專利名稱：具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置和能垂直運動地被支承的平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置。這種引導(dǎo)裝置例如用于在垂直方向上能運動地支承工作臺或者平臺，其中，應(yīng)阻止在其它方向上的運動。本發(fā)明還涉及一種借助這種引導(dǎo)裝置能運動地被支承的平臺。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用場合，例如在機械制造或者半導(dǎo)體生產(chǎn)中，必須克服重力保持住機械元件，并且仍能夠精確地控制它們的垂直運動。為了能夠?qū)C械元件準(zhǔn)確并迅速地調(diào)節(jié)到想要的位置上，一個重要的前提就是重力補償裝置和引導(dǎo)裝置要有能夠很好地預(yù)測的性倉泛。
能夠使用哪種類型的引導(dǎo)裝置，取決于所需的垂直定位區(qū)域的大小。如果這個區(qū)域相對較小，那么可以使用以彈性變形為基礎(chǔ)的引導(dǎo)裝置。這種引導(dǎo)裝置在這里通常被稱為彈簧引導(dǎo)裝置，具體的例子有板簧引導(dǎo)裝置或者平行彈簧引導(dǎo)裝置。為了補償重力，例如已知了多種氣動系統(tǒng)。然而這些氣動系統(tǒng)具有內(nèi)部的摩擦和遲滯效應(yīng)，這些還可能隨著位置和時間發(fā)生變化。這樣一來就大大增加了準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)機械元件的位置的難度。還已知了多種以預(yù)張緊彈簧為基礎(chǔ)的重力補償系統(tǒng)，然而在這里，進行補償?shù)膹椈闪θQ于具體地點，這又增加了準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)位置的難度。作為經(jīng)過補償重力的引導(dǎo)裝置的一種特別有利的解決方案，得出了一種組合產(chǎn)品，即，將借助板簧進行引導(dǎo)和以無源的磁性支承為基礎(chǔ)的重力補償組合起來。于是WO 2009/093907 Al示出一種磁性促動器，其中，在軸向方向上具有低的剛度并且在徑向方向上具有高的剛度的板簧構(gòu)成在軸向方向上的直線引導(dǎo)裝置。借助磁體的布置達到無源的重力補償效果。其中，在引導(dǎo)裝置的工作點，板簧在軸向方向上的低的正剛度被磁性支承裝置的負剛度補償，使得進行位置調(diào)節(jié)只需要稍微地平衡由于重力或者由于引導(dǎo)裝置造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，進一步改良這種具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置，并且將這種引導(dǎo)裝置有利地與需要能垂直運動地支承住的平臺相連。在此，處于中心位置的是，要盡可能地排除所有干擾位置調(diào)節(jié)的影響，無論是由于引導(dǎo)裝置自身的與位置相關(guān)的力所產(chǎn)生的影響，或者是由于引導(dǎo)裝置與周圍環(huán)境的磁性相互作用所產(chǎn)生的影響。該目的通過具有權(quán)利要求I所述特征的裝置得以實現(xiàn)。有利的實施方式在權(quán)利要求I的從屬權(quán)利要求中所述的特征中得出。在后的權(quán)利要求13描述了一種相應(yīng)的被支承的平臺。