柔性铰链机构、超精密直线运动平台及双工件工作台制造技术

本申请公开了一种柔性铰链机构、超精密直线运动平台及双工件工作台，柔性铰链机构可以通过控制至少三个音圈电机的同步升降来实现工作台的高度调节，可以通过处于同一边上的音圈电机升降与其它边上的音圈电机产生高度差来实现工作台的偏转俯仰。一方面采用冗余驱动替代并联机构，无需解耦；另一方面，采用音圈电机驱动的柔性铰链组，所述柔性铰链片组分别与所述基座和工作台固定，单一模态，避免了高速运动时的多模态叠加。上述柔性铰链机构可应用在机械导轨式直线平台上，通过偏摆俯仰和高度调节，实现更高的平面度和直线度；还可以配合接触切换式多轴气浮导轨平台，六自由度工件台，满足光刻机的六自由度调整需求。

【技术实现步骤摘要】
柔性铰链机构、超精密直线运动平台及双工件工作台
本专利技术涉及高端装备制造
，具体涉及一种柔性铰链机构、超精密直线运动平台及双工件工作台。
技术介绍
高速精密运动平台是高端装备的核心基础部件，广泛应用于半导体制造、激光加工、精密检测中。随着技术的发展，对运动平台的定位精度、重复定位精度、直线度、平面度都提出了极高的要求。在先技术专利技术了刚柔耦合运动平台和刚柔耦合气浮平台，通过柔性铰链弹性变形补偿摩擦死区，解决了定位精度和重复定位精度的问题。然而，机械导轨直线平台直线度和平面度受制造和安装误差的影响，只能达到微米级。另外，光刻机平台需要XY大范围运动和三个角度与Z方向的精密微调。在先专利技术只解决了XY大范围精密运动和Z轴旋转微调问题。需要能够调节Z(高度)方向和俯仰偏转的三自由度机构来实现直线度平面度的补偿或者组成六自由度精密运动平台，满足光刻机等高端装备的需求。现有三自由度调节机构主要有能够调节两个偏角和高度方向的刚性平台，主要用于光学仪器中。另一类三自由度调节机构是并联柔性铰链机构，各自由度存在运动耦合，运动控制较为困难。当行程要求较大时，通常采用压电陶磁驱动多级放大机构来实现。在高速时，多级放大机构存在多模态振动叠加，精密位置控制困难。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种柔性铰链机构、超精密直线运动平台及双工件工作台。为了克服现有技术的不足，本专利技术所提供的技术方案是：第一方面，本专利技术提供一种柔性铰链机构，包括基座、工作台、柔性铰链片组和至少三个音圈电机，所述工作台间隔设于所述工作台上方,所述至少三个音圈电机在所述基座和所述工作台之间排成多边形,所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子固定在所述基座上，所述音圈电机动子与所述工作台连接；所述柔性铰链片组的一端与所述连接部固定，所述柔性铰链片组的另一端与所述工作台固定。在一个实施例中，所述基座包括矩形基座，所述工作台为矩形工作台，所述至少三个音圈电机包括四个音圈电机，所述四个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述矩形基座的四角，所述四个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述矩形工作台的四角。在一个实施例中，所述基座包括正三角形基座，所述工作台为三角形工作台，所述至少三个音圈电机包括三个音圈电机，所述三个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述三角形基座的三个角，所述三个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述三角形工作台的三个角。在一个实施例中，柔性铰链机构还包括测量装置，所述测量装置包括读数头和光栅，所述光栅固定在所述音圈电机动子上，所述读数头固定在所述基座上。在一个实施例中，所述测量装置还包括读数头支架，所述读数头通过读数头支架固定在所述基座上。在一个实施例中，柔性铰链机构还包括连接架，所述连接架设于所述音圈电机动子与所述工作台之间，所述连接架分别与所述音圈电机动子和所述工作台相连接。在一个实施例中，柔性铰链机构还包括固定板和固定块，所述柔性铰链片组的一端通过所述固定板与所述工作台相固定，所述柔性铰链片组的另一端通过固定块与所述连接部相固定。在一个实施例中，所述柔性铰链片组包括多个柔性铰链片和隔离块，所述隔离块设于每两个相邻的所述柔性铰链片之间，所述柔性铰链片的片数根据所述工作台的负载进行变化。第二方面，本专利技术提供一种超精密直线运动平台，包括第一方面所描述的柔性铰链机构和刚柔耦合直线平台，所述柔性铰链机构中的基座与所述刚柔耦合直线平台中的柔性铰链工作台相固定。第三方面，本专利技术提供一种双工件工作台，包括第一方面所描述的柔性铰链机构和双工件气浮平台；所述双工件气浮平台包括Y轴直线运动平台、X轴直线运动平台和绕Z轴旋转装置，所述柔性铰链机构中的基座与所述X轴直线运动平台中的柔性铰链工作台相固定。