CN112436711B - 位移装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移装置，包括至少一个第一框架部和至少一个第二框架部，每个第一框架部和对应的第二框架部可以产生相对运动，第一框架部包括第一框架和多个线圈阵列，多个线圈阵列配置在第一框架的多个平面上，每个线圈阵列包括多个线圈，多个线圈沿第一方向两两相邻配置，第二框架部包括第二框架和多个磁体阵列，多个磁体阵列配置在第二框架的多个平面上，每个磁体阵列包含多个磁体，多个磁体中至少两个磁体具有相互不同的磁化方向，每一磁体沿第一方向交替排列，本位移装置实现各框架之间的相对运动，可根据各种需求实现不同距离位移，框架间无直接机械式接触，也方便于装备和维护操作，对于规模化的使用，能有效降低制造和使用成本。

Description

位移装置

技术领域

本发明涉及自动化装备领域，具体涉及一种位移装置。

背景技术

微电子技术是随着集成电路，尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，已经渗入到现代技术和社会生活的各个领域。微电子技术的迅速发展，对自动化装备的需求越来越大，对自动化装备的性能和产能也提出了更高的要求。

在自动化装备制造领域，位移装置尤其是大行程位移装置技术是自动化装备制造***的核心技术，一直受到行业内的高度重视。自动化装备的性能和产能，也对位移装置的速度加速度和定位精度等性能提出了更高的要求。传统的大行程位移装置，通常采用直线电机结合机械导轨的技术方式，或者采用直线电机结合气浮导轨的技术方式。直线电机结合机械导轨的技术方式，引入了机械摩擦，限制了性能的提高。直线电机结合气浮导轨的技术方式，虽然降低了机械摩擦的影响，但大尺寸的气浮支撑面对平整度要求非常高，增加了加工制造难度，提高了生产成本；随着位移装置的工位增加，承载台的行程随之增大，就要求基座台覆盖运动行程的长度尺寸要更大。而行程的增大和产率的要求，又对位移装置的速度加速度和运动精度等指标提高了要求，同时又要求位移装置维护的便利性，以及要求加工制造难度和成本可控。这一系列的要求都对传统技术方式带来巨大的挑战和考验。

发明内容

本发明的目的是提供一种位移装置，解决位移装置应用于不同行程需求实现不同位移的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种位移装置，包括至少一个第一框架部和至少一个第二框架部，每个第一框架部与对应的第二框架部可以产生相对运动，每个第一框架部包括第一框架和多个线圈阵列，所述多个线圈阵列包括：

第一线圈阵列，配置在与第一方向平行的所述第一框架部的第一平面上，所述第一线圈阵列包括多个第一线圈，所述多个第一线圈沿所述第一方向两两相邻配置；

第二线圈阵列，配置在与所述第一方向平行的所述第一框架部的第二平面上，所述第二线圈阵列包括多个第二线圈，所述多个第二线圈沿所述第一方向两两相邻配置；其中，所述第一平面和所述第二平面相互不平行；

所述第二框架部包括第二框架和多个磁体阵列，所述多个磁体阵列包括：

第一磁体阵列，配置在与第一平面平行的所述第二框架部的第三平面上，所述第一磁体阵列与第一线圈阵列分别在第一平面上的投影有交集；所述第一磁体阵列包括多个第一N磁体和多个第一S磁体，且所述第一N磁体与所述第一S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第一N磁体与所述第一S磁体的磁化方向相互不同；

第二磁体阵列，配置在与第二平面平行的所述第二框架部的第四平面上，所述第二磁体阵列与第二线圈阵列分别在第二平面上的投影有交集；所述第二磁体阵列包括多个第二N磁体和多个第二S磁体，且所述第二N磁体与所述第二S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第二N磁体与所述第二S磁体的磁化方向相互不同；

其中，所述第三平面相对设置且平行于所述第一平面，所述第四平面相对设置且平行于所述第二平面。

本发明提供的技术方案，由于不需要采用现有的气浮导轨技术中的气浮支撑面，没有了大尺寸气浮支撑面的加工制造难度问题，以及装配维护困难问题，本发明通过通电线圈与磁体之间的相互作用力实现框架的相对运动，可根据各种需求实现不同位移，而框架之间无直接机械式接触，也方便于装备和维护操作，对于规模化的使用，能有效降低制造成本和使用成本。

