CN116884886B - 一种精密力位输出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种精密力位输出装置，涉及精密装备制造的技术领域。该装置，包括粗动单元、阻尼单元以及微动单元；粗动单元包括粗动电机和传动滑台，传动滑台与粗动电机传动连接；阻尼单元包括第一连接件、第二连接件以及弹性连接组件，第一连接件与传动滑台固定连接；第二连接件与输出轴固定连接；弹性连接组件设置于第一连接件和第二连接件之间，且弹性连接组件的刚度可调；微动单元包括微动电机，微动电机的运动精度高于粗动电机的运动精度；微动电机固定安装于第二连接件，且微动电机的动子固定连接于输出轴。该装置，能够兼具较大的加压和移动范围、较高的输出精度，能够满足半导体封装等领域的应用需求，适用于芯片倒装键合等工艺。

Description

一种精密力位输出装置

技术领域

本发明涉及精密装备制造的技术领域，具体而言，涉及一种精密力位输出装置。

背景技术

在芯片倒装键合等精密制造场合，经常涉及恒定压力施加、接合间距微调等工艺动作，这要求使用的精密装备不仅能够实现准确的运动定位，还需要保证施加的力稳定可控。此外，为了兼容各类不同工艺，精密装备有效的力位控制范围也在不断扩大，例如，热压键合需要的键合压力最高可达400N以上，而力控精度需要小于1N；芯片运输的升降行程为数十毫米，而芯片和基板的键合后距离则需要精确控制到微米量级。

现有技术中的力位输出装置无法满足以上需求，所以，亟需一种精密力位输出装置，能够在压力控制方式和位置控制方式之间切换，兼具较大的加压或移动范围、较高的输出精度，以满足半导体封装等领域的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密力位输出装置，以解决现有技术中存在的力位输出装置力位输出精度低、范围小的技术问题。

本发明提供的精密力位输出装置，包括粗动单元、阻尼单元以及微动单元；所述粗动单元包括粗动电机和传动滑台，所述传动滑台与所述粗动电机传动连接；所述阻尼单元包括第一连接件、第二连接件以及弹性连接组件，所述第一连接件与所述传动滑台固定连接；所述第二连接件与输出轴固定连接；所述弹性连接组件设置于所述第一连接件和所述第二连接件之间，且所述弹性连接组件的刚度可调；所述微动单元包括微动电机，所述微动电机的运动精度高于所述粗动电机的运动精度；所述微动电机固定安装于所述第二连接件，且所述微动电机的动子固定连接于所述输出轴。

进一步地，所述粗动电机为直线电机或伺服电机，运动精度为毫米级或亚毫米级；和/或，所述微动电机为音圈电机，运动精度为微米级。

进一步地，所述弹性连接组件包括阻尼气缸和拉伸弹簧，所述阻尼气缸和所述拉伸弹簧并联设置于所述第一连接件和所述第二连接件之间。

进一步地，所述粗动单元还包括基座，所述粗动电机固定安装于所述基座。

进一步地，所述粗动单元还包括平衡件，所述平衡件固定安装于所述基座，且所述平衡件的动力输出端与所述传动滑台固定连接；在所述装置的运动方向与水平方向呈夹角时，所述平衡件用于平衡所述粗动电机的动子、所述传动滑台以及所述传动滑台的附属件的重力。

进一步地，所述平衡件为平衡气缸、机械弹簧、空气弹簧、平衡液压缸或平衡电机中的一种。

进一步地，所述粗动单元还包括直线导轨，所述直线导轨设置于所述基座和所述传动滑台中的一者；所述基座和所述传动滑台中的另一者设置有滑槽；所述传动滑台通过所述滑槽和所述直线导轨滑动连接于所述基座。

进一步地，所述装置还包括导向单元，所述导向单元包括导向轴套，所述导向轴套套装于所述输出轴外，且与所述传动滑台固定连接。

进一步地，所述导向轴套为气浮轴套，所述气浮轴套与所述输出轴之间具有设定间隙。

进一步地，所述装置还包括第一位移传感器、第二位移传感器和力传感器；所述第一位移传感器用于检测所述传动滑台的位移；所述第二位移传感器用于检测所述输出轴相对于所述传动滑台的位移；所述力传感器用于检测所述装置的输出力。

