減震效果。
8、3、本方案通過減震編碼器和減震光柵尺配合,測量動子運動板的運動位置及速度,從而得到驅動直線電機的定子的運動位置及速度,減震編碼器和減震光柵尺為非接觸式配合,可以減少機械磨損,提高使用壽命;并且兩者能夠在高速運動中保持良好的動態(tài)響應,提供實時的位置反饋,確??刂破髂軌蚣皶r調整減震直線電機的電磁力方向和大小,使得減震直線電機的動子作用在驅動直線電機的定子上的作用力與其受到的反作用力的方向相反、大小相等,從而有效抵消反作用力,實現(xiàn)主動減震。
9、優(yōu)選的,作為一種改進,所述機臺上設置有第一直線導軌,第一直線導軌的滑塊上設置有動定子運動板,驅動直線電機的定子與動定子運動板連接;機臺上還設置有第二直線導軌,第二直線導軌的滑塊上設置有運動連接板,運動連接板用于安裝工作部件,驅動直線電機的動子與運動連接板連接。
10、有益效果:本方案設置的第一直線導軌不僅能夠實現(xiàn)驅動直線電機的定子與機臺的滑動連接,形成浮動定子,減少發(fā)作用力造成的機臺震動,還能在驅動直線電機的定子相對于機臺運動時對驅動直線電機的定子進行導向,保持驅動直線電機的定子沿預設軌跡運動,避免與其他結構相撞;動定子運動板為第一直線導軌的滑塊與驅動直線電機的定子之間的連接提供充足的連接位置。
11、本方案在驅動直線電機的動子上連接運動連接板,可以為工作部件與驅動直線電機的動子之間的連接提供充足的連接位置,使得驅動直線電機的動子能夠帶著運動連接板及其上的工作部件進行高速直線運動;通過第二直線導軌將運動連接板滑動連接在機臺上,既可以保證運動連接板以及安裝在其上的工作部件可以在機臺上運動,又可以保證兩者沿預設軌跡運動,避免與其他結構相撞。
12、優(yōu)選的,作為一種改進,所述機臺上還設置有第三直線導軌,第三直線導軌的滑塊與動子運動板連接。
13、有益效果:本方案設置的第三直線導軌不僅能夠實現(xiàn)動子運動板與機臺的滑動連接,還能在動子運動板相對于機臺運動時對動子運動板進行導向,保持動子運動板沿預設軌跡運動,避免與其他結構相撞。此外,第三直線導軌還能在底部對動子運動板進行支撐,避免僅靠減震直線電機的動子懸空連接動子運動板,有利于提高動子運動板的穩(wěn)定性,從而保證減震直線電機作用在驅動直線電機定子上的作用力穩(wěn)定,以穩(wěn)定抵消驅動直線電機的定子受到的反作用力,進而實現(xiàn)穩(wěn)定減震效果。
14、優(yōu)選的,作為一種改進,所述第二直線導軌的兩端相對設置有第一限位塊和油壓緩沖器,運動連接板位于第一限位塊和油壓緩沖器之間;第三直線導軌的兩端相對設置有兩個第二限位塊,動子運動板位于兩個第二限位塊之間。
15、有益效果:本方案通過相對設置的第一限位塊和油壓緩沖器將運動連接板的運動位置限制在第二直線導軌上,為運動連接板劃定安全的運動范圍,從而為安裝在運動連接板上的工作部件劃定安全的運動范圍,避免驅動直線電機的動子超出限定行程而與其他結構相撞,保護設備其他部件。
16、本方案通過兩個相對設置的第二限位塊將動子運動板的運動位置限制在第三直線導軌上,為動子運動板劃定安全的運動范圍,從而為與動子運動板連接的驅動直線電機的定子劃定安全的運動范圍,避免驅動直線電機的定子運動范圍過大而與其他結構相撞。
17、優(yōu)選的,作為一種改進,所述機臺上對應油壓緩沖器處設置有與控制電連接的第一傳感器,第一傳感器用于限定運動連接板向靠近油壓緩沖器方向運動的極限位置;機臺上對應其中一個第二限位塊處設置有與控制器電連接的第二傳感器,第二傳感器用于減震直線電機的動子回零。