借助磁體布置具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置，用于在垂直方向上相對于第ニ物體引導(dǎo)第一物體，該引導(dǎo)裝置相應(yīng)地具有-彈簧引導(dǎo)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在第一和第二物體之間在垂直方向上的運動，并且阻止在所有其它方向上的運動，-其中，第一物體還與第一磁體相連，并且第二物體與第二磁體相連，-其中，第二磁體具有開ロ，在該開口中至少部分地布置有第一磁體，使得在分別平行于垂直方向、但是反向磁化的第一和第二磁體之間有相互排斥的力起作用，該カ反作用于第一物體的重力，-其中，通過由第一和第二磁體構(gòu)成的磁性彈簧的負剛度至少部分地補償彈簧引導(dǎo)裝置的正機械剛度，-并且其中，這樣構(gòu)造第一和第二磁體的形狀，使得在第一和第二磁體之間的水平間距在第二磁體的開ロ的內(nèi)部在垂直方向上變化。
在設(shè)計有合適的水平間距的情況下，就能夠?qū)崿F(xiàn)具有磁性彈簧的幾乎恒定的負剛度的區(qū)域，其特別是在引導(dǎo)裝置的整個工作區(qū)域上延伸。這使得能夠更準(zhǔn)確地進行位置調(diào)節(jié)，這是因為不必對支承的位置依賴性進行平衡。


本發(fā)明的其它優(yōu)點以及細節(jié)借助附圖從各個不同的實施方式的以下說明中得出。圖中示出圖1-3對現(xiàn)有技術(shù)的說明，圖4-8根據(jù)本發(fā)明的磁體布置的各個不同的設(shè)計方案，圖9-10具有根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)裝置的能垂直運動的平臺。
具體實施例方式圖I示出第一物體K1，其相對于位置固定的第二物體K2借助板簧B形式的彈簧引導(dǎo)裝置可運動地在垂直方向R上被引導(dǎo)。所選擇的示圖高度簡化了這種引導(dǎo)裝置，卻能夠闡明應(yīng)用的原理。板簧B在優(yōu)選的方向上(在這里是垂直方向R)上具有相對較低的剛度，而在其它的方向上具有高得多的(通常在因數(shù)100-1000左右)剛度。因此，正如后面還要展示的是，利用這種板簧能夠構(gòu)造出允許物體在ー個方向上運動，卻阻止其在所有其它方向上運動的引導(dǎo)裝置。在圖I中示出，板簧B在第一物體Kl的重量下彎曲。正如能夠輕易看出的是，這就減小了板簧B橫交于垂直方向R的實際上預(yù)期的高剛度。因此，板簧B在引導(dǎo)裝置的エ作點上應(yīng)盡可能不彎曲，而應(yīng)該是平坦的。正如圖2中所示的那樣，這利用用于補償?shù)谝晃矬wKl的重力的裝置G得以實現(xiàn)。該裝置和第二物體K2 —祥位置固定，并且通過桿I對第一物體Kl施加力，這個カ反作用于重力。當(dāng)板簧B處于這個狀態(tài)時，引導(dǎo)裝置具有最佳的橫交于引導(dǎo)方向R的剛度。在圖3a中示出了ー種實現(xiàn)這種重力補償?shù)目赡苄?。通過在此未示出的桿，第一磁體Ml與第一物體Kl相連，第二磁體M2與第二物體K2相連，或者反之亦然。第一磁體Ml是圓柱形的。該第一磁體至少部分地布置在第二磁體M2的圓柱形開ロ的內(nèi)部，而第二磁體具有環(huán)形磁鐵的形狀。兩個磁體Ml，M2反向磁化，使得在所示配置中得到反作用于第一物體Kl的重力的力。這種磁體布置形成一個磁性彈簧，其在正確布置磁體Ml，M2的情況下被第一物體的重力預(yù)張緊，并且因此承載第一物體的重力。板簧B在預(yù)期的運動方向上也具有一定的剛度。由此得出取決于第一物體的垂直位置的彈簧力，其在引導(dǎo)裝置的工作區(qū)域內(nèi)與位置幾乎線性相關(guān)。板簧B的剛度在該區(qū)域內(nèi)也就是恒定的。在借助受控的驅(qū)動裝置移動第一物體Kl時，該彈簧力必須起反作用。因此，值得期待的是，這樣設(shè)計進行重力補償?shù)拇判詮椈?