CN117656012A - 可多自由度调节的位移台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可多自由度调节的位移台，可多自由度调节的位移台包括底座、多个导轨机构、载台及驱动组件，多个导轨机构间隔地设于底座上，各导轨机构包括固定组件和移动组件，固定组件固定连接于底座，移动组件与固定组件滑动连接；载台与各导轨机构中的移动组件可转动连接；驱动组件连接于移动组件，以驱动移动组件相对固定组件移动，以实现载台的多自由度调节；其中，移动组件能够被气浮于固定组件上，以使移动组件相对固定组件移动时，移动组件和固定组件之间无摩擦。通过将移动组件设置成能够被气浮在固定组件上，以使得移动组件相对固定组件移动时，移动组件和固定组件之间不会产生摩擦，从而使得位移台的位移调节精度更高、稳定性更好。

Description

可多自由度调节的位移台

技术领域

本发明涉及精密平台相关技术领域，特别是涉及一种可多自由度调节的位移台。

背景技术

由于半导体行业不断发展，对精密加工工艺及精密设备提出更高的精度及效率要求。同时针对视觉检测设备要求检测精度更高，结构空间更加紧凑；尤其针对半导体晶圆检测行业，针对晶圆上缺陷检测能力要求更高。针对此类高精度晶圆检测设备，行业中需求量逐年增加。由于晶圆检测的特殊性，检测过程中需调节晶圆的表面高度及水平位置。

相关技术中通过将用于放置晶圆的载台通过多个驱动件与底座相连接，载台与驱动件铰接，驱动件与底座直线滑动连接，当驱动件沿着底座做水平方向上的直线移动时，驱动件能驱动与载台连接的位置做垂直移动，从而实现对载台的高度及水平位置进行调节。但是，相关技术中的驱动件与底座之间具有机械摩擦，导致位移台具有定位精度及稳定性较差，以及使用寿命短的缺陷。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中的位移台具有定位精度及稳定性差、寿命短的技术问题，提供一种可多自由度调节的位移台。

一种可多自由度调节的位移台，所述可多自由度调节的位移台包括：

底座；

多个导轨机构，间隔地设于所述底座上，各所述导轨机构包括固定组件和移动组件，所述固定组件固定连接于所述底座，，所述固定组件与所述移动组件能够相互限位；

载台，与各所述导轨机构中的移动组件可转动连接；

驱动组件，所述驱动组件的驱动端连接于所述移动组件，以驱动所述移动组件相对所述固定组件移动，以实现所述载台的多自由度调节；

其中，所述移动组件能够被气浮于所述固定组件上，以使所述移动组件相对所述固定组件移动时，所述移动组件和所述固定组件之间无摩擦。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括：

第一移动组件，与所述固定组件滑动连接，所述第一移动组件能够相对所述固定组件沿着第一方向移动；

第二移动组件，与所述第一移动组件滑动连接，并与所述第一移动组件联动，所述第二移动组件能够相对所述第一移动组件沿着第二方向移动，所述第二移动组件与所述载台可转动连接；

其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

在其中一个实施例中，所述固定组件包括固定连接于所述底座的直线轴承，所述直线轴承沿着所述第一方向延伸；所述第一移动组件配置有导向滑槽，所述导向滑槽与所述直线轴承导向配合，气浮气体能够流入至所述导向滑槽的槽壁与所述直线轴承之间，并在所述导向滑槽的槽壁与所述直线轴承之间形成气膜间隙，以使所述第一移动组件相对所述直线轴承向远离所述直线轴承的方向浮起。

