無摩擦、納米級精度

　　空氣軸承解決方案和磁性線性電機目前代表了半導體工業(yè)檢測與制造系統(tǒng)的最高技術水平。然而，隨著對實現納米級精度或者對真空或氮保護氣氛中應用的要求越來越多，此類系統(tǒng)很快就達到了極限。

　　PIMag? 6-D的特點

　　六軸運動由一個6-D傳感器控制。傳感器的參考表面位于磁懸浮平臺下方的中心位置，該平臺是一個無源部件，無需電源或外部連接。

　　PIMag? 6-D是一種電磁定位系統(tǒng)，其中無源平臺懸浮在磁場之上，并由其主動導向。利用這種方式，物體可在平面上以之前未達到過的導向精度被沿直線或旋轉移動。這種理念的主要優(yōu)點是驅動裝置或導向裝置中無任何物理接觸，因而不會產生摩擦，從而沒有磨損污染工作區(qū)域。此外，由于無需空氣或油脂潤滑，基于磁場的系統(tǒng)非常適用于真空或氮氣保護氣氛中的應用。

　　結構簡單：平臺懸浮在僅由定子中的六個平面線圈產生的磁場上。

　　PIMag? 6-D定位系統(tǒng)是PI與微電子和機電系統(tǒng)研究所以及德國伊爾梅瑙工業(yè)大學機電系共同研發(fā)的。由于其設計簡單，與常用方法相比，這種系統(tǒng)具有一些獨特的特征：平臺懸浮在僅由定子中的六個平面線圈產生的磁場上，一個6-D傳感器被用來對此磁場進行主動控制。由于平臺自身是無源的，無需任何供電線路，運動中不存在任何電纜阻礙平臺在廣泛的表面區(qū)域內進行快速精確的移動，使得運動的自由度更高。無源平臺中磁鐵的海爾貝克排列可增大承載能力，使定子中有效線圈所需的支撐平臺的能量最小化，并減小熱負荷。

　　磁鐵的海爾貝克排列可使定子中有效線圈所需的支撐平臺的能量最小化，增大承載能力并減小熱負荷。

　　海爾貝克陣列由永磁體分塊組成，磁化方向在陣列的縱軸方向上互相傾斜成90°，使一側的場力線互相靠近，增大磁通密度。另一側，場力線的密度比未受干擾的磁鐵中要小。結果，磁場已在短距離上衰減，變得很弱。

　　為了確保工作區(qū)域內的熱穩(wěn)定性，定子中的驅動器線圈被一個扁平的夾層式冷卻系統(tǒng)環(huán)繞，可實現有效散熱，從而使系統(tǒng)操作時線圈上端溫度的升高不超過1K。

　　集成到定子中的6-D測量系統(tǒng)

　　六自由度高分辨率測量系統(tǒng)集成在定子中，是定位控制的一個關鍵元件。

　　PIMag? 6-D的緊湊型傳感探頭由光學和電容傳感元件組成，在六個自由度上獲取平臺位置。增量光學2-D傳感器的分辨率為10nm，可檢測繞垂直軸的轉動，范圍為+/-0.25°。該平臺的測量系統(tǒng)也無需供電線路。

　　六軸運動由一個6-D傳感器控制。傳感器的參考表面位于磁懸浮平臺下方的中心位置

　　納米精度：規(guī)格

　　若系統(tǒng)在半徑為1μm的環(huán)形軌道上移動，與理想線路的最大偏差僅為幾納米。

　　目前，樣品的運動范圍為100 × 100 × 0,15mm3，可進行加速度高達2m/s2、速度高達100mm/s的軌跡運動，精度達納米級。定位某一點時，目前可實現的標準偏差為平移軸上6nm、傾斜軸上<250nrad。當前高水平發(fā)展研究的PIMag? 6-D可以10nm的分辨率進行定位。例如，若系統(tǒng)在半徑為1μm的環(huán)形軌道上移動，與理想線路的最大偏差僅為幾納米。