，使得它的彈簧常?shù)或者剛度反作用于彈簧引導(dǎo)裝置的剛度，并且盡可能抵消彈簧引導(dǎo)裝置的剛度。圖3b左邊示出作用于第一物體Kl的力與第一磁體Ml的垂直位置的關(guān)系，并因此也示出了與第一物體Kl的垂直位置的關(guān)系。圖3b右邊示出磁性彈簧的剛度或者局部的彈簧常數(shù)與第一磁體Ml的垂直位置的關(guān)系?，F(xiàn)在為了能夠反作用于板簧B在工作區(qū)域內(nèi)的剛度，需要剛度盡可能恒定的區(qū)域，并且因此需要線性地隨著第一磁體的位置發(fā)生變化的 彈簧力。在圖3b中能夠看出兩個這種區(qū)域，但是它們很小，并且只有其中一個具有用于補償板簧 B 的正剛度(positive Steifigkeit)的負剛度(negative Steifigkeit)。在一個達幾毫米的工作區(qū)域內(nèi)，磁性彈簧的剛度已經(jīng)再次發(fā)生變化，使得無法最優(yōu)地補償板簧的剛度。這樣一來，為了精確定位第一物體K1，必須能依據(jù)位置對驅(qū)動裝置的調(diào)節(jié)設(shè)定參數(shù)，并且因此非常耗時耗力。因此，建議的是，這樣調(diào)節(jié)第一和/或第二磁體Ml，M2的形狀，使得具有磁性彈簧的恒定剛度的可用區(qū)域增大。通過廣泛的模擬和嘗試能夠看出，在第一和第二磁體Ml，M2之間的水平間距的變化會導(dǎo)致該可用區(qū)域顯著增大。在圖4a中示出這種措施。在左邊圖中，在現(xiàn)有技術(shù)中為圓柱形的第一磁體Ml設(shè)計為圓錐形的磁體。由此使得在第一磁體Ml和第二磁體M2的開口的圓柱形內(nèi)壁之間的側(cè)間距或水平間距在垂直方向上變化。針對該實施例指定了具體的數(shù)值為了在4毫米的工作區(qū)域內(nèi)補償33N的重力，使用了具有以下尺寸的磁體第一磁體Ml :e=14mm/f = 5mm/g=15mm第二磁體M2 :a=28mm/b=16mm/c=16mm在此使用了商用標(biāo)準(zhǔn)的NdFeB，即磁通量為大約I. 4特斯拉的磁體。另一個等同的、使得磁體的水平間距發(fā)生變化的可能性由圖4a的右圖示出。在這里，第一磁體Ml是圓柱形的，而環(huán)形磁體M2的開口具有圓錐形狀。相比圓錐形磁體，這種圓錐形開口更容易制造，并且因此可能是有利的。當(dāng)然也可能的是，不僅第一還有第二磁體都具有圓錐形狀，至關(guān)重要的是在兩個磁體Ml，M2之間的變化的間距。即使迄今是從相對于垂直軸線旋轉(zhuǎn)對稱的磁體Ml，M2出發(fā)的，但是這不是強制性的前提條件。第一磁體也可以構(gòu)造成長方體，而第二磁體僅具有與之相適應(yīng)的開口。圖4a的兩幅圖就可以理解為穿過這些磁體M1，M2的剖面圖。于是第一和/或第二磁體的側(cè)壁就相應(yīng)地傾斜，從而再次實現(xiàn)不斷變化的水平間距。也可以考慮其它的、借其能夠制造不斷變化的水平間距的磁體形狀。然而之所以優(yōu)選的是旋轉(zhuǎn)對稱的磁體Ml，M2，它們的對稱軸穿過桿延伸，第一磁體Ml利用該桿與第一物體相連，對此的一個重要的原因是，根據(jù)厄恩肖定理，從磁體布置在軸向方向上的負剛度得出在徑向方向上的正剛度。這意味著，第一磁體Ml在第二磁體M2的開口中自動居中。當(dāng)磁體布置設(shè)計為旋轉(zhuǎn)對稱時(朝向垂直方向的對稱軸在此位于桿I中)，這種居中效應(yīng)在所有水平方向上都有相同的強度。如果不存在旋轉(zhuǎn)對稱，情況就不是如此。在兩個磁體Ml，M2之間的不斷變化的水平間距在此也使得正剛度在徑向方向上是不取決于位置的。在這種情況下要指出的是，在這里被稱為垂直方向R的方向也可以稱為軸向方向或者引導(dǎo)方向，并且因此水平方向也可以稱為徑向方向，其垂直地位于引導(dǎo)方向上。