在其中一个实施例中，所述第一移动组件包括：

楔形导轨，包括相对设置的第一面和第二面，所述第一面与所述直线轴承相对设置，所述第二面被构造为斜面，所述第一面与所述第二面之间的距离沿着所述第一方向逐渐减小；

间隔设置的两个侧板，所述楔形导轨设置与两个所述侧板之间，并与两个所述侧板固定连接，两个所述侧板的侧面与所述第一面之间围合限定出所述导向滑槽；

其中，第二移动组件与所述第二面相配合，所述楔形导轨相对所述直线轴承沿着所述第一方向移动，所述第二面推动所述第二移动组件沿着所述第二方向移动。

在其中一个实施例中，所述第二移动组件包括：

楔形轴承，所述楔形轴承包括楔形面，所述楔形面与所述第二面相贴合；

轴承座，固定连接于所述楔形轴承背离所述楔形面的侧面上；

球铰轴承，与所述轴承座转动连接，所述球铰轴承与所述载台固定连接；

其中，所述楔形导轨相对所述直线轴承沿着所述第一方向移动时，所述楔形轴承在所述第二面的作用下沿着所述第二方向移动，以使所述球铰轴承相对所述轴承座转动。

在其中一个实施例中，所述第二移动组件还包括：

第一吸附件，固定连接于所述楔形轴承的楔形面；

其中，所述楔形导轨的第二面上设置有容纳槽，所述第一吸附件滑设于所述容纳槽内，所述第一吸附件能够与所述楔形导轨之间产生吸附力，以显示所述楔形轴承相对所述楔形导轨移动。

在其中一个实施例中，所述位移台还包括：

磁平衡定子，固定连接于所述底座；

磁平衡动子，固定连接于其中一个所述侧板，并与所述磁平衡定子相配合，所述磁平衡动子能够沿着所述第一方向为所述侧板提供推力，所述推力与所述第二移动组件施加在所述楔形导轨上的重力沿着所述第一方向的分力的方向相反。

在其中一个实施例中，所述固定组件还包括：

节流板，盖设于所述直线轴承上；

多个第一节流器，设于所述节流板上；

第一气动接头，设于所述直线轴承的一端，用于与气源相连接；

其中，所述直线轴承上设置有第一气道，所述第一气道与所述第一气动接头相连通，并与所述第一节流器相连通，以使所述气浮气体从所述第一节流器流向所述导向滑槽与所述直线轴承之间的间隙内。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括：

进气板，固定连接于所述第二移动组件，所述进气板上设置有第二气道；

第二气动接头，连接于所述进气板，并与所述第二气道相连通，所述第二气动接头还与气源相连接；

气浮气体能够通过所述第二气动接头流入所述第二气道内，并自所述第二气道流至所述第一移动组件和所述第二移动组件之间，以在所述第一移动组件和所述第二移动组件之间产生气膜间隙。

在其中一个实施例中，所述多自由度调节的位移台还包括：

至少一个第二吸附件，固定连接于所述底座上，所述第二吸附件能够与所述移动组件产生吸附力，以限制所述移动组件相对所述底座移动。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种可多自由度调节的位移台，其中，底座用于支撑并连接导轨机构和载台。将导轨机构中的固定组件与底座固定连接，将移动组件与固定组件滑动连接，载台与移动组件可转动连接，当驱动组件驱动移动组件相对固定组件移动时，可改变载台的角度或者位置的调节。而通过在底座上设置多个相间隔的导轨机构，以使得通过移动不同的导轨机构中的移动组件来实现载台的多自由度的调节。而通过将移动组件设置成能够被气浮在固定组件上，以使得移动组件相对固定组件移动时，移动组件和固定组件之间不会产生摩擦，从而使得位移台的位移调节精度更高、稳定性更好，而且还能延长移动台的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台的整体结构示意图图；

图2为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中导轨机构部分的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中导轨机构沿着直线轴承的延伸方向的剖面示意图；

图4为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中导轨机构沿着垂直于直线轴承的延伸方向的剖面示意图；

图5为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中导轨机构中第一移动组件的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中导轨机构中第二移动组件的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中导轨机构中固定组件的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的可多自由度调节的位移台中力平衡模块部分的的结构示意图。

附图标记：

底座100；导轨机构200；固定组件210；直线轴承211；第一气道2111；节流板212；第一节流器213；第一气动接头214；移动组件220；第一移动组件221；楔形导轨2211；侧板2212；导向滑槽2213；第二移动组件222；楔形轴承2221；轴承座2222；球铰轴承2223；进气板223；第二气动接头224；第二吸附件225；第一吸附件226；光栅尺227；光栅尺读数头228；第二节流器229；载台300；驱动组件400；磁平衡定子410；平衡定子底座420；磁平衡动子430；平衡动子底座440；直线定子450；直线动子460；动子线圈连接板470。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图8，本发明一实施例提供了的一种可多自由度调节的位移台，可多自由度调节的位移台包括底座100、多个导轨机构200、载台300及驱动组件400，多个导轨机构200间隔地设于底座100上，各导轨机构200包括固定组件210和移动组件220，固定组件210固定连接于底座100，固定组件与移动组件能够相互限位，移动组件220与固定组件210滑动连接；载台300与各导轨机构200中的移动组件220可转动连接；驱动组件400的驱动端连接于移动组件220，以驱动移动组件220相对固定组件210移动，以实现载台300的多自由度调节；其中，移动组件220能够被气浮于固定组件210上，以使移动组件220相对固定组件210移动时，移动组件220和固定组件210之间无摩擦。

