高精密度z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微驅(qū)動(dòng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著微電子技術(shù)、宇航、生物工程等學(xué)科的迅速發(fā)展，人類社會(huì)正式進(jìn)入了“亞微米-納米”時(shí)代。在電子、光學(xué)、機(jī)械制造等眾多技術(shù)領(lǐng)域中，迫切需要高精度、高分辨率、高可靠性的微定位系統(tǒng)，以用于實(shí)現(xiàn)高精度的研宄。微定位技術(shù)在微機(jī)電系統(tǒng)、納米制造技術(shù)、微電子及納米電子技術(shù)、納米生物工程等眾多高科技領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用，從而用以直接工作或配合其他儀器設(shè)備完成高精度的研宄和使用。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)微定位的界定也從以前的毫米級(jí)發(fā)展到現(xiàn)在的亞微米級(jí)以及納米級(jí)，以后的發(fā)展方向?qū)⑹莵喖{米級(jí)(<10-9m)。對(duì)高精密系統(tǒng)的研宄，美國(guó)、德國(guó)和日本走在世界的前列，比如在基于壓電陶瓷納米定位方面，能夠達(dá)到Inm的分辨率、1nm左右的定位精度、1mm以上的行程。目前我國(guó)在微定位技術(shù)領(lǐng)域的研宄還相對(duì)落后，因此，開展微定位平臺(tái)的相關(guān)研宄，對(duì)于縮小同國(guó)內(nèi)外同行的差距，促進(jìn)我國(guó)的國(guó)防軍工以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展有著重大而深遠(yuǎn)的意義。
[0004]微定位平臺(tái)中的一維精密定位平臺(tái)，主要功能是實(shí)現(xiàn)被操作樣件或被觀測(cè)樣件的一維精密運(yùn)動(dòng)和定位，以及微探針的一維操作等。其微動(dòng)工作原理在于利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微位移傳動(dòng)，以達(dá)到一維精密定位的要求。它相對(duì)于其他驅(qū)動(dòng)方式的一維精密定位技術(shù)，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)、記憶合金驅(qū)動(dòng)及磁滯伸縮驅(qū)動(dòng)方式等，其基本原理實(shí)現(xiàn)方便、控制簡(jiǎn)單，并具有分辨率高、傳動(dòng)無間隙、易微小化、運(yùn)動(dòng)精度高和重復(fù)定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。微位移驅(qū)動(dòng)器是微定位平臺(tái)的關(guān)鍵部分，驅(qū)動(dòng)器的特性和精度對(duì)定位平臺(tái)系統(tǒng)的性能有著重要影響。微位移驅(qū)動(dòng)器是微定位平臺(tái)的關(guān)鍵部分，驅(qū)動(dòng)器的特性和精度對(duì)定位平臺(tái)系統(tǒng)的性能有著重要影響。
[0005]但是，現(xiàn)有的一維精密定位平臺(tái)在一維實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和位移放大方式上有所不同，在實(shí)現(xiàn)一維大行程精密定位的過程中都會(huì)在一維大行程精密定位中出現(xiàn)誤差，最終影響運(yùn)動(dòng)精度。而且會(huì)為一維大行程精密定位平臺(tái)帶來累積誤差和角度誤差、耦合位移等技術(shù)難題。
[0006]因此，針對(duì)上述問題，有必要提供一種進(jìn)一步的解決方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)，以克服現(xiàn)有的一維精密定位平臺(tái)在在一維大行程精密定位中容易出現(xiàn)誤差的問題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0009]本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)包括:基座、放大機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、壓電陶瓷、預(yù)緊機(jī)構(gòu)；
[0010]所述放大機(jī)構(gòu)位于所述基座限定的空間中，所述放大機(jī)構(gòu)與所述基座固定連接，所述放大機(jī)構(gòu)包括:柔性臂、第一連接部、第二連接部以及兩端的固定部，所述柔性臂為四個(gè)，所述其中兩個(gè)柔性臂對(duì)稱分布于所述第一連接部的兩側(cè)，所述第一連接部通過其兩側(cè)的柔性臂與所述兩端的固定部進(jìn)行固定連接；
[0011]所述另兩個(gè)柔性臂對(duì)稱分布于所述第二連接部的兩側(cè)，所述第二連接部通過其兩側(cè)的柔性臂與所述兩端的固定部進(jìn)行固定連接，所述柔性臂與所述第一連接部、第二連接部以及兩端的固定部之間的連接點(diǎn)為柔性鉸鏈點(diǎn)；
[0012]所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)一側(cè)與所述第一連接部相抵靠，另一側(cè)形成平臺(tái)承載面；
[0013]所述壓電陶瓷設(shè)置于所述第一連接部和第二連接部之間，所述壓電陶瓷一端與所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)相抵靠，另一端與所述固定部相抵靠；
[0014]所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述一端的固定部中，所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括預(yù)緊螺母和鋼珠，所述鋼珠與所述壓電陶瓷相抵靠，所述預(yù)緊螺母通過所述鋼珠為所述壓電陶瓷提供預(yù)緊力。
