摘 要：研究二自由度直線電機(jī)定位平臺(tái)設(shè)計(jì)的特殊性，主要目的是為了提高引線鍵合設(shè)備的效率和質(zhì)量，對(duì)于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)靜態(tài)特性研究，搭建一個(gè)定位平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)和控制樣機(jī)，可以將機(jī)械設(shè)計(jì)理論和實(shí)際應(yīng)用相互結(jié)合，采用新型彈性解耦方法， 根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目性質(zhì)不同要求，選擇適合零件進(jìn)行材料加工，對(duì)于小尺寸、輕質(zhì)量和高結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，最終目的都是為了能夠很好保證平臺(tái)定位精確度問題。

關(guān)鍵詞：自由度；直線電機(jī)；平臺(tái)設(shè)計(jì)；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(duì)于平臺(tái)特性問題，可以在一定基礎(chǔ)上很好完成平臺(tái)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后利用解析方式，結(jié)合圖形進(jìn)行合理理論分析，對(duì)于平臺(tái)結(jié)構(gòu)連接方式進(jìn)行一定優(yōu)化，建立雙方軸定位系統(tǒng)，然后進(jìn)行全局動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)和研究工作，建立一個(gè)直線形式電機(jī)驅(qū)動(dòng)和高速精密平臺(tái)定位樣機(jī)，最后進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，讓樣機(jī)靜動(dòng)特性和有限元分析能夠在一定基礎(chǔ)上符合要求，定位系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，合理滿足對(duì)于設(shè)計(jì)要求定位。

1 微型機(jī)電系統(tǒng)

微型機(jī)電系統(tǒng)主要就是采用各種微細(xì)加工技術(shù)對(duì)于制造集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器和信號(hào)處理器進(jìn)行一定衛(wèi)星機(jī)械系統(tǒng)樣式控制，很多發(fā)達(dá)國(guó)家都設(shè)有專門研究機(jī)構(gòu)和微電子封裝技術(shù)，國(guó)際上對(duì)于微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行非常全面發(fā)展和研究，我國(guó)發(fā)展也處于非常繁榮時(shí)期，微電子封裝技術(shù)一直都是隨著電子類產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷完善和進(jìn)步。對(duì)于封裝設(shè)備工作，二自由度定位基本都是使用機(jī)電和絲杠結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，最終目的就是提高對(duì)于平臺(tái)速度，現(xiàn)在很多研究機(jī)構(gòu)都使用銀圈和電機(jī)驅(qū)動(dòng)定位方式進(jìn)行平臺(tái)設(shè)計(jì)工作。

2 定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方式

封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求定位系統(tǒng)具有一定高精要求，國(guó)內(nèi)研制定位平臺(tái)也都是朝著這高端方向發(fā)展的，也同時(shí)取得了很多成果，在不斷克服很多困難，電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式也很好避免了對(duì)于中間很多環(huán)節(jié)負(fù)面影響問題，使得柔性機(jī)構(gòu)采用減弱方式，很好定位平臺(tái)研究工作，主要就是圍繞著對(duì)于很細(xì)節(jié)問題進(jìn)行研究。定位平臺(tái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)原則就是要能夠很好滿足對(duì)于一定指標(biāo)要求，使得設(shè)計(jì)產(chǎn)品更加緊促，經(jīng)濟(jì)上也更加合理，從機(jī)械動(dòng)力學(xué)角度上看，要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)高速精密，就要不斷保證系統(tǒng)具有非常好動(dòng)靜特性，直驅(qū)定位系統(tǒng)之間可以滿足無機(jī)械摩擦和無間隙的工作行程，控制系統(tǒng)也可以很簡(jiǎn)單，這些都是精密機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要滿足的重要原則問題，也是非?？茖W(xué)研究準(zhǔn)則。

