[发明专利]一种精密直线运动台

说明书

本发明提供了一种精密直线运动台，包括基座，基座上设置有导轨，导轨上设置载物台，导轨为气浮式结构，载物台的下端面与导轨的上端面之间形成气体薄膜，载物台可沿导轨气浮滑动；所述载物台下端通过过盈配合连接有动子，导轨为开口朝上的U形结构，导轨相对的内侧面上分别设置有两组永磁体阵列模块，永磁体阵列模块与导轨等长，动子夹设在两组永磁体阵列模块中间；永磁体阵列模块包括背铁和粘设在背铁内的梯形磁体阵列。该精密直线运动台与传统运动台相比，推力性能更好，且内部摩擦力近乎为零，可以达到很高的定位精度。

技术领域

本发明属于机电工程技术领域，涉及一种精密直线运动台。

背景技术

精密定位技术是半导体制造、精密数控机床、精密光学仪器、纳米表面形貌测量等领域的基础性技术，它是衡量一个国家现代工业生产和科学研究发展水平的重要标志。精密直线定位系统中传统的驱动机构采用“步进电机+滚珠丝杠”的传动方式，由于这种驱动方式必须依靠机械接触（螺纹、滚珠、螺母之间的接触）传递推力，难以避免摩擦、磨损、间隙、变形带来的一系列问题。虽然在这些问题通过不同的改进方法可以使传动性能得到提高，但问题很难从根本上解决。为解决这种问题，提出了“直接传动”的概念，将电能直接转换成直线运动机械能，取消了电动机到工作部件之间的各种中间环节，即采用直线电机进行驱动的精密直线运动台。但采用无铁芯直线电机驱动的精密直线运动台，由于驱动电机自身结构的缺点，缺少铁芯的聚磁作用，导致运动台的推力较小。而且精密直线运动台中通常需配置滚珠式导轨进行导向，滚珠式导轨与直线电机在精密直线运动台中需分别独立进行安装，安装过程对精度要求非常高，而且安装过后滚珠式导轨也难以避免存在摩擦力，摩擦力对于精密直线运动台的定位性能存在不良影响。故采用无铁芯直线电机驱动的精密直线运动台中依旧有推力不足、存在不良摩擦力的缺点。对于精密直线运动台推力不足的缺点，现有技术可以采用动子绕组线圈并联的方式解决，但这样会减少运动台的有效定位行程。因此提高精密运动台的推力，减小甚至消除不良摩擦力，成了目前需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种新型阵列下的精密直线运动台，要解决现有精密直线运动台推力不足的缺点，同时解决现有精密直线运动台中存在不良摩擦力的缺点。

为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：

一种精密直线运动台，包括基座，所述基座上设置有导轨，导轨上设置载物台，所述导轨为气浮式结构，载物台的下端面与导轨的上端面之间形成气体薄膜，载物台可沿导轨气浮滑动；所述载物台下端通过过盈配合连接有动子，所述导轨为开口朝上的U形结构，导轨相对的内侧面上分别设置有两组永磁体阵列模块，所述永磁体阵列模块与导轨等长，所述动子夹设在两组永磁体阵列模块中间；

所述永磁体阵列模块包括背铁和粘设在背铁内的梯形磁体阵列，背铁固定于导轨内侧，所述梯形磁体阵列由多个沿导轨长度方向排列的磁体单元顺序相接构成，磁体单元为等腰梯形，相邻的磁体单元上底紧挨着相邻磁体单元的下底，磁体单元的充磁角度依次改变90度；

两组永磁体阵列模块上的磁体单元均相对对称设置，沿中心线对称分布的磁体单元水平充磁方向相反，沿中心线对称分布的磁体单元垂直充磁方向相同。

所述等腰梯形下角角度变化在45度-53度范围内。

所述导轨两端外设置有端盖，在所述导轨两端内壁均设置有防撞块；所述基座上设置光栅尺，载物台上设置有光栅尺读数头，所述光栅尺和光栅尺读数头通过线缆连接，线缆通过拖链约束。

所述磁体单元由钕铁硼永磁体制成。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种新型磁极阵列、采用气浮支撑的精密直线运动台，通过该新型磁极阵列方式与气浮的配合，既可以解决现有精密直线运动台推力不足的缺点，又可以消除滚珠导轨产生不良摩擦力的影响。该精密直线运动台与传统运动台相比，推力性能更好，且内部摩擦力近乎为零，可以达到很高的定位精度。