在一个实施例中，每个线圈阵列为一个多维阵列；

其中，所述第一线圈阵列还包括沿第四方向的行配置；和/或

所述第二线圈阵列还包括沿第五方向的行配置。

在一个实施例中，所述多个线圈阵列还包括：

第三线圈阵列，配置在与所述第一方向平行的所述第一框架部的第五平面上，所述第三线圈阵列包括多个第三线圈，所述多个第三线圈沿所述第一方向两两相邻配置；

其中，所述第一平面、所述第二平面和所述第五平面，至少有两个平面相互不平行；

所述多个磁体阵列还包括：

第三磁体阵列，配置在与第五平面平行的所述第二框架部的第六平面上，所述第三磁体阵列与所述第三线圈阵列分别在第五平面上的投影有交集；所述第三磁体阵列包括多个第三N磁体和多个第三S磁体，且所述第三N磁体与所述第三S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第三N磁体与所述第三S磁体的磁化方向相互不同。

在一个实施例中，所述多个线圈阵列还包括：

第四线圈阵列，配置在与所述第一方向平行的所述第一框架部的第七平面上，所述第四线圈阵列包括多个第四线圈，所述多个第四线圈沿所述第一方向两两相邻配置；

所述第一平面、所述第二平面、所述第五平面和所述第七平面中至少有两个平面相互不平行；

所述多个磁体阵列还包括：

第四磁体阵列，配置在与所述第七平面平行的所述第二框架部的第八平面上，所述第四磁体阵列与第四线圈阵列分别在第七平面上的投影有交集；所述第四磁体阵列至少包括多个第四N磁体和多个第四S磁体，且所述第四N磁体与所述第四S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第四N磁体与所述第四S磁体的磁化方向相互不同。

在一个实施例中，所述第一平面与所述第五平面共面，所述第一平面正交于所述第二平面，所述第五平面正交于所述第七平面。

在一个实施例中，每个线圈阵列为一个多维阵列；

其中，所述第四线圈阵列还包括沿第七方向的行配置；和/或

所述第三线圈阵列还包括沿第六方向的行配置。

在一个实施例中，所述第一磁体阵列还包括第一H磁体，所述多个第一H磁体配置在所述第一N磁体和所述第一S磁体之间，且所述第一N磁体和所述第一S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第一H磁体的磁化方向由相邻的第一次S磁体指向第一N磁体，且与所述第一方向平行；

和/或

所述第二磁体阵列还包括第二H磁体，所述多个第二H磁体配置在所述第二N磁体和所述第二S磁体之间，且所述第二N磁体和所述第二S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第二H磁体的磁化方向由相邻的第二次S磁体指向第二N磁体，且与所述第一方向平行。

在一个实施例中，所述位移装置还包括第一位置传感器；

所述第一磁体阵列和所述第一线圈阵列分别沿第二方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第一差别空间，所述第一位置传感器位于所述第一差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移；

和/或

所述位移装置还包括第二位置传感器；

所述第二磁体阵列和所述第二线圈阵列分别沿所述第三方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第二差别空间，所述第二位置传感器位于所述第二差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移。

在一个实施例中，所述位移装置还包括第三位置传感器；

所述第三磁体阵列和所述第三线圈阵列分别沿所述第二方向的尺寸中任一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第三差别空间，所述第三位置传感器位于所述第三差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移；

和/或

所述位移装置还包括第四位置传感器；

所述第四磁体阵列和所述第四线圈阵列分别沿所述第三方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第四差别空间，所述第四位置传感器位于所述第四差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移。