进一步地，所述力传感器的数量为多个，多个所述力传感器沿所述输出轴的周向均匀设置。

进一步地，所述装置还包括控制单元，所述控制单元包括上位机、运动控制器、粗动驱动器、微动驱动器、比例阀和压力开关；所述上位机和所述运动控制器连接，所述上位机用于与操作人员交互，并向所述运动控制器发出运动指令；所述运动控制器分别与所述粗动驱动器、所述微动驱动器、所述比例阀、所述压力开关以及所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述力传感器连接；所述运动控制器用于在接收到所述上位机发出的所述运动指令后，根据所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述力传感器、所述压力开关反馈的测量值和内部的运动控制算法，产生并发送相应的指令信号至所述粗动驱动器、所述微动驱动器和所述比例阀；所述粗动驱动器和所述微动驱动器用于在接收到所述指令信号后，输出对应的工作电流使所述粗动电机和所述微动电机运动；所述比例阀用于在接收到所述指令信号后，调节所述阻尼气缸内的空气压力。

本发明提供的精密力位输出装置，能够产生以下有益效果：

本发明提供的精密力位输出装置，阻尼单元的第一连接件固定设置于粗动单元的传动滑台，第二连接件与输出轴固定连接；微动单元的微动电机的动子与输出轴固定连接。工作时，粗动单元的粗动电机能够带动传动滑台及阻尼单元、微动单元和输出轴等附属件在比较大的行程范围内运动，同时出力范围也比较大；微动单元的微动电机则可以在粗动电机的运动基础上对输出轴的位置和出力进行微调，从而能够提高对输出位置和出力的控制精度。而且，阻尼单元的弹性连接组件的刚度可调，通过调节其刚度，能够调节其与输出轴的整体的等效刚度系数，从而可以通过调节该等效刚度系数，控制输出轴的变形，进而能够进一步提高输出精度。即，本发明提供的精密力位输出装置，能够兼具较大的加压和移动范围、较高的输出精度，能够满足半导体封装等领域的应用需求，适用于芯片倒装键合等工艺。

附图说明

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的精密力位输出装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的精密力位输出装置中粗动单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的精密力位输出装置中阻尼单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的精密力位输出装置中微动单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的精密力位输出装置的控制架构图；

图6为本发明实施例提供的精密力位输出装置的外部受力分析模型；

图7为本发明实施例提供的精密力位输出装置的内部受力分析模型。

附图标记说明：

100-粗动单元；110-基座；120-粗动电机；130-传动滑台；140-直线导轨；150-平衡气缸；

200-阻尼单元；210-第一连接件；220-第二连接件；230-阻尼气缸；240-拉伸弹簧；250-第一壳体；

300-输出轴；

400-微动单元；410-微动电机；420-第二壳体；

500-导向单元；510-导向轴套；520-安装架；530-第三壳体；

610-第一位移传感器；620-第二位移传感器；630-力传感器；

700-工作面板；

810-上位机；820-运动控制器；830-粗动驱动器；840-微动驱动器；850-比例阀；860-压力开关。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种精密力位输出装置，如图1至图3所示，该装置包括粗动单元100、阻尼单元200以及微动单元400；粗动单元100包括粗动电机120和传动滑台130，传动滑台130与粗动电机120传动连接；阻尼单元200包括第一连接件210、第二连接件220以及弹性连接组件，第一连接件210与传动滑台130固定连接；第二连接件220与输出轴300固定连接；弹性连接组件设置于第一连接件210和第二连接件220之间，且弹性连接组件的刚度可调；微动单元400包括微动电机410，微动电机410的运动精度高于粗动电机120的运动精度；微动电机410固定安装于第二连接件220，且微动电机410的动子固定连接于输出轴300。

本实施例提供的精密力位输出装置，阻尼单元200的第一连接件210固定设置于粗动单元100的传动滑台130，第二连接件220与输出轴300固定连接；微动单元400的微动电机410的动子与输出轴300固定连接。工作时，粗动单元100的粗动电机120能够带动传动滑台130及阻尼单元200、微动单元400和输出轴300等附属件在比较大的行程范围内运动，同时出力范围也比较大；微动单元400的微动电机410则可以在粗动电机120的运动基础上对输出轴300的位置和出力进行微调，从而能够提高对输出位置和出力的控制精度。而且，阻尼单元200的弹性连接组件的刚度可调，通过调节其刚度，能够调节其与输出轴300的整体的等效刚度系数，从而可以通过调节该等效刚度系数，控制输出轴300的变形，进而能够进一步提高输出精度。即，本实施例提供的精密力位输出装置，能够兼具较大的加压和移动范围、较高的输出精度，能够满足半导体封装等领域的应用需求，适用于芯片倒装键合等工艺。