在此描述的布置方案的優(yōu)選的應(yīng)用情況是無源地、即以磁軸承為基礎(chǔ)來補償物體的重力，并與借助彈簧引導(dǎo)裝置在引導(dǎo)方向上引導(dǎo)該物體相結(jié)合，其中，至少部分地抵消彈簧引導(dǎo)裝置和磁軸承的剛度。但是，引導(dǎo)的方向并不是強制性必須在物體的朝向地心的引力的意義下“垂直”。也能夠相對于引力方向傾斜一定的角度(a )進行引導(dǎo)，于是引導(dǎo)裝置只需要補償一部分的重力(cosci )。在極端情況下，引導(dǎo)方向甚至可以垂直于引力，例如當(dāng)引力相應(yīng)地偏轉(zhuǎn)時。只要在本申請的框架內(nèi)談及垂直方向，就要理解為線性引導(dǎo)的自由度的方向。水平方向垂直位于其上。
總而言之可以說，當(dāng)彈簧引導(dǎo)裝置B和用于補償整個工作區(qū)域內(nèi)的重力的裝置G的力的總量正好抵消第一物體I的重力吋，并且此外當(dāng)彈簧引導(dǎo)裝置B在引導(dǎo)方向R上的正剛度正好被由第一和第二磁體Ml，M2構(gòu)成的磁體布置的負剛度抵消時，在這里描述的布置方案就是最佳選擇。在這種理想情況下，在整個工作區(qū)域內(nèi)，第二物體K2的震蕩不會傳遞到第一物體Kl上(并且反之亦然)，并且為了移動第一物體，驅(qū)動裝置只需要克服其慣性。但是，在實踐中，精確定位第一物體會受到其它影響因素的干擾或者說增加難度。所以，與布置在引導(dǎo)裝置附近的鐵磁體之間的磁性相互作用會通過雜散場向第一物體施加力。因此，下面討論預(yù)防這種影響的措施，并且還進ー步改進本發(fā)明的上述優(yōu)點。在圖5a中示出了第三磁體M3，它和第二磁體M2—祥設(shè)計為環(huán)形磁體，并且以一定的間距h布置在第二磁體的上方。第三磁體M3與第二磁體M2反向磁化。第三磁體M3也具有開ロ，第一磁體Ml至少在引導(dǎo)裝置的工作區(qū)域的上部段中部分地伸入這個開ロ，而且在這里情況相同的是，在第一和第三磁體M1，M3之間的水平間距在第三磁體M3的開口內(nèi)部在垂直方向上變化。在上面給出的定義磁體Ml和M2的尺寸的例子中，當(dāng)?shù)谌朋wM3的形狀和第二磁體M2 —樣時，為第二和第三磁體之間的最佳間距h得出的值是4. 5mm。用某個因數(shù)縮放所有尺寸的比例會讓工作區(qū)域發(fā)生線性變化，并且會讓補償重力的カ以該因數(shù)的三次冪發(fā)生變化。作為附加措施，第二磁體M2布置在例如由鐵制成的鐵磁板2上，其基本上滿足兩個功能。一方面，鐵磁板2加強由第二磁體M2產(chǎn)生的磁通量密度，所以為了產(chǎn)生規(guī)定的力僅需要較小的磁性材料。另ー方面，鐵磁板2作為屏蔽裝置對與在磁體布置附近和下方運動的鐵磁體的相互影響起反作用。具體來說，這些鐵磁體能夠與磁體Ml，M2，M3的雜散場相互作用，并且因此引入干擾力。在圖5b中又依據(jù)位置示出了根據(jù)圖5a的布置的力(左)和彈簧常數(shù)(右)。可以看出，首先由于和根據(jù)圖4a的布置相比増加了第三磁體M3，使得在彈簧常數(shù)的穩(wěn)定性或者說磁體布置的剛度方面有了進ー步改善。在5mm和IOmm之間的區(qū)域內(nèi)，剛度是負的，并且?guī)缀醪蛔儭Ｓ谑窃诖蠹s為4mm的理想工作區(qū)域內(nèi)就能夠非常好地補償彈簧引導(dǎo)裝置的正剛度。