本技术方案提供了一种可多自由度调节的位移台，其中，底座100用于支撑并连接导轨机构200和载台300。将导轨机构200中的固定组件210与底座100固定连接，将移动组件220与固定组件210滑动连接，载台300与移动组件220可转动连接，当驱动组件400驱动移动组件220相对固定组件210移动时，可改变载台300的角度或者位置的调节。而通过在底座100上设置多个相间隔的导轨机构200，以使得通过移动不同的导轨机构200中的移动组件220来实现载台300的多自由度的调节。而通过将移动组件220设置成能够被气浮在固定组件210上，以使得移动组件220相对固定组件210移动时，移动组件220和固定组件210之间不会产生摩擦，从而使得位移台的位移调节精度更高、稳定性更好，而且还能延长移动台的使用寿命。

需要说明的是，本申请提供的可多自由度调节的位移台可用于需要多角度调节载台300的任意场景中。在本实施例中，以将上述的可多自由度调节的位移台应用于晶圆检测中为例对上述位移台进行描述。

可以理解的是，对于导轨机构200的数量不做限制，可以根据实际需求进行设置。在本实施例中，导轨机构200的数量为三个，并且三个导轨机构200均布在底座100上。其中，当需要调节载台300的上下位移时，可同时使得三个导轨机构200中的移动组件220相对固定组件210移动，以实现位移台的上升和下降。当需要调节载台300的角度时，可使得其中一个或者两个导轨机构200的中的移动组件220相对固定组件210移动来实现位移台的角度的调节。

如图2、图3和图4所示，在其中一个实施例中，移动组件220包括第一移动组件221和第二移动组件222，第一移动组件221与固定组件210滑动连接，第一移动组件221能够相对固定组件210沿着第一方向移动；第二移动组件222与第一移动组件221滑动连接，并与第一移动组件221联动，第二移动组件222能够相对第一移动组件221沿着第二方向移动，第二移动组件222与载台300可转动连接；其中，第一方向与第二方向垂直。

在本实施例中，通过将第一移动组件221与固定组件210滑动连接，使得第一移动组件221能够相对固定组件210沿着第一方向移动，将第二移动组件222与第一移动组件221滑动连接，以使得第二移动组件222能够相对第一移动组件221沿着第二方向移动，并且，将第二移动组件222设置成与第一移动组件221联动的形式。以使得当第一移动组件221相对固定组件210沿着第一方向移动时，第二移动组件222能够相对第一组件沿着第二方向移动。又由于载台300与第二移动组件222可转动连接，以使得在第二移动组件222相对第一组件移动时，在第二移动组件222的作用力下，能够带动载台300相对第二移动组件222沿着第二方向移动的同时还能相对第二移动组件222转动。如此，便可实现载台300的多自由度移动。

需要说明的是，在本实施例中，第一方向可以为沿着水平方向的方向，第二方向可以为竖直方向的方向。也就是，当第一移动组件221在水平面内移动时，第一移动组件221能够带动第二组件沿着竖直方向移动，如此便可实现载台300的上下移动或者角度的调节。另外，可以理解的是，第一方向为位于水平面内的任意方向。

如图2、图3和图4所示，在其中一个实施例中，固定组件210包括固定连接于底座100的直线轴承211，直线轴承211沿着第一方向延伸；第一移动组件221配置有导向滑槽2213，导向滑槽2213与直线轴承211导向配合，气浮气体能够流入至导向滑槽2213的槽壁与直线轴承211之间，并在导向滑槽2213的槽壁与直线轴承211之间形成气膜间隙，以使第一移动组件221相对直线轴承211向远离直线轴承211的方向浮起。

