本發(fā)明涉及精密元器件制造，尤其涉及一種磁懸浮重力平衡器。

背景技術(shù)：

1、在精密制造中，精密定位與隔振是整個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù)問(wèn)題之一。例如在極紫外光刻機(jī)中，影響生產(chǎn)良率及制造線寬的關(guān)鍵部件之一，便是高精度工件臺(tái)，其核心功能是承載晶圓或掩膜，并實(shí)現(xiàn)其六自由度上的精密定位與運(yùn)動(dòng)。?同時(shí)在晶圓刻蝕過(guò)程中，會(huì)受到一些外界環(huán)境干擾的影響，例如大地低頻振動(dòng)、掩模臺(tái)較高運(yùn)動(dòng)加速度、以及自身大慣量部件運(yùn)動(dòng)所引起的振動(dòng)等。此外，工件臺(tái)在各自由度上的運(yùn)動(dòng)又相互耦合，如何在此復(fù)雜的運(yùn)行中隔絕外界振動(dòng)干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)重復(fù)定位精度，給工件臺(tái)的設(shè)計(jì)提出了較高要求。

2、因此，如何設(shè)計(jì)出精密的支撐機(jī)構(gòu)，從而能有效消除裝配定位誤差與隔離地面振動(dòng)干擾，并達(dá)到平臺(tái)超高定位精度具有較大挑戰(zhàn)?？梢哉f(shuō)，精密定位與隔振是實(shí)現(xiàn)上述精密儀器裝配、測(cè)量及超精密工藝的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

3、現(xiàn)有市面上目前對(duì)于精密工件臺(tái)實(shí)現(xiàn)精密定位補(bǔ)償?shù)姆绞揭话惆ǎ簷C(jī)械結(jié)構(gòu)式例如精密絲桿副及滾動(dòng)導(dǎo)軌、柔性鉸鏈?zhǔn)剑粴飧∈嚼缈諝鈴椈?、氣浮?dǎo)軌；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)與音圈電機(jī)混合式等。對(duì)于精密定位而言，一些傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)或運(yùn)動(dòng)副確能實(shí)現(xiàn)較高精度，例如柔性鉸鏈微動(dòng)機(jī)構(gòu)的位移分辨率可達(dá)到?1nm。但是，由于其采用剛性連接導(dǎo)致系統(tǒng)剛度較高，其隔振性能表現(xiàn)一般，在存在外界擾動(dòng)時(shí)其定位精度將受到較大影響。

4、磁懸浮式工件臺(tái)由于其無(wú)能量消耗、無(wú)接觸摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。相較于傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)式的工件臺(tái)，磁懸浮式工件臺(tái)可實(shí)現(xiàn)低懸浮剛度的負(fù)載重力補(bǔ)償或抵消，使平衡重力后的負(fù)載實(shí)現(xiàn)精度定位的同時(shí)，也能有效隔離外界振動(dòng)干擾；此外，相對(duì)于氣浮式，磁懸浮式工件臺(tái)也更易實(shí)現(xiàn)，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的供氣系統(tǒng)，可大大降低系統(tǒng)復(fù)雜度。為此，磁懸浮式的工件臺(tái)也常運(yùn)用于絕對(duì)真空等極端環(huán)境中。

5、現(xiàn)有的磁懸浮式工件臺(tái)出力波動(dòng)大，且靜態(tài)力難以調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種磁懸浮重力平衡器，以降低出力波動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種磁懸浮重力平衡器，包括定子組件、動(dòng)子組件、調(diào)節(jié)組件，定子組件包括定子本體，動(dòng)子組件包括動(dòng)子本體，動(dòng)子本體設(shè)于定子本體上，動(dòng)子本體中空，定子本體內(nèi)由上到下依次設(shè)有第一定子磁環(huán)、線圈和第二定子磁環(huán)，動(dòng)子本體外周上由上到下依次設(shè)有第一動(dòng)子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)，調(diào)節(jié)組件包括調(diào)節(jié)柱，調(diào)節(jié)柱上端位于動(dòng)子本體內(nèi)，調(diào)節(jié)柱上端外周上設(shè)有調(diào)節(jié)磁環(huán)；第一定子磁環(huán)、第二定子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)的充磁方向?yàn)閺较?，第一?dòng)子磁環(huán)、第三動(dòng)子磁環(huán)和調(diào)節(jié)磁環(huán)的充磁方向?yàn)檩S向。

3、進(jìn)一步地，第一定子磁環(huán)和第二動(dòng)子磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相同，第一定子磁環(huán)和第二定子磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相反；第三動(dòng)子磁環(huán)和第一動(dòng)子磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相反，第三動(dòng)子磁環(huán)和調(diào)節(jié)磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相同。

4、進(jìn)一步地，定子本體上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，定子本體內(nèi)部對(duì)應(yīng)線圈處設(shè)有水道，水道首尾兩端分別與進(jìn)水口和出水口連通。

5、進(jìn)一步地，所述水道為螺旋狀或圓筒形。

6、進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)組件還包括用于鎖緊調(diào)節(jié)柱的鎖緊螺母，調(diào)節(jié)柱和鎖緊螺母之間螺紋連接。

