旋轉定位設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉定位設備。
【背景技術】
[0002]在高端半導體產業(yè)中，存在執(zhí)行各種功能的機器定位工作臺(還稱為定位設備)。這些工作臺的引導由于真空和污染要求而不能以常規(guī)方式完成(例如通過使用滾珠軸承引導)。同樣其它類型的軸承(例如氣體軸承)難以使用在這樣的環(huán)境中。
[0003]利用基于磁力的無接觸引導的工作臺看似非常適合于這些類型的應用。通常這些類型的工作臺設計有六個致動器，每一個自由度一個。然而，這增加了系統(tǒng)硬件的復雜度和成本。
[0004]WO 2005/026801 A2公開了一種用于經由至少三個致動器設備在關于結構的多達六個自由度上操縱光學元件的裝置。每一個致動器設備具有至少兩個由力控制的致動器，其每一個產生沿一個自由度的有效力，其中致動器設備的鏈接點直接作用于光學元件。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種旋轉定位設備，其中由低數目的硬件元件致動所有六個自由度，從而降低系統(tǒng)復雜度和成本。
[0006]在本發(fā)明的一方面中給出了一種定位設備，包括:
-生成跨圓形空氣間隙的磁場的圓形磁軌；
-至少三個動子(forcer)，每一個包括至少部分地部署有圓形空氣間隙的多個線圈并且每一個可操作用于生成在正交于圓形磁軌的懸浮方向上的懸浮力和在沿圓形磁軌的驅動方向上的驅動力，所述動子布置在沿所述圓形磁軌的不同角度位置處，以及
-用于向所述動子提供電流以用于單獨控制通過所述動子的懸浮力和/或驅動力的生成以便影響所述圓形磁軌的旋轉移動、傾斜移動和/或平移移動的控制器。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權利要求中限定。
[0008]根據本發(fā)明，因此提出了一種工作臺設計，其中通過三個或更多的兩個自由度致動器來致動六個自由度，從而降低系統(tǒng)復雜度和成本。所使用的兩個自由度致動器優(yōu)選為在TO 2007/026270 Al中描述的那種致動器，特別地如該文檔的圖6至12中所示，所述文檔通過引用并入于此。
[0009]該文檔公開了一種采用磁軌和動子的無鐵芯磁性馬達。動子在跨磁軌的直線空氣間隙的磁場中被取向成響應于換向驅動電流而生成與X驅動軸線平行并且與Z懸浮軸線正交的驅動力，并且響應于換向線圈電流而生成與X驅動軸線正交的力，其中換向線圈電流疊加在換向驅動電流上并且從其相位偏移。該文檔特別地公開了一種包括部署在直線空氣間隙內的線圈的動子，其中線圈中與X驅動軸線平行并且與Z懸浮軸線正交的第一組懸浮匝在磁場內部，其中線圈中與X驅動軸線平行并且與Z懸浮軸線正交的第二組懸浮匝在磁場外部。向線圈施加換向驅動電流以生成與X驅動軸線平行并且與Z懸浮軸線正交的驅動力，并且換向懸浮電流疊加在換向驅動電流上并且從其相位偏移以生成與X驅動軸線正交并且與Z懸浮軸線平行的懸浮力。
[0010]通過在圓形磁軌的不同位置處布置例如該類型的至少三個(兩個自由度)動子并且通過單獨控制所述動子，圓形磁軌的旋轉移動(一般地以不受限制的方式)以及圓形磁軌的傾斜移動是可能的。
[0011]在實施例中，所述動子布置在相等角度距離處。這提供了動子的更簡單和更加可預測的控制。
[0012]優(yōu)選地，所提出的旋轉定位設備包括三個動子，特別地布置在基本上120°的角度距離處。這提供了影響圓形磁軌的六個自由度移動的能力。這些移動包括關于布置在圓形磁軌的懸浮方向上的旋轉軸線的旋轉移動、關于正交于彼此和旋轉軸線的傾斜軸線的傾斜移動、以及在三個正交方向上的平移移動。
[0013]在優(yōu)選實施例中，動子線圈每一個包括布置成基本上平行于驅動方向并且正交于懸浮方向的懸浮匝和布置成基本上平行于懸浮方向并且基本上正交于驅動方向的驅動匝。
[0014]在另一優(yōu)選實施例中，動子線圈每一個包括:
布置在磁場內部的第一組懸浮膽，
布置在磁場外部的第二組懸浮匝，以及基本上布置在磁場內部的相對組驅動匝。
[0015]控制的優(yōu)選方式受控制器的影響，所述控制器被配置成磁軌向線圈提供驅動電流以生成驅動力并且向相同線圈提供疊加在驅動電流上并且從其相位偏移的懸浮電流以生成懸浮力。
[0016]另外，控制器優(yōu)選地被配置成提供懸浮電流從驅動電流的相位偏移使得懸浮力至少基本上從驅動力去耦合。應用控制器可以在不同水平上控制定位設備，這取決于在定位設備的控制器中實現多少功能性，如以下將更加詳細地解釋的那樣。
[0017]此外，控制器被配置成提供懸浮電流從驅動電流的90°相位偏移。這提供了驅動電流獨立于懸浮電流的優(yōu)點。
[0018]在又一實施例中，旋轉定位設備還包括重力補償器，其優(yōu)選地布置在磁軌的中心。該重力補償器減輕動子為抵消重力的低效持續(xù)努力。在實際實現中，所述重力補償器包括固定安裝到磁軌的第一磁體和與第一磁體相對的第二磁體。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的(多個)實施例顯而易見并且參考所述實施例進行闡述。在以下附圖中
圖1圖示了無鐵芯磁性直線馬達的第一實施例在Y-Z平面中的視圖；
圖2圖示了圖1的磁軌的直線空氣間隙在X-Y平面中的視圖；
圖3圖示了無鐵芯磁性直線馬達在X-Z平面中的視圖；
圖4圖示了換向懸浮電流向圖1中所示的動子的施加在X-Z平面中的視圖；
圖5圖示了施加到圖4中所示的動子的示例性換向懸浮電流和由動子響應于換向懸浮電流而生成的示例性懸浮力；
圖6圖示了疊加的換向驅動電流和換向懸浮電流向圖1中所示的動子的施加在X-Z平面中的視圖；
圖7圖示了如圖6中所示的施加到動子的換向驅動電流和換向懸浮電流的示例性相位偏移；
圖8圖示了無鐵芯磁性直線馬達的第二實施例在Y-Z平面中的視圖；
圖9圖示了疊加的換向驅動電流和換向懸浮電流向圖8中所示的動子的施加在X-Z平面中的視圖；
圖10圖示了根據本發(fā)明的旋轉定位設備的第一實施例的透視圖；
圖11示出旋轉定位設備的第一實施例的頂視圖；
圖12圖示了根據本發(fā)明的旋轉定位設備的第二實施例的透視圖；
圖13圖示了根據本發(fā)明的旋轉定位設備的第三實施例的透視圖；以及圖14示出旋轉定位設備的第三實施例的頂視圖。
【具體實施方式】
[0020]首先，應當簡要描述如從WO 2007/026270得知的無鐵芯磁性直線馬達，其使得能夠更容易理解將在稍后描述的所提出的旋轉定位設備。
[0021]圖1示出采用磁軌30和動子40的無鐵芯磁性直線馬達21的第一實施例在Y-Z平面中的截面。圖2示出磁軌30的實施例在X-Y平面中的截面。磁軌30包括直線磁性陣列31和直線磁性陣列32以用于生成跨直線空氣間隙的磁場β。直線磁性陣列31和32具有相鄰磁體之間的180°度空間間隔。圖3示出無鐵芯磁性直線馬達21的第一實施例的側視圖。
[0022]參考圖1，動子40沿直線空氣間隙的中心X-Z縱平面CP部署在直線空氣間隙內。如示出動子40的側視圖的圖4中所示，作為示例，動子40包括三個線圈41-43，其中相鄰線圈之間具有120° +η*360度空間間隔(η為任意整數)。在圖4中，動子40的線圈41用其用于換向懸浮電流121的流動路徑表示，動子40的線圈42用其用于換向懸浮電流IΖ2的流動路徑表示，并且動子40的線圈43用其用于換向懸浮電流Iz3的流動路徑表示。
[0023]如圖4中最好地示出的，線圈41-43(在圖4中僅針對線圈41進行指示)中與X驅動軸線正交并且與Z懸浮軸線平行的相對組驅動匝411、412在磁場β內部。從圖4的底部視角來看，線圈41-43 (在圖4中僅針對線圈41進行指示)中