超精度运动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种超精度运动系统，所述超精度运动系统包括：基座和工作台，工作台相对于基座能够按照6自由度(DOF)运动；三个水平驱动单元，连接基座和工作台，并且按照相等的间隔相互隔开，以实现工作台的3-DOF平面内运动(x轴平移运动、y轴平移运动和z轴旋转运动)；三个竖直驱动单元，连接基座和工作台，并被设置成分别平行于所述三个水平驱动单元，以实现工作台的3-DOF离面运动(x轴旋转运动、y轴旋转运动和z轴平移运动)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超精度位置确定系统，更具体地讲，涉及一种能够通过保持致动器的动力平衡来容易地提供旋转运动的超精度运动系统， 并且该超精度运动系统具有承载能力。
技术介绍
超精度位置确定技术在各个工业领域中显得越来越重要。具体地讲，半导体技术的发展已经引发了电路的高度集成，从而最新的微处理器具有大约O. 18 μ m的线宽，该线宽相当于人的头发的直径的1/500，在这种情况下，用于制造晶片的工作台所需要的精度需要具有20nm的重复能力(reproducibility),对应于所述线宽度的1/10。此外，亚微细粒(submicron)级的超精度运动设备的实施具有广泛的应用范围。即，超精度运动设备可用于超精度测量应用(例如，原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)等)和工业领域(例如，信息技术工业等)。由于包括接合件(joint)和链接件(link)的运动设备不能实现亚微细粒级精度，所以已经开发了使用弹性铰链和压电致动器的运动设备。然而，虽然普通的压电致动器可用于进行精确的控制，但是，由于压电致动器在长度上的驱动距离仅仅是大约O. I %，所以会存在这样的缺陷，即，运动设备的尺寸增大。具体地讲，为了实现竖直方向上的平移运动和旋转运动，需要竖直地布置致动器，然而，在这种情况下，运动设备的尺寸增加，从而使刚度降低，并且，运动设备难以控制。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供这样一种超精度运动系统，所述超精度运动系统的尺寸可被减小，同时具有高刚度特性。本专利技术的另一方面提供这样一种超精度运动系统，所述超精度运动系统能够控制内部动力平衡，并能够容易地改变主旋转方向。本专利技术的另一方面提供这样一种超精度运动系统，所述超精度运动系统可容易地安装在各种设备中，并具有高的空间利用率。根据本专利技术的一方面，提供一种超精度运动系统，所述超精度运动系统包括基座和工作台，工作台相对于基座能够按照6自由度(DOF)运动；三个水平驱动单元，连接基座和工作台，并且按照相等的间隔相互隔开，以实现工作台的3D0F平面内运动(X轴平移运动、y轴平移运动和z轴旋转运动)；三个竖直驱动单元，连接基座和工作台，并被设置成分别平行于所述三个水平驱动单元，以实现工作台的3D0F离面运动(X轴旋转运动、y轴旋转运动和z轴平移运动)。所述三个水平驱动单元和所述三个竖直驱动单元可具有双三角形结构。所述三个竖直驱动单元可被布置成在所述三个水平驱动单元内侧按照相等的间隔互相隔开。所述三个竖直驱动单元可被布置成在所述三个水平驱动单元外侧按照相等的间隔互相隔开。所述三个水平驱动单元或者所述三个竖直驱动单元可包括形成在其中部的中空部分。所述三个竖直驱动单元可以是压电致动器。所述竖直驱动单元可包括设置成平行于基座并沿着水平方向运动的致动器。·所述超精度运动系统还可包括第一铰链构件、第二铰链构件和第三铰链构件。第一铰链构件包括第一铰链，并固定到基座和致动器的一端。第二铰链构件包括杠杆构件，被设置成沿着长度方向与致动器的另一端叠置；第二铰链，连接基座和杠杆构件；第三铰链，连接致动器的另一端和杠杆构件。第三铰链构件包括主体单元，包括通孔，致动器按照穿透的方式穿过所述通孔被连接；第四铰链，将主体单元和工作台连接；第五铰链，将主体单元和杠杆构件连接。第一铰链构件可包括第一基座固定单元，设置成沿着长度方向与致动器的两侧叠置，并固定到基座；第一致动器连接单元，连接到致动器的一端，其中，第一基座固定单元和第一致动器连接单元通过设置在致动器的两侧上的两个所述第一铰链连接。第二铰链构件可包括第二基座固定单元，设置在致动器和基座之间，并固定到基座；第二致动器连接单元，连接到致动器的另一端；所述杠杆构件呈L形，被设置成沿着长度方向与致动器的两侧叠置，其中，第二基座固定单元和所述杠杆构件通过所述第二铰链连接，第二致动器连接单元和所述杠杆构件通过设置在致动器的两侧上的两个所述第三铰链连接。