在一个实施例中，所述位移装置还包括功率放大器，用来驱动所述多个线圈阵列产生第一磁场，分别和所述多个磁体阵列产生的第二磁场作用，产生沿所述第一方向上的相对运动。

在一个实施例中，所述位移装置包括至少两个第一框架部；所述至少两个第一框架部分别通过独立驱动控制；和/或

所述位移装置包括至少一个第二框架部，所述至少一个第二框架部沿所述第一方向通过机械拼接实现线性延伸。

在一个实施例中，所述位移装置包括至少一个第一框架部；

所述至少一个第一框架部沿所述第一方向通过机械拼接实现线性延伸；和/或

所述位移装置包括至少两个第二框架部；所述至少两个第二框架部分别通过独立驱动控制。

附图说明

图1是本发明第一实施例的位移装置的立体图；

图2是本发明第一实施例的第一磁体阵列的X-Y视图；

图3是本发明第一实施例的第一磁体阵列和第一线圈阵列的X-Z视图；

图4是本发明第一实施例的位移装置的洛伦兹力和转矩的示意图；

图5是本发明第一实施例的自稳定转动调节机制的示意图；

图6是本发明第一实施例的位置传感器配置的示意图；

图7是本发明第二实施例的位移装置的立体图；

图8是本发明第二实施例的位移装置的洛伦兹力和转矩的示意图；

图9是本发明第三实施例的位移装置的立体图；

图10是本发明部分实施例的一种线圈阵列对应磁体阵列的立体图；

图11是本发明部分实施例的一种多工作台的位移装置的立体图；

图12是本发明部分实施例的另一种多工作台的位移装置的立体图。

具体实施例

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本发明的第一实施例。如图1中所示的运动装置10，包括第一框架部11和与第一框架部11相对设置的第二框架部12，且第二框架部12相对第一框架部11位于底部和外侧部呈半包围结构；第一框架部11可以相对于第二框架部12产生位移运动。第一框架部11包括第一框架和多个线圈阵列，本发明实施例中多个线圈阵列即第一线圈阵列111和第二线圈阵列112，分别固定配置在第一框架的两个平面上，即第一平面21和第二平面22。其中，这两个平面都与第一方向(X方向)平行，第一平面21与第二平面22相互不平行。优选地，第一平面21与第二平面22正交，第一平面21与第三方向(Z方向)正交，第二平面22与第二方向(Y方向)正交。可以理解的是，第一平面21与第二平面23也可以不正交，两个平面可以成一定角度，这里不做具体限制。需要说明的是，第一框架部11和第二框架部12也可以垂直放置或其他空间内任意方向放置，这里不做具体限制。另外，本发明实施例中以X方向为第一方向，Y方向为第二方向，Z方向为第三方向为例进行描述，然而，本领域技术人员可以理解，本发明并不局限于此，而是可以以三维直角坐标系中的任意方向来作为第一方向，另外两个方向分别作为第二方向和第三方向来实现本发明的各个实施例，下文中不再重复。

如图1所示，第一线圈阵列111包括多个第一线圈115，第二线圈阵列112包括多个第二线圈116，其中，多个第一线圈115和多个第二线圈116都分别沿X方向两两相邻配置。第二框架部12包括第二框架和多个磁体阵列，本发明实施例中多个线圈阵列即第一磁体阵列121和第二磁体阵列122，分别固定配置在第二框架的两个平面上，即第三平面23和第四平面24，其中，第三平面23相对设置且平行于第一平面21，第四平面24相对设置且平行于第二平面22。

如图1和图2所示，第一磁体阵列121包括多个第一磁体125，第一磁体125包括至少两种具有不同磁化方向的磁体，即第一N磁体125A和第一S磁体125B，第一N磁体125A与第一S磁体125B沿X方向交替排列。另外，图1中所示的第二磁体阵列122包括多个第二磁体126，第二磁体126包括至少两种具有不同磁化方向的磁体，即第二N磁体和第二S磁体，第二磁体126类似于第一磁体125，这里不再赘述。其中，上文中提到的N磁体和S磁体根据所使用的功能面来命名，具体地说，通常磁体包括N极面和S极面，当需要使用磁体N极面的磁场时，该磁体称为N磁体，当需要使用磁体S极面的磁场时，该磁体称为S磁体，下文中所提到的N磁体和S磁体的命名与此相同，为了表达简洁不再重复。

在一些实施例中，第一磁体125可以包括三种类型的磁体，即第一N磁体125A、第一S磁体125B和第一H磁体125C，如图2和图3所示。第一H磁体125C配置在第一N磁体125A和第一S磁体125B之间，且第一N磁体125A和第一S磁体125B沿X方向交替排列，第一H磁体125C的磁化方向为由相邻的第一S磁体125B指向第一N磁体125A，且与X方向平行。这样配置使得第一线圈115所处的磁场得到加强，以此可以增强第一磁体125和第一线圈115的相互作用力。其中，H磁体根据其所使用的功能面来命名，具体地说，H磁***于N磁体和S磁体之间，当需要使用磁体的磁场由相邻的S磁体指向N磁体时，该磁体称为H磁体。下文中所提到的H磁体的命名与此相同，为了表达简洁不再重复。

