[发明专利]基于方箱的超精密X-Y气浮平面定位平台

说明书

本发明涉及基于方箱的超精密X‑Y气浮平面定位平台，在花岗石支承平台上设置有超精密花岗石基准方箱、X向运动气浮导轨部件和Y向运动气浮导轨部件，超精密花岗石基准方箱为矩形框架结构，其设置在Y向运动气浮导轨部件内可实现基准方箱的Y向运动，在基准方箱的外部套设所述X向运动气浮导轨部件，X向运动气浮导轨部件为矩形框架结构，基准方箱与X向运动气浮导轨部件之间的四个接触面均设有气浮结构薄膜，X向运动气浮导轨部件的上端面设有X向驱动直线电机组件和X向检测定光栅组件，X向运动气浮导轨部件可在基准方箱上X向气浮运动。将二维气浮运动定位平台的定位精度从微米向亚微米及甚至纳米级方向趋近。

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种基于方箱的超精密X-Y气浮平面定位平台。

背景技术

近年来国内外对精密及超精密加工和测量设备需求量逐渐增加,精密和超精密运动导轨及平台在光刻技术、超精密加工、生物检测技术、纳米表面形貌测量等领域具有了广泛的应用。精密和超精密运动导轨及平台能够实现加工或检测对象的精密运动和精确控制，是各种领域中精密加工和精密检测设备中的重要部件之一，包括光刻机、超精密数控机床、三坐标测量仪等。随着微电子技术、信息技术及生物工程等新兴科技领域的发展，加工和检测对象的特征尺寸逐步从毫米发展到微米、亚微米，目前已经达到纳米水平并向亚纳米发展，对精密和超精密运动导轨和平台提出了高精度、高分辨率、低振动、低污染等方面更为严格的要求。对精密和超精密运动导轨和平台中机构支承设计、驱动、控制、检测定位以及制造等多方面的关键技术提出了挑战。

超精密机床是实现超精密加工的首要基础条件,而导轨部件和动力驱动部件是超精密机床和测量设备中的关键部件。随着微电子技术、信息技术及生物工程等新兴科技领域的发展，加工和检测对象的特征尺寸逐步从毫米发展到微米、亚微米，目前已经达到纳米水平并向亚纳米发展，对精密和超精密运动导轨和平台提出了高精度、高分辨率、低振动、低污染等方面更为严格的要求。对精密和超精密运动导轨和平台中机构支承设计、驱动、控制、检测定位以及制造等多方面的关键技术提出了挑战。国内外工业界与学术界大量的研究人员不断研究和提升无摩擦支撑技术和无摩擦直接驱动和控制技术，提高精密和超精密运动导轨和平台的运动精度和定位精度。因此研制新型高速精密驱动系统是国内外的研究热点。直线电机的出现解决传统进给伺服系统的不足，使得直线驱动技术在精密制造业和测量行业的应用日益广泛。

由于空气静压导轨具有粘性低、振动小、热稳定性好及无污染等优点,超精密加工和测量等精密机械越来越多采用空气静压导轨；空气静压导轨的定位、运动精度可以达到亚微米级甚至纳米级,因此空气静压导轨在超精密加工领域中的应用越来越广泛。尽管与传统运动机构相比，气浮支承显著改善了超精密运动导轨的动力学性能，但气浮支承内部气流运动引起流场的振动仍然不容忽视。微振动的振动幅度较小，一般在几纳米至几百纳米之间；气锤振动即气锤的振幅大，它破坏了气浮支承的稳定性,使得气膜润滑层失效。随着气浮运动导轨的定位精度向纳米甚至亚纳米量级提升，即使是气浮支承的微振动也将成为制约超精密运动导轨性能的关键因素，引起了国际学术界的普遍关注。在追求高速、高精度的情况下，对直线电机驱动的推动力的稳定性和气浮静压导轨的气膜的稳定性也提出了较高要求，微小的扰动都会影响到整个运动系统的精度；因此，亟需研制一款超精密的X-Y方向定位平台。

发明内容

本申请针对当前精密测试和加工领域对高速、高加速驱动伺服系统和高精密的定位、运动的要求，提供一种基于方箱的超精密X-Y气浮平面定位平台，解决现有技术中定位平台定位不准确，定位误差大的缺陷。

本发明的技术方案如下: