CN102859215B - 具有无源的重力补偿功能的引导装置和相应的平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助磁体布置(M1,M2,M3,M4)具有无源的重力补偿功能的引导装置,用于在垂直方向上(R)相对于第二物体(K1)引导第一物体(K1),该引导装置具有弹簧引导装置(B),其能够实现在第一和第二物体(K1,K2)之间在垂直方向上的运动并且阻止在所有其它方向上的运动,其中此外,第一物体(K1)与第一磁体(M1)相连,并且第二物体(K2)与第二磁体(M2)相连,其中,第二磁体(M2)具有开口,在该开口中至少部分地布置有第一磁体(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体(M1,M2)之间有相互排斥的力起作用,这个力反作用于第一物体的重力,其中,通过由第一和第二磁体(M1,M2)构成的磁性弹簧的负刚度至少部分地补偿弹簧引导装置(B)的正机械刚度,并且其中,这样构造第一和第二磁体(M1,M2)的形状,使得在第一和第二磁体(M1,M2)之间的水平间距(d)在第二磁体(M2)的开口的内部在垂直方向(R)上变化。同样也描述了一种借助这种引导装置支承的平台。

Description

具有无源的重力补偿功能的引导装置和相应的平台
技术领域
本发明涉及一种具有无源的重力补偿功能的引导装置。这种引导装置例如用于在垂直方向上能运动地支承工作台或者平台,其中,应阻止在其它方向上的运动。本发明还涉及一种借助这种引导装置能运动地被支承的平台。
背景技术
在许多应用场合,例如在机械制造或者半导体生产中,必须克服重力保持住机械元件,并且仍能够精确地控制它们的垂直运动。为了能够将机械元件准确并迅速地调节到想要的位置上,一个重要的前提就是重力补偿装置和引导装置要有能够很好地预测的性能。
能够使用哪种类型的引导装置,取决于所需的垂直定位区域的大小。如果这个区域相对较小,那么可以使用以弹性变形为基础的引导装置。这种引导装置在这里通常被称为弹簧引导装置,具体的例子有板簧引导装置或者平行弹簧引导装置。
为了补偿重力,例如已知了多种气动系统。然而这些气动系统具有内部的摩擦和迟滞效应,这些还可能随着位置和时间发生变化。这样一来就大大增加了准确地调节机械元件的位置的难度。
还已知了多种以预张紧弹簧为基础的重力补偿系统,然而在这里,进行补偿的弹簧力取决于具体地点,这又增加了准确地调节位置的难度。
作为经过补偿重力的引导装置的一种特别有利的解决方案,得出了一种组合产品,即,将借助板簧进行引导和以无源的磁性支承为基础的重力补偿组合起来。
于是WO2009/093907A1示出一种磁性促动器,其中,在轴向方向上具有低的刚度并且在径向方向上具有高的刚度的板簧构成在轴向方向上的直线引导装置。借助磁体的布置达到无源的重力补偿效果。其中,在引导装置的工作点,板簧在轴向方向上的低的正刚度被磁性支承装置的负刚度补偿,使得进行位置调节只需要稍微地平衡由于重力或者由于引导装置造成的影响。
发明内容
本发明的目的是,进一步改良这种具有无源的重力补偿功能的引导装置,并且将这种引导装置有利地与需要能垂直运动地支承住的平台相连。在此,处于中心位置的是,要尽可能地排除所有干扰位置调节的影响,无论是由于引导装置自身的与位置相关的力所产生的影响,或者是由于引导装置与周围环境的磁性相互作用所产生的影响。
该目的通过以下所述的装置得以实现。
借助磁体布置具有无源的重力补偿功能的引导装置,用于在垂直方向上相对于第二物体引导第一物体,该引导装置相应地具有:
-弹簧引导装置,能够实现在第一和第二物体之间在垂直方向上的运动,并且阻止在所有其它方向上的运动,
-其中,第一物体还与第一磁体相连,并且第二物体与第二磁体相连,
-其中,第二磁体具有开口,在该开口中至少部分地布置有第一磁体,使得在分别平行于垂直方向、但是反向磁化的第一和第二磁体之间有相互排斥的力起作用,该力反作用于第一物体的重力,
-其中,通过由第一和第二磁体构成的磁性弹簧的负刚度至少部分地补偿弹簧引导装置的正机械刚度,
-并且其中,这样构造第一和第二磁体的形状,使得在第一和第二磁体之间的水平间距在第二磁体的开口的内部在垂直方向上变化。
在设计有合适的水平间距的情况下,就能够实现具有磁性弹簧的几乎恒定的负刚度的区域,其特别是在引导装置的整个工作区域上延伸。这使得能够更准确地进行位置调节,这是因为不必对支承的位置依赖性进行平衡。
第一磁体设计为圆锥形,并且第二磁体的开口设计为圆柱形。
第一磁体设计为圆柱形,并且第二磁体的开口设计为圆锥形。
第一磁体和/或第二磁体具有弯曲的或者阶梯状的分界面,使得在第一和第二磁体之间的水平间距在垂直方向上变化。
在第二磁体上方布置有第三磁体,第三磁体相对于第二磁体反向磁化,其中,在第二和第三磁体之间保持一个间距。