具体地说，如图3所示，第一磁体阵列121的每个第一N磁体125A与第一S磁体125B的磁化方向与第三平面23正交，且第一N磁体125A的磁化方向指向第一线圈115，第一S磁体125B的磁化方向背离第一线圈阵列111的第一线圈115。第一H磁体125C的磁化方向与X方向平行，由相邻的第一S磁体125B指向相邻的第一N磁体125A，以此来提供磁场空间。另外，类似于第一磁体125，图1中第二磁体126同样可以包括三种类型的磁体，以同样的排列布置，以加强第二线圈116所处的磁场，这里不再赘述。

图4为对应第一实施例的位移装置的洛伦兹力和转矩的示意图，如图所示，第一线圈阵列111通入驱动电流后，第一线圈阵列111与第一磁体阵列121产生相互作用，能够带动图1中第一框架部11相对第二框架部12沿着X方向和Z方向做平动，以及第一框架部11相对第二框架部12沿着Y方向做转动。第二线圈阵列112通入驱动电流后，第二线圈阵列112与第二磁体阵列122产生相互作用，能够带动第一框架部11相对第二框架部12沿着X方向和Y方向做平动、以及第一框架部11相对第二框架部12沿着Z方向做转动。

本发明提供的技术方案，由于不需要采用现有的气浮导轨技术中的气浮支撑面，没有了大尺寸气浮支撑面的加工制造难度问题，以及装配维护困难问题，通过通电线圈与磁体之间的相互作用力实现框架的相对运动，可根据各种需求实现不同位移，而框架之间无直接机械式接触，也方便于装备和维护操作，对于规模化的使用，能有效降低制造成本和使用成本。

此外，利用本发明实施例中框架间通电线圈和磁体相互作用的结构，在第一框架部11与第二框架部12之间存在着一个自稳定转动调节机制，如图5所示，当第一框架部11相对第二框架部12沿X方向发生偏转，导致第一线圈阵列111和第一磁体阵列121的间隙或者第二线圈阵列112和第二磁体阵列122的间隙偏大或偏小，自稳定转动调节机制调节第一框架部11相对第二框架部12沿X方向的反向转动，保持第一框架部11与第二框架部12的间隙的均匀。

具体地说，本发明实施例中的第一框架部和第二框架部之间的自稳定转动调节机制基于线圈阵列与磁体阵列之间的力和转矩的平衡，当线圈阵列与磁体阵列的间隙发生变化，对应的力和转矩也随之发生变化，产生趋向于平衡点的位移，从而保持线圈阵列与磁体阵列的间隙的稳定。

进一步的，在一些实施例中，位移装置还包括第一位置传感器，第一磁体阵列和第一线圈阵列沿第二方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，这个尺寸差别部分形成第一差别空间，第一位置传感器位于第一差别空间中，用以测量沿第一方向上产生的运动位移。

具体地说，部分实施例中，如图6所示，第一磁体阵列121沿Y方向尺寸与第一线圈阵列111沿Y方向尺寸并不相同，例如当第一磁体阵列121沿Y方向尺寸大于第一线圈阵列111沿Y方向的尺寸时，第一磁体阵列121沿Y方向上具有突出第一线圈阵列111的部分，第一线圈阵列111沿Y方向上对应第一磁体阵列121形成了一个第一差别空间，这个第一差别空间内可以用来配置第一位置传感器16a，当然可以理解的是，当第一磁体阵列121沿Y方向尺寸小于第一线圈阵列111沿Y方向的尺寸时，第一线圈阵列111沿Y方向上具有突出第一磁体阵列121的部分，第一磁体阵列121沿Y方向上对应第一线圈阵列111也同样形成一个第一差别空间，可以用来配置第一位置传感器16a，第一位置传感器16a用来测量X方向上产生的长距离位移。第一位置传感器16a可以为霍尔传感器，也可以是其他传感器，具体不做限制。

