[发明专利]共面气浮正交解耦与滑动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器

摘要

共面气浮正交解耦与滑动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器属于精密隔振技术领域，隔振器主体的套筒与下安装板之间通过磁悬浮平面电机的磁悬浮作用进行承载，活塞筒与套筒之间通过气浮面进行润滑与支撑，上安装板与下安装板之间的水平直线运动自由度通过共面正交气浮导轨进行解耦，二者之间的角运动自由度通过滑动关节轴承进行解耦，电机、位移传感器、限位开关与控制器、驱动器构成位置闭环反馈控制系统，对上、下安装板的相对位置进行精确控制；本发明具有三维近似零刚度、高定位精度、直线运动自由度和角运动自由度解耦的特性，可有效解决超精密测量仪器与加工装备、尤其是步进扫描光刻机中的高性能隔振问题。

主权项

一种共面气浮正交解耦与滑动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器，由上安装板(1)、下安装板(2)、洁净压缩气源(3)、气管(26)和隔振器主体(4)组成，隔振器主体(4)安装在上安装板(1)与下安装板(2)之间，洁净压缩气源(3)通过气管(26)与隔振器主体(4)连接，其特征在于：所述隔振器主体(4)的结构是套筒(6)的下表面与下安装板(2)通过磁悬浮平面电机(24)的磁悬浮作用形成的磁浮间隙(21)进行承载，活塞筒(5)倒扣安装在套筒(6)内，并与套筒(6)通过径向承载圆柱气浮面(22)润滑与支撑，滑动关节轴承(7)安装在活塞筒(5)和上安装板(1)之间，套筒(6)与X向气浮导轨(29)通过X向导轨气浮面(31)润滑与导向，X向气浮导轨(29)与下安装板(2)通过Z向承载气浮面(33)润滑与支撑，Y向气浮导轨(30)与下安装板(2)刚性连接，X向气浮导轨(29)的两端与Y向气浮导轨(30)通过Y向导轨气浮面(32)润滑与导向；Z向音圈电机(10)、Z向位移传感器(13)与Z向限位开关(16)安装在活塞筒(5)与套筒(6)之间，X向位移传感器(11)、X向限位开关(14)与Y向位移传感器(12)、Y向限位开关(15)安装在套筒(6)与下安装板(2)之间，Z向音圈电机(10)的驱动力方向和磁悬浮平面电机(24)的X向驱动力、Y向驱动力方向两两互相垂直，Z向位移传感器(13)、Z向限位开关(16)的作用线方向与Z向音圈电机(10)的驱动力方向一致，X向位移传感器(11)、X向限位开关(14)的作用线方向与磁悬浮平面电机(24)的X向驱动力一致，Y向位移传感器(12)、Y向限位开关(15)的作用线方向与磁悬浮平面电机(24)的Y向驱动力方向一致；X、Y、Z向位移传感器(11、12、13)和X、Y、Z向限位开关(14、15、16)分别与控制器(19)的信号输入端连接，控制器(19)的信号输出端与驱动器(20)的信号输入端连接，驱动器(20)的信号输出端分别与磁悬浮平面电机(24)、Z向音圈电机(10)连接。