这样构造第一和第三磁体的形状,使得在第一和第三磁体之间的水平间距在第三磁体的开口的内部在垂直方向上变化。
在第二和第三磁体之间布置有第四磁体,第四磁体的磁化方向垂直于第二磁体的磁化方向。
磁体布置具有旋转对称性。
第二磁体布置在铁磁板上。
在铁磁板上布置了铁磁圆柱体,铁磁圆柱体包围着磁体布置。
在铁磁板上设有由如钢或Mu金属这样的铁磁材料制成的第一屏蔽装置,第一屏蔽装置包围着磁体布置。
磁体布置被由如钢或Mu金属这样的铁磁材料制成的第二屏蔽装置包围,第二屏蔽装置不与磁体布置处于磁接触状态。
本发明还涉及一种能垂直运动地被支承的平台,其中,平台作为第一物体被至少三个具有无源的重力补偿功能的引导装置保持住,其中,引导装置的弹簧引导装置(B)分别设计为夹子形式,分别具有在垂直方向上封闭的背侧,背侧与第二物体(K2)相连,并且弹簧引导装置分别具有两个朝向水平方向的、作为板簧起作用的平坦的边腿,边腿与平台相连。
附图说明
本发明的其它优点以及细节借助附图从各个不同的实施方式的以下说明中得出。图中示出:
图1-3对现有技术的说明,
图4-8根据本发明的磁体布置的各个不同的设计方案,
图9-10具有根据本发明的引导装置的能垂直运动的平台。
具体实施方式
图1示出第一物体K1,其相对于位置固定的第二物体K2借助板簧B形式的弹簧引导装置可运动地在垂直方向R上被引导。所选择的示图高度简化了这种引导装置,却能够阐明应用的原理。板簧B在优选的方向上(在这里是垂直方向R)上具有相对较低的刚度,而在其它的方向上具有高得多的(通常在因数100-1000左右)刚度。因此,正如后面还要展示的是,利用这种板簧能够构造出允许物体在一个方向上运动,却阻止其在所有其它方向上运动的引导装置。
在图1中示出,板簧B在第一物体K1的重量下弯曲。正如能够轻易看出的是,这就减小了板簧B横交于垂直方向R的实际上预期的高刚度。因此,板簧B在引导装置的工作点上应尽可能不弯曲,而应该是平坦的。
正如图2中所示的那样,这利用用于补偿第一物体K1的重力的装置G得以实现。该装置和第二物体K2一样位置固定,并且通过杆1对第一物体K1施加力,这个力反作用于重力。当板簧B处于这个状态时,引导装置具有最佳的横交于引导方向R的刚度。
在图3a中示出了一种实现这种重力补偿的可能性。通过在此未示出的杆,第一磁体M1与第一物体K1相连,第二磁体M2与第二物体K2相连,或者反之亦然。第一磁体M1是圆柱形的。该第一磁体至少部分地布置在第二磁体M2的圆柱形开口的内部,而第二磁体具有环形磁铁的形状。两个磁体M1,M2反向磁化,使得在所示配置中得到反作用于第一物体K1的重力的力。
这种磁体布置形成一个磁性弹簧,其在正确布置磁体M1,M2的情况下被第一物体的重力预张紧,并且因此承载第一物体的重力。
板簧B在预期的运动方向上也具有一定的刚度。由此得出取决于第一物体的垂直位置的弹簧力,其在引导装置的工作区域内与位置几乎线性相关。板簧B的刚度在该区域内也就是恒定的。在借助受控的驱动装置移动第一物体K1时,该弹簧力必须起反作用。
因此,值得期待的是,这样设计进行重力补偿的磁性弹簧,使得它的弹簧常数或者刚度反作用于弹簧引导装置的刚度,并且尽可能抵消弹簧引导装置的刚度。
图3b左边示出作用于第一物体K1的力与第一磁体M1的垂直位置的关系,并因此也示出了与第一物体K1的垂直位置的关系。图3b右边示出磁性弹簧的刚度或者局部的弹簧常数与第一磁体M1的垂直位置的关系。现在为了能够反作用于板簧B在工作区域内的刚度,需要刚度尽可能恒定的区域,并且因此需要线性地随着第一磁体的位置发生变化的弹簧力。在图3b中能够看出两个这种区域,但是它们很小,并且只有其中一个具有用于补偿板簧B的正刚度(positiveSteifigkeit)的负刚度(negativeSteifigkeit)。在一个达几毫米的工作区域内,磁性弹簧的刚度已经再次发生变化,使得无法最优地补偿板簧的刚度。这样一来,为了精确定位第一物体K1,必须能依据位置对驱动装置的调节设定参数,并且因此非常耗时耗力。
因此,建议的是,这样调节第一和/或第二磁体M1,M2的形状,使得具有磁性弹簧的恒定刚度的可用区域增大。通过广泛的模拟和尝试能够看出,在第一和第二磁体M1,M2之间的水平间距的变化会导致该可用区域显著增大。
在图4a中示出这种措施。在左边图中,在现有技术中为圆柱形的第一磁体M1设计为圆锥形的磁体。由此使得在第一磁体M1和第二磁体M2的开口的圆柱形内壁之间的侧间距或水平间距在垂直方向上变化。针对该实施例指定了具体的数值:为了在4毫米的工作区域内补偿33N的重力,使用了具有以下尺寸的磁体:
第一磁体M1:e=14mm/f=5mm/g=15mm
第二磁体M2:a=28mm/b=16mm/c=16mm
在此使用了商用标准的NdFeB,即磁通量为大约1.4特斯拉的磁体。
另一个等同的、使得磁体的水平间距发生变化的可能性由图4a的右图示出。在这里,第一磁体M1是圆柱形的,而环形磁体M2的开口具有圆锥形状。相比圆锥形磁体,这种圆锥形开口更容易制造,并且因此可能是有利的。当然也可能的是,不仅第一还有第二磁体都具有圆锥形状,至关重要的是在两个磁体M1,M2之间的变化的间距。
即使迄今是从相对于垂直轴线旋转对称的磁体M1,M2出发的,但是这不是强制性的前提条件。第一磁体也可以构造成长方体,而第二磁体仅具有与之相适应的开口。图4a的两幅图就可以理解为穿过这些磁体M1,M2的剖面图。于是第一和/或第二磁体的侧壁就相应地倾斜,从而再次实现不断变化的水平间距。也可以考虑其它的、借其能够制造不断变化的水平间距的磁体形状。
然而之所以优选的是旋转对称的磁体M1,M2,它们的对称轴穿过杆延伸,第一磁体M1利用该杆与第一物体相连,对此的一个重要的原因是,根据厄恩肖定理,从磁体布置在轴向方向上的负刚度得出在径向方向上的正刚度。这意味着,第一磁体M1在第二磁体M2的开口中自动居中。当磁体布置设计为旋转对称时(朝向垂直方向的对称轴在此位于杆1中),这种居中效应在所有水平方向上都有相同的强度。如果不存在旋转对称,情况就不是如此。在两个磁体M1,M2之间的不断变化的水平间距在此也使得正刚度在径向方向上是不取决于位置的。
在这种情况下要指出的是,在这里被称为垂直方向R的方向也可以称为轴向方向或者引导方向,并且因此水平方向也可以称为径向方向,其垂直地位于引导方向上。
在此描述的布置方案的优选的应用情况是无源地、即以磁轴承为基础来补偿物体的重力,并与借助弹簧引导装置在引导方向上引导该物体相结合,其中,至少部分地抵消弹簧引导装置和磁轴承的刚度。但是,引导的方向并不是强制性必须在物体的朝向地心的引力的意义下“垂直”。也能够相对于引力方向倾斜一定的角度(α)进行引导,于是引导装置只需要补偿一部分的重力(cosα)。在极端情况下,引导方向甚至可以垂直于引力,例如当引力相应地偏转时。只要在本申请的框架内谈及垂直方向,就要理解为线性引导的自由度的方向。水平方向垂直位于其上。
总而言之可以说,当弹簧引导装置B和用于补偿整个工作区域内的重力的装置G的力的总量正好抵消第一物体1的重力时,并且此外当弹簧引导装置B在引导方向R上的正刚度正好被由第一和第二磁体M1,M2构成的磁体布置的负刚度抵消时,在这里描述的布置方案就是最佳选择。在这种理想情况下,在整个工作区域内,第二物体K2的震荡不会传递到第一物体K1上(并且反之亦然),并且为了移动第一物体,驱动装置只需要克服其惯性。
但是,在实践中,精确定位第一物体会受到其它影响因素的干扰或者说增加难度。所以,与布置在引导装置附近的铁磁体之间的磁性相互作用会通过杂散场向第一物体施加力。因此,下面讨论预防这种影响的措施,并且还进一步改进本发明的上述优点。
在图5a中示出了第三磁体M3,它和第二磁体M2一样设计为环形磁体,并且以一定的间距h布置在第二磁体的上方。第三磁体M3与第二磁体M2反向磁化。第三磁体M3也具有开口,第一磁体M1至少在引导装置的工作区域的上部段中部分地伸入这个开口,而且在这里情况相同的是,在第一和第三磁体M1,M3之间的水平间距在第三磁体M3的开口内部在垂直方向上变化。
在上面给出的定义磁体M1和M2的尺寸的例子中,当第三磁体M3的形状和第二磁体M2一样时,为第二和第三磁体之间的最佳间距h得出的值是4.5mm。用某个因数缩放所有尺寸的比例会让工作区域发生线性变化,并且会让补偿重力的力以该因数的三次幂发生变化。
作为附加措施,第二磁体M2布置在例如由铁制成的铁磁板2上,其基本上满足两个功能。一方面,铁磁板2加强由第二磁体M2产生的磁通量密度,所以为了产生规定的力仅需要较小的磁性材料。另一方面,铁磁板2作为屏蔽装置对与在磁体布置附近和下方运动的铁磁体的相互影响起反作用。具体来说,这些铁磁体能够与磁体M1,M2,M3的杂散场相互作用,并且因此引入干扰力。
在图5b中又依据位置示出了根据图5a的布置的力(左)和弹簧常数(右)。可以看出,首先由于和根据图4a的布置相比增加了第三磁体M3,使得在弹簧常数的稳定性或者说磁体布置的刚度方面有了进一步改善。在5mm和10mm之间的区域内,刚度是负的,并且几乎不变。于是在大约为4mm的理想工作区域内就能够非常好地补偿弹簧引导装置的正刚度。
图6示出其它的用于磁屏蔽引导装置的措施。这些措施用于进一步将与磁体布置附近的磁性或铁磁性组件的相互影响最小化。
与铁磁板2处于接触状态的铁磁性圆柱体3包围着磁体布置,并且使其屏蔽外部影响。