另外，第二磁体阵列122与第二线圈阵列112也类似于上述的第一磁体阵列121与第一线圈阵列111，即第二磁体阵列122与第二线圈阵列112形成一个第二差别空间，用来配置第二位置传感器16b，第二位置传感器16b可以与第一位置传感器16a相同类型，也可以不同类型，具体这里不再赘述。

需要说明的是，两个位置传感器都可用于测量X方向的位移，因此两个传感器可以不同时工作，当其中一处处于工作状态时，另外一处可以处于备用状态。当两处传感器同时处于工作状态时，可以设置两处传感器进行相互校准，具体可以通过设置一个第一差值，其中，第一差值为某处的第一位置传感器的测量值与第二位置传感器的测量值的差值，***可以判断当第一差值超过某一预设阀值时，确定至少有一处位置传感器不正常工作，以此可以更好的控制位置传感器出错的风险。

本发明第二实施例涉及一种位移装置。第二实施例是基于第一实施例的扩展，主要区别之处在于，如图7所示，第二实施例的位移装置10第一框架部11还包括第三线圈阵列113，第三线圈阵列113固定配置在第一框架的第五平面25上，第五平面25与X方向平行。其中，第五平面25、第一平面21和第二平面22中至少有两个平面相互不平行。也就是说，第五平面25既可以与第一平面21共面或平行，也可以与第一平面21正交。优选地，第五平面25与第一平面21共面，第五平面25与第二平面22正交，且第五平面25与Z方向正交。

另外，图7中第二框架部12还包括第三磁体阵列123，第三磁体阵列123固定配置在第二框架的第六平面26上，其中，第六平面26平行且相对设置于第五平面25。优选地，第六平面26与第三平面23共面。

其中，第三线圈阵列113的具体排列方式与第一线圈阵列111类似，第三磁体阵列123的具体排列方式与第一磁体阵列121类似，这里不再赘述。

图8是本发明第二实施例的位移装置的洛伦兹力和转矩的示意图，如图所示，第三线圈阵列113通入驱动电流后，第三线圈阵列113与第三磁体阵列123产生相互作用，引起图7中第一框架部11相对第二框架部12沿X方向和Z方向做平动，以及第一框架部11相对第二框架部12沿Y方向做转动。

本实施例中，第三线圈阵列113和第三磁体阵列123的相互作用与第一线圈阵列111和第一磁体阵列121的相互作用，产生沿X方向的转矩，引起第一框架部11相对第二框架部12沿X方向做转动。

与第一实施例相比，第二实施例的位移装置10，通过增加一组线圈阵列113和磁体阵列123，强化了沿X方向的转矩，稳定了X方向的运动状态。

进一步的，在一些实施例中，第三磁体阵列123与第二线圈阵列113也类似于上述的第一磁体阵列121与第一线圈阵列111，第三磁体阵列123与其对应第三线圈阵列113形成一个第三差别空间，用来配置第三位置传感器，这里不再重复。

需要说明的是，本实施中的三个位置传感器都可用于测量X方向的位移，因此三个位置传感器可以不同时工作，当其中一个处于工作状态时，另外的两个可以处于备用状态。当然也可以使用三个传感器相互校准，例如三个位置传感器，可以通过设置一个第一阀值，如果第一位置传感器的测量值与第二位置传感器的测量值的差值未超过第一阀值，而第二位置传感器的测量值与第三位置传感器的测量值的差值超过第一阀值，可以初步判定第三位置传感器出现问题或者误差超出可允许范围，就可以对第三位置传感器进行检查或更换等。

由于本实施例是对第一实施例的扩展，因此第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。

本发明第三实施例涉及一种位移装置。第三实施例是基于第二实施例的扩展，主要区别之处在于，如图9所示，第三实施例的位移装置10中，第一框架部11还包括第四线圈阵列114，第四线圈阵列114固定配置在第一框架的第七平面27上，第七平面27与第一框架部11的第二平面22间隔设置，第七平面27与X方向平行，第二框架部12相对第一框架部11位于底部和外侧部呈半包围结构。其中，第七平面27、第一平面21、第二平面22和第五平面25中至少有两个平面相互不平行。优选地，第七平面27与第二平面22平行，且第七平面27与Y方向正交。

