[實(shí)用新型]一種基于混合位移傳感器和平面電機(jī)的位移裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920154965.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209767305U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁晨陽(yáng);李涵雄;張國(guó)旗;李平;陳椿元;吳曉輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東極迅精密儀器有限公司
• 主分類號(hào): H02K7/00
• 分類號(hào): H02K7/00;H02K1/12;H02K3/28;H02K11/21;H02K11/22
• 代理公司: 11511 北京得信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 孟海娟;阿蘇娜

本實(shí)用新型公開(kāi)一種基于混合位移傳感器和平面電機(jī)的位移裝置，其包括工作臺(tái)和定子，其中定子設(shè)計(jì)有一個(gè)工作區(qū)域并且定子包括磁體塊系統(tǒng)，工作臺(tái)沿第三方向(Z)可移動(dòng)地與定子鄰接配置，工作臺(tái)包括電機(jī)線圈系統(tǒng)，電機(jī)線圈系統(tǒng)與磁體塊系統(tǒng)作用，使工作臺(tái)在工作區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生六個(gè)自由度的位移，還包括多個(gè)長(zhǎng)距離無(wú)接觸位移傳感器和多個(gè)短距離無(wú)接觸位移傳感器，長(zhǎng)距離無(wú)接觸位移傳感器安裝在定子上，通過(guò)多個(gè)長(zhǎng)距離無(wú)接觸位移傳感器的反饋信號(hào)得出工作臺(tái)沿第一方向(X)和第二方向(Y)平動(dòng)以及繞第三方向(Z)轉(zhuǎn)動(dòng)的三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的位移，短距離無(wú)接觸位移傳感器沿第三方向(Z)安裝在工作臺(tái)上，指向定子，用于測(cè)量工作臺(tái)和定子的間距。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及精密運(yùn)動(dòng)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(jī)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(gè)彼此大致正交的方向上準(zhǔn)確地定位對(duì)象。以半導(dǎo)體行業(yè)為例，集成電路制造需要在至少兩個(gè)方向準(zhǔn)確地定位對(duì)象(例如芯片或標(biāo)線)，以進(jìn)行光刻、檢驗(yàn)、切割、封裝等。傳統(tǒng)技術(shù)分為多級(jí)，其中每一級(jí)只能引起單自由度運(yùn)動(dòng)，以產(chǎn)生多自由度組合運(yùn)動(dòng)。例如，已知的“H橋”設(shè)計(jì)包括X級(jí)和Y級(jí)，其中，X級(jí)用于引起Y級(jí)沿X方向運(yùn)動(dòng)，而Y級(jí)用于承載對(duì)象并引起對(duì)象沿Y方向運(yùn)動(dòng)。X級(jí)和Y級(jí)的共同作用能夠在整個(gè)X－Y平面上定位對(duì)象。

近來(lái)，引入了位移裝置，用于直接引起工作臺(tái)在至少兩個(gè)正交的方向運(yùn)動(dòng)，例如，X和Y方向。這種裝置俗稱“平面電機(jī)”。就一些平面電機(jī)而言，可控制工作臺(tái)在六個(gè)自由度方向上運(yùn)動(dòng)。平面電機(jī)具有兩個(gè)部分：定子和工作臺(tái)。在X方向和Y方向上，定子的尺寸通常大于工作臺(tái)，便于提供一個(gè)工作區(qū)域。該兩個(gè)部分之一包括磁體系統(tǒng)，另一部分則包括電機(jī)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(tái)相對(duì)于定子發(fā)生運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檫@種交互作用為電磁性質(zhì)，該兩個(gè)部分不需要任何機(jī)械接觸，因此消除了干擾力，例如摩擦力。因此，可實(shí)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(zhǔn)則。更高的定位精度意味著對(duì)象被定位的實(shí)際位置(true position) 和基準(zhǔn)位置之間的誤差更小。由于采用緊湊型設(shè)計(jì)，工作臺(tái)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(shí)現(xiàn)相同的加速度。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，“平面電機(jī)”技術(shù)的其他優(yōu)點(diǎn)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(qǐng)的專利1和2中描述的基于平面電機(jī)的位移裝置，線圈陣列設(shè)置在動(dòng)子上，磁體陣列設(shè)置在定子上。動(dòng)子可以相對(duì)于定子做兩個(gè)自由度(沿X方向平動(dòng)和沿Y方向平動(dòng))的長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)和在另外四個(gè)自由度(沿Z平動(dòng)和繞X、Y和Z方向轉(zhuǎn)動(dòng))的短距離運(yùn)動(dòng)。如果要實(shí)現(xiàn)這六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，則需要一種實(shí)時(shí)的位移測(cè)量系統(tǒng)，以向閉環(huán)控制提供位移反饋信號(hào)。

專利文獻(xiàn)1：PCT/EP2016/063454

專利文獻(xiàn)2：CN201680039160.4

實(shí)用新型內(nèi)容