具体地，直线轴承211通过螺栓固定连接在底座100上，直线轴承211为第一移动组件221提供垂直方向与水平方向的支撑。在本实施例中，直线轴承211与第一移动组件221相配合，以对第一移动组件221相对底座100沿着第一方向的移动起导向作用。在本实施例中，第一方向为沿着直线轴承211的延伸方向的方向。通过在第一移动组件221上配置导向滑槽2213，并且将导向滑槽2213与直线轴承211导向配合，以便于实现第一移动组件221相对直线轴承211沿着第一方向的移动。而通过在导向滑槽2213的槽壁与直线轴承211之间设置气浮气体，以使得在导向滑槽2213的槽壁与直线轴承211之间能够形成气膜间隙，从而使得当第一移动组件221相对直线轴承211移动时，第一移动组件221与直线轴承211之间无摩擦力，位移台的位移调节精度更高、稳定性更好，而且还能延长移动台的使用寿命。

如图2、图3、图4和图5所示，具体地，第一移动组件221包括楔形导轨2211和间隔设置的两个侧板2212，楔形导轨2211包括相对设置的第一面和第二面，第一面与直线轴承211相对设置，第二面被构造为斜面，第一面与第二面之间的距离沿着第一方向逐渐减小；楔形导轨2211设置于两个侧板2212之间，并与两个侧板2212固定连接，两个侧板2212的侧面与第一面之间围合限定出导向滑槽2213，第二移动组件222与第二面相配合，楔形导轨2211相对直线轴承211沿着第一方向移动，第二面推动第二移动组件222沿着第二方向移动。

通过在楔形导轨2211的两侧设置侧板2212，以使得两个侧板2212和楔形导轨2211之间围合限定出上述的导向滑槽2213。当在直线轴承211和导向滑槽2213的槽壁之间充入气浮气体时，位于楔形导轨2211两侧的侧板2212能够阻挡气浮气体沿着楔形导轨2211的两侧泄漏。从而有利于使得在楔形导轨2211的第一面与直线轴承211之间，以及侧板2212与直线轴承211的侧面之间形成气膜间隙，从而使得气浮气体能够将楔形导轨2211和两个侧板2212上浮，为楔形导轨2211的移提供水平方向刚度。

通过将楔形导轨2211的第二面设置成斜面的形式，并且将第一面与第二面之间的距离设置成沿着第一方向逐渐减小的形式。由于载台300与多个第二移动组件222可转动连接，因此，多个第二移动组件222对载台300在第一方向上进行了限位。由于第一面与第二面之间的距离是变化的，在楔形导轨2211沿着第一方向移动的时候，第二面能够推动第二移动组件222沿着第二方向移动，如此就可实现通过第一移动组件221的移动带动第二移动组件222移动，从而实现载台300的多自由度调节。具体地，两个侧板2212分别通过螺钉锁紧在楔形导轨2211的量两侧，气浮气体可以为压缩空气。

如图2、图3、图4和图5所示，进一步地，第二移动组件222包括楔形轴承2221、轴承座2222和球铰轴承2223，楔形轴承2221包括楔形面，楔形面与第二面相贴合；轴承座2222固定连接于楔形轴承2221背离楔形面的侧面上；球铰轴承2223与轴承座2222转动连接，球铰轴承2223与载台300固定连接；其中，楔形导轨2211相对直线轴承211沿着第一方向移动时，楔形轴承2221在第二面的作用下沿着第二方向移动，以使球铰轴承2223相对轴承座2222转动。

通过将楔形轴承2221的楔形面与楔形导轨2211的第二面相贴合，以通过第二面的高度的变化来推动楔形轴承2221相对底座100沿着第二方向移动。而由于轴承座2222与楔形轴承2221固定连接，因此，在楔形轴承2221沿着第二方向移动的时候会带动轴承座2222沿着第二方向移动。由于球铰轴承2223与轴承座2222转动连接，载台300又与球铰轴承2223固定连接，以使得载台300与球铰轴承2223连接的部分既能沿着第二方向移动，又能相对轴承座2222转动。从而实现载台300在第二方向上的位置的调节以及角度的调节。

具体地，在载台300上与球铰轴承2223连接的位置设置有沉头孔，球铰轴承2223与载台300通过销钉固定连接，沉头孔用于容纳销钉的头部，以使得载台300的载物面不会有明显的凸起物，以便于增大载物面的有效面积。

