一種新型行程換精度的微位移平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種精密測試技術(shù)及儀器領(lǐng)域，特別涉及一種新型行程換精度的微位移平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著微電子/光電子信息器件制造、微納制造、光機電一體化、超精密加工技術(shù)的飛速發(fā)展，制造裝備對精度的要求越來越高。例如，約束刻蝕劑層技術(shù)電化學加工過程中基材和模板之間的距離需要始終控制在約束刻蝕劑層厚度(納米或者亞微米)以內(nèi)、掃描探針顯微鏡需要實現(xiàn)單分子或原子的納米操作或裝配、納米壓印裝備要實行復雜圖形的1nm尺度的成形復制、超精密金剛石車床加工光學零件的形狀精度和表面粗糙度控制在幾個納米以內(nèi)等。
[0003]由于上述這些超高的精度要求，傳統(tǒng)意義上的電機驅(qū)動器顯然己無法滿足精密運動的苛刻要求，所以，具有高精度的，能直接將電或磁能轉(zhuǎn)換成機械能的智能材料驅(qū)動器出現(xiàn)在了人們的視野之中。適合于納米級精度運動的智能材料微驅(qū)動器主要有壓電陶瓷驅(qū)動器、超磁致伸縮驅(qū)動器和形狀記憶合金驅(qū)動器。因具有位移分辨率高、驅(qū)動力大、剛度高、體積小、可靠性高等優(yōu)點，目前已廣泛的運用于各精密技術(shù)領(lǐng)域之中，其中，壓電陶瓷驅(qū)動器是其中應(yīng)用最為廣泛的一種智能材料微驅(qū)動器。
[0004]目前，已研制出了多種壓電陶瓷驅(qū)動的微位移平臺，并在光刻機、掃描探針顯微鏡、電化學加工裝備、超精密機床、太空柔性機械臂和天文望遠鏡中得到了成功應(yīng)用，對機械、物理、化學、材料和生物等領(lǐng)域納米/亞納米尺度的研宄起著越來越重要的作用。
[0005]壓電陶瓷的工作原理是，直接驅(qū)動控制壓電陶瓷實現(xiàn)納米精度的定位，控制壓電陶瓷驅(qū)動器是利用壓電材料的逆壓電特性，在輸入電壓或電流的作用下產(chǎn)生形變，達到機械運動的目的，因而能保證納米級分辨率運動，有著傳統(tǒng)電機驅(qū)動不可比擬的優(yōu)勢。
[0006]但是，隨著科學技術(shù)的進步，各個領(lǐng)域所要求的精度越來越高，上述壓電陶瓷驅(qū)動的微位移平臺已日漸不能夠達到足夠的精度要求，同時，隨著位移精度的提高，其控制難度也隨著大大增加了。
[0007]所以，目前亟需一種能夠提供更高精度的微位移平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服目前微位移平臺精度較低的弊端，提供了一種具有更高精度的新型行程換精度的微位移平臺。
[0009]一種新型行程換精度的微位移平臺，包括有運動裝置、組合體和約束裝置，所述組合體包括有第一組合件和滑動設(shè)置在所述第一組合件上的第二組合件，所述第一組合件與第二組合件之間緊密貼合，所述第二組合件與所述運動裝置緊密連接，所述第一組合件與第二組合件的配合面相對于所述運動裝置的運動方向傾斜設(shè)置，所述約束裝置限制所述第一組合件在運動裝置運動方向上的移動。
[0010]作為本申請的優(yōu)選方案，所述第一組合件第二組合件之間配合面與運動裝置運動方向的夾角為A度，O <A< 45。
[0011]在本申請方案中，由于設(shè)置了組合體，第一組合件與第二組合件之間的配合面相對于微動平臺運動裝置的運動方向傾斜設(shè)置，在微動平臺工作時，運動裝置提供一定的位移量驅(qū)動第二組合件，第二組合件沿與第一組合件的配合面滑動，此時，由于約束裝置限制第一組件在運動裝置運動方向上的移動，所以，第一組合件在垂直于運動裝置運動方向上將產(chǎn)生一定的位移量，該位移量與運動裝置的位移量相關(guān)，還與第一組合件第二組合件之間配合面與運動裝置運動方向的夾角相關(guān)。即，設(shè)第一組合件第二組合件之間配合面與運動裝置運動方向的夾角為A度，當運動裝置提供的位移量為X時，第一組合件在垂直于運動裝置運動方向上產(chǎn)生的位移量即為Y=Xtan(A),如此，當夾角A小于45度時，將得到一個小于X值的位移量，當進一步的減小夾角A時，位移量Y也隨之減小，如此，使得在本申請的方案中，通過以行程換精度的方式，直接提高了本申請微位移平臺的精度。
[0012]作為本申請的優(yōu)選方案，所述第一組合件和第二組合件為相互吸引的磁性件。將第一組合件和第二組合件中的一個或者兩個設(shè)置為磁性件，第一組合件和第二組合件能夠相互吸引，使得第二組合件在被驅(qū)動時，能夠保持與第一組合件緊密貼合，保證本申請微位移平臺的精度。
[0013]作為本申請的優(yōu)選方案，所述微位移平臺為壓電陶瓷型微位移平臺。壓電陶瓷能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料，其在電場作用下產(chǎn)生的形變量很小，最多不超過本身尺寸的千萬分之一的微位移，具有良好的往復形變恢復能力，穩(wěn)定性好、精度高，進一步提高了本申請微位移平臺的精確性和可靠性。
[0014]本申請的新型行程換精度的微位移平臺，由于第一組合件和第二組合件配合面與運動裝置的運動方向存在的夾角A，將微位移平臺延水平方向(或垂直方向)的運動轉(zhuǎn)換為垂直方向(或水平方向)，同時由于該夾角A的作用，運動裝置的位移量被等比例的轉(zhuǎn)換為第一組合件的位移，夾角A越小，運動裝置的位移量轉(zhuǎn)換為第一組合件的位移比例越??；在第一組合件的移動過程中，由于磁力作用，第一組合件和第一組合件一直處于接觸狀態(tài)，進一步的保證運動裝置的位移量轉(zhuǎn)換為第一組合件位移的比例固定，進一步的提高了本申請微位移平臺的精確性和可靠性。
[0015]本申請還公開了一種新型行程換精度的微位移平臺的使用方法，步驟如下:
[0016]步驟一:通過約束裝置限制所述第一組合件在運動裝置運動方向上的運動；
[0017]步驟二:根據(jù)第一組合件的需求位移量，計算第二組合件的位移量。通過運動裝置驅(qū)動第二組合件運動，通過第一組合件與第二組合件的相互作用，第一組合件在垂直于第二組合件運動方向上移動，運行量為第一組合件的需求位移量。
[0018]