第三铰链构件还可包括工作台连接单元,连接主体单元和工作台；杠杆连接单元，连接主体单元和杠杆构件。 从包括第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链和第五铰链的组中选择的一个或者多个铰链可以是柔性铰链。当第二铰链和第三铰链之间的距离被定义为1，第二铰链和第五铰链之间的距离被定义为L时，可通过调节I和L的长度比例来控制工作台的竖直位移。第二铰链可沿着与施加到杠杆构件的水平方向的力和竖直方向的力的合力的方向相同的方向设置。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，本专利技术的上述和其他方面、特点和其他优点将会被更清楚地理解，其中图I是根据本专利技术的实施例的超精度运动系统的立体图；图2是示出根据本专利技术的实施例的超精度运动系统的内部的俯视图；图3是示出根据本专利技术的另一实施例的超精度运动系统去除工作台的内部的俯视图4是示出根据本专利技术的实施例的超精度运动系统的水平驱动单元和竖直驱动单元的运动的示意性立体图；图5是根据本专利技术的实施例的超精度运动系统的竖直驱动单元的示意性立体图；图6是根据本专利技术的实施例的超精度运动系统的竖直驱动单元的侧视图。具体实施例方式现在将参照附图详细描述本专利技术的实施例。将详细地描述这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本专利技术。应该理解，本专利技术的各实施例是不同的，但是各实施例不是相互排斥的。例如，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，在本专利技术的一个实施例中描述的具体形状、结构和特征可以在另一实施例中 实施。此外，应该理解，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，在每个公开的实施例中的单独的组件的位置和布置可被改变。因此，以下描述的详细的说明不应该被解释为是限制性的。另外，本专利技术的范围仅由权利要求及其等同物适当地限定。整个附图中，类似的标号将被用于描述相同或者相似的功能。在描述本专利技术的过程中，指示本专利技术的组成部分的术语是在考虑其功能的情况下被命名的，因此，这些术语不应该被解释为限制本专利技术在技术上的组成部分。图I是根据本专利技术的实施例的超精度运动系统I的立体图，图2是示出根据本专利技术的实施例的超精度运动系统在没有工作台IOa的情况下的内部的俯视图。将参照图I和图2详细描述根据本专利技术的实施例的超精度运动系统I。根据本专利技术的实施例的超精度运动系统I可通过形成具有底座IOb和工作台IOa的壳体10并将三个水平驱动单元31、33和35以及三个竖直驱动单元21、23和25安装在壳体10中而形成。水平驱动单元31、33和35可被设置成按照相等的间隔相互隔开，并连接底座IOb和工作台10a，因而控制超精度运动系统I的水平运动。竖直驱动单元21、23和25可被设置成按照相等的间隔相互隔开，并连接底座IOb和工作台10a。具体地讲，竖直驱动单元21、23和25可被设置成分别平行于水平驱动单元31、33和35，以具有双三角形结构。根据本专利技术的实施例，由于水平驱动单元31、33和35以及竖直驱动单元21、23和25被设置成具有三角形结构，所以所述系统的中心与力的作用点之间被保持为具有相同的距离。因此，容易实现超精度运动系统I的旋转运动。此外，由于竖直驱动单元21、23和25被设置成呈三角形，所以竖直方向的负载可被均匀地分配给各个竖直驱动单元21、23和25。因此，防止过量载荷施加到特定的铰链。结果，可提供具有良好承载能力的超精度运动系统I。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超精度运动系统，所述超精度运动系统包括：基座和工作台，工作台相对于基座能够按照6自由度运动；三个水平驱动单元，将基座和工作台连接，并且按照相等的间隔相互隔开，以实现工作台的3自由度平面内运动，即，x?轴平移运动、y?轴平移运动和z?轴旋转运动；三个竖直驱动单元，将基座和工作台连接，并被设置成分别平行于所述三个水平驱动单元，以实现工作台的3自由度离面运动，即，x?轴旋转运动、y?轴旋转运动和z?轴平移运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：文畯熙，申铉杓，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，文畯熙，
类型：发明
国别省市：