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种柔性铰链机构、超精密直线运动平台及双工件工作台，柔性铰链机构可以通过控制至少三个音圈电机的同步升降来实现工作台的高度调节，可以通过处于同一边上的音圈电机升降与其它边上的音圈电机产生高度差来实现工作台的偏转俯仰。一方面采用冗余驱动替代并联机构，无需解耦；另一方面，采用音圈电机驱动的柔性铰链组，所述柔性铰链片组分别与所述基座和工作台固定，单一模态，避免了高速运动时的多模态叠加。上述柔性铰链机构可应用在机械导轨式直线平台上，通过偏摆俯仰和高度调节，实现更高的平面度和直线度；还可以配合接触切换式多轴气浮导轨平台，六自由度工件台，满足光刻机的六自由度调整需求。附图说明附图作为本申请的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的一种柔性铰链机构的整体结构示意图；图2是专利技术实施例提供的一种柔性铰链机构的主视图；图3是专利技术实施例提供的一种柔性铰链机构的俯视图；图4是专利技术实施例提供的另一种柔性铰链机构的整体结构示意图；图5是专利技术实施例提供的另一种柔性铰链机构的主视图图6是图5中I部位的局部放大图；图7是图5中沿C-C方向对应的剖视图；图8是图7中II部位的局部放大图；图9是专利技术实施例提供的另一种柔性铰链机构的俯视图；图10是专利技术实施例提供的超精密直线运动平台的整体结构示意图；图11是专利技术实施例提供的超精密直线运动平台的主视图；图12是专利技术实施例提供的超精密直线运动平台的俯视图；图13是专利技术实施例提供的双工件工作台的整体结构示意图；图14是专利技术实施例提供的双工件工作台的主视图；图15是专利技术实施例提供的双工件工作台的俯视图。需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。图1至图3示出了本申请柔性铰链机构的具体结构。柔性铰链机构，包括基座、工作台、柔性铰链片组和至少三个音圈电机，所述工作台间隔设于所述工作台上方,所述至少三个音圈电机在所述基座和所述工作台之间排成多边形,所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子固定在所述基座上，所述音圈电机动子与所述工作台连接；所述基座大于所述工作台的尺寸，所述基座上所述工作台正投影区域外具有与所述工作台高度平齐的连接部，所述柔性铰链片组的一端与所述连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性铰链机构，其特征在于，包括基座、工作台、柔性铰链片组和至少三个音圈电机，所述工作台间隔设于所述基座上方,所述至少三个音圈电机在所述基座和所述工作台之间排成多边形,所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子固定在所述基座上，所述音圈电机动子与所述工作台连接；所述柔性铰链片组的一端与所述连接部固定，所述柔性铰链片组的另一端与所述工作台固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性铰链机构，其特征在于，包括基座、工作台、柔性铰链片组和至少三个音圈电机，所述工作台间隔设于所述基座上方,所述至少三个音圈电机在所述基座和所述工作台之间排成多边形,所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子固定在所述基座上，所述音圈电机动子与所述工作台连接；所述柔性铰链片组的一端与所述连接部固定，所述柔性铰链片组的另一端与所述工作台固定。


2.根据权利要求1所述的柔性铰链机构，其特征在于，所述基座包括矩形基座，所述工作台为矩形工作台，所述至少三个音圈电机包括四个音圈电机，所述四个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述矩形基座的四角，所述四个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述矩形工作台的四角。


3.根据权利要求1所述的柔性铰链机构，其特征在于，所述基座包括三角形基座，所述工作台为三角形工作台，所述至少三个音圈电机包括三个音圈电机，所述三个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述三角形基座的三个角，所述三个音圈电机的音圈电机定子分别固定于所述三角形工作台的三个角。


4.根据权利要求1所述的柔性铰链机构，其特征在于，还包括测量装置，所述测量装置包括读数头和光栅，所述光栅固定在所述音圈电机动子上，所述读数头固定在所述基座上。


5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志军，黄建彬，苏丽云，黄瑞锐，
申请(专利权)人：佛山市华道超精科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44