二自由度直線電機定位平臺設計于特性研究

摘 要：研究二自由度直線電機定位平臺設計的特殊性，主要目的是為了提高引線鍵合設備的效率和質量，對于其結構設計和動靜態特性研究，搭建一個定位平臺機械系統和控制樣機，可以將機械設計理論和實際應用相互結合，采用新型彈性解耦方法， 根據各個項目性質不同要求，選擇適合零件進行材料加工，對于小尺寸、輕質量和高結構的特點，最終目的都是為了能夠很好保證平臺定位精確度問題。

關鍵詞：自由度；直線電機；平臺設計；特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.195

0 引言

通過地域模型分析和考察定位對于平臺特性問題，可以在一定基礎上很好完成平臺動態結構設計，然后利用解析方式，結合圖形進行合理理論分析，對于平臺結構連接方式進行一定優化，建立雙方軸定位系統，然后進行全局動力學模型設計和研究工作，建立一個直線形式電機驅動和高速精密平臺定位樣機，最后進行動態實驗，讓樣機靜動特性和有限元分析能夠在一定基礎上符合要求，定位系統良好動態結構，合理滿足對于設計要求定位。

1 微型機電系統

微型機電系統主要就是采用各種微細加工技術對于制造集微型機構、微型傳感器和信號處理器進行一定衛星機械系統樣式控制，很多發達國家都設有專門研究機構和微電子封裝技術，國際上對于微型機電系統技術已經進行非常全面發展和研究，我國發展也處于非常繁榮時期，微電子封裝技術一直都是隨著電子類產業發展不斷完善和進步。對于封裝設備工作，二自由度定位基本都是使用機電和絲杠結構形式設計，最終目的就是提高對于平臺速度，現在很多研究機構都使用銀圈和電機驅動定位方式進行平臺設計工作。

2 定位系統動態設計方式

封裝產業發展要求定位系統具有一定高精要求，國內研制定位平臺也都是朝著這高端方向發展的，也同時取得了很多成果，在不斷克服很多困難，電機驅動方式也很好避免了對于中間很多環節負面影響問題，使得柔性機構采用減弱方式，很好定位平臺研究工作，主要就是圍繞著對于很細節問題進行研究。定位平臺設計基礎原則就是要能夠很好滿足對于一定指標要求，使得設計產品更加緊促，經濟上也更加合理，從機械動力學角度上看，要實現平臺高速精密，就要不斷保證系統具有非常好動靜特性，直驅定位系統之間可以滿足無機械摩擦和無間隙的工作行程，控制系統也可以很簡單，這些都是精密機構設計中必須要滿足的重要原則問題，也是非常科學研究準則。

3 直線電機設備

直線電機和驅動控制技術現在日趨成熟，在精密加工設備上也已經被廣泛使用，直線電機可以看成是旋轉電機徑向剖開和延伸，旋轉電機定子已經開展了直線電機初級階段研究，轉子直線電機的初級，直線電機和普通旋轉電機一樣都是基于電磁感應方面進行一定研究工作地額，在電機整體繞組放方面，動子在氣隙中可以產生一定磁場，這個磁場還可以延展呈正弦的分布，不是像旋轉電機轉子軸旋轉一樣，是一種行波磁場，和初級永磁體軌道相互作用的時候，就產生了電磁推力，這就是顯現電機運動基本原理問題。一般直線電機驅動有點是不需要任何裝置進行直接電能轉化的，可以省去很多中間轉換機構，消除傳統機械傳動連接，提高系統快速的反映能力和控制精度問題，使用場合也不會受一定限制，散熱能力也比較好。高速封裝設備中，直線電機驅動直接性和簡潔性都是最合適的驅動方法，直線電機可以主要分為是兩個類型，一個是對于永久性同步直線電機和異步直線電機研究，具有非常高的運動性特征和理論，在工業控制領域大多都是使用同步直線電機方法，按照動子是否含有鐵心可以分為三種情況，有鐵心、無鐵心和水冷有鐵芯。直線運動導軌的精密機械、自動化和半導體被等等很多領域都廣泛應用，這種運行其他行業時候也非常多樣化，滾動直線導軌不僅可以適應精密機械高精度要求，還具有節能環保、產品開發等優點，因此應用也非常廣泛，運行性能也非常卓越，噪聲比較小，不會容易發生微量滑動，可以由于機床、工業機器人、電子裝備和半導體設備中。

4 定位平臺的靜態分析

定位平臺靜態特性分析主要研究就是平臺工作便面上的直線電機驅動空載和負載問題，工作平臺變形對于芯片封裝質量具有一定直線性的影響，可以通過直線電機實施有效控制，還要對在外部載荷作用下對于平臺電機實施一定控制，定位平臺模型表面設計主要用來安裝鍵合的工作板，采用映射網絡劃分技術進行網絡劃分，也可以進行靜態特性分析。高速精密定位平臺是集機、電和磁等多個能量系統的整合，以及相互耦合系統，涉及到機電耦合，剛柔耦合摩擦等很多復雜性問題，傳統的動力學建模方法大多數都是會局限于一個能量系統，在解決這類問題時候要能夠計算非常精確。

柔性連接主要是通過影響整個系統感度和阻尼系統動力學特性問題進行一定分析，然后影響到對于系統動力學方法研究，研究系統效能的主要目的就是連接剛度和阻尼定位平臺對于系統動力學意義，可以通過一定分析研究對于高精度定位平臺開發問題研究，也可以對于驅動方式和機械結構進行很好分析。

5 結論

綜上所述，通過對于二自由度直線電機定位憑條的機械結構形式和實際工作情況研究，利用鍵合圖理論可以建立非常高的軸平臺系統動力學模型，根據功率因果關系可以很好定位好平臺系統狀態方程，通過對于平臺系統模擬彈簧單元的剛度和動力學進行一定分析，可以很好進行螺旋連接。柔性連接的等效彈簧剛度不斷減小會導致非常明顯的鋼性變化，同時會增加對于系統的顯著影響，加快產生明顯震蕩，穩定性也比較差，系統也會對于超量進行一定調節，同時可以穩定一定時間，增大對于阻尼問題，系統處于臨界阻尼狀態時候可以成為一條沒有震蕩的單挑上升曲線。

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作者簡介：韓宗志（1994-），男，遼寧撫順人，本科在讀。