圖6示出其它的用于磁屏蔽引導(dǎo)裝置的措施。這些措施用于進一步將與磁體布置附近的磁性或鐵磁性組件的相互影響最小化。與鐵磁板2處于接觸狀態(tài)的鐵磁性圓柱體3包圍著磁體布置，并且使其屏蔽外部影響。設(shè)有由如鋼或更好的是Mu金屬(一種具有特別好的屏蔽效果的軟磁性鎳鐵合金)這樣的鐵磁性材料制成的第一屏蔽裝置4，作為另外的屏蔽護罩。該第一屏蔽裝置4由空心圓柱體構(gòu)成，其一側(cè)被鐵磁板2封閉，另一側(cè)被僅僅具有一個用于桿I的開口的墊片封閉。這種屏蔽裝置例如在具有電子射線的應(yīng)用場合中可以是必需的，因為這些電子射線能夠被引導(dǎo)偏離磁體布置的雜散場。當(dāng)?shù)谝黄帘窝b置4與鐵磁板2不處于磁接觸狀態(tài)下，而是將其完全包圍時，就能對雜散場達到更好的屏蔽效果。那么第一屏蔽裝置4就可能是具有用于桿I的開口的空心體。鐵磁板2和屏蔽裝置4就可以與非磁性材料相連。 針對特別極端的要求，當(dāng)雜散場必須低于10_1(1特斯拉時，可以設(shè)有由如鋼或者Mu金屬這樣的鐵磁性材料制成的第二屏蔽裝置5，和圖6中的第一屏蔽裝置4不同，它與磁體布置處于磁性接觸狀態(tài)。根據(jù)粗略估計，每個用于屏蔽雜散場的所述措施都會將雜散場降低因數(shù)30。將第一磁體Ml與第一物體Kl相連的桿I優(yōu)選地由一種非磁性材料制成，從而避免不想出現(xiàn)的寄生力。為了也能夠阻止在桿中形成渦流，應(yīng)該選擇一種具有高電阻的材料。在這些準(zhǔn)則下，不銹鋼是一種特別適合用于桿I的材料。圖7和8中示出了其它的用于優(yōu)化迄今描述的磁體布置的措施。在圖7中所示的第四個磁體M4作為徑向磁化的環(huán)形磁體填充著在第二和第三磁體M2，M3之間的空隙。它首先用于提高磁體布置的承載力。在圖8中，該第四磁體M4在徑向上設(shè)計得稍微窄一些，從而分別為第五和第六磁體M5, M6留出空間，這些磁體同樣被構(gòu)成為軸向上反向磁化的、布置在第二和第三磁體M2，M3之間的空隙中的環(huán)形磁體。第五和第六磁體M5, M6首先用于限定在第二和第三磁體之間的空隙上出現(xiàn)的磁性的雜散場。圖9和10現(xiàn)在示出具有重力補償功能的垂直引導(dǎo)裝置的一種具體的應(yīng)用情況。在特別有利的方式中，迄今所述的引導(dǎo)裝置在這里與平臺相連，這個平臺應(yīng)該在垂直方向上可運動地被支承住并且被弓I導(dǎo)。在圖9中，作為第一物體Kl示出一個平臺，在其上例如能夠放置用于進行加工的晶片。該平臺借助三個重力補償?shù)囊龑?dǎo)裝置保持住，它們以120°的角間距均勻地分布布置在圓形平臺的邊沿上。在圖9中，從引導(dǎo)裝置中只能看到板簧B，它們中的每兩個構(gòu)成一個平行彈簧引導(dǎo)裝置，第二物體K2未示出。板簧B將平臺可運動地保持在垂直方向上，但是阻礙了所有其它的自由度。在實踐中，第二物體K2可以是一種用于在水平方向上移動平臺的裝置，例如借助兩個水平布置的、交叉的線性引導(dǎo)裝置。圖10示出穿過圖9的一個單獨的引導(dǎo)裝置的剖面圖。能夠看出，構(gòu)造成夾子形式的板簧B利用其封閉的背側(cè)與第二物體K2相連，并且從這個對準(zhǔn)垂直方向的背側(cè)出發(fā)具有兩個水平的邊腿，它們分別與第一物體Kl相連。于是第一物體Kl就總共被六個這種邊腿
保持住。
重力補償和對板簧B的正剛度的補償是通過ー種無源的磁體布置方式實現(xiàn)的，其位于板簧B的兩個邊腿之間和平臺的一個挖空部中?？梢钥闯鰣A錐形的第一磁體M1，其通過桿2與第一物體Kl相連，即與平臺相連。借助固定在第二物體K2上的套筒6還保持住了第二和第三磁體M2，M3，使得基本上得到與圖5a相應(yīng)的布局，然而在這里不具有在圖5a中所示的鐵磁板。于是，在本實施例中，每個磁體布置都必須補償平臺的三分之一重量。在此所示的實施例中，利用箭頭部分地示出了磁化方向。在此要指出的是，方向本身并不是至關(guān)重要的，重要的是磁化方向相互之間的取向。如果分別將所有方向都逆轉(zhuǎn)過來，就也可以逆轉(zhuǎn)磁體布置內(nèi)的磁化方向。