设有由如钢或更好的是Mu金属(一种具有特别好的屏蔽效果的软磁性镍铁合金)这样的铁磁性材料制成的第一屏蔽装置4,作为另外的屏蔽护罩。该第一屏蔽装置4由空心圆柱体构成,其一侧被铁磁板2封闭,另一侧被仅仅具有一个用于杆1的开口的垫片封闭。这种屏蔽装置例如在具有电子射线的应用场合中可以是必需的,因为这些电子射线能够被引导偏离磁体布置的杂散场。
当第一屏蔽装置4与铁磁板2不处于磁接触状态下,而是将其完全包围时,就能对杂散场达到更好的屏蔽效果。那么第一屏蔽装置4就可能是具有用于杆1的开口的空心体。铁磁板2和屏蔽装置4就可以与非磁性材料相连。
针对特别极端的要求,当杂散场必须低于10-10特斯拉时,可以设有由如钢或者Mu金属这样的铁磁性材料制成的第二屏蔽装置5,和图6中的第一屏蔽装置4不同,它与磁体布置处于磁性接触状态。
根据粗略估计,每个用于屏蔽杂散场的所述措施都会将杂散场降低因数30。
将第一磁体M1与第一物体K1相连的杆1优选地由一种非磁性材料制成,从而避免不想出现的寄生力。为了也能够阻止在杆中形成涡流,应该选择一种具有高电阻的材料。在这些准则下,不锈钢是一种特别适合用于杆1的材料。
图7和8中示出了其它的用于优化迄今描述的磁体布置的措施。
在图7中所示的第四个磁体M4作为径向磁化的环形磁体填充着在第二和第三磁体M2,M3之间的空隙。它首先用于提高磁体布置的承载力。在图8中,该第四磁体M4在径向上设计得稍微窄一些,从而分别为第五和第六磁体M5,M6留出空间,这些磁体同样被构成为轴向上反向磁化的、布置在第二和第三磁体M2,M3之间的空隙中的环形磁体。第五和第六磁体M5,M6首先用于限定在第二和第三磁体之间的空隙上出现的磁性的杂散场。
图9和10现在示出具有重力补偿功能的垂直引导装置的一种具体的应用情况。在特别有利的方式中,迄今所述的引导装置在这里与平台相连,这个平台应该在垂直方向上可运动地被支承住并且被引导。
在图9中,作为第一物体K1示出一个平台,在其上例如能够放置用于进行加工的晶片。该平台借助三个重力补偿的引导装置保持住,它们以120°的角间距均匀地分布布置在圆形平台的边沿上。在图9中,从引导装置中只能看到板簧B,它们中的每两个构成一个平行弹簧引导装置,第二物体K2未示出。板簧B将平台可运动地保持在垂直方向上,但是阻碍了所有其它的自由度。
在实践中,第二物体K2可以是一种用于在水平方向上移动平台的装置,例如借助两个水平布置的、交叉的线性引导装置。
图10示出穿过图9的一个单独的引导装置的剖面图。能够看出,构造成夹子形式的板簧B利用其封闭的背侧与第二物体K2相连,并且从这个对准垂直方向的背侧出发具有两个水平的边腿,它们分别与第一物体K1相连。于是第一物体K1就总共被六个这种边腿保持住。
重力补偿和对板簧B的正刚度的补偿是通过一种无源的磁体布置方式实现的,其位于板簧B的两个边腿之间和平台的一个挖空部中。可以看出圆锥形的第一磁体M1,其通过杆2与第一物体K1相连,即与平台相连。借助固定在第二物体K2上的套筒6还保持住了第二和第三磁体M2,M3,使得基本上得到与图5a相应的布局,然而在这里不具有在图5a中所示的铁磁板。
于是,在本实施例中,每个磁体布置都必须补偿平台的三分之一重量。
在此所示的实施例中,利用箭头部分地示出了磁化方向。在此要指出的是,方向本身并不是至关重要的,重要的是磁化方向相互之间的取向。如果分别将所有方向都逆转过来,就也可以逆转磁体布置内的磁化方向。
为了让水平间距d能够在垂直方向上变化,在所有附图中示出的都是分别具有在剖面图中线性的限定部分的圆锥形体。但是,当然也能够利用弯曲的或者阶梯状的(abgestufte)分界面实现不断变化的水平间距d。必须为各自的应用场合对该形状进行优化,优选地是借助一种模拟程序,用于为磁体布置中的力形成模型。
在此所示的实施例中,第三磁体M3的形状和第二磁体M2是一样的。然而并非必须如此,当情况需要时,例如因为现有的构造空间是有限的情况下,它也可以在其外半径方面或者其高度方面与第二磁体M2不同。尽管如此,仍然至少能够部分地实现这种第三磁体的上述优点。
如果在磁体布置中集成合适的线圈,就能够使有效磁场发生变化,即,使得有额外的力作用到第一物体上。于是就有可能主动地对第一物体K1进行定位。在图9所示的实施例中,通过不同地驱动各个引导装置,不仅能够垂直地推移平台,也能够使其倾翻,这样就能够使用于各种各样的应用场合。

Claims (16)

1.一种借助磁体布置(M1,M2,M3)具有无源的重力补偿功能的引导装置,用于在垂直方向(R)上相对于第二物体(K2)引导第一物体(K1),其中
-弹簧引导装置(B)能够实现在所述第一物体(K1)和所述第二物体(K2)之间在垂直方向上的运动并且阻止在其它方向上的运动,
-所述第一物体(K1)与第一磁体(M1)相连,并且所述第二物体(K2)与第二磁体(M2)相连,或者所述第二物体(K2)与第一磁体(M1)相连并且所述第一物体(K1)与第二磁体(M2)相连,
