运动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种运动系统，运动系统包括精密运动装置和自适应减振装置，自适应减振装置包括柔性感应部、功率放大器和压电陶瓷致动器，在运动机构加减速过程中，柔性感应部随运动机构运动，柔性感应部在运动过程中弹性变形并将变形量转化为电信号，然后功率放大器对柔性感应部发出的信号进行放大作用后输送至压电陶瓷致动器从而控制压电陶瓷致动器动作，压电陶瓷致动器对支撑框架施加平衡力矩，平衡力矩为和偏转力矩方向相反的一对力偶，从而抵消了运动机构在竖直方向的偏转力矩，极大地削弱了由偏转力矩引发的振动对精密运动装置的运动精度和稳定性产生的影响。并且，本方案简化了信号传递链路和处理环节，整个信号传递链路相对简单且高效。相对简单且高效。相对简单且高效。

【技术实现步骤摘要】
运动系统


[0001]本专利技术涉及集成电路制造
，具体而言，涉及一种运动系统。

技术介绍

[0002]在集成电路制造领域，精密运动装置(也称精密运动台)技术是装备制造系统的核心技术，一直受到行业内的高度重视。在精密运动装置中，平面运动台的大行程运动往往会引起大幅值的振动影响，尤其是在加速或减速过程中产生的冲击振动影响，对精密运动装置的精度和稳定性干扰很大，因此需要专门的装置或措施，来降低运动过程中尤其是加减速过程引起的振动影响。
[0003]精密运动装置中的运动机构包括平面运动台和平衡质量组件，通过平衡质量组件充当反力引导机构来抵消平面运动台运动过程中的振动影响。平衡质量组件消除振动影响依赖的是动量定理，可以解决掉水平方向上的振动影响，但对于由于平面运动台和平衡质量组件的质心在竖直方向上不共面所引起的偏转力矩作用，却没有很好的解决掉。仅依靠机械定位接口和空气弹簧的压紧作用，尽可能地保持精密运动装置的位置较少地受到影响，但是这严重依赖机械定位接口的刚度和空气弹簧的充气刚度。特别地，空气弹簧充入的正压气体受气源泵影响会产生气压波动，以及平面运动台的加速、减速动作会加剧偏转力矩的冲击振动作用，给精密运动装置在水平面的偏转定位精度带来极大地不利影响。
[0004]当然，针对由于平面运动台和平衡质量组件的质心在竖直方向上不共面所引起的偏转力矩作用，有装备厂商采用在精密运动装置的支撑框架和硬化框架或硬化地基之间设置四组惯性致动器的方式，通过惯性致动器的出力抵消偏转力矩在四个支撑点处的分力，从而达到消除偏转力矩的振动影响的效果。但是，惯性致动器受体积所限制，其中的惯性质量块体积和质量有限，对于一般的中低速运动所引起的偏转力矩尚能起到很好的振动抵消作用，但对于高速和高加速运动所引起的偏转力矩作用，受出力大小限制，很难起到较好的振动抵消作用。另外，采取惯性致动器抵消振动的方式，惯性致动器也需要配备相应的控制环路，这样整个减振控制系统较为复杂，导致控制反馈信号的时间迟滞影响，降低了实时有效地进行振动冲击抵消的作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种运动系统，以解决现有技术中的精密运动装置不能很好地抵消偏转力矩的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种运动系统，包括：精密运动装置，精密运动装置包括支撑框架和运动机构，运动机构可移动地设置于支撑框架；自适应减振装置，自适应减振装置包括柔性感应部、功率放大器和压电陶瓷致动器，柔性感应部设置于运动机构，压电陶瓷致动器设置于支撑框架，柔性感应部、功率放大器和压电陶瓷致动器依次电连接；其中，在运动机构加减速过程中，柔性感应部沿运动方向弹性变形并发出信号，功率放大器接收柔性感应部发出的信号并控制压电陶瓷致动器动作，压电陶瓷致动器对支撑框架施加
平衡力矩，以抵消运动机构在竖直方向的偏转力矩。
