[发明专利]一种超精密工作台

权利要求书

1.一种超精密工作台，其特征在于，该超精密工作台包括宏运动平台与微位移工作台，其中宏运动平台的导轨形式采用气浮导轨，微位移工作台与宏运动平台连接，并随宏运动平台一起沿X向、Y向移动。

2.根据权利要求1所述的超精密工作台，其特征在于，所述宏运动平台包括工作台基座（2），第一、第二Y向直线电机定子（1a、1b），第一、第二Y向直线电机动子（5a、5b），X向直线电机定子（6），连接机构（7）以及X向直线电机动子（3）；

第一、第二Y向直线电机定子（1a、1b）分别位于工作台基座（2）的两侧，第一、第二Y向直线电机定子（1a、1b）中都均匀布置有永磁块（4）；Y向直线电机动子（5a）通过气浮支承安装在Y向直线电机定子（1a）上，并沿Y向运动；Y向直线电机动子（5b）通过气浮支承安装在Y向直线电机定子（1b）上，其沿Y向运动；X向直线电机定子（6）的两端分别与第一、第二Y向直线电机动子（5a、5b）相连； X向直线电机动子（3）与微位移工作台（8）通过连接机构（7）连接在一起。

3.根据权利要求1所述的超精密工作台，其特征在于，所述宏运动平台采用平面电机系统实现，该平面电机系统包括平面电机定子（41）和平面电机动子（43），平面电机定子（41）内部布置有永磁阵列或者线圈阵列；相应地，平面电机动子（43）内部布置有线圈阵列或者永磁阵列；

位于平面电机动子（43）下方的第一气浮（44）将平面电机动子（43）支承在平面电机定子（41）的上方；微位移工作台（42）位于平面电机动子（43）的上方，两者连接在一起。

4.根据权利要求1所述的超精密工作台，其特征在于，微位移工作台（8）中的压电作动器为压电智能结构，包括第一、第二、第三绝缘层（100、104、108），第一、第二、第三、第四电极层（101、103、105、107），压电传感器层（102），压电作动器层（106）；压电智能结构的最上面一层是第一绝缘层（100），与第一绝缘层（100）接触并位于其下面的是第一电极层（101），与第一电极层接触并位于其下面的是压电传感器层（102），与压电传感器层（102）接触并位于其下面的是第二电极层（103），与第二电极层（103）接触并位于其下面的是第二绝缘层（104），与第二绝缘层（104）接触并位于其下面的是第三电极层（105），与第三电极层（105）接触并位于其下面的是压电作动器层（106），与压电作动器层（106）接触并位于其下面的是第四电极层（107），与第四电极层（107）接触并位于其下面的是第三绝缘层（108）；压电传感器层（102）和压电作动器层（106）的位置能够互换。

5.根据权利要求1所述的超精密工作台，其特征在于，所述宏运动平台包括工作台（71）、作动器（72）、平衡质量（73）、弹性元件（74）、基座（75）、第二、第三气浮（76、77），以及弹簧-阻尼系统（78）；

工作台（71）位于平衡质量（73）的上方，用于装夹工件（70），第二气浮（76）位于工作台（71）和平衡质量（73）之间；通过第二气浮（76）的支承作用，工作台（71）能够实现在平衡质量（73）上面且与平衡质量（73）非接触的平面运动；作动器（72）沿水平方向连接工作台（71）和平衡质量（73），作动器（72）用来驱动工作台（71）在平衡质量（73）上做平面运动；平衡质量（73）位于基座（75）的上方，通过第三气浮（77）的支承作用，工作台（73）能够实现在基座（75）上面且与基座（75）非接触的平面运动；基座（75）由若干个主动减振器（79）支撑；弹性元件（74）和弹簧-阻尼系统（78）沿水平方向并联连接平衡质量（73）和基座（75）。

6.根据权利要求5所述的超精密工作台，其特征在于，所述弹簧-阻尼系统（78）为俘能装置，其结构为：由金属制成的柔性块（81）的上部中间位置处开有一个方孔（82），方孔（82）中安装有一个压电智能结构（83）；折叠弹簧（86）和（88）在方孔（82）左右两侧对称布置，它们共同对压电智能结构（83）提供预压力；柔性块（81）的下部分为两个左右对称布置的具有垂直方向弹性的折叠弹簧（87）和（89），压电智能结构（83）和折叠弹簧（87、89）的共同组成了一个弹簧-阻尼系统。