[发明专利]多轴定位装置

摘要

本发明揭示一种可连同检验系统一起使用的多轴定位系统，所述多轴定位系统包含对应于多个轴的多个位置传感器以及也对应于多个轴的多个电机，以为物体在最多6个自由度内的可控制移动提供高准确度、高负载及经扩展行程。所述多轴定位系统的一些实施例可包含x‑y载台组合件、耦合到所述x‑y载台组合件的底板组合件、耦合到所述底板组合件的顶板组合件及紧固到所述顶板组合件的卡盘，其中多个位置传感器经构造以测量所述x‑y载台组合件与所述顶板组合件之间的位移。

主权项

一种多轴定位系统，其包括：(A)x‑y载台组合件，其包含：(i)底座，其可紧固到稳定表面，(ii)上部载台，(iii)第一线性致动器，其经构造以产生所述上部载台相对于所述底座沿着第一x‑y载台轴的可控制位移，(iv)第二线性致动器，其经构造以产生所述上部载台相对于所述底座沿着第二x‑y载台轴的可控制位移，所述第一x‑y载台轴基本上垂直于所述第二x‑y载台轴，及(v)所述上部载台的上部表面，所述上部载台包含经构造以滑动地接纳多个相应无源参考表面且各自包含经加压气体端口的多个平坦光滑有源参考表面；(B)底板组合件，其包含：(i)底板主体，(ii)多个无源参考表面，其安置在所述底板主体上、安置在所述底板主体的底部表面上且定位在所述底板主体的外部分上，以与所述x‑y载台组合件的相应有源参考表面对准，(iii)多个弹性悬置部件，其安置在所述底板主体的外部分上且从所述底板的顶部部分向上延伸，及(iv)至少一个压电电机，其紧固到所述底板主体且包含压电电机安装表面，借此所述压电电机经构造以使所述安装表面相对于所述底板主体围绕所述底板的中心轴而旋转；(C)顶板组合件，其包含：(i)顶板主体，(ii)多个悬置部件安装件，其安置在所述顶板主体的外部分上、接纳所述底板的相应弹性悬置部件的上部端；及(D)薄的带槽式挠曲组合件，其耦合在所述底板与所述顶板之间且包含挠曲主体，所述挠曲主体包括(i)中心轴，(ii)中心孔口，及(iii)多个槽，其从所述中心轴及中心膛孔径向延伸且在所述挠曲主体的径向外边缘以内终止，以划界出所述挠曲主体的至少一个固定扇形区及所述挠曲主体的至少一个沿圆周邻近的可移动扇形区，且其中所述至少一个固定扇形区的内部分紧固到所述底板组合件的相应压电电机安装表面且所述至少一个可移动扇形区的内部分紧固到所述顶板，其中所述挠曲组合件经构造以允许所述底板组合件与所述顶板组合件之间的倾斜轴、俯仰轴及Z轴相对移动且将相对θ位移从所述底板组合件的所述至少一个压电电机传输到所述顶板组合件；(E)多个Z轴电机，其安置且操作地耦合在所述底板的对应外部分与所述顶板的相应外部分之间，且经构造以产生所述底板与所述顶板的所述相应外部分之间的Z轴位移；(F)多个Z轴位置传感器，其操作地耦合到所述顶板且经构造以测量所述顶板的Z轴位移；及(G)至少一个θ位置传感器，其安置且操作地耦合在所述x‑y载台组合件的所述上部载台与所述顶板之间，且经构造以测量所述上部载台与所述顶板之间沿θ旋转方向的相对位移；(H)至少一个θ电机，其操作地耦合在所述底板组合件与所述x‑y载台组合件的所述上部载台之间，所述至少一个电机经构造以使所述底板组合件相对于所述上部载台沿θ方向旋转；(I)精密轴承组合件，其操作地耦合在所述x‑y载台组合件的所述上部载台与所述底板主体之间，且经构造以将所述底板组合件相对于所述x‑y载台组合件的θ旋转限定于围绕所述精密轴承组合件的中心轴的旋转，其中所述中心轴相对于所述上部载台是固定的；及(J)控制器系统，其操作地耦合到所述定位系统的所述电机、所述位置传感器及所述线性致动器。