[發(fā)明專利]一種基于混合位移傳感器和平面電機的位移裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910087272.2
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109660064A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁晨陽;李涵雄;張國旗;李平;陳椿元;吳曉輝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東極迅精密儀器有限公司
• 主分類號: H02K7/00
• 分類號: H02K7/00;H02K1/12;H02K3/28;H02K11/21;H02K11/22
• 代理公司: 北京得信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11511
• 代理人: 孟海娟;阿蘇娜

本發(fā)明公開一種基于混合位移傳感器和平面電機的位移裝置，其包括工作臺和定子，其中定子設(shè)計有一個工作區(qū)域并且定子包括磁體塊系統(tǒng)，工作臺沿第三方向(Z)可移動地與定子鄰接配置，工作臺包括電機線圈系統(tǒng)，電機線圈系統(tǒng)與磁體塊系統(tǒng)作用，使工作臺在工作區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生六個自由度的位移，還包括多個長距離無接觸位移傳感器和多個短距離無接觸位移傳感器，長距離無接觸位移傳感器安裝在定子上，通過多個長距離無接觸位移傳感器的反饋信號得出工作臺沿第一方向(X)和第二方向(Y)平動以及繞第三方向(Z)轉(zhuǎn)動的三個自由度運動的位移，短距離無接觸位移傳感器沿第三方向(Z)安裝在工作臺上，指向定子，用于測量工作臺和定子的間距。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密運動系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混合位移傳感器和平面電機的位移裝置。

背景技術(shù)

很多行業(yè)應(yīng)用需要至少在兩個彼此大致正交的方向上準確地定位對象。以半導(dǎo)體行業(yè)為例，集成電路制造需要在至少兩個方向準確地定位對象(例如芯片或標線)，以進行光刻、檢驗、切割、封裝等。傳統(tǒng)技術(shù)分為多級，其中每一級只能引起單自由度運動，以產(chǎn)生多自由度組合運動。例如，已知的“H橋”設(shè)計包括X級和Y級，其中，X級用于引起Y級沿X方向運動，而Y級用于承載對象并引起對象沿Y方向運動。X級和Y級的共同作用能夠在整個X－Y平面上定位對象。

近來，引入了位移裝置，用于直接引起工作臺在至少兩個正交的方向運動，例如，X和Y方向。這種裝置俗稱“平面電機”。就一些平面電機而言，可控制工作臺在六個自由度方向上運動。平面電機具有兩個部分：定子和工作臺。在X方向和Y方向上，定子的尺寸通常大于工作臺，便于提供一個工作區(qū)域。該兩個部分之一包括磁體系統(tǒng)，另一部分則包括電機線圈系統(tǒng)。載流線圈和磁體之間的交互作用可引起工作臺相對于定子發(fā)生運動。因為這種交互作用為電磁性質(zhì)，該兩個部分不需要任何機械接觸，因此消除了干擾力，例如摩擦力。因此，可實現(xiàn)比傳統(tǒng)技術(shù)更高的定位精度。定位精度是位移裝置的關(guān)鍵性能準則。更高的定位精度意味著對象被定位的實際位置(true position)和基準位置之間的誤差更小。由于采用緊湊型設(shè)計，工作臺的質(zhì)量比傳統(tǒng)技術(shù)要低得多。因此，更小的作用力便可實現(xiàn)相同的加速度。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，“平面電機”技術(shù)的其他優(yōu)點為裝配更方便、少維修、適用于真空或超潔凈度環(huán)境。

在本發(fā)明人的提交申請的專利1和2中描述的基于平面電機的位移裝置，線圈陣列設(shè)置在動子上，磁體陣列設(shè)置在定子上。動子可以相對于定子做兩個自由度(沿X方向平動和沿Y方向平動)的長距離運動和在另外四個自由度(沿Z平動和繞X、Y和Z方向轉(zhuǎn)動)的短距離運動。如果要實現(xiàn)這六個自由度的運動，則需要一種實時的位移測量系統(tǒng)，以向閉環(huán)控制提供位移反饋信號。

專利文獻1：PCT/EP2016/063454

專利文獻2：CN201680039160.4

發(fā)明內(nèi)容