[發明專利]一種磁性高精度微位移平臺及其使用方法

在審

• 申請號: 201510366013.5
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104908013A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 張白;周春艷
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: B25H1/02
• 分類號: B25H1/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 林輝輪

????技術領域

本發明涉及一種精密測試技術及儀器領域，特別涉及一種磁性高精度微位移平臺及其使用方法。

背景技術

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、超精密加工技術的飛速發展，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、掃描探針顯微鏡需要實現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10nm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等。

由于上述這些超高的精度要求，傳統意義上的電機驅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換成機械能的智能材料驅動器出現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動器主要有壓電陶瓷驅動器、超磁致伸縮驅動器和形狀記憶合金驅動器。因具有位移分辨率高、驅動力大、剛度高、體積小、可靠性高等優點，目前已廣泛的運用于各精密技術領域之中，其中，壓電陶瓷驅動器是其中應用最為廣泛的一種智能材料微驅動器。

目前，已研制出了多種壓電陶瓷驅動的微位移平臺，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用，對機械、物理、化學、材料和生物等領域納米/亞納米尺度的研究起著越來越重要的作用。

壓電陶瓷的工作原理是，直接驅動控制壓電陶瓷實現納米精度的定位，控制壓電陶瓷驅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，有著傳統電機驅動不可比擬的優勢。

但是，隨著科學技術的進步，各個領域所要求的精度越來越高，上述采用壓電陶瓷驅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。

所以，目前亟需一種能夠提供更高精度的微位移平臺。

發明內容

本發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磁性高精度微位移平臺。

一種磁性高精度微位移平臺，包括有支撐平臺和設置在所述支撐平臺上的位移裝置，所述支撐平臺上設置有第一位移件，所述第一位移件與所述位移裝置連接，所述位移裝置帶動所述第一位移件沿所述支撐平臺運動，所述第一位移件具有一個相對于其位移方向傾斜的斜面，所述第一位移件的斜面上滑動設置有第二位移件，所述第一位移件與第二位移件之間貼緊配合，所述支撐平臺上還設置有約束裝置，所述約束裝置限制所述第二位移件沿所述第一位移件位移方向上的運動，使得當第一位移件被所述位移裝置帶動而產生位移時，所述第二位移件被所述第一位移件帶動而產生位移，所述第二位移件的位移方向與所述第一位移件的位移方向相垂直。

作為本申請的優選方案，所述第一位移件的斜面與其位移方向的夾角為A度，0＞A＞45。

在本申請的所述方案中，支撐平臺上設置位移裝置和第一位移件，位移裝置帶動第一位移件運動，第一位移件具有一個相對于其位移方向傾斜的斜面，當位移裝置提供一定的位移值帶動第一位移件時，由于約束裝置的存在，此時，第二位移件在垂直于第一位移件位移方向上將產生一定的位移值，第二位移件的位移值與位移裝置提供的位移值相關，還與第一位移件斜面的傾斜程度相關，即，設第一位移件的斜面與其位移方向的夾角為A度，當位移裝置提供的位移值為X時，第二位移件產生的位移值即為Y=Xtan（A），第二位移件的位移方向與第一位移件的位移方向垂直，如此，當夾角A小于45度時，將得到一個小于X值的位移值，當進一步的減小夾角A時，位移值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，最終得到一個小于位移裝置輸出位移值的第二位移件的位移值，直接提高了本申請微位移平臺的精度。

作為本申請的進一步優選方案，所述位移裝置為壓電陶瓷型位移裝置。壓電陶瓷能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，其在電場作用下產生的形變量很小，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，穩定性好、精度高，如此使得本申請的位移裝置能夠提供足夠小的X值，進一步提高了本申請微位移平臺的精度。