还包括十字机械导轨，与所述平面运动定子10以及所述平面运动动子11相连接，用于支持所述平面运动动子11在所述平面运动定子10上的运动；所述十字机械导轨包括X向导轨与Y向导轨，实现所述平面运动动子在X轴向与Y轴向的运动；所述Y向导轨上设置有鼓形轴承，所述鼓形轴承用于连接所述平面运动动子和所述Y向导轨；所述Υ向导轨为一滑道，所述鼓形轴承被贴合于所述滑道的一侧。由于图1仅是平面运动测量装置的平面图，在此仅对十字机械导轨进行简单描述，在后续实施例中再进行详细的描述。
[0036]【实施例二】
[0037]在实施例一的基础上，所述第一测量模块12a测量X向轴数据，所述第二测量模块12b测量Y轴向数据，所述第三测量模块12c测量X轴向数据，即XXY形式，由此得到平面运动动子11相对平面运动定子10的水平运动量以及RZ向偏移量。
[0038]所述平面运动测量装置通过三个测量模块以XXY或XYY的形成测量所述平面运动动子11运动前后的位置坐标，由此得出平面运动动子11相对于平面运动定子10的水平运动量以及RZ向偏移量，测量模块测量的是平面运动动子运动量的绝对值，避免造成平面运动测量装置零位精度与重复性低的问题。
[0039]【实施例三】
[0040]请参考图3，其为本发明实施例三所提供的平面运动测量装置的结构示意图。如图3所示，底座30 (相当于平面运动定子)安装在底部框架模块上，X向导轨31安装在所述底座30上，光栅尺34粘接在所述底座30上，读头35安装在X向导轨31的滑块上，Y向导轨36安装在X向导轨31的滑块上，连接块38安装在Y向导轨36的滑块上，鼓形轴承37部分配合放置在连接块38对应的圆孔中，鼓形轴承37的上部连接到转接件39上，所述转接件39固连到平面运动动子上。
[0041]该平面运动测量装置工作时，X向导轨31和Y向导轨36形成两个正交的移动副，上部的鼓形轴承37自身具有一个旋转副，自身亦可以在所述转接件39上的孔中任意的进行Z向位移，同时由于其鼓形外形，在圆孔内可在RxRy向运动解耦。所述读头35和X向导轨31的滑块一起运动，其读头线缆通过拖链32转接到所述底座30上，所述读头35的电气插头33固定在底座30上。
[0042]本实施例中，对于行程较短的应用工况，可以将所述读头35安装在所述底座30上，将所述光栅尺34安装在X向导轨31的滑块上。
[0043]如图4所述，所述鼓形轴承37直径最大处与所述连接块38上圆孔无间隙配合，确保运动结构中无回差，故不会将非测量轴误差带入测量轴，从而适应平面运动动子在Rx、Ry、Z方向的微量变化。
[0044]【实施例四】
[0045]在实施例三的基础上，所述Y向导轨为一滑道。请参考图5，其为本发明实施例四所提供的平面运动测量装置的结构示意图。如图5所示，底座40 (相当于平面运动定子)安装在底部框架模块上，X向导轨41安装在所述底座40上，光栅尺44粘接在所述底座40上，读头45安装在所述X向导轨41的滑块上，滑槽46为一带槽的滑道，安装在所述X向导轨41的滑块上，所述滑槽46的左侧具有磁铁48，所述鼓形轴承47放置于所述滑槽46中，其采用马氏体不锈钢制作，在其他实施例中，也可采用本领域技术人员已知的其他材料，可以受到所述磁铁48的吸附力，所述鼓形轴承47的上部连接到转接件49上，所述转接件49固连到平面运动动子上。
[0046]当所述鼓形轴承47在所述滑槽46的滑道中运动时，由于受到左侧的磁铁48的吸附力，所述鼓形轴承47总是沿着具有磁铁48的一侧运动，消除了运动结构中的运动回差。由于读头45和X向导轨41的滑块一起运动，其读头线缆通过拖链42转接到所述底座40上，读头的电气插头43固定在所述底座40上。
[0047]本实施例中，对于行程较短的应用工况，可以将所述读头45安装在所述底座40上，将所述光栅尺44安装在所述X向导轨41的滑块上。
[0048]如图6所示，所述滑槽46不必与鼓形轴承47的最大直径处配合，只需要安装磁铁48 一侧的滑道表面光滑且硬度高。磁铁48在滑槽方向对鼓形轴承的吸附力与平衡质量的加速度，以及机构内部的摩擦损耗有关，可以通过计算得出所需的磁吸力。该结构中的磁力亦可以是其他力，如弹簧拉力等。通过磁力或弹簧拉力等，所述滑槽46与鼓形轴承47间同步运动，无机械回差，故不会将非测量轴误差带入测量轴。
[0049]需要说明的是，在实施例三与实施例四中仅描述了底座上的一个测量模块，实际在底座30或上40上还具有另外两个测量模块，因与实施例中所示的测量模块结构相同，故未重复描述。