[0007]进一步地，运动机构包括平衡质量组件和平面运动台，平衡质量组件可移动地设置在支撑框架上，平面运动台可移动地设置在平衡质量组件上，平面运动台相对于平衡质量组件可沿第一方向和/或第二方向移动，第一方向和第二方向相互垂直；其中，柔性感应部设置在平衡质量组件和/或平面运动台，压电陶瓷致动器设置在支撑框架的下侧。
[0008]进一步地，柔性感应部包括柔性机构和压电结构，柔性机构包括安装支架、柔性簧片和质量结构，压电结构包括第一压电膜片和第二压电膜片，安装支架安装在平衡质量组件和/或平面运动台上，柔性簧片的两端分别和安装支架连接，质量结构安装在柔性簧片上；柔性簧片在厚度方向的两面分别为第一面和第二面，第一面和第二面的法向均平行于第一方向，或第一面和第二面的法向均平行于第二方向；第一压电膜片贴在第一面，第二压电膜片贴在第二面，第一压电膜片、第二压电膜片均和功率放大器电连接。
[0009]进一步地，安装支架包括第一支架和第二支架，第一支架和/或第二支架安装在运动机构上，第一支架的一端和第二支架的一端夹紧柔性簧片的一端，第一支架的另一端和第二支架的另一端夹紧柔性簧片的另一端；质量结构包括第一质量块和第二质量块，第一质量块安装在第一面，第二质量块安装在第二面，且第一质量块和第二质量块均位于第一支架和第二支架围绕形成的腔体内；第一压电膜片具有第一凹槽，第一凹槽避让第一质量块，第二压电膜片具有第二凹槽，第二凹槽避让第二质量块。
[0010]进一步地，在运动机构加减速过程中，柔性簧片受惯性作用弹性变形，第一压电膜片和第二压电膜片随柔性簧片变形并分别产生输送至功率放大器的感应电动势；其中，柔性簧片的弹性变形量和对应的平衡质量组件或平面运动台的加速度具有预设的系数关系，第一压电膜片产生的感应电动势的值和第一压电膜片的变形量具有预设的系数关系，第二压电膜片产生的感应电动势的值和第二压电膜片的变形量具有预设的系数关系。
[0011]进一步地，第一压电膜片在厚度方向的两面分别作为正极和负极，第二压电膜片在厚度方向的两面分别作为正极和负极；第一压电膜片和第二压电膜片的极化方向均沿厚度方向，第一压电膜片和第二压电膜片的极化方向相同或相反。
[0012]进一步地，功率放大器包括第一放大器和第二放大器，压电陶瓷致动器包括第一致动器和第二致动器，其中，第一放大器的输入端的正极和第一压电膜片的正极连接，第一放大器的输入端的负极和第一压电膜片的负极连接，第一放大器的输出端的正极和第一致动器的正极连接，第一放大器的输出端的负极和第一致动器的负极连接；第二放大器的输入端的正极和第二压电膜片的负极连接，第二放大器的输入端的负极和第二压电膜片的正极连接，第二放大器的输出端的正极和第二致动器的正极连接，第二放大器的输出端的负极和第二致动器的负极连接；或，第二放大器的输入端的正极和第二压电膜片的正极连接，第二放大器的输入端的负极和第二压电膜片的负极连接，第二放大器的输出端的正极和第二致动器的负极连接，第二放大器的输出端的负极和第二致动器的正极连接。
[0013]或者，功率放大器包括第一放大器和第二放大器，压电陶瓷致动器包括第一致动器和第二致动器，其中，第一压电膜片的负极和第二压电膜片的正极连接，第一压电膜片的正极与第一放大器的输入端的正极、第二放大器的输入端的负极均连接，第二压电膜片的负极与第一放大器的输入端的负极、第二放大器的输入端的正极均连接，第一放大器的输出端的正极和第一致动器的正极连接，第一放大器的输出端的负极和第一致动器的负极连
接，第二放大器的输出端的正极和第二致动器的正极连接，第二放大器的输出端的负极和第二致动器的负极连接；或，第一压电膜片的正极和第二压电膜片的正极连接，第一压电膜片的负极和第二压电膜片的负极连接，第一压电膜片的正极与第一放大器的输入端的正极、第二放大器的输入端的正极均连接，第一压电膜片的负极与第一放大器的输入端的负极、第二放大器的输入端的负极均连接，第一放大器的输出端的正极和第一致动器的正极连接，第一放大器的输出端的负极和第一致动器的负极连接，第二放大器的输出端的正极和第二致动器的负极连接，第二放大器的输出端的负极和第二致动器