18、有益效果:在運動連接板向靠近油壓緩沖器方向運動的速度大于向靠近第一限位塊方向運動的速度的情況下,若運動連接板與油壓緩沖器相撞,可以通過油壓緩沖器的液壓系統(tǒng)有效吸收動能,使得運動連接板平穩(wěn)減速并停止,減少機臺因碰撞產(chǎn)生的震動。并且本方案在機臺上對應油壓緩沖器的位置設置第一傳感器,通過第一傳感器實時監(jiān)測運動連接板向靠近油壓緩沖器方向運動的位置,能夠實時監(jiān)測運動連接板是否接近該方向的運動極限位置,從而及時發(fā)送信號給控制器,以便控制器控制驅動直線電機的動子減速或停止,防止運動連接板與油壓緩沖器發(fā)生劇烈碰撞。
19、本方案在機臺上對應其中一個第二限位塊的位置設置第二傳感器,當設備完成一個階段的生產(chǎn)時,即驅動直線電機停止驅動運動連接板及其上的工作部件高速運動時,可以通過第二傳感器實時監(jiān)測動子運動板與該第二限位塊之間的距離,當動子運動板與該第二限位塊之間的距離恢復至預設距離時,即可完成動子運動板的回零,從而完成減震直線電機的動子回零。
20、優(yōu)選的,作為一種改進,所述動定子運動板上靠近運動連接板的一側沿動定子運動板的運動方向設置有驅動光柵尺,運動連接板上對應驅動光柵尺的位置設置有與控制器電連接的驅動主編碼器,驅動主編碼器與驅動光柵尺配合,用于測量驅動直線電機的動子和定子兩者的相對位置,識別兩者的電角度。
21、有益效果:本方案通過驅動主編碼器與驅動光柵尺配合,可以測量驅動直線電機的動子和定子兩者的相對位置,識別兩者的電角度,從而防止驅動直線電機的動子帶著運動連接板及安裝在運動連接板上的工作部件在高速運動過程中飛車與其他部件相撞,保證工作部件在驅動直線電機的動子帶動下順利完成工作動作。
22、優(yōu)選的,作為一種改進,所述機臺上沿運動連接板的運動方向設置有銦鋼尺,運動連接板上對應銦鋼尺的位置設置有與控制器電連接的驅動副編碼器,驅動副編碼器與銦鋼尺配合,用于測量驅動直線電機的動子相對于機臺的運動位置及速度;銦鋼尺的中心位置設置原點,用于驅動直線電機的動子回零。
23、有益效果:本方案通過驅動副編碼器與銦鋼尺配合,在驅動直線電機的動子驅動運動連接板高速運動的過程中,跟隨運動連接板一起高速運動的驅動副編碼器在運動全行程均能夠收到信號反饋,有效測量運動連接板相對于機臺的運動位置及速度,從而測量驅動直線電機的動子相對于機臺的運動位置及速度,確保符合設備的設計指標。
24、此外,本方案將銦鋼尺的中心位置設置為原點,當驅動副編碼器的位置與銦鋼尺的原點位置相對時,即完成運動連接板的回零,從而完成驅動直線電機的動子回零,可以通過簡單結構便捷實現(xiàn)驅動直線電機的動子回零。
25、優(yōu)選的,作為一種改進,所述減震機構還包括兩根減震彈簧,兩根減震彈簧連接在機臺和驅動直線電機的定子之間,且兩根減震彈簧的軸線與驅動電機的定子運動方向平行,其中一根減震彈簧被拉伸時,另一根減震彈簧被壓縮。
26、有益效果:本方案在機臺和驅動直線電機的定子之間連接兩根減震彈簧,當驅動直線電機的定子受到反作用力而相對于機臺運動時,其中一根減震彈簧被拉伸,而另一根減震彈簧則被壓縮;一方面,減震彈簧可以吸收一部分反作用力,減小驅動直線電機的定子相對于機臺的運動距離,從而減小減震直線電機需要抵消的反作用力,降低減震直線電機的工作強度;另一方面,兩根減震彈簧可以限制驅動直線電機的定子的運動范圍,避免驅動直線電機的定子超范圍運動而與其他結構相撞,并且可以利用減震彈簧的彈力將驅動直線電機的定子向與反作用力相反的方向推,輔助驅動直線電機的定子復位。
27、優(yōu)選的,作為一種改進,所述減震機構還包括配重塊,配重塊固定連接在動子運動板上。
28、有益效果:本方案在動子運動板上固定連接配重塊,可以增加動子運動板以及與動子運動板相連的驅動直線電機的定子的重力,從而減小驅動直線電機的定子受反作用力而相對于機臺運動的距離,達到減震的效果,并減小減震直線電機的工作強度。