-所述第二磁体(M2)具有开口,在所述开口中至少部分地布置有所述第一磁体(M1),使得在分别平行于所述垂直方向(R)、但是反向磁化的所述第一磁体(M1)和所述第二磁体(M2)之间有相互排斥的力起作用,该力反作用于所述第一物体(K1)的重力,
-通过由所述第一磁体(M1)和所述第二磁体(M2)构成的磁性弹簧的负刚度至少部分地补偿所述弹簧引导装置(B)的正刚度,
其特征在于,
-这样构造所述第一磁体(M1)和所述第二磁体(M2)的形状,使得在所述第一磁体(M1)和所述第二磁体(M2)之间的水平间距(d)在所述第二磁体(M2)的所述开口的内部在所述垂直方向(R)上变化,其中,所述第二磁体(M2)布置在铁磁板(2)上,并且在所述铁磁板上布置了铁磁圆柱体(3),所述铁磁圆柱体包围着所述磁体布置。
2.根据权利要求1所述的引导装置,其特征在于,所述第一磁体(M1)设计为圆锥形,并且所述第二磁体(M2)的所述开口设计为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的引导装置,其特征在于,所述第一磁体(M1)设计为圆柱形,并且所述第二磁体(M2)的所述开口设计为圆锥形。
4.根据权利要求1所述的引导装置,其特征在于,所述第一磁体(M1)和/或第二磁体(M2)具有弯曲的或者阶梯状的分界面,使得在所述第一磁体(M1)和所述第二磁体(M2)之间的所述水平间距(d)在所述垂直方向上变化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的引导装置,其特征在于,在所述第二磁体(M2)上方布置有第三磁体(M3),所述第三磁体相对于第二磁体(M2)反向磁化,其中,在所述第二磁体(M2)和所述第三磁体(M3)之间保持一个垂直间距(h)。
6.根据权利要求5所述的引导装置,其特征在于,这样构造所述第一磁体(M1)和所述第三磁体(M3)的形状,使得在所述第一磁体(M1)和所述第三磁体(M3)之间的水平间距在所述第三磁体(M3)的开口的内部在垂直方向(R)上变化。
7.根据权利要求5所述的引导装置,其特征在于,在所述第二磁体(M2)和所述第三磁体(M3)之间布置有第四磁体(M4),所述第四磁体的磁化方向垂直于所述第二磁体(M2)的磁化方向。
8.根据权利要求6所述的引导装置,其特征在于,在所述第二磁体(M2)和所述第三磁体(M3)之间布置有第四磁体(M4),所述第四磁体的磁化方向垂直于所述第二磁体(M2)的磁化方向。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的引导装置,其特征在于,所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)具有旋转对称性。
10.根据权利要求8所述的引导装置,其特征在于,所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)具有旋转对称性。
11.根据权利要求1所述的引导装置,其特征在于,在所述铁磁板上设有由铁磁材料制成的第一屏蔽装置(4),所述第一屏蔽装置包围着所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)。
12.根据权利要求11所述的引导装置,其特征在于,所述铁磁材料为钢或Mu金属。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的引导装置,其特征在于,所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)被由铁磁材料制成的第二屏蔽装置(5)包围,所述第二屏蔽装置不与所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)处于磁接触状态。
14.根据权利要求12所述的引导装置,其特征在于,所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)被由铁磁材料制成的第二屏蔽装置(5)包围,所述第二屏蔽装置不与所述磁体布置(M1,M2,M3,M4)处于磁接触状态。
15.根据权利要求13所述的引导装置,其特征在于,所述铁磁材料为钢或Mu金属。
16.一种能垂直运动地被支承的平台,其中,所述平台作为第一物体(K1)被至少三个根据前述权利要求中任一项所述的具有无源的重力补偿功能的引导装置保持住,其中,所述引导装置的弹簧引导装置(B)分别设计为夹子形式,分别具有在垂直方向上封闭的背侧,所述背侧与第二物体(K2)相连,并且所述弹簧引导装置分别具有两个朝向水平方向的、作为板簧起作用的平坦的边腿,所述边腿与所述平台相连。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101701866B1 (ko) * 2012-07-18 2017-02-02 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 자기 디바이스 및 리소그래피 장치