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动系统，其特征在于，包括：精密运动装置(10)，所述精密运动装置(10)包括支撑框架(11)和运动机构，所述运动机构可移动地设置于所述支撑框架(11)；自适应减振装置(60)，所述自适应减振装置(60)包括柔性感应部、功率放大器(64)和压电陶瓷致动器(63)，所述柔性感应部设置于所述运动机构，所述压电陶瓷致动器(63)设置于所述支撑框架(11)，所述柔性感应部、所述功率放大器(64)和所述压电陶瓷致动器(63)依次电连接；其中，在所述运动机构加减速过程中，所述柔性感应部沿运动方向弹性变形并发出信号，所述功率放大器(64)接收所述柔性感应部发出的信号并控制所述压电陶瓷致动器(63)动作，所述压电陶瓷致动器(63)对所述支撑框架(11)施加平衡力矩，以抵消所述运动机构在竖直方向的偏转力矩。2.根据权利要求1所述的运动系统，其特征在于，所述运动机构包括平衡质量组件(17)和平面运动台(12)，所述平衡质量组件(17)可移动地设置在所述支撑框架(11)上，所述平面运动台(12)可移动地设置在所述平衡质量组件(17)上，所述平面运动台(12)相对于所述平衡质量组件(17)可沿第一方向和/或第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；其中，所述柔性感应部设置在所述平衡质量组件(17)和/或所述平面运动台(12)，所述压电陶瓷致动器(63)设置在所述支撑框架(11)的下侧。3.根据权利要求2所述的运动系统，其特征在于，所述柔性感应部包括柔性机构(61)和压电结构(62)，所述柔性机构(61)包括安装支架、柔性簧片(611)和质量结构，所述压电结构(62)包括第一压电膜片(621)和第二压电膜片(622)，所述安装支架安装在所述平衡质量组件(17)和/或所述平面运动台(12)上，所述柔性簧片(611)的两端分别和所述安装支架连接，所述质量结构安装在所述柔性簧片(611)上；所述柔性簧片(611)在厚度方向的两面分别为第一面(27)和第二面(28)，所述第一面(27)和所述第二面(28)的法向均平行于所述第一方向，或所述第一面(27)和所述第二面(28)的法向均平行于所述第二方向；所述第一压电膜片(621)贴在所述第一面(27)，所述第二压电膜片(622)贴在所述第二面(28)，所述第一压电膜片(621)、所述第二压电膜片(622)均和所述功率放大器(64)电连接。4.根据权利要求3所述的运动系统，其特征在于，所述安装支架包括第一支架(612)和第二支架(613)，所述第一支架(612)和/或所述第二支架(613)安装在所述运动机构上，所述第一支架(612)的一端和所述第二支架(613)的一端夹紧所述柔性簧片(611)的一端，所述第一支架(612)的另一端和所述第二支架(613)的另一端夹紧所述柔性簧片(611)的另一端；所述质量结构包括第一质量块(614)和第二质量块(615)，所述第一质量块(614)安装在所述第一面(27)，所述第二质量块(615)安装在所述第二面(28)，且所述第一质量块(614)和所述第二质量块(615)均位于所述第一支架(612)和所述第二支架(613)围绕形成的腔体内；所述第一压电膜片(621)具有第一凹槽，所述第一凹槽避让所述第一质量块(614)，所述第二压电膜片(622)具有第二凹槽，所述第二凹槽避让所述第二质量块(615)。5.根据权利要求3所述的运动系统，其特征在于，在所述运动机构加减速过程中，所述柔性簧片(611)受惯性作用弹性变形，所述第一压电膜片(621)和所述第二压电膜片(622)随所述柔性簧片(611)变形并分别产生输送至所述功率放大器(64)的感应电动势；其中，所述柔性簧片(611)的弹性变形量和对应的所述平衡质量组件(17)或所述平面运动台(12)的