具体地，本实施例中，粗动电机120为直线电机，运动精度为毫米级或亚毫米级。直线电机能够实现大行程、高精度运动，所以，能够驱动输出轴300在较大的行程范围和施力范围内实现较高精度的运动。进一步地，粗动电机120可以为无铁芯直线电机。当然，在本申请的其他实施例中，粗动电机120也可以为伺服电机，其通过丝杠螺母带动传动滑台130运动。

具体地，本实施例中，微动电机410为音圈电机，运动精度为微米级。音圈电机的定子和动子之间存在间隙，当音圈电机通电工作时，其动子能够相对定子沿着输出轴300的轴向无摩擦地运动，从而实现驱动力或驱动位置的高精度动态微调。

具体地，本实施例中，输出轴300设置有音圈电机的机械安装接口，用于与音圈电机的动子固定连接。优选地，音圈电机的机械安装接口可以设置于输出轴300沿轴向的中部位置。如此设置，音圈电机对输出轴300的施力位置位于输出轴300的中部，输出轴300不易弯曲，有利于保证其运动精度。

具体地，本实施例中，微动单元400还可以包括冷却元件，用于冷却微动电机410。通过设置冷却元件，能够为微动电机410提供主动冷却，有效抑制微动电机410在持续工作过程中的发热温升，从而能够保证其运动精度。进一步地，冷却元件可以为风扇，当然，冷却元件还可以为其他散热或制冷元件。

具体地，本实施例中，如图3所示，弹性连接组件包括阻尼气缸230和拉伸弹簧240，阻尼气缸230和拉伸弹簧240并联设置于第一连接件210和第二连接件220之间，以实现可变阻尼调节和小范围的力位调节。如此设置，通过控制阻尼气缸230的气杆的伸出量，不但可以控制阻尼气缸230的出力，还可以调节整个弹性连接组件的等效刚度，从而，不但能够调节输出轴300的输出压力和位移，还能够使弹性连接组件处于合适的刚度，从而使得微动单元400施加的力能等比例地通过输出轴300传递到工作面板700。此外，此种设置形式下，拉伸弹簧240的预加载荷由阻尼气缸230和下方单元的重力提供，使拉伸弹簧240始终工作在线弹性区域。而拉伸弹簧240的自由长度、刚度则根据所选用的阻尼气缸230的尺寸和工作载荷的变化范围计算确定即可。

更具体地，本实施例中，阻尼气缸230和拉伸弹簧240可以设置多个，优选地，多个阻尼气缸230和多个拉伸弹簧240沿圆周方向交错且均匀设置。如此设置，第一连接件210和第二连接件220沿周向的各处受力比较均衡，从而能够保证传力准确、稳定。

此处需要说明的是，在本申请的其他实施例中，弹性连接组件还可以为空气弹簧，也能够实现粗动单元100和输出轴300之间刚度可变的柔性连接。进一步地，空气弹簧的数量也可以为多个，多个空气弹簧绕输出轴300的轴线均匀设置。

具体地，本实施例中，如图2所示，粗动单元100还包括基座110，粗动电机120固定安装于基座110。此种设置形式下，基座110作为粗动电机120的安装载体。

具体地，本实施例中，粗动单元100还包括平衡件，平衡件固定安装于基座110，且平衡件的动力输出端与传动滑台130固定连接；在装置的运动方向与水平方向呈夹角时，平衡件用于平衡粗动电机120的动子、传动滑台130以及传动滑台130的附属件的重力。此种设置形式下，当装置的运动方向为竖直方向或与水平方向成非零角度时，平衡件平衡粗动电机120的动子、传动滑台130以及传动滑台130的附属件的重力，从而避免重力对力位控制的影响。而且，当粗动电机120的驱动方向与重力方向相反时，平衡件能够降低粗动电机120的持续推力，从而降低粗动电机120的发热温升，进而改善装置的运动精度。

更具体地，本实施例中，如图2所示，平衡件为平衡气缸150，平衡气缸150安装于基座110，平衡气缸150的气杆与传动滑台130连接。当然，在本申请的其他实施例中，平衡件还可以为机械弹簧、空气弹簧、平衡液压缸或平衡电机，只要其能够提供平衡粗动电机120的动子、传动滑台130及其附属件的重力的作用力，本申请对平衡件的具体形式可以不作限制。