3 直線電機(jī)設(shè)備

直線電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)現(xiàn)在日趨成熟，在精密加工設(shè)備上也已經(jīng)被廣泛使用，直線電機(jī)可以看成是旋轉(zhuǎn)電機(jī)徑向剖開和延伸，旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子已經(jīng)開展了直線電機(jī)初級(jí)階段研究，轉(zhuǎn)子直線電機(jī)的初級(jí)，直線電機(jī)和普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣都是基于電磁感應(yīng)方面進(jìn)行一定研究工作地額，在電機(jī)整體繞組放方面，動(dòng)子在氣隙中可以產(chǎn)生一定磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)還可以延展呈正弦的分布，不是像旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)一樣，是一種行波磁場(chǎng)，和初級(jí)永磁體軌道相互作用的時(shí)候，就產(chǎn)生了電磁推力，這就是顯現(xiàn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)基本原理問題。一般直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)有點(diǎn)是不需要任何裝置進(jìn)行直接電能轉(zhuǎn)化的，可以省去很多中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，消除傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)連接，提高系統(tǒng)快速的反映能力和控制精度問題，使用場(chǎng)合也不會(huì)受一定限制，散熱能力也比較好。高速封裝設(shè)備中，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)直接性和簡(jiǎn)潔性都是最合適的驅(qū)動(dòng)方法，直線電機(jī)可以主要分為是兩個(gè)類型，一個(gè)是對(duì)于永久性同步直線電機(jī)和異步直線電機(jī)研究，具有非常高的運(yùn)動(dòng)性特征和理論，在工業(yè)控制領(lǐng)域大多都是使用同步直線電機(jī)方法，按照動(dòng)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(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的精密機(jī)械、自動(dòng)化和半導(dǎo)體被等等很多領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用，這種運(yùn)行其他行業(yè)時(shí)候也非常多樣化，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌不僅可以適應(yīng)精密機(jī)械高精度要求，還具有節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用也非常廣泛，運(yùn)行性能也非常卓越，噪聲比較小，不會(huì)容易發(fā)生微量滑動(dòng)，可以由于機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、電子裝備和半導(dǎo)體設(shè)備中。

4 定位平臺(tái)的靜態(tài)分析

定位平臺(tái)靜態(tài)特性分析主要研究就是平臺(tái)工作便面上的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)空載和負(fù)載問題，工作平臺(tái)變形對(duì)于芯片封裝質(zhì)量具有一定直線性的影響，可以通過直線電機(jī)實(shí)施有效控制，還要對(duì)在外部載荷作用下對(duì)于平臺(tái)電機(jī)實(shí)施一定控制，定位平臺(tái)模型表面設(shè)計(jì)主要用來安裝鍵合的工作板，采用映射網(wǎng)絡(luò)劃分技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分，也可以進(jìn)行靜態(tài)特性分析。高速精密定位平臺(tái)是集機(jī)、電和磁等多個(gè)能量系統(tǒng)的整合，以及相互耦合系統(tǒng)，涉及到機(jī)電耦合，剛?cè)狁詈夏Σ恋群芏鄰?fù)雜性問題，傳統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模方法大多數(shù)都是會(huì)局限于一個(gè)能量系統(tǒng)，在解決這類問題時(shí)候要能夠計(jì)算非常精確。

柔性連接主要是通過影響整個(gè)系統(tǒng)感度和阻尼系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性問題進(jìn)行一定分析，然后影響到對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法研究，研究系統(tǒng)效能的主要目的就是連接剛度和阻尼定位平臺(tái)對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)意義，可以通過一定分析研究對(duì)于高精度定位平臺(tái)開發(fā)問題研究，也可以對(duì)于驅(qū)動(dòng)方式和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行很好分析。

5 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)于二自由度直線電機(jī)定位憑條的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和實(shí)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(tái)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)功率因果關(guān)系可以很好定位好平臺(tái)系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過對(duì)于平臺(tái)系統(tǒng)模擬彈簧單元的剛度和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行一定分析，可以很好進(jìn)行螺旋連接。柔性連接的等效彈簧剛度不斷減小會(huì)導(dǎo)致非常明顯的鋼性變化，同時(shí)會(huì)增加對(duì)于系統(tǒng)的顯著影響，加快產(chǎn)生明顯震蕩，穩(wěn)定性也比較差，系統(tǒng)也會(huì)對(duì)于超量進(jìn)行一定調(diào)節(jié)，同時(shí)可以穩(wěn)定一定時(shí)間，增大對(duì)于阻尼問題，系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)時(shí)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(jiǎn)介：韓宗志（1994-），男，遼寧撫順人，本科在讀。