另外，图9中第二框架部12还包括第四磁体阵列124，第四磁体阵列124配置在第二框架的第八平面28上，其中，第八平面28平行且相对设置于第七平面27。

其中，第四线圈阵列114的具体排列方式与第二线圈阵列112类似，第四磁体阵列124的具体排列方式与第二磁体阵列122类似，这里不再赘述。

第四线圈阵列114通入驱动电流后，第四线圈阵列114与第四磁体阵列124产生相互作用，引起第一框架部11相对第二框架部12沿X和Y方向做平动，以及第一框架部11相对第二框架部12沿Z方向做转动。

本实施例中，第四线圈阵列114和第四磁体阵列124的相互作用与第二线圈阵列112和第二磁体阵列122的相互作用，强化了第一框架部11相对第二框架部12沿Y方向的平动，以及沿Z方向的转动。

与第二实施例相比，第三实施例的位移装置10多了一组线圈阵列114和磁体阵列124。从X方向上看，四组线圈阵列呈U型对称布局，即第一线圈阵列111与第三线圈阵列113对称，第二线圈阵列112与第四线圈阵列114对称。采用U型对称布局，强化了沿各个方向的洛伦兹力和转矩。有了第四线圈阵列114和第四磁体阵列124的加入，通过冗余控制，抑制了柔性模态产生的机械共振。

由于本实施例是基于第一实施例和第二实施例的扩展，因此第一实施例和第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第一实施例和第二实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。

进一步的，部分实施例中，每个线圈阵列为一个多维阵列；其中，第一线圈阵列还包括沿第四方向的行配置；第二线圈阵列还包括沿第五方向的行配置；第三线圈阵列还包括沿第六方向的行配置；第二线圈阵列还包括沿第七方向的行配置。

具体地说，第一框架部11上的各线圈阵列可以为一个多维阵列，即既包括沿X方向的列配置、沿Y方向的行配置和沿Z方向的竖配置，多维阵列的设置，可以提高磁体与线圈相互作用力的自由度。

优选地，第一框架部11上的各线圈阵列为一个二维阵列，既包括沿X方向的列配置，还包括沿Y方向的行配置，例如第一线圈阵列111还包括沿第四方向的行配置，优选地，第四方向与Y方向相同，当然第四方向也可以是与Y方向成任意角度的其他方向。

以第一线圈阵列和第一磁体阵列为例，如图10所示，第一线圈阵列111的第一线圈115除了沿X方向的两两相邻配置外，还包括沿Y方向的行配置，第一线圈阵列111沿Y方向以两个相邻第一线圈115配置作为一个行配置，第一磁体阵列121沿Y方向线性延伸，其中，第一线圈阵列111在第一平面上的投影与第一磁体阵列121在第一平面上的投影有交集。

第一线圈阵列111除了沿第一方向(X方向)的列配置外，还包括沿第四方向(优选地Y方向)的行配置。采用这样的布置，当第一线圈阵列111通入电流后，第一线圈阵列111与第一磁体阵列121产生的相互作用，新增一个沿第一方向(X方向)的转矩，能够引起第一框架部11相对第二框架部12沿第一方向(X方向)做转动，采用这种阵列的配置实施方式，提高了第一线圈阵列111自身的调节能力和稳定能力。

图9中第二线圈阵列112、第三线圈阵列113和第四线圈阵列114的也可配置多维阵列的列配置和行配置，具体实施方式类似于第一线圈阵列111，这里不再赘述。

进一步的，部分实施例中的位移装置，包括至少两个第一框架部和至少一个第二框架部；在所述第一方向上第一框架部的长度小于第二框架部的长度，至少两个第一框架部在至少一个第二框架部上沿所述第一方向彼此间隔开设置，至少两个第一框架部分别通过独立驱动控制，至少一个第二框架部沿所述第一方向通过机械拼接线性延伸形成一体。具体地说，如图11所示，位移装置10包括两个第一框架部11和两个第二框架部12，两个第一框架部11之间可相互独立地驱动控制，从而分别充当第一工作台和第二工作台。两个第二框架部12作为基座沿X方向线性延伸形成一体，具体地，可以通过机械拼接的方式实现连接，可以通过在工装台架上拼接，也可以用自身的卡扣进行拼接，此处不做限定。两个第一框架部在拼接成一体的两个的第二框架部上彼此间隔可分离设置。至少两个第一框架部11与至少一个第二框架部12组成一种多工作台的位移装置***。本发明实施例通过对第一工作台和第二工作台的独立驱动，大大加大了工作台的操作自由度，由此提高了工作效率，并且通过采用模块化设计满足运动***的拓展需求，对运动***进行延伸，无需重新设计新结构，维护更方便，可以有效的降低生产制造和使用成本。

