平面驱动装置及其校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种校准平面驱动装置的方法，例如校准平面电机或龙门驱动装置。此外本发明还涉及针对本发明校准而配置的平面驱动装置。
【背景技术】
[0002]DE 103 29 931 Al示出具有位置测量系统的平面直接驱动装置。平面直接驱动装置包括被动单元、主动单元、轴承单元和位置测量系统。位置测量系统包括探测实物量具的和发送位置信号的测量传感器。位置测量系统由运动组件和准静止组件组成，其中一个由实物量具构成，另一个由测量传感器构成。两个组件设置在轴承间隙之外并与滑动面相间隔。
[0003]DE 10 2006 024 150 Al示出了在位置确定方面改进了的平面直接驱动装置。平面直接驱动装置包括具有可磁化的齿部的平面被动单元，其中，可磁化齿部的底面以及它们的齿槽均至少在第一方向I上具有恒定的长度I。此外，直接驱动装置还包括主动单元，其具有生成可变磁通量的线圈并具有用于确定主动单元位置的传感器单元。传感器单元具有至少一个磁场源，其磁场至少局部穿过被动单元的可磁化齿部延伸。两个传感器用于检测由磁场源所提供的磁场的与位置有关的变化。
[0004]根据W02011/064317 A2已知一种角度测量装置的校准方法，其中，由多个读头检测角度位置值，这些读头可以相对于编码载体处于不同的角度位置。通过对读头角度位置值与读头的已知角位的差进行相互比较确定角度误差。针对变化的角度位置重复确定。根据计算出的角度误差可以确定校准角度测量装置的参数，而为此不需要参考值。
【发明内容】
[0005]从现有技术出发，本发明任务在于，显著提高可利用平面驱动装置获得的精度，而不需要为此更改驱动装置或更改传感器。
[0006]上述任务通过根据随附的权利要求1的用于校准平面驱动装置的方法并通过根据随附的从属权利要求10的平面驱动装置来解决。
[0007]本发明的方法用于校准平面驱动装置，因此可以实现利用提高的精度驶向预定位置。本发明的方法尤其用于校准这种平面驱动装置，其包括优选平的定子和可相对于定子朝向X方向和y方向移动的动子。X方向和y方向优选彼此垂直取向并且例如可以分别表示水平方向或竖直方向。X方向和y方向展开动子的运动平面，其优选平行于定子设置。动子可以在运动平面内移动并且在那里处于不同的位置，这些位置在X方向和/或I方向上彼此不同。平面驱动装置例如可以由平面电机或χ-y龙门构成。
[0008]平面驱动装置包括至少一个设置在动子上的第一 X驱动装置，其用于朝向X方向驱动动子。平面驱动装置的X操控单元优选用于操控第一X驱动装置。第一X操控单元可以构造为调节器或控制器。
[0009]平面驱动装置还包括用于朝向y方向驱动动子的、设置在动子上的第一 y驱动装置，以及用于朝向I方向驱动动子的、设置在动子上的第二 I驱动装置。第二 I驱动装置在X方向上与第一 y驱动装置相间隔。
[0010]第一 y驱动装置、第二 y驱动装置和至少一个x驱动装置优选分别由电磁体构成，其与定子的可磁化的力传递件协同工作。
[0011]平面驱动装置还包括y传感器，其用于确定动子相对于定子在y方向上的位置。利用I传感器的帮助可以测量动子相对于定子的位置的I分量。I传感器与第一I驱动装置相间隔地设置在动子上。y传感器优选在X方向上与第一y驱动装置相间隔地设置。y传感器在X方向上优选也与第二I驱动装置相间隔地设置。在此，y传感器优选也在I方向上分别与第一I驱动装置和第二I驱动装置相间隔地设置。
[0012]此外，平面驱动装置还包括用于操控y驱动装置的y操控单元。y操控单元可以被构造为调节器或控制器。I传感器与I操控单元电连接并且可以构成I操控单元的一部分。
[0013]平面驱动装置包括至少一个设置在动子上的第一 X传感器，其用于确定动子相对于定子在X方向上的位置。第一 X传感器优选在X方向和/或y方向上与第一I驱动装置相间隔地设置在动子上。
[0014]所述至少一个X传感器和y传感器优选是增量工作的传感器。
[0015]本发明的方法首先包括一个步骤，其中，通过y操控单元操控第一 y驱动装置以将动子沿I方向固定在第一I驱动装置的地点处。因此阻止在第一I驱动装置的地点处的动子朝向y方向运动。然而动子朝向X方向的运动或动子的扭转不会仅由此就被阻止。这种固定例如可以如此实施，即，由电磁体构成的第一 I驱动装置恒定通电，从而牵引力作用于定子的可磁化的力传递件并且第一 y驱动装置在那里保持不动。
[0016]在第一 y驱动装置将动子固定在第一 y驱动装置的地点处期间，执行本发明的方法的另一步骤，其中，通过I操控单元操控第二I驱动装置以使动子朝向I方向移动。在此，通过I操控单元操控第一I驱动装置沿第一路程的移动，其中，由于尚未进行I操控单元的校准实际上可能出现与第二 y驱动装置的覆盖路径的偏差。因为第一 y驱动装置在其地点处保持动子，所以动子可以不通过平移运动跟随第二驱动装置。相反，动子以垂直于运动平面设置的转动轴线转动。在此，转动轴在第一 I驱动装置附近或在第一 I驱动装置内，其中，转动轴也可以相对于定子移开，尤其是朝向X方向移开。第二 y驱动装置由于固定的y驱动装置而充当转向杆。围绕转动轴的转动优选小于10°。由此也确定了第一路程的长度。围绕转动轴的转动也可以理解为翻转运动。
[0017]在动子通过第二 y驱动装置转动时，测量该扭转，为此至少使用第一 X传感器。由于传感器和驱动装置相间隔地设置在动子上，所以可在第一 X传感器上测量的路程与扭转相关，优选线性相关。为了测量扭转，与第二 I驱动装置的、利用I操控单元操控的第一路程相关地记录第一 X传感器的信号。在结果中，存在扭转测量值相对于尚未校准I操控单元所会带来的扭转的关联性。因而可以将第一X传感器用于y操控单元的校准。这样X传感器的精度可以反映到I操控单元，即尤其是I传感器上。因而I操控单元的校准通过与X传感器的已记录信号一起分析I传感器信号进行。
[0018]优选除了第一 X传感器之外还应用第二 X传感器或X驱动装置中的一个测量扭转。就应用X驱动装置中的一个来测量扭转而言，存在这样的应用方式，即，该X驱动装置在测量期间作用于动子，因而可以仅通过第一 X传感器就能确切地测量扭转。
[0019]本发明的方法的特殊优点还在于，可利用现有驱动装置和传感器获得的精度能够提高一个数量级，例如在亚微米范围内。本发明的方法可以在没有参考测量系统的情况下执行。只需要一个y传感器。也无需改变平面驱动装置的结构。
[0020]根据本发明的方法的第一优选实施方式，操控X驱动装置中的一个以将动子沿X方向固定在第二 X驱动装置的地点处，与此同时，第二I驱动装置沿第一路程移动。由此动子也可以不朝向X方向平移运动，这导致，仅仅第一 X传感器的信号代表动子扭转。因此，平面驱动装置优选包括用以朝向X方向驱动动子的第二 X驱动装置，第二 X驱动装置在I方向上与第一 X驱动装置相