[發(fā)明專利]接觸掃描探頭的等張力懸吊機構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110027424.3
• 申請日: 2011-01-26
• 公開（公告）號: CN102175198A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 李瑞君;程真英
• 申請（專利權）人: 安徽電氣工程職業(yè)技術學院
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01Q30/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發(fā)明涉及微納米三坐標測量機領域，具體的說是一種接觸掃描探頭的等張力懸吊機構。

背景技術：

微納米三坐標測量機的探頭分為接觸式和非接觸式兩種。接觸掃描探頭需要一種機構將掃描探針的空間位移轉(zhuǎn)換成傳感器方便感測的位移。在各個方向上具有相同的硬度（即在不同方向上對探針施加同樣大小的力時，探針在該方向上的位移應該相等）是對掃描探頭的基本要求之一。

發(fā)明內(nèi)容：

為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種接觸掃描探頭的等張力懸吊機構，通過在固定環(huán)內(nèi)通過對稱的四條線懸吊有懸浮片，懸浮片中心固定有掃描探針，懸浮片上面貼有若干高精密平面反射鏡的結構，可以將掃描探針的空間位移轉(zhuǎn)化成平面鏡在豎直方向的移動和繞懸線的轉(zhuǎn)動。平面反射鏡的位移和轉(zhuǎn)角可以通過布置在平面反射鏡上方的傳感器測得，經(jīng)過換算即可得知掃描探針的位移，從而實現(xiàn)測量。

本發(fā)明采用的技術方案：

接觸掃描探頭的等張力懸吊機構，具有一固定環(huán)，固定環(huán)內(nèi)設有懸浮片，懸浮片上面安裝有若干個平面反射鏡，懸浮片中心固定有掃描探針，掃描探針前端具有球形測頭，其特征在于所述的懸浮片內(nèi)有垂直交叉貫穿的通孔，有一根懸線依次穿過垂直交叉貫穿的通孔并環(huán)繞固定在固定環(huán)上。

所述的接觸掃描探頭的等張力懸吊機構，其特征在于：所述的高精密平面反射鏡為2-5片。

所述的接觸掃描探頭的等張力懸吊機構，其特征在于：在懸線系緊狀態(tài)下，所述的懸浮片處于對稱、水平狀態(tài)。

所述的接觸掃描探頭的等張力懸吊機構，其特征在于：所述的垂直交叉的通孔的貫穿點位于機構的重心位置。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明通過在固定環(huán)內(nèi)通過對稱的首尾相接的四條線懸吊有懸浮片，懸浮片中心固定有掃描探針，懸浮片上面貼有若干高精密平面反射鏡的結構，可以將掃描探針的空間位移轉(zhuǎn)化成平面鏡在豎直方向的移動和繞懸線的轉(zhuǎn)動。平面反射鏡的位移和轉(zhuǎn)角可以通過布置在平面反射鏡上方的傳感器測得，經(jīng)過換算即可得知掃描探針的位移，從而實現(xiàn)測量。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明結構立體圖；

圖3為本發(fā)明固定環(huán)上孔的位置示意圖；

圖4為本發(fā)明懸線穿繞示意圖。

具體實施方式：

接觸掃描探頭的等張力懸吊機構，具有一固定環(huán)6，固定環(huán)6內(nèi)設有懸浮片5，懸浮片5上面安裝有4個高精密平面反射鏡1，懸浮片5中心固定有掃描探針4，掃描探針4前端具有球形測頭3，所述的懸浮片5內(nèi)有垂直交叉貫穿的通孔，有一根懸線2依次穿過垂直交叉貫穿的通孔并環(huán)繞固定在固定環(huán)上。

在懸線系緊狀態(tài)下，懸浮片5處于對稱、水平狀態(tài)。

垂直交叉的通孔的貫穿點位于機構的重心位置。

在各個方向上具有相同的硬度（即在不同方向上對探針施加同樣大小的力時，探針在該方向上的位移應該相等）是對掃描探頭的基本要求之一。采用四根對稱的懸線來懸吊懸浮片的設計在理論上保證了探頭在X和Y方向具有相同的硬度。但是在實際安裝的過程中，很難做到四根懸線的張緊程度完全一樣。為了克服這個問題，本發(fā)明設計了如圖2所示的一根線張緊方案。即在固定環(huán)上面沿徑向打6個直徑與懸線直徑相當?shù)墓饪祝ㄔ趫D3中標號7－12所在的位置）經(jīng)過拋光和倒角處理，在固定環(huán)上沿徑向打一個M2的螺紋孔（在圖3中標M2的位置），其中孔7、8、9、10在圓周上對稱分布，孔11、12和M2在孔7和孔10間等間隔布置。在懸浮片的徑向也打兩個同樣直徑的孔，然后采用一根較長的懸線，按照圖4所示的那樣以一定的順序?qū)腋∑凸潭ōh(huán)穿繞起來，并將懸線的兩頭扎在一起，這樣就形成了一個“閉環(huán)”，然后再通過擰懸架上螺釘M2去頂懸線的方式，將一根封閉的懸線張緊，自然每根線的張緊力是一樣的（因為是完全對稱設計，所以各個孔對懸線產(chǎn)生的摩擦力正好可以相互抵消）。該等張力機構不但在理論上滿足探頭在水平面上的等剛性，而且在實踐中也很容易實現(xiàn)。