專利名稱：單層多自由度氣靜壓納米定位平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種單層多自由度氣靜壓納米定位平臺。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本創(chuàng)作人以多年的工作經(jīng)驗，經(jīng)過不斷的研究設(shè)計，提供一種機構(gòu)簡單且能達到六自由度的單層多自由度氣靜壓納米定位平臺。
本實用新型采用的技術(shù)方案是一種單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，為一微動平臺精密定位裝置，其特征是其主要是于固定底座上以氣靜壓軸承裝設(shè)一工作平臺，并于固定底座與工作平臺相對的任意三個非平行面的平面上裝設(shè)位移感測器。
該任意三個非平行面的平面上分別裝設(shè)有一對電磁力致動模組，或在該任意三個非平面的平面上分別以3∶2∶1的方式排列裝設(shè)電磁力致動模組。
該任意三個非平行面的平面上的位移感測器是非接觸式位移感測器。
該任意三個非平行面的平面上分別裝設(shè)有一對位移感測器，或在該任意三個非平行面的平面上分別以3∶2∶1的方式排列裝設(shè)位移感測器。
本實用新型于固定底座上以氣靜壓軸承裝設(shè)一工作平臺，來減少機構(gòu)中摩擦對各自由度定位精度的交互影響，而達到低摩擦阻力的支撐效果；本實用新型于固定底座與工作平臺相對的X、Y、Z平面上裝設(shè)電磁力致動模組，而可以單層的結(jié)構(gòu)具有六自由度的運動，達到結(jié)構(gòu)簡單，且達成高線性度與高精度的精密定位平臺；本實用新型于工作平臺的外部固定底座上裝設(shè)非接觸式位移感測器，而可直接測量工作平臺位置，并將測量位置回饋至電磁力致動模組，以達到納米級定位的需求。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖
及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明。
請參閱圖3、4、5，本實用新型單層多自由度氣靜壓納米定位平臺主要是于固定底座20以氣靜壓軸承21裝設(shè)工作平臺22，由于氣靜壓軸承21為非接觸式氣浮軸承，因此可在低摩擦阻力下支撐工作平臺22，以減少摩擦對各自由度定位精度的方向影響；另于X、Y、Z平面的固定底座20與工作平臺22上裝設(shè)有電磁力致動模組，其中，Y平面上的致動模組是于固定底座20內(nèi)橫向排列裝設(shè)來年感電磁致動器23、24，另于工作臺22相對電磁致動器23、24位置裝設(shè)永久磁鐵25、26；X平面上的致動模組是于固定底座20內(nèi)直向排列裝設(shè)兩電磁致動器27、28位置裝設(shè)永久磁鐵29、30；Z平面上的致動模組是于固定底座20內(nèi)水平排列裝設(shè)兩電磁致動器27、28，另于工作平臺22相對電磁致動器27、28位置裝設(shè)永久磁鐵29、30；Z平面上的致動模組是于固定底座20內(nèi)水平排列裝設(shè)兩電磁致動器31、32，另于工作平臺22相對電磁致動器31、32位置裝設(shè)永久磁鐵33、34，籍由在X、Y、Z平面上分別裝設(shè)一對電磁力致動模組，進而由控制電磁致動器23、24、27、28、31、32的磁性轉(zhuǎn)換，而與永久磁鐵25、26、29、30、33、34作同性相斥異性相吸的磁力位移控制，即可達到以單層作六個自由度的運動，另于固定底座20的另一Y平面及X平面上裝設(shè)有位移感測器35、36、37、38及Z平面上裝設(shè)有位移感測器39、40，籍由在X、Y、Z平面上分別裝設(shè)一對電磁力致動模組，進而由控制電磁致動器23、24、27、28、31、32的磁性轉(zhuǎn)換，而與永久磁鐵25、26、29、30、33、34作同性相斥異性相吸的磁力位移控制，即可達到以單層作六個自由度的運動；另于固定底座20的另一Y平面及X平面上各裝設(shè)有位移感測器35、36、37、38及Z平面上裝設(shè)位移感測器35、36、37、38及Z平面上分別裝設(shè)一對位移感測器，而以非接觸式的方式感測工作平臺22于各平面的位置，并由各平面上每一對位移感測器測量的差異，計算各軸向的旋轉(zhuǎn)角度，再將測量位置與計算后的角度訊號回饋到各電磁力致動模組，以達到六個自由度的高線性度與高精度的精密定位平臺，進而達到納米級定位的需求。此外，本實用新型是以六自由度為最佳實施例的說明，致于六自由度以下也可于本實用新型中依據(jù)設(shè)計排列設(shè)置電磁力致動模組及位移感測器，而可輕易獲得，仍屬于本實用新型的保護范圍。
籍此，本實用新型利用氣靜壓軸承與電磁力致動模組的控制，在單層的結(jié)構(gòu)中，達到六自由度的運動微調(diào)控制，且氣靜壓軸承排出氣體的同時，帶走電磁力致動模組的發(fā)熱，而不需額外的冷卻系統(tǒng)，進而達到高精度且多自由度的需求。
綜上所述，本實用新型為一深具實用性及進步性的設(shè)計，未見有相同的產(chǎn)品及刊物公開，符合申請條件，現(xiàn)依法提出申請。
權(quán)利要求1.一種單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，其特征是其主要是于固定底座上以氣靜壓軸承裝設(shè)一工作平臺，并于固定底座與工作平臺相對的任意三個非平行面的平面上裝設(shè)位移感測器。
2.如權(quán)利要求1所述的單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，其特征是該任意三個非平行面的平面上分別裝設(shè)有一對電磁力致動模組。
3.如權(quán)利要求1所述的單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，其特征是該任意三個非平面的平面上分別以3∶2∶1的方式排列裝設(shè)電磁力致動模組。
4.如權(quán)利要求1所述的單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，其特征是該任意三個非平行面的平面上的位移感測器是非接觸式位移感測器。
5.如權(quán)利要求1所述的單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，其特征是該任意三個非平行面的平面上分別裝設(shè)有一對位移感測器。
6.如權(quán)利要求1所述的單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，其特征是該任意三個非平行面的平面上分別以3∶2∶1的方式排列裝設(shè)位移感測器。
專利摘要一種單層多自由度氣靜壓納米定位平臺，為一微動平臺精密定位裝置，主要是于一固定底座上以氣靜壓軸承裝設(shè)工作平臺，并在固定底座與工作平臺相對的X、Y、Z平面上裝設(shè)電磁力致動模組以及位移感測器；藉此，利用電磁力控制技術(shù)，應(yīng)用于氣靜壓平臺裝置，以平臺外部的感測器直接測量平臺位置，所得測量資料作為回饋信號，以獲得平臺精度的補償，進而以單層結(jié)構(gòu)達成多自由度納米定位平臺的高精度需求。
文檔編號G05D3/00GK2568620SQ02246809
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者鐘裕亮, 王維漢, 蔡錦溢, 何世江 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院