[0050]相应的，本发明还提供一种平面运动测量方法，采用上述平面运动测量装置，包括:测量所述平面运动定子的位置坐标；平面运动动子相对于平面运动定子运动之后，再测量所述平面运动动子的位置坐标；再根据测得数据计算出所述平面运动动子相对于所述平面运动定子的水平运动量以及RZ向偏移量。其中，所述坐标包含X向和Y轴向的三个数据，分别为乂132、￥或者乂、￥1、￥2。
[0051]综上所述，本发明在平面运动定子与平面运动动子之间设置有三个测量模块，第一测量模块与第二测量模块位于所述平面运动定子或/和所述平面运动动子的同一侧，第三测量模块位于所述第一测量模块与第二测量模块的对侧，可以达到测量Rz转角偏大的平面运动的目的，实现了 X、Y、Rz平面运动的高精度测量，提高了测量的准确性；本发明通过测量平面运动动子在运动前后的位置坐标，即测量模块测量的是平面运动动子运动量的绝对值，避免造成平面运动测量装置零位精度与重复性低的问题；本发明的测量模块中采用鼓形轴承，无机械回差，不会将非测量轴的误差带入测量轴，可以适应平面运动动子在Rx、Ry、Z方向的微量变化。
[0052]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【主权项】
1.一种平面运动测量装置，其特征在于，包括:平面运动定子、平面运动动子、以及位于所述平面运动定子与所述平面运动动子之间的至少三个测量模块，所述三个测量模中二个测第一方向，另一个测第二方向，所述第一方向和所述第二方向垂直。2.如权利要求1所述的平面运动测量装置，其特征在于，每个所述测量模块均包括光栅尺以及读头，所述光栅尺相对地安装于所述平面运动定子或动子上，所述读头相对地安装于所述平面运动动子或定子上。3.如权利要求1所述的平面运动测量装置，其特征在于，每个所述测量模块分别测量所述平面运动动子运动前后X轴向偏移量或Y轴向偏移量的数据，所述三个测量模块所获得的所述数据，用以计算所述平面运动动子相对于所述平面运动定子的水平运动量以及RZ向偏移量。4.如权利要求1所述的平面运动测量装置，其特征在于，所述三个测量模块中有2个所述测量模块用于测量X/Y轴向数据，另一个所述测量模块用于测量Y/X轴向数据。5.如权利要求2所述的平面运动测量装置，其特征在于，每个所述测量模块还包括十字机械导轨，与所述平面运动定子以及所述平面运动动子相连接，用于支持所述平面运动动子的运动。6.如权利要求5所述的平面运动测量装置，其特征在于，所述十字机械导轨包括X向导轨与Y向导轨，实现所述平面运动动子在X轴向与Y轴向的运动。7.如权利要求6所述的平面运动测量装置，其特征在于，所述Y向导轨上设置有鼓形轴承，所述鼓形轴承用于连接所述平面运动动子和所述Y向导轨。8.如权利要求7所述的平面运动测量装置，其特征在于，所述Y向导轨为一滑道，所述鼓形轴承被贴合于所述滑道的一侧。9.如权利要求1所述的平面运动测量装置，其特征在于，还包括电机，所述平面运动动子在电机的驱动下，相对于所述平面运动定子运动。10.一种平面运动测量方法，采用权利要求1?9中任意一项所述的平面运动测量装置，其特征在于，包括:测量所述平面运动定子的位置坐标；所述平面运动动子相对于所述平面运动定子运动之后，再测量所述平面运动动子的位置坐标；再根据测得数据计算出所述平面运动动子相对于所述平面运动定子的水平运动量以及Rz向偏移量。11.如权利要求10所述的平面运动测量方法，其特征在于，所述位置坐标包含X轴向和￥轴向的至少三个数据，分别为乂132、￥或者乂、￥1、￥2。
【专利摘要】本发明提供了一种平面运动测量装置及其方法，包括：平面运动定子、平面运动动子、以及位于所述平面运动定子与所述平面运动动子之间的至少三个测量模块，所述三个测量模块中二个测第一方向，另一个测第二方向，所述第一方向和所述第二方向垂直,可以达到测量Rz转角偏大的平面运动的目的，实现了X、Y、Rz平面运动的高精度测量，提高了测量的准确性；同时，测量模块中采用鼓形轴承，无机械回差，不会将非测量轴的误差带入测量轴，可以适应平面运动动子在Rx、Ry、Z方向的微量变化。
【IPC分类】G01B11/03
【公开号】CN105466343
【申请号】CN201410455918
【发明人】方洁, 齐芊枫, 李进春, 夏海, 吴立伟, 张志钢
【申请人】上海微电子装备有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月9日