7、進(jìn)一步地，第一定子磁環(huán)和線圈之間、線圈和第二定子磁環(huán)之間、第一動(dòng)子磁環(huán)和第二動(dòng)子磁環(huán)之間、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)之間均設(shè)有隔片。

8、進(jìn)一步地，第一定子磁環(huán)、線圈和第二定子磁環(huán)的內(nèi)壁齊平，第一動(dòng)子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)的外周齊平。

9、進(jìn)一步地，第二動(dòng)子磁環(huán)和線圈之間、調(diào)節(jié)磁環(huán)和動(dòng)子本體內(nèi)壁之間留有間隙。

10、進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)柱和定子本體底部之間螺紋連接。

11、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的靜態(tài)力波動(dòng)小，小于2%的波動(dòng)；本發(fā)明的靜態(tài)力±10%可調(diào)，且可調(diào)范圍內(nèi)的靜態(tài)力波動(dòng)同樣小于2%；本發(fā)明具備動(dòng)態(tài)力補(bǔ)償?shù)墓δ?；本發(fā)明的溫升低。

技術(shù)特征：

1.一種磁懸浮重力平衡器，包括定子組件、動(dòng)子組件、調(diào)節(jié)組件，定子組件包括定子本體，動(dòng)子組件包括動(dòng)子本體，動(dòng)子本體設(shè)于定子本體上，動(dòng)子本體中空，其特征在于，定子本體內(nèi)由上到下依次設(shè)有第一定子磁環(huán)、線圈和第二定子磁環(huán)，動(dòng)子本體外周上由上到下依次設(shè)有第一動(dòng)子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)，調(diào)節(jié)組件包括調(diào)節(jié)柱，調(diào)節(jié)柱上端位于動(dòng)子本體內(nèi)，調(diào)節(jié)柱上端外周上設(shè)有調(diào)節(jié)磁環(huán)；第一定子磁環(huán)、第二定子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)的充磁方向?yàn)閺较?，第一?dòng)子磁環(huán)、第三動(dòng)子磁環(huán)和調(diào)節(jié)磁環(huán)的充磁方向?yàn)檩S向。

2.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，第一定子磁環(huán)和第二動(dòng)子磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相同，第一定子磁環(huán)和第二定子磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相反；第三動(dòng)子磁環(huán)和第一動(dòng)子磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相反，第三動(dòng)子磁環(huán)和調(diào)節(jié)磁環(huán)的磁場(chǎng)方向相同。

3.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，定子本體上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，定子本體內(nèi)部對(duì)應(yīng)線圈處設(shè)有水道，水道首尾兩端分別與進(jìn)水口和出水口連通。

4.如權(quán)利要求3所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，所述水道為螺旋狀或圓筒形。

5.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，調(diào)節(jié)組件還包括用于鎖緊調(diào)節(jié)柱的鎖緊螺母，調(diào)節(jié)柱和鎖緊螺母之間螺紋連接。

6.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，第一定子磁環(huán)和線圈之間、線圈和第二定子磁環(huán)之間、第一動(dòng)子磁環(huán)和第二動(dòng)子磁環(huán)之間、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)之間均設(shè)有隔片。

7.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，第一定子磁環(huán)、線圈和第二定子磁環(huán)的內(nèi)壁齊平，第一動(dòng)子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)的外周齊平。

8.如權(quán)利要求7所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，第二動(dòng)子磁環(huán)和線圈之間、調(diào)節(jié)磁環(huán)和動(dòng)子本體內(nèi)壁之間留有間隙。

9.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮重力平衡器，其特征在于，調(diào)節(jié)柱和定子本體底部之間螺紋連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種磁懸浮重力平衡器，包括定子組件、動(dòng)子組件、調(diào)節(jié)組件，定子組件包括定子本體，動(dòng)子組件包括動(dòng)子本體，定子本體內(nèi)由上到下依次設(shè)有第一定子磁環(huán)、線圈和第二定子磁環(huán)，動(dòng)子本體外周上由上到下依次設(shè)有第一動(dòng)子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)和第三動(dòng)子磁環(huán)，調(diào)節(jié)組件包括調(diào)節(jié)柱，調(diào)節(jié)柱上端外周上設(shè)有調(diào)節(jié)磁環(huán)；調(diào)節(jié)柱和定子本體底部之間螺紋連接，第一定子磁環(huán)、第二定子磁環(huán)、第二動(dòng)子磁環(huán)的充磁方向?yàn)閺较?，第一?dòng)子磁環(huán)、第三動(dòng)子磁環(huán)和調(diào)節(jié)磁環(huán)的充磁方向?yàn)檩S向。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)精密定位與隔振，具有無(wú)接觸摩擦、靜態(tài)力大、靜態(tài)力可調(diào)、靜態(tài)力波動(dòng)小的特點(diǎn)，并能提供動(dòng)態(tài)力對(duì)靜態(tài)力進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)研發(fā)人員：龔勛,謝鎬澤,劉東成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：德瑞精工（深圳）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/17