DE102013209028A1 (de) * 2013-05-15 2014-05-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Baugruppe einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
US9897161B2 (en) * 2014-12-09 2018-02-20 Hrl Laboratories, Llc Hingeless, large-throw negative stiffness structure
SG10201913255PA (en) * 2015-08-28 2020-02-27 Univ Singapore Technology & Design A magnetic levitator
DE102015225537B4 (de) * 2015-12-17 2019-11-14 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung zur Ausrichtung eines Bauteils, Betätigungseinrichtung und Projektionsbelichtungsanlage
US10260586B2 (en) * 2017-01-12 2019-04-16 Hrl Laboratories, Llc Adjustable negative stiffness systems
DE102017212773A1 (de) 2017-07-25 2019-01-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Gewichtskraftkompensationseinrichtung
CN108167362B (zh) * 2018-01-03 2019-07-16 上海大学 一种采用多层挤压式磁弹簧和摆杆的准零刚度隔振器
KR102563735B1 (ko) * 2018-05-02 2023-08-07 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. e-빔 장치
CN109284809B (zh) * 2018-05-22 2022-05-20 浙江大学山东工业技术研究院 复杂装备罐笼乘坐的人流量统计方法
US20190361103A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 Pva Tepla Analytical Systems Gmbh Ultrasonic Microscope and Carrier for carrying an acoustic Pulse Transducer
DE102018117074A1 (de) * 2018-07-13 2020-01-16 Svm Schultz Verwaltungs-Gmbh & Co. Kg Elektromagnetischer Aktuator mit Ankerscheibe
US20210074461A1 (en) * 2019-09-06 2021-03-11 Boris Lagutin Impulse difference engine
SG11202102311YA (en) * 2019-11-05 2021-06-29 Akribis Systems Shanghai Co Ltd Cylindrical VCM Magnetic Gravity Compensator, VCM and Assembly Thereof
CN113126444B (zh) * 2019-12-31 2021-12-31 上海微电子装备(集团)股份有限公司 一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机
CN111614226A (zh) * 2020-06-24 2020-09-01 雅科贝思精密机电(南通)有限公司 一种可变刚性的磁性重力补偿器的音圈电机
CN112201611B (zh) * 2020-12-01 2021-03-02 上海隐冠半导体技术有限公司 磁浮重力补偿装置以及包括该装置的运动台
