高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台

摘要

本发明公开了一种高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台，包括基座、X轴运动模块、Y轴运动模块和X、Y位置检测装置。Y轴运动模块由Y向旋转电机通过Y向丝杠螺母驱动，并由直线导轨导向，直线导轨固定于基座之上。X轴运动模块位于Y轴运动模块之内，由X向旋转电机通过X向丝杠螺母驱动，工作台底面紧贴基座。其Y轴运动模块和X轴运动模块安装在同一基座之上，组成工作台与两运动轴等高的二自由度共基面的运动工作台。X、Y运动模块运用精密的直线光栅实时回馈运动工作台在二维平面内的位置信号，实现定位系统的全闭循环位置控制，可用于半导体与超精密加工的光刻技术、微制造、表面形貌测量及超精密坐标测量等方面。

主权项

1.一种高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台，包括基座(3)，其特征在于，在基座(3)上安装有X轴运动模块(1)、Y轴运动模块(2)和X、Y向位置检测装置(4)，其中X轴运动模块(1)位于Y轴运动模块(2)之内；Y轴运动模块(2)由Y向旋转电机(207)驱动，并由固定于基座(3)之上的直线导轨导向；X轴运动模块(1)由X向旋转电机(106)驱动，Y轴运动模块(2)和X轴运动模块(1)为内外两层分布，同一运动平面；X、Y向位置检测装置(4)用于分别实时控制X轴运动模块(1)与Y轴运动模块(2)的位置信号；并由各自的行程开关控制运动模块运动范围；所述的X轴运动模块(1)主要由柔性铰链连接板(101)，连接板(102)，螺母(103)，丝杠支撑支座(104a)，丝杠固定支座(104b)，联轴器(105)，X轴旋转电机(106)，滚珠丝杠(107)，电机固定支架(108)，预压弹簧(109)，工作台(110)，右挡板(111a)，左挡板(111b)，进气孔(112a)，负压腔(112b)，气膜腔(112c)，第一行程开关(113)，顶板(114)，底板(115)构成；X轴旋转电机(106)通过安装在Y轴左滑块架(202)上的电机固定支架(108)固定，X轴滚珠丝杠(107)由丝杠固定支座(104b)、丝杠支撑支座(104a)采用一端固定一端游动支撑方式固定在Y轴运动模块上；预压弹簧(109)一端固定在左滑块架(202)上，另一端固定工作台(110)上；Y轴运动模块(2)主要由Y轴右滑块架(201)，Y轴左滑块架(202)，导轨外侧架(203)，导轨内侧架(204)，左直线导轨(205a)，右直线导轨(205b)，预压弹簧(206)，Y轴旋转电机(207)，电机固定支架(208)，联轴器(209)，丝杠支撑支座(210a)，丝杠固定支座(210b)，Y轴滚珠丝杠(211)，螺母(212)，连接板(213)，第二行程开关(214)，X轴左滑动导轨(215a)，X轴右滑动导轨(215b)构成；旋转电机(207)通过电机固定支架(208)安装于基座(3)上；Y轴滚珠丝杠(211)由丝杠固定支座(210b)、丝杠支撑支座(210a)采用一端固定一端游动支撑方式固定在基座(3)上；X、Y向位置检测装置(4)主要由X向光栅尺(4a)，X向光栅读数头(4b)，Y向光栅尺(4c)，Y向光栅读数头(4d)构成；其中，Y向光栅尺(4c)固定在基座(3)上，Y向光栅读数头(4d)固定于Y轴右滑块架(201)下侧；X向光栅尺(4a)固定在导轨内侧架(204)上，Y向光栅读数头(4b)固定工作台(110)左侧；所述的第一行程开关(113)固定在导轨外侧架(203)的两侧；工作台(1 10)与基座(3)采用大基面作为半悬浮工作面，工作台底板(115)与基座(3)之间形成一层气膜，减小载荷对基座(3)的压力；所述的第二行程开关(214)固定在基座(3)的两侧；导轨外侧架(203)和导轨内侧架(204)内侧分别安装固定有X轴右滑动导轨(215b)和X轴左滑动导轨(215a)，预压弹簧(206)一端固定在基座(3)上，另一端固定在导轨外侧架(203)上，以消除模块运动过程中丝杠可能产生的间隙。