[0015]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述基座上開設(shè)有螺紋孔，所述放大機(jī)構(gòu)通過所述螺紋孔與所述基座固定連接。
[0016]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述放大機(jī)構(gòu)通過所述第二連接部與所述基座固定連接。
[0017]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述第一連接部?jī)蓚?cè)的柔性臂與所述第二連接部?jī)蓚?cè)的柔性臂對(duì)稱設(shè)置，所述柔性臂的各個(gè)柔性鉸鏈點(diǎn)對(duì)稱分布。
[0018]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)還包括保護(hù)套，所述保護(hù)套上開設(shè)有用以引出壓電陶瓷屏蔽線的通孔。
[0019]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述放大機(jī)構(gòu)通過線切割工藝一體成型而成。
[0020]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述放大機(jī)構(gòu)與所述基座的材質(zhì)相同，所述二者的材質(zhì)為輕密度金屬。
[0021]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述預(yù)緊螺母的材質(zhì)為重密度金屬。
[0022]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述壓電陶瓷為PZT5型硬壓電陶瓷。
[0023]作為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的改進(jìn)，所述預(yù)緊螺母包括第一螺母和第二螺母，所述第二螺母設(shè)置于上述第一螺母和鋼珠之間，所述鋼珠與所述第二螺母相配合。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)具有行程范圍大、高精度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、剛度大、靈敏度高、極高分辨率、納米級(jí)、適宜作微動(dòng)平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)。其通過采用Z軸正向放大一維的精密定位和放大機(jī)構(gòu)，有效的提高了運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的放大倍數(shù)，減小了精密定位平臺(tái)體積，使其更加緊湊，而且避免其他放大機(jī)構(gòu)所帶來的角度誤差，提高了定位的精密度。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)一【具體實(shí)施方式】的俯視圖；
[0027]圖2為圖1中高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)的剖視圖；
[0028]圖3為圖2中部分結(jié)構(gòu)的平面示意圖，需要說明的是，為了標(biāo)號(hào)方便，去掉了其中的部分剖面線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0030]如圖1、2所示，本實(shí)用新型的高精密度Z軸正向放大一維精密定位平臺(tái)100包括:基座10、放大機(jī)構(gòu)20、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)30、壓電陶瓷40、預(yù)緊機(jī)構(gòu)50。
[0031]所述放大機(jī)構(gòu)20用于放大壓電陶瓷40產(chǎn)生的形變，并通過運(yùn)動(dòng)平臺(tái)30輸出放大位移。放大機(jī)構(gòu)20位于所述基座10限定的空間中，從而，基座10對(duì)放大機(jī)構(gòu)20起到保護(hù)作用，使放大機(jī)構(gòu)20不受外界干擾，以保證精密定位工作臺(tái)的正常工作。所述放大機(jī)構(gòu)20與所述基座10固定連接，所述放大機(jī)構(gòu)20與所述基座10的材質(zhì)相同，所述二者的材質(zhì)為輕密度金屬。本實(shí)施方式中，基座和放大機(jī)構(gòu)并非一體成型而成，即由同種材質(zhì)不同加工工藝加工而成，如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)緊湊，且當(dāng)外形尺寸受限且壓電陶瓷確定的情況下，此結(jié)構(gòu)能夠獲得更大的位移輸出比。
[0032]如圖3所示，所述放大機(jī)構(gòu)20包括:柔性臂21、第一連接部22、第二連接部23以及兩端的固定部24。
[0033]其中，所述柔性臂21為四個(gè)，所述其中兩個(gè)柔性臂21對(duì)稱分布于所述第一連接部22的兩側(cè)，所述第一連接部22通過其兩側(cè)的柔性臂與所述兩端的固定部24進(jìn)行固定連接。此外，所述另兩個(gè)柔性臂21對(duì)稱分布于所述第二連接部23的兩側(cè)，所述第二連接部23通過其兩側(cè)的柔性臂21與所述兩端的固定部24進(jìn)行固定連接。
[0034]上述實(shí)施方式中，所述柔性臂21與所述第一連接部22、第二連接部23以及兩端的固定部24之間的連接點(diǎn)為柔性鉸鏈點(diǎn)25，該柔性鉸鏈點(diǎn)25的數(shù)量為8個(gè)，所述8個(gè)對(duì)稱分布。所述第一連接部22兩側(cè)的柔性臂21與所述第二連接部23兩側(cè)的柔性臂21對(duì)稱設(shè)置，從而，所述柔性