在直线运动的驱动方式中,直线电机较传统旋转电机具有效率高、加工精度高和使用寿命长等优点,在精密仪器、医疗器械、半导体加工等诸多领域获得广泛应用。但是直线电机驱动平台作为铅垂轴使用时,需要考虑重力作用的影响。本文设计了一种基于直线电机驱动的三轴精密运动滑台,研究了精密运动滑台的机械结构与直线运动控制问题,研究表明重力平衡装置的响应速度、定位精度等动态性能是设计的关键。文中考虑精密运动滑台铅垂方向的重力作用,给出了一种平衡重力作用的结构,并对该平衡结构的快速响应性与定位精度问题进行了研究。首先,在分析论证三轴精密运动滑台总体结构设计方案的基础上,给出了直线电机、反馈元件、直线导轨等的选型、配置及非标零件的结构设计,并加工装配了一种基于直线电机驱动的三轴精密运动滑台。其次,完成了三轴精密运动滑台控制系统的设计,包括控制器和直线电机驱动器的选型、调试,该控制系统可有效地控制精密运动滑台的定位精度。再次,在Pro/E中建立精密运动滑台的三维模型并导入ADAMS软件中进行了动力学仿真,分析了平衡阻尼对平衡装置的影响。设计了直驱三轴精密运动滑台铅垂运动部件的重力平衡装置,该平衡装置可提高滑台铅垂运动的稳定性及定位精度。最后,对加装重力平衡装置的铅垂运动模块进行了定位精度测试。利用激光干涉仪测量精密运动滑台铅垂运动的定位精度和重复定位精度等参数,并经过反复的PMAC误差补偿控制提升定位精度,证明了平衡装置可满足应用要求。此外,装设重力平衡装置前后的电流环响应曲线验证了重力平衡装置可有效地保证铅垂运动的稳定性。