进一步的，部分实施例中的位移装置，包括至少一个第一框架部和至少两个第二框架部，在所述第一方向上第一框架部的长度大于第二框架部的长度，至少两个第二框架部在至少一个第一框架部上沿所述第一方向彼此间隔开设置，至少一个第一框架部沿第一方向通过机械拼接线性延伸形成一体，至少两个第二框架部分别通过独立驱动控制。具体地说，如图12所示，位移装置10包括两个第一框架部11和两个第二框架部12。第一框架部11作为基座可沿X方向线性延伸或大致线性延伸形成一体，具体地，可以通过机械拼接的方式实现连接，可以通过在工装台架上拼接，也可以用自身的卡扣进行拼接，此处不做限定。两个第二框架部12之间也可相互独立地驱动控制，从而分别作为第一工作台和第二工作台。两个第二框架部在拼接成一体作为基座的两个的第一框架部上彼此间隔可分离设置。这至少一个第一框架部11与至少两个第二框架部12，组成为一种多工作台的位移装置***。本发明实施例通过对第一工作台和第二工作台的独立驱动，大大加大了工作台的操作自由度，由此提高了工作效率，并且可通过采用模块化设计满足运动***的拓展需求，对运动***进行延伸，无需重新设计新结构，维护更方便，可以有效的降低生产制造和使用成本。

需要说明的是，本发明提供的多工作台的位移装置，可应用于自动化装备的运动台***，上述自动化装备的运动台***，可以根据实际运动行程和控制策略规划的需求，调整第一框架部和第二框架部的相对位置，以及两者的配置数量。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims (9)

1.一种位移装置，包括至少一个第一框架部和至少一个第二框架部，每个第一框架部与对应的第二框架部可以产生相对运动，其特征在于，

每个第一框架部包括第一框架和多个线圈阵列，所述多个线圈阵列包括：

第一线圈阵列，配置在与第一方向平行的所述第一框架的第一平面上，所述第一线圈阵列包括多个第一线圈，所述多个第一线圈沿所述第一方向两两相邻配置；

第二线圈阵列，配置在与所述第一方向平行的所述第一框架的第二平面上，所述第二线圈阵列包括多个第二线圈，所述多个第二线圈沿所述第一方向两两相邻配置；其中，所述第一平面和所述第二平面相互不平行；

所述第二框架部包括第二框架和多个磁体阵列，所述多个磁体阵列包括：

第一磁体阵列，配置在与第一平面平行的所述第二框架的第三平面上，所述第一磁体阵列与第一线圈阵列分别在第一平面上的投影有交集；所述第一磁体阵列包括多个第一N磁体和多个第一S磁体，且所述第一N磁体与所述第一S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第一N磁体与所述第一S磁体的磁化方向相互不同；

第二磁体阵列，配置在与第二平面平行的所述第二框架的第四平面上，所述第二磁体阵列与第二线圈阵列分别在第二平面上的投影有交集；所述第二磁体阵列包括多个第二N磁体和多个第二S磁体，且所述第二N磁体与所述第二S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第二N磁体与所述第二S磁体的磁化方向相互不同；

其中，所述第三平面相对设置且平行于所述第一平面，所述第四平面相对设置且平行于所述第二平面，所述第一平面与所述第二平面正交；

所述第一框架部可操作地相对所述第二框架部沿第二方向做转动，和\或所述第一框架可操作地相对所述第二框架沿第三方向做转动，所述第二方向与所述第一方向正交，所述第三方向与所述第二方向和第一方向正交；