球铰轴承2223过盈安装在轴承座2222上，球铰轴承2223可在轴承座2222上万向旋转，以配合载台300俯仰调平时的解耦。轴承座2222通过螺栓与楔形轴承2221固定连接。通过将楔形轴承2221设置在导向滑槽2213内，也就是两个侧板2212之间，以使得在楔形轴承2221与侧板2212之间充入压缩空气时，在楔形轴承2221与侧板2212之间、以及楔形轴承2221与楔形导轨2211的第二面之间能够形成气膜间隙，从而使得楔形轴承2221相对楔形导轨2211的移动无摩擦，从而提高载台300自由度调节的精度及可靠性。

如图2和图5所示，在其中一个实施例中，位移台还包括磁平衡定子410和磁平衡动子430，磁平衡定子410固定连接于底座100；磁平衡动子430固定连接于其中一个侧板2212，并与磁平衡定子410相配合，磁平衡动子430能够沿着第一方向为侧板2212提供推力，推力与第二移动组件222施加在楔形导轨2211上的重力沿着第一方向的分力的方向相反。

具体地，在底座100上固定连接有平衡定子底座420，磁平衡定子410与平衡定子底座420固定连接；在一个侧板2212上固定连接有平衡动子底座440，磁平衡动子430与平衡动子底座440固定连接。磁平衡动子430和磁平衡定子410相互作用以形成一恒力弹簧***，磁平衡动子430能够对侧板2212施加一沿着磁平衡动子430的轴向方向的推力。该推力能够平衡楔形导轨2211在重力方向收到的重力在水平方向上的分力。从而使得整个位移台在无外力作用的情况下，其整个***上的力的相互平衡的。

例如，参考图3和图8予以理解，当载台300上放置了待测晶圆时，晶圆的重力会对楔形轴承2221施加向下的力，如果未设置磁平衡定子410和磁平衡动子430时，晶圆的重力施加在楔形轴承2221的第二面上的力的分力是水平向右的，楔形导轨2211受到楔形轴承2221向左的摩擦力，在这个摩擦力的作用下楔形导轨2211向左移动。因此，通过在侧板2212上连接磁平衡动子430，磁平衡动子430会对侧板2212施加向右的力，以平衡第二面上受到的向左的摩擦力，从而使得楔形导轨2211保持平衡。

如图7所示，在其中一个实施例中，固定组件210还包括节流板212、多个第一节流器213和第一气动接头214，节流板212盖设于直线轴承211上；多个第一节流器213设于节流板212上；第一气动接头214设于直线轴承211的一端，用于与气源相连接；其中，直线轴承211上设置有第一气道2111，第一气道2111与第一气动接头214相连通，并与第一节流器213相连通，以使气浮气体从第一节流器213流向导向滑槽2213与直线轴承211之间的间隙内。

第一气动接头214与压缩空气相连接，当需要移动压缩空气从第一气动接头214流第一气道2111，并从第一节流器213中流入直线轴承211与侧板2212之间，以及直线轴承211与楔形导轨2211之间，为楔形导轨2211提供水平方向刚度。

如图3和图4所示，在其中一个实施例中，多自由度调节的位移台还包括至少一个第二吸附件225，固定连接于底座100上，第二吸附件225能够与移动组件产生吸附力，以限制移动组件相对底座100移动。在本实施例中，第二吸附件225为永磁体，在两个侧板2212的下方分别设置一个永磁体。永磁体与底座100固定连接，永磁体提供磁吸力吸引两个侧板2212，为楔形导轨2211垂向上提供预紧力，该预紧力和直线轴承211的上表面与楔形导轨2211的第一面之间形成的气膜相配合，提高楔形导轨2211和两个侧板2212整体的垂向刚度，增加抗外界扰动的能力，提高位移台工作的稳定性。

如图2和图6所示，在其中一个实施例中，移动组件包括进气板223和第二启动接头，进气板223固定连接于第二移动组件222，进气板223上设置有第二气道；第二气动接头224，连接于进气板223，并与第二气道相连通，第二气动接头224还与气源相连接；气浮气体能够通过第二气动接头224流入第二气道内，并自第二气道流至第一移动组件221和第二移动组件222之间，以在第一移动组件221和第二移动组件222之间产生气膜间隙。

