[发明专利]一种基于机械导轨和平面电机的位移装置

说明书

本发明公开一种基于机械导轨和平面电机的位移装置，包括：工作台、基座、中层运动机构、一套第一类导轨、一套第二类导轨、第一类光栅尺和第二类光栅尺，其中，一套第一类导轨包括两个平行的第一类导轨，配置在与磁体块系统平行的一个XY平面上，用于连接中层运动机构和所述工作台，为工作台相对于中层运动机构的运动提供导向；一套第二类导轨包括两个平行的第二类导轨，配置在与磁体块系统平行的另一个XY平面上，用于连接基座和中层运动机构，为中层运动机构相对于基座的运动提供导向；第一类光栅尺和第一类导轨平行配置，用于测量工作台相对于中层运动机构的位移；第二类光栅尺和第二类导轨平行配置，用于测量中层运动机构相对于基座的位移。

技术领域

本发明涉及精密运动系统领域，尤其涉及一种基于机械导轨和平面电机的位移装置。

背景技术

现有的基于直线电机的机械导轨运动台是一个X方向直线电机运动台和一个Y方向直线度电机运动台在Z方向叠加而成的，即X方向直线电机做为执行器实现整个Y方向运动台在X方向上的运动；Y方向直线电机做为执行器实现负载在Y方向上的运动。叠加式的XY运动台的移动质量较大，难以同时实现负载在XY两个方向上的高加速度的运动，也就难以提高XY运动台的工作效率。发明专利CN201680039160.4提出的磁悬浮平面电机位移装置，需要6自由度的位移测量，成本很高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种基于机械导轨和平面电机的位移装置，包括：工作台、基座、中层运动机构、一套第一类导轨、一套第二类导轨、第一类光栅尺和第二类光栅尺，其中，所述基座设计有一个工作区域，并且所述基座包括磁体块系统，所述磁体块系统包括：

多个第一类磁体块，每个所述第一类磁体块包括多个在第一方向(X)上大致线性延伸的第一磁体，每个所述第一磁体具有与所述第一方向(X)大致正交的磁化方向，而且至少两个所述第一磁体具有彼此不同的磁化方向；以及

多个第二类磁体块，每个所述第二类磁体块包括多个在第二方向(Y)上大致线性延伸的第二磁体，所述第二方向(Y)与所述第一方向(X)大致正交，每个所述第二磁体具有与所述第二方向(Y)大致正交的磁化方向，而且至少两个所述第二磁体具有彼此不同的磁化方向，

其中，所述工作台沿第三方向(Z)可移动地与所述基座邻接配置，所述第三方向(Z)与所述第一方向(X)和所述第二方向(Y)均大致正交，所述工作台包括电机线圈系统，所述电机线圈系统至少包括：

一组第一类三相线圈，每个所述第一类三相线圈包括多个第一类线圈，所述第一类线圈在所述第一方向(X)的尺寸大于其在所述第二方向(Y)的尺寸；以及

一组第二类三相线圈，每个所述第二类三相线圈包括多个第二类线圈，所述第二类线圈在所述第二方向(Y)的尺寸大于其在所述第一方向(X)的尺寸；

所述第一类三相线圈在所述第二方向(Y)上的尺寸大致等于n(m₃+m₄)，其中n＝1,2,3,…，且m₃是特定的所述第一类磁体块在所述第二方向(Y)上的尺寸，而m₄是与所述特定的所述第一类磁体块邻接配置的所述第二类磁体块在所述第二方向(Y)上的尺寸，并且所述第二类三相线圈在所述第一方向(X)上的尺寸大致等于n(m₁+m₂)，其中n＝1,2,3,…，且m₁是特定的所述第一类磁体块在所述第一方向(X)上的尺寸，而m₂是与所述特定的所述第一类磁体块邻接配置的所述第二类磁体块在所述第一方向(X)上的尺寸；

所述一套第一类导轨包括两个平行的第一类导轨，配置在与所述磁体块系统平行的一个XY平面上，用于连接所述中层运动机构和所述工作台，为所述工作台相对于所述中层运动机构的运动提供导向；所述一套第二类导轨包括两个平行的第二类导轨，配置在与所述磁体块系统平行的另一个XY平面上，用于连接所述基座和所述中层运动机构，为所述中层运动机构相对于所述基座的运动提供导向；