具体地，本实施例中，继续如图2所示，粗动单元100还包括直线导轨140，直线导轨140设置于基座110，传动滑台130设置有滑槽，传动滑台130通过滑槽和直线导轨140滑动连接于基座110。如此设置，直线导轨140对传动滑台130起到导向作用。

此处需要说明的是，在本申请的其他实施例中，直线导轨140还可以设置于传动滑台130，而基座110设置有滑槽，如此，滑槽对传动滑台130起到导向作用。

具体地，本实施例中，如图4所示，该装置还包括导向单元500，导向单元500包括导向轴套510，导向轴套510套装于输出轴300外，且与传动滑台130固定连接。此种设置形式下，导向轴套510沿输出轴300的周向对输出轴300实施限位，从而能够保证输出轴300沿轴向准确运动。

具体地，本实施例中，导向轴套510为气浮轴套，气浮轴套与输出轴300之间具有设定间隙。优选地，气浮轴套采用高径向刚度的气浮轴套。如此设置，当装置运作时，气浮轴套和输出轴300之间会形成气膜，从而消除输出轴300的运动摩擦，使输出轴300能够低摩擦或无摩擦地沿轴向移动或绕轴线转动到指定位置；同时，还能够维持输出轴300良好的径向刚度，保证输出轴300的径向偏移在容许范围内。

具体地，本实施例中，如图4所示，导向单元500还包括安装架520，安装架520的内侧与导向轴套510连接，外侧与传动滑台130固定连接。

更具体地，本实施例中，导向单元500可以为气浮轴承，气浮轴承的内圈形成导向轴套510，气浮轴承的外圈形成安装架520。

具体地，本实施例中，如图2和图4所示，该装置还包括第一位移传感器610、第二位移传感器620和力传感器630；第一位移传感器610用于检测传动滑台130的位移；第二位移传感器620用于检测输出轴300相对于传动滑台130的位移，该位移反映阻尼单元200和微动单元400在粗动单元100调节基础上的位移微调量；力传感器630用于检测装置的输出力。通过设置第一位移传感器610和第二位移传感器620，根据两者的反馈值，能够获取输出轴300相对于基座110的位移，从而能够在键合过程中精确地控制芯片和基板之间的距离，从而保证芯片和基板的键合后距离符合工艺要求范围。通过设置力传感器630，可以实时检测获取装置施加于芯片的压力，据此，可以通过粗动单元100、阻尼单元200和微动单元400等对键合压力进行调节，达到力控制精度要求，且不损坏芯片和基板。

更具体地，本实施例中，如图2和图4所示，第一位移传感器610可以采用光栅尺，标尺光栅安装于基座110，读数头安装于传动滑台130，随传动滑台130一同运动。第二位移传感器620可以采用激光传感器，其本体安装于传动滑台130，激光反射测距面则可以设置于导向单元500。当然，在本申请的其他实施例中，第一位移传感器610和第二位移传感器620均不限于上述形式，只要第一位移传感器610能够测量传动滑台130相对于基座110的相对位移，第二位移传感器620能够测量输出轴300相对于传动滑台130的相对位移即可。

具体地，本实施例中，如图4所示，力传感器630的数量为多个，多个力传感器630沿输出轴300的周向均匀设置。例如：力传感器630的数量可以为三个。如此设置，能够在检测输出压力大小的同时，还能够检测装置所输出的压力的均匀性。

具体地，本实施例中，阻尼单元200还可以包括第一壳体250，阻尼单元200的第一连接件210、第二连接件220以及阻尼气缸230和拉伸弹簧240均位于第一壳体250内；第一壳体250固定安装于传动滑台130。如此设置，第一壳体250能够对位于其内的各部件起到防护作用，也能够使其内部的各部件免于遭受外部干扰，从而保证运动精度。

具体地，本实施例中，微动单元400还包括第二壳体420，音圈电机位于第二壳体420内，音圈电机的定子与第二壳体420固定连接；第二壳体420与第一壳体250固定连接，两者能够传递微动单元400和传动滑台130之间的作用力。如此设置，第二壳体420能够对音圈电机起到防护作用，从而能够使音圈电机的运动免于遭受外部干扰，进而保证自身及输出轴300的运动精度。当然，在本申请的其他实施例中，第二壳体420也可以直接固定连接至传动滑台130。

具体地，本实施例中，如图1所示，导向单元500还包括第三壳体530，导向单元500的安装架520固定连接至第三壳体530，第三壳体530固定安装于传动滑台130。如此设置，第三壳体530能够对其内的导向气浮轴承起到防护作用，从而能够使其免于遭受外部干扰，进而能够保证导向精度。