具体地，进气板223与楔形轴承2221固定连接，楔形轴承2221上也设置有气道，楔形轴承2221上还设置有第二节流器229。压缩空气筋第二启动接头进入进气板223的第二气道内并经楔形轴承2221内的气道从第二节流器229流出，在侧板2212与楔形轴承2221的侧面之间，以及楔形轴承2221的底面与楔形导轨2211的第二面之间形成气膜间隙，将楔形轴承2221垂向向上浮起，为楔形导轨2211的移动提供水平方向刚度。

如图4所示，进一步地，第二移动组件222还包括第一吸附件226，固定连接于楔形轴承2221的楔形面；其中，楔形导轨2211的第二面上设置有容纳槽，第一吸附件226滑设于容纳槽内，第一吸附件226能够与楔形导轨2211之间产生吸附力，以限制楔形轴承2221相对楔形导轨2211移动。具体地，第二吸附件226可以为永磁体，其由螺钉固定在楔形轴承2221下端提供磁吸力，为楔形轴承2221与楔形导轨2211提供预紧力，该预紧力和楔形轴承2221的楔形面与楔形导轨2211的第二面之间形成的气膜相配合，提高楔形轴承2221垂直于其楔形面方向上的刚度，增加抗外界扰动的能力，提高位移台工作的稳定性。当需要调节载台300的位移时，通过在楔形轴承2221的楔形面与楔形导轨2211的第二面之间形成气膜间隙，气浮气体克服上述磁吸力，将楔形轴承2221浮起。由于球铰轴承2223与载台300固定连接，因此限制了楔形轴承2221水平方向位移，当楔形导轨2211带动两个侧板2212在直线轴承211上做水平直线运动时，楔形轴承2221做垂直升降运动。

如图2所示，在其中一个实施例中，驱动组件400还包括直线定子450和直线动子460，直线定子450固定连接于底座100上；直线动子460与移动组件固定连接，并与直线定子450相配合，以驱动移动组件相对直线定子450移动。其中，直线定子450固定连接在底座100上，直线动子460通过动子线圈连接板470固定在侧板2212上，直线动子460与直线定子450相互作用为侧板2212相对直线轴承211的移动提供水平方向的驱动。

进一步地，在本实施例中，在朝向平衡动子一侧的侧板2212的侧面粘接有光栅尺227，光栅尺读数头228固定在底座100上，光栅尺227与光栅尺读数头228为楔形导轨2211的移动提供水平方向上的反馈和定位。本实施例提供的位移台还包括电气安装板，电气安装板安装在底座100上，用于安装位移台的电气元件。

本发明提供的可多自由度调节的位移台，通过在底座100上均布多个导轨机构200，载台300与导轨机构200连接；电气安装板安装在底座100上，用于安装位移台的电气元件，从而保证载台300的自由度的调节的精度及可控性。通过与载台300固定连接的球铰轴承2223与轴承座2222的万向转动连接，使得球铰轴承2223可360低摩擦旋转。当所有的导轨机构200同步上升或下降运动时，载台300做垂直方向升降运动；当其中一个导轨结构做升降运动其余保持固定时，可带动载台300在水平方向以一定角度俯仰调节。导轨机构200由直线轴承211、楔形导轨2211、楔形轴承2221组成无摩擦气浮轴承，通过楔形导轨2211在水平方向运动转化为楔形轴承2221垂直运动；通过直线定子450与直线动子460的相互配合驱动楔形导轨2211做水平移动；通过光栅尺227反馈位置，以确保载台300位移调节的稳定性及定位精度。楔形导轨2211的侧面安装有水平方向无摩擦恒力平衡模块，克服负载由重力分解到楔形导轨2211上的水平分力，提高控制精度。本发明提供的可多自由度调节的位移台结构紧凑，而且能实现主动升降与调平功能，采用气浮导轨形式，无摩擦阻力，定位精度及稳定性更高，使用寿命更长。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述可多自由度调节的位移台包括：

