一种大行程气浮式纳米定位平台的制作方法

本发明属于精密伺服驱动，具体涉及一种大行程气浮式纳米定位平台。

背景技术：

1、近年来，微电子器件和集成化芯片加工技术，扫描显微成像技术、量子材料制备技术、生物医学工程技术等高精尖技术蓬勃发展，其系统所能达到的精度和性能在很大程度上依赖于其纳米移定位子系统的精度和性能，随着纳米光刻技术、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、微机电系统等技术的发展，纳米移定位平台也有了长足的发展。

2、在已有技术中，大多数移定位平台采用压电陶瓷驱动器驱动，带有放大机构的和解耦结构的串并联结构。并联结构相对于串联结构具有高刚度、高负载承载力、高速度和高定位精度等显著优势，但同时难于解耦。压电陶瓷驱动器驱动相较于传统驱动方式具有控制精度高、响应快、驱动力大、驱动功率低和工作频率宽等优点，但难以达到很大的行程。纳米定位平台中采用的放大机构通常包括传统杠杆放大和桥式放大机构，杠杆放大刚度高，为了达到较大的放大倍数必然会增大空间构型；桥式放大具有较大的放大比，但是刚度小，负载承载力过小，无法满足一些高承载需求。

3、申请号为us15853847的美国发明专利公开了大承载导向机构及多自由度大行程高精度运动平台系统，该发明包括刚性框架，刚性框架内设置有运动平台，该发明还包括非接触式制动器，非接触式制动器用于驱动运动平台刚性框架用于产生大行程位移以实现高速运动；与非接触致动器的运动部分连接的芯运动平台，刚性框架通过第一柔性铰链组和第二柔性铰链组连接，柔性铰链组在致动器的驱动下弹性变形产生小行程精密位移，该运动平台系统可根据需要进行灵活构建，且整体采用通用加工方式制造，不使用气浮、磁悬浮等特殊部件，成本低，解决了现有的高精度运动平台行程较短和造价高的问题。而针对以下技术问题，该发明还存在改进空间：外部震动干涉容易造成抖动，造成运动干涉和定位精度下降；平台瞬间转变滑移方向容易发生抖动位移，不利于零件寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有高稳定性且具有多种气浮支撑模式的大行程气浮式纳米定位平台。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、一种大行程气浮式纳米定位平台，包括：基台，基台上设有直线电机，直线电机连接有气浮台，气浮台下方设有承重台，基台嵌设有多个减震组件，减震组件间隔设置于承重台下方。直线电机驱动气浮台在承重台上滑移，通过在气浮台下方安装气浮轴承，实现滑移时的气浮支撑，气浮台在滑移时能及时停止运动实现准确定位，直线电机工作时会产生震动并传递至基台，通过减震组件削弱基台对承重台的震动传递，以保证气浮台的定位准确度。

4、优选地，减震组件包括底板，底板上端对称设有减震柱，减震柱内配合设置有活塞，活塞底端与减震柱内壁形成空腔，活塞上端固定有滑杆，滑杆顶端连接有装配头，装配头连接于承重台的底端，装配头上设有顶板，顶板连接于承重台底端，装配头与减震柱之间设有减震弹簧，减震弹簧套设于滑杆。直线电机工作产生的震动以及地面震动传递基台，基台震动时带动底板上的减震柱相对活塞位移，通过活塞挤压空腔对震动进行消耗，降低震动传递，同时多个减震柱能够针对不同方向的震动力进行削弱，进一步降低震动传递，有效地保证了承重台的稳定性和相对气浮台的平行度，提高了滑移精密性，活塞挤压空腔时减震柱靠近装配头挤压减震弹簧，挤震动消耗完毕后减震弹簧复位保证能对下一次震动消耗传递。

5、优选地，装配头包括装配架，装配架固定于滑杆顶部，装配架具有向上的锥形曲面，锥形曲面环绕开设有槽体，槽体内转动设置有滚柱，装配架上方配合设置有装配罩，多个装配罩固定有同一个顶板，顶板与承重台底端固定，装配罩内壁与锥形曲面配合设置，装配罩能接触滚柱。直线电机工作产生的震动以及地面震动传递基台，通过承重台带动装配罩在装配架上发生位移并接触各个滚柱，使滚柱与装配罩的进行滚动摩擦进而消耗晃动，进而消耗震动能量对承重台的传递，避免承重台将震动传递至气浮台影响后者滑移，有助于保持气浮台与承重台的平行度，提高滑移精密度。