具体地，本实施例中，如图1所示，该装置还包括工作面板700，力传感器630设置于输出轴300和工作面板700之间。工作面板700用于最终的力或位置的输出，通过将工装固定安装至工作面板700，装置能够配合工装对受力对象施加应用所需的压力，或是使工装移动到指定的位置。

具体地，本实施例中，如图5所示，该装置还包括控制单元，控制单元包括上位机810、运动控制器820、粗动驱动器830、微动驱动器840、比例阀850和压力开关860；上位机810和运动控制器820连接，上位机810用于与操作人员交互，并向运动控制器820发出运动指令；运动控制器820分别与粗动驱动器830、微动驱动器840、比例阀850、压力开关860以及第一位移传感器610、第二位移传感器620和力传感器630连接；运动控制器820用于在接收到上位机810发出的运动指令后，根据第一位移传感器610、第二位移传感器620、力传感器630、压力开关860反馈的测量值和内部的运动控制算法，产生并发送相应的指令信号至粗动驱动器830、微动驱动器840和比例阀850；粗动驱动器830和微动驱动器840用于在接收到指令信号后，输出对应的工作电流使粗动电机120和微动电机410运动；比例阀850用于在接收到指令信号后，调节阻尼气缸230内的空气压力。

本实施例提供的精密力位输出装置，在工作状态下，其受力分析的力学模型如图6和图7所示，其受力满足如下关系：

其中，和h _I分别表示传动滑台130和工作面板700相对于基座110的高度，/>可通过光栅尺测得，内外的高度差/> h _I可通过激光传感器测得，h _I可进一步计算获得。

为壳体间的相对作用力，满足

其中为壳体的等效刚度系数。

为音圈电机作用力；/>为直线电机作用力；/>为装置外部运动元件质量总和，包括直线电机的动子、传动滑台130、各壳体、阻尼气缸230的缸体、音圈电机的定子、气浮轴套和安装架520等；/>为装置内部运动元件质量总和，包括阻尼气缸230的气杆、音圈电机的动子、输出轴300、工作面板700等。/>为平衡气缸150的作用力，在正常工作状态下基本保持稳定不变；/>为装置外部所受的环境扰动力和摩擦力；/>为阻尼气缸230的作用力；/>为拉伸弹簧240的作用力，满足

其中为拉伸弹簧240的弹性刚度系数。

为装置内部所受的环境扰动力和摩擦力，/>为工作面板700的输出力，可通过力传感器630测得。

当装置处于力控制模式时，粗动单元100的粗动电机120产生第一级输出力，阻尼单元200的阻尼气缸230产生第二级输出力，微动单元400的音圈电机产生第三级输出力。三级执行器的输出力范围逐级降低，而对输出力的调节分辨率逐级提高。

当装置处于位置控制模式时，粗动单元100的粗动电机120、阻尼单元200的阻尼气缸230、微动单元400的音圈电机的运动均会使工作面板700的位置发生变化。将执行器均处于零位时工装的位置记为工装零位，则工装相对工装零位的位移，等于三个执行器相对各自的零位的位移之和。

类似地，可将三个执行器的位移分级。根据装置的结构特点，粗动电机120和阻尼气缸230构成串联运动结构，音圈电机则和上述二者构成并联运动结构。通过控制单元，使粗动电机120和阻尼气缸230的第一级位移用于实现毫米级或亚毫米级精度的大行程运动；而音圈电机具有较好的动态响应特性，其第二级位移用于实现微米级精度的微调运动。

具体地，根据装置的力学模型，可以得到装置的状态空间方程：

上述状态空间方程描述了装置的位移量和执行器的输入之间的定量关系。根据所使用的电机和气缸的具体物理模型及对应参数，如电机常数、电阻、气缸缸径等，可构建装置的力位控制传递函数模型，并设计相应的控制方法。

综上，本实施例提供的精密力位输出装置，粗动单元100使用直线电机或伺服电机实现较大范围的力位驱动，阻尼单元200使用阻尼气缸230、拉伸弹簧240的组合实现灵活的刚度调节和小范围的力位调节，微动单元400使用音圈电机实现力位的动态微调。控制单元接收各传感器数据，通过分级控制的方式实现输出力或输出位置的精密调节，支持在力控制模式和位置控制模式之间切换，且兼具较大的加压或移动范围和较高的控制精度，适用于芯片倒装键合等应用。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种精密力位输出装置，其特征在于，包括