底座；

多个导轨机构，间隔地设于所述底座上，各所述导轨机构包括固定组件和移动组件，所述固定组件固定连接于所述底座，所述固定组件与所述移动组件能够相互限位；

载台，与各所述导轨机构中的移动组件可转动连接；

驱动组件，所述驱动组件的驱动端连接于所述移动组件，以驱动所述移动组件相对所述固定组件移动，以实现所述载台的多自由度调节；

其中，所述移动组件能够被气浮于所述固定组件上，以使所述移动组件相对所述固定组件移动时，所述移动组件和所述固定组件之间无摩擦。

2.根据权利要求1所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述移动组件包括：

第一移动组件，与所述固定组件滑动连接，所述第一移动组件能够相对所述固定组件沿着第一方向移动；

第二移动组件，与所述第一移动组件滑动连接，并与所述第一移动组件联动，所述第二移动组件能够相对所述第一移动组件沿着第二方向移动，所述第二移动组件与所述载台可转动连接；

其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

3.根据权利要求2所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述固定组件包括固定连接于所述底座的直线轴承，所述直线轴承沿着所述第一方向延伸；所述第一移动组件配置有导向滑槽，所述导向滑槽与所述直线轴承导向配合，气浮气体能够流入至所述导向滑槽的槽壁与所述直线轴承之间，并在所述导向滑槽的槽壁与所述直线轴承之间形成气膜间隙，以使所述第一移动组件相对所述直线轴承向远离所述直线轴承的方向浮起。

4.根据权利要求3所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述第一移动组件包括：

楔形导轨，包括相对设置的第一面和第二面，所述第一面与所述直线轴承相对设置，所述第二面被构造为斜面，所述第一面与所述第二面之间的距离沿着所述第一方向逐渐减小；

间隔设置的两个侧板，所述楔形导轨设置于两个所述侧板之间，并与两个所述侧板固定连接，两个所述侧板的侧面与所述第一面之间围合限定出所述导向滑槽；

其中，第二移动组件与所述第二面相配合，所述楔形导轨相对所述直线轴承沿着所述第一方向移动，所述第二面推动所述第二移动组件沿着所述第二方向移动。

5.根据权利要求4所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述第二移动组件包括：

楔形轴承，所述楔形轴承包括楔形面，所述楔形面与所述第二面相贴合；

轴承座，固定连接于所述楔形轴承背离所述楔形面的侧面上；

球铰轴承，与所述轴承座转动连接，所述球铰轴承与所述载台固定连接；

其中，所述楔形导轨相对所述直线轴承沿着所述第一方向移动时，所述楔形轴承在所述第二面的作用下沿着所述第二方向移动，以使所述球铰轴承相对所述轴承座转动。

6.根据权利要求5所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述第二移动组件还包括：

第一吸附件，固定连接于所述楔形轴承的楔形面；

其中，所述楔形导轨的第二面上设置有容纳槽，所述第一吸附件滑设于所述容纳槽内，所述第一吸附件能够与所述楔形导轨之间产生吸附力，以限制所述楔形轴承相对所述楔形导轨移动。

7.根据权利要求4所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述位移台还包括：

磁平衡定子，固定连接于所述底座；

磁平衡动子，固定连接于其中一个所述侧板，并与所述磁平衡定子相配合，所述磁平衡动子能够沿着所述第一方向为所述侧板提供推力，所述推力与所述第二移动组件施加在所述楔形导轨上的重力沿着所述第一方向的分力的方向相反。

8.根据权利要求3所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述固定组件还包括：

节流板，盖设于所述直线轴承上；

多个第一节流器，设于所述节流板上；

第一气动接头，设于所述直线轴承的一端，用于与气源相连接；

其中，所述直线轴承上设置有第一气道，所述第一气道与所述第一气动接头相连通，并与所述第一节流器相连通，以使所述气浮气体从所述第一节流器流向所述导向滑槽与所述直线轴承之间的间隙内。

9.根据权利要求2所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述移动组件包括：

进气板，固定连接于所述第二移动组件，所述进气板上设置有第二气道；

第二气动接头，连接于所述进气板，并与所述第二气道相连通，所述第二气动接头还与气源相连接；

气浮气体能够通过所述第二气动接头流入所述第二气道内，并自所述第二气道流至所述第一移动组件和所述第二移动组件之间，以在所述第一移动组件和所述第二移动组件之间产生气膜间隙。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的可多自由度调节的位移台，其特征在于，所述位移台还包括：

至少一个第二吸附件，固定连接于所述底座上，所述第二吸附件能够与所述移动组件产生吸附力，以限制所述移动组件相对所述底座移动。