加速度具有预设的系数关系，所述第一压电膜片(621)产生的感应电动势的值和所述第一压电膜片(621)的变形量具有预设的系数关系，所述第二压电膜片(622)产生的感应电动势的值和所述第二压电膜片(622)的变形量具有预设的系数关系。6.根据权利要求3所述的运动系统，其特征在于，所述第一压电膜片(621)在厚度方向的两面分别作为正极和负极，所述第二压电膜片(622)在厚度方向的两面分别作为正极和负极；所述第一压电膜片(621)和所述第二压电膜片(622)的极化方向均沿厚度方向，所述第一压电膜片(621)和所述第二压电膜片(622)的极化方向相同或相反。7.根据权利要求6所述的运动系统，其特征在于，所述功率放大器(64)包括第一放大器(641)和第二放大器(642)，所述压电陶瓷致动器(63)包括第一致动器(631)和第二致动器(632)，其中，所述第一放大器(641)的输入端的正极和所述第一压电膜片(621)的正极连接，所述第一放大器(641)的输入端的负极和所述第一压电膜片(621)的负极连接，所述第一放大器(641)的输出端的正极和所述第一致动器(631)的正极连接，所述第一放大器(641)的输出端的负极和所述第一致动器(631)的负极连接；所述第二放大器(642)的输入端的正极和所述第二压电膜片(622)的负极连接，所述第二放大器(642)的输入端的负极和所述第二压电膜片(622)的正极连接，所述第二放大器(642)的输出端的正极和所述第二致动器(632)的正极连接，所述第二放大器(642)的输出端的负极和所述第二致动器(632)的负极连接；或，所述第二放大器(642)的输入端的正极和所述第二压电膜片(622)的正极连接，所述第二放大器(642)的输入端的负极和所述第二压电膜片(622)的负极连接，所述第二放大器(642)的输出端的正极和所述第二致动器(632)的负极连接，所述第二放大器(642)的输出端的负极和所述第二致动器(632)的正极连接。8.根据权利要求6所述的运动系统，其特征在于，所述功率放大器(64)包括第一放大器(641)和第二放大器(642)，所述压电陶瓷致动器(63)包括第一致动器(631)和第二致动器(632)，其中，所述第一压电膜片(621)的负极和所述第二压电膜片(622)的正极连接，所述第一压电膜片(621)的正极与所述第一放大器(641)的输入端的正极、所述第二放大器(642)的输入端的负极均连接，所述第二压电膜片(622)的负极与所述第一放大器(641)的输入端的负极、所述第二放大器(642)的输入端的正极均连接，所述第一放大器(641)的输出端的正极和所述第一致动器(631)的正极连接，所述第一放大器(641)的输出端的负极和所述第一致动器(631)的负极连接，所述第二放大器(642)的输出端的正极和所述第二致动器(632)的正极连接，所述第二放大器(642)的输出端的负极和所述第二致动器(632)的负极连接；或，所述第一压电膜片(621)的正极和所述第二压电膜片(622)的正极连接，所述第一压电膜片(621)的负极和所述第二压电膜片(622)的负极连接，所述第一压电膜片(621)的正极与所述第一放大器(641)的输入端的正极、所述第二放大器(642)的输入端的正极均连接，所述第一压电膜片(621)的负极与所述第一放大器(641)的输入端的负极、所述第二放大器(642)的输入端的负极均连接，所述第一放大器(641)的输出端的正极和所述第一致动器(631)的正极连接，所述第一放大器(641)的输出端的负极和所述第一致动器(631)的负极连接，所述第二放大器(642)的输出端的正极和所述第二致动器(632)的负极连接，所述第
二放大器(642)的输出端的负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚威，王振华，朱凯，梁德志，夏慧超，
申请(专利权)人：上海隐冠半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：