6、优选地，基台上端面向下开设有多个方形槽，方形槽与减震组件数量相等且位置对应布设，底板设于方形槽底端。多个减震柱和装配头形成了承重台与基台之间的间隙，提高了承重台周围气流流通效果，有助于气浮轴承在承重台上输出气膜后气流快速流动并消散，避免排出的气流接触基台后快速反流影响气浮轴承，提高了气浮稳定性。

7、优选地，承重台上端间隔设有安装孔，安装孔内设有辅助气浮件，辅助气浮件包括由上至下依次连接的多孔板、柱体和挡板，多孔板与挡板分别与安装孔配合设置，安装孔在下方连通有同一个进气管路，进气管路开设于承重台内且对外连通，进气管路连接有第一气泵。气浮轴承输出的气流能够部分截留在多孔板内，第一气泵能够输出气体至进气管路，进气管路将气体分流至各个安装孔内，从而推动挡板带动柱体以及顶部的孔板在安装孔内向上滑移，此时气浮台不需要气浮轴承输出气膜，通过上浮的多孔板抬高气浮台形成滑移支撑。

8、优选地，安装孔内设置有挡圈，柱体与挡圈配合设置，安装孔位于挡圈上下方的壁体之间连通有辅助气路，柱体内开设有出气通道，出气通道连通柱体的顶部与侧壁。输入安装孔的气流能够通过辅助气路进入到柱体侧方空间，并从柱体侧方进入出气通道到达柱体顶部并输出，输出的气流能从孔板均匀输出成气膜，形成对气浮台的气浮支撑，且在气浮轴承使用失效时，向上输出气流的多孔板依然能提供上浮的支撑，保证了气浮台滑移稳定性，同时避免气浮轴承堵塞导致气浮台与直线电机产生运动干涉，降低了维护成本。

9、优选地，辅助气路位于挡圈下方的端口位于挡板侧方，辅助气路位于挡圈上方的端口位于多孔板下方。挡板被通入安装孔的气体挡圈对挡板滑移限位，防止多孔板过分上移撞击气浮台造成干涉，底部的挡板被进入安装孔的气流推动上移时，离开辅助气路的下方端口，此时进入安装孔的气流能够通过辅助气路的下方端口流通到上方端口，进而从出气通道作用多孔板，实现多孔板先上移再输出气流，保证气浮支撑的有效性，防止多孔板距离气浮台过远时气流分散导致气浮支撑力不足，在气浮轴承堵塞故障时气浮台存在下落风险，气浮台下落后多孔板输出的气流被堵塞，此时第一气泵输出的气流进入安装孔并在挡板下方积压，通过气压支撑挡板，防止挡板快速下落撞击安装孔底部造成磨损。

10、优选地，承重台在两个末端位置设有限位件，限位件包括嵌设于承重台的安装套，安装套内设有滑移柱，滑移柱顶部固定有橡胶头，安装套底部开设孔体，滑移柱在孔体内配合设置且能滑移，承重台开设有限位气路，限位气路与安装套底部连通，限位气路外部连接有第二气泵。在气浮台滑移至行程终端时，第二气泵输出气流至安装套底部并作用滑移柱，使得滑移柱带动顶部的橡胶头向上推移并抵接气浮台底部，实现对气浮台的缓慢减速。

11、本发明由于采用了在承重台下方设置减震组件以防止震动干涉，因而具有如下有益效果：减震组件通过活塞挤压空腔对震动产生的位移消耗，降低震动干涉，提高气浮台在承重台上的滑移精密性；震动使装配盖与装配件相对位移，通过装配盖与滚柱的滚动接触降低垂直方向的震动传递，保证了承重台与气浮台的平行度，提高滑移流畅度和精密程度；辅助气浮件通过能够上浮并输出气流的多孔板实现气浮轴承失效时对气浮台的气浮支撑，避免气浮台下落造成损伤；气浮台可在不配设气浮轴承的情况下实现气浮移动，降低生成成本；第一气泵启动时，辅助气路实现多孔板上移后再输出气膜，保证了多孔板在气浮台下方有效距离内输出气流，保证气浮支撑的稳定性；气浮台意外下落时能通过挡板下方气压累积形成支撑，缓冲下落速度，防止下落撞击产生零件损伤；限位件通过对气浮台底部接触摩擦实现减速，降低气浮台急停后抖动与承重台发生干涉可能。因此，本发明是一种具有高稳定性且具有多种气浮支撑模式的大行程气浮式纳米定位平台。