CN115342158B (zh) * 2022-08-01 2023-04-28 哈尔滨工业大学 一种出力可调节的磁浮重力补偿器及工作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB539409A (en) * 1940-04-30 1941-09-09 Sangamo Weston Improvements in or relating to bearing arrangements
CN1055265A (zh) * 1990-03-19 1991-10-09 株式会社西帕索库 非接触引导的磁悬浮装置
US6413138B1 (en) * 1997-07-09 2002-07-02 Hans Dokoupil Magnetic suspension device with mechanical stabilization, especially for models, toys or design objects

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2305416A (en) * 1941-11-19 1942-12-15 Gen Electric Magnetic suspension
US4585282A (en) * 1983-07-19 1986-04-29 Bosley Robert W Magnetic levitation system
JPS59113316A (ja) 1983-12-07 1984-06-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ラジアル磁気軸受
US5043615A (en) * 1989-08-14 1991-08-27 Shibasoku Co., Ltd. Noncontact bearing utilizing magnetism
US5831362A (en) * 1994-11-01 1998-11-03 The University Of Houston Magnet-superconductor flywheel and levitation systems
US6731038B2 (en) * 2002-03-18 2004-05-04 Charles Kuipers Bearing-like device using magnetic force to actively aid or enhance turning or spinning movement
US6838967B2 (en) * 2002-06-03 2005-01-04 Michael Martin Support surface that utilizes magnetic repulsive forces
US7501922B2 (en) 2006-03-01 2009-03-10 Kazadi Sanza T Permanent magnetic male and female levitation supports
NL2001216C2 (nl) 2008-01-25 2009-07-30 Dams Beheer B V J Magnetische actuator.
US8296913B2 (en) * 2009-03-30 2012-10-30 The Boeing Company Thermally switched ferromagnetic latching support system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB539409A (en) * 1940-04-30 1941-09-09 Sangamo Weston Improvements in or relating to bearing arrangements
CN1055265A (zh) * 1990-03-19 1991-10-09 株式会社西帕索库 非接触引导的磁悬浮装置
US6413138B1 (en) * 1997-07-09 2002-07-02 Hans Dokoupil Magnetic suspension device with mechanical stabilization, especially for models, toys or design objects

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Publication number Publication date
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