為了讓水平間距d能夠在垂直方向上變化，在所有附圖中示出的都是分別具有在剖面圖中線性的限定部分的圓錐形體。但是，當(dāng)然也能夠利用彎曲的或者階梯狀的(abgestufte)分界面實現(xiàn)不斷變化的水平間距d。必須為各自的應(yīng)用場合對該形狀進行優(yōu)化，優(yōu)選地是借助一種模擬程序，用于為磁體布置中的力形成模型。 在此所示的實施例中，第三磁體M3的形狀和第二磁體M2是ー樣的。然而并非必須如此，當(dāng)情況需要時，例如因為現(xiàn)有的構(gòu)造空間是有限的情況下，它也可以在其外半徑方面或者其高度方面與第二磁體M2不同。盡管如此，仍然至少能夠部分地實現(xiàn)這種第三磁體的上述優(yōu)點。如果在磁體布置中集成合適的線圈，就能夠使有效磁場發(fā)生變化，S卩，使得有額外的力作用到第一物體上。于是就有可能主動地對第一物體Kl進行定位。在圖9所示的實施例中，通過不同地驅(qū)動各個引導(dǎo)裝置，不僅能夠垂直地推移平臺，也能夠使其傾翻，這樣就能夠使用于各種各樣的應(yīng)用場合。
權(quán)利要求
1.一種借助磁體布置(Ml，M2，M3)具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置，用于在垂直方向上(R)相對于第二物體(Kl)引導(dǎo)第一物體(K1)，其中 -彈簧引導(dǎo)裝置(B)能夠?qū)崿F(xiàn)在所述第一和第二物體(Kl，K2)之間在垂直方向上的運動并且阻止在其它方向上的運動， -所述第一物體(Kl)與第一磁體(Ml)相連，并且所述第二物體(K2)與第二磁體(M2)相連，或者反之亦然， -所述第二磁體(M2)具有開口，在所述開口中至少部分地布置有所述第一磁體(Ml )，使得在分別平行于所述垂直方向(R)、但是反向磁化的所述第一和第二磁體(Ml，M2)之間有相互排斥的力起作用，所述力反作用于所述第一物體(Kl)的重力， -通過由所述第一和第二磁體(Ml，M2)構(gòu)成的磁性彈簧的負剛度至少部分地補償所述彈簧引導(dǎo)裝置(B)的正剛度，其特征在于， -這樣構(gòu)造所述第一和第二磁體(Ml，M2 )的形狀，使得在所述第一和第二磁體(Ml，M2 )之間的水平間距(d)在所述第二磁體(M2)的所述開口的內(nèi)部在所述垂直方向(R)上變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一磁體(Ml)設(shè)計為圓錐形，并且所述第二磁體(M2)的所述開口設(shè)計為圓柱形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一磁體(Ml)設(shè)計為圓柱形，并且所述第二磁體(M2)的所述開口設(shè)計為圓錐形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一磁體(Ml)和/或第二磁體(M2)具有彎曲的或者階梯狀的分界面，使得在所述第一和第二磁體(Ml，M2)之間的所述水平間距(d )在所述垂直方向上變化。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述第二磁體(M2)上方布置有第三磁體(M3)，所述第三磁體相對于第二磁體(M2)反向磁化，其中，在所述第二和第三磁體(M2，M3)之間保持一個間距(h)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，這樣構(gòu)造所述第一和第三磁體(M1，M3)的形狀，使得在所述第一和第三磁體(M1，M3)之間的水平間距在所述第三磁體(M3)的開口的內(nèi)部在垂直方向(R)上變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，在所述第二和第三磁體(M2，M3)之間布置有第四磁體(M4)，所述第四磁體的磁化方向垂直于所述第二磁體(M2)的磁化方向。