每个线圈阵列为一个多维阵列；其中，所述第一线圈阵列还包括沿第四方向的行配置；和/或所述第二线圈阵列还包括沿第五方向的行配置。

2.根据权利要求1所述的位移装置，其特征在于，所述多个线圈阵列还包括：

第三线圈阵列，配置在与所述第一方向平行的所述第一框架的第五平面上，所述第三线圈阵列包括多个第三线圈，所述多个第三线圈沿所述第一方向两两相邻配置；

其中，所述第一平面、所述第二平面和所述第五平面，至少有两个平面相互不平行；

所述多个磁体阵列还包括：

第三磁体阵列，配置在与第五平面平行的所述第二框架的第六平面上，所述第三磁体阵列与所述第三线圈阵列分别在第五平面上的投影有交集；所述第三磁体阵列包括多个第三N磁体和多个第三S磁体，且所述第三N磁体与所述第三S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第三N磁体与所述第三S磁体的磁化方向相互不同。

3.根据权利要求2所述的位移装置，其特征在于，

所述多个线圈阵列还包括：

第四线圈阵列，配置在与所述第一方向平行的所述第一框架的第七平面上，所述第四线圈阵列包括多个第四线圈，所述多个第四线圈沿所述第一方向两两相邻配置；

所述第一平面、所述第二平面、所述第五平面和所述第七平面中至少有两个平面相互不平行；

所述多个磁体阵列还包括：

第四磁体阵列，配置在与所述第七平面平行的所述第二框架的第八平面上，所述第四磁体阵列与第四线圈阵列分别在第七平面上的投影有交集；所述第四磁体阵列至少包括多个第四N磁体和多个第四S磁体，且所述第四N磁体与所述第四S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第四N磁体与所述第四S磁体的磁化方向相互不同。

4.根据权利要求3所述的位移装置，其特征在于，每个线圈阵列为一个多维阵列；

其中，所述第三线圈阵列还包括沿第六方向的行配置；

和/或

所述第四线圈阵列还包括沿第七方向的行配置。

5.根据权利要求1所述的位移装置，其特征在于，所述第一磁体阵列还包括第一H磁体，所述多个第一H磁体配置在所述第一N磁体和所述第一S磁体之间，且所述第一N磁体和所述第一S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第一H磁体的磁化方向由相邻的第一次S磁体指向第一N磁体，且与所述第一方向平行；

和/或

所述第二磁体阵列还包括第二H磁体，所述多个第二H磁体配置在所述第二N磁体和所述第二S磁体之间，且所述第二N磁体和所述第二S磁体沿所述第一方向交替排列，所述第二H磁体的磁化方向由相邻的第二次S磁体指向第二N磁体，且与所述第一方向平行。

6.根据权利要求1所述的位移装置，其特征在于，

所述位移装置还包括第一位置传感器；

所述第一磁体阵列和所述第一线圈阵列沿第二方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第一差别空间，所述第一位置传感器位于所述第一差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移；

和/或

所述位移装置还包括第二位置传感器；

所述第二磁体阵列和所述第二线圈阵列沿第三方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第二差别空间，所述第二位置传感器位于所述第二差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移。

7.根据权利要求3所述的位移装置，其特征在于，

所述位移装置还包括第三位置传感器；

所述第三磁体阵列和所述第三线圈阵列沿第二方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第三差别空间，所述第三位置传感器位于所述第三差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移；

和/或

所述位移装置还包括第四位置传感器；

所述第四磁体阵列和所述第四线圈阵列沿第三方向的尺寸中的一个具有少于另一个的尺寸差别部分，所述尺寸差别部分形成第四差别空间，所述第四位置传感器位于所述第四差别空间内，用以测量沿所述第一方向上产生的运动位移。

8.如权利要求1至7任一项所述的位移装置，其特征在于，

所述位移装置包括至少两个第一框架部；

所述至少两个第一框架部分别通过独立驱动控制；

和/或

所述位移装置包括至少一个第二框架部，所述至少一个第二框架部沿所述第一方向通过机械拼接实现线性延伸。

9.如权利要求1至7任一项所述的位移装置，其特征在于，

所述位移装置包括至少一个第一框架部；

所述至少一个第一框架部沿所述第一方向通过机械拼接实现线性延伸；

和/或

所述位移装置包括至少两个第二框架部；所述至少两个第二框架部分别通过独立驱动控制。

Images