粗动单元（100），所述粗动单元（100）包括粗动电机（120）和传动滑台（130），所述传动滑台（130）与所述粗动电机（120）传动连接；

阻尼单元（200），所述阻尼单元（200）包括第一连接件（210）、第二连接件（220）以及弹性连接组件，所述第一连接件（210）与所述传动滑台（130）固定连接；所述第二连接件（220）与输出轴（300）固定连接；所述弹性连接组件设置于所述第一连接件（210）和所述第二连接件（220）之间，且所述弹性连接组件的刚度可调；以及

微动单元（400），所述微动单元（400）包括微动电机（410），所述微动电机（410）的运动精度高于所述粗动电机（120）的运动精度；所述微动电机（410）固定安装于所述第二连接件（220），且所述微动电机（410）的动子固定连接于所述输出轴（300）。

2.根据权利要求1所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述粗动电机（120）为直线电机或伺服电机，运动精度为毫米级或亚毫米级；

和/或，所述微动电机（410）为音圈电机，运动精度为微米级。

3.根据权利要求2所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述弹性连接组件包括阻尼气缸（230）和拉伸弹簧（240），所述阻尼气缸（230）和所述拉伸弹簧（240）并联设置于所述第一连接件（210）和所述第二连接件（220）之间。

4.根据权利要求3所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述粗动单元（100）还包括基座（110），所述粗动电机（120）固定安装于所述基座（110）。

5.根据权利要求4所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述粗动单元（100）还包括平衡件，所述平衡件固定安装于所述基座（110），且所述平衡件的动力输出端与所述传动滑台（130）固定连接；在所述装置的运动方向与水平方向呈夹角时，所述平衡件用于平衡所述粗动电机（120）的动子、所述传动滑台（130）以及所述传动滑台（130）的附属件的重力。

6.根据权利要求5所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述平衡件为平衡气缸（150）、机械弹簧、空气弹簧、平衡液压缸或平衡电机中的一种。

7.根据权利要求4所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述粗动单元（100）还包括直线导轨（140），所述直线导轨（140）设置于所述基座（110）和所述传动滑台（130）中的一者；所述基座（110）和所述传动滑台（130）中的另一者设置有滑槽；所述传动滑台（130）通过所述滑槽和所述直线导轨（140）滑动连接于所述基座（110）。

8.根据权利要求3所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述装置还包括导向单元（500），所述导向单元（500）包括导向轴套（510），所述导向轴套（510）套装于所述输出轴（300）外，且与所述传动滑台（130）固定连接。

9.根据权利要求8所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述导向轴套（510）为气浮轴套，所述气浮轴套与所述输出轴（300）之间具有设定间隙。

10.根据权利要求3-9任一项所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述装置还包括第一位移传感器（610）、第二位移传感器（620）和力传感器（630）；所述第一位移传感器（610）用于检测所述传动滑台（130）的位移；所述第二位移传感器（620）用于检测所述输出轴（300）相对于所述传动滑台（130）的位移；所述力传感器（630）用于检测所述装置的输出力。

11.根据权利要求10所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述力传感器（630）的数量为多个，多个所述力传感器（630）沿所述输出轴（300）的周向均匀设置。

12.根据权利要求10所述的精密力位输出装置，其特征在于，所述装置还包括控制单元，所述控制单元包括上位机（810）、运动控制器（820）、粗动驱动器（830）、微动驱动器（840）、比例阀（850）和压力开关（860）；所述上位机（810）和所述运动控制器（820）连接，所述上位机（810）用于与操作人员交互，并向所述运动控制器（820）发出运动指令；

所述运动控制器（820）分别与所述粗动驱动器（830）、所述微动驱动器（840）、所述比例阀（850）、所述压力开关（860）以及所述第一位移传感器（610）、所述第二位移传感器（620）和所述力传感器（630）连接；

所述运动控制器（820）用于在接收到所述上位机（810）发出的所述运动指令后，根据所述第一位移传感器（610）、所述第二位移传感器（620）、所述力传感器（630）、所述压力开关（860）反馈的测量值和内部的运动控制算法，产生并发送相应的指令信号至所述粗动驱动器（830）、所述微动驱动器（840）和所述比例阀（850）；

所述粗动驱动器（830）和所述微动驱动器（840）用于在接收到所述指令信号后，输出对应的工作电流使所述粗动电机（120）和所述微动电机（410）运动；所述比例阀（850）用于在接收到所述指令信号后，调节所述阻尼气缸（230）内的空气压力。