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述磁體布置(Ml，M2，M3，M4)具有旋轉(zhuǎn)對稱性。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二磁體(M2)布置在鐵磁板(2)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述鐵磁板上布置了鐵磁圓柱體(3)，所述鐵磁圓柱體包圍著所述磁體布置(Ml，M2，M3，M4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，在所述鐵磁板上設(shè)有由如鋼或Mu金屬這樣的鐵磁材料制成的第一屏蔽裝置(4)，所述第一屏蔽裝置包圍著所述磁體布置(Ml, M2, M3, M4)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述磁體布置(Ml，M2，M3，M4 )被由如鋼或Mu金屬這樣的鐵磁材料制成的第二屏蔽裝置(5 )包圍，所述第二屏蔽裝置不與所述磁體布置(Ml，M2，M3，M4)處于磁接觸狀態(tài)。
13.—種能垂直運動地被支承的平臺，其中，所述平臺作為第一物體(Kl)被至少三個根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的、具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置保持住，其中，所述引導(dǎo)裝置的彈簧引導(dǎo)裝置(B)分別設(shè)計為夾子形式，分別具有在垂直方向上封閉的背側(cè)，所述背側(cè)與第二物體(K2)相連，并且所述彈簧引導(dǎo)裝置分別具有兩個朝向水平方向的、作為板簧起作用的平坦的邊腿，所述邊腿與所述平臺(Kl)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助磁體布置(M1，M2，M3，M4)具有無源的重力補償功能的引導(dǎo)裝置，用于在垂直方向上(R)相對于第二物體(K1)引導(dǎo)第一物體(K1)，該引導(dǎo)裝置具有彈簧引導(dǎo)裝置(B)，其能夠?qū)崿F(xiàn)在第一和第二物體(K1，K2)之間在垂直方向上的運動并且阻止在所有其它方向上的運動，其中此外，第一物體(K1)與第一磁體(M1)相連，并且第二物體(K2)與第二磁體(M2)相連，其中，第二磁體(M2)具有開口，在該開口中至少部分地布置有第一磁體(M1)，使得在平行于垂直方向(R)、但是反向磁化的第一和第二磁體(M1，M2)之間有相互排斥的力起作用，這個力反作用于第一物體的重力，其中，通過由第一和第二磁體(M1，M2)構(gòu)成的磁性彈簧的負剛度至少部分地補償彈簧引導(dǎo)裝置(B)的正機械剛度，并且其中，這樣構(gòu)造第一和第二磁體(M1，M2)的形狀，使得在第一和第二磁體(M1，M2)之間的水平間距(d)在第二磁體(M2)的開口的內(nèi)部在垂直方向(R)上變化。同樣也描述了一種借助這種引導(dǎo)裝置支承的平臺。
文檔編號F16C32/04GK102859215SQ201180020343
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者約翰·孔特爾, 巴特·萬坎佩, 阿簡·巴克 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司