[實用新型]一種用于雙光子聚合加工的三維橢圓運動工作臺

有效

• 申請號: 201520752548.1
• 申請日: 2015-09-27
• 公開（公告）號: CN204989748U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 王一博;靖賢;孫超;周曉勤;林潔瓊
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術領域

本實用新型屬于超精密加工領域，特別是涉及一種用于雙光子聚合加工的三維橢圓運動工作臺。

背景技術

微納結構功能器件的應用不僅僅涉及信息及通訊技術，空間、安全及防御等工業領域，而且也涉及健康、能源、環境等社會發展領域。雙光子聚合(TwoPhotonPolymerization，TPP)被許多學者認為是獲得微納結構功能器件的最有發展前途的一種方法。這主要是因為：(1)TPP具有非常高的空間分辨率，通常可以獲得100nm或更小的特征尺寸；(2)TPP所需的可聚合材料較為廣泛，也很容易通過化學鍍或化學氣相淀積等簡單工藝獲得特定的金屬表面；(3)TPP的工藝簡單，所需工藝裝備也不復雜，對加工環境要求不高；(4)通過TPP所形成的體元(Voxel)可以構筑任意復雜幾何結構。

在現有的研究中，根據曝光方式，主要有兩種掃描方法：即精準定位掃描(PinpointScanning)和連續掃描(ContinuousScanning)。精準定位掃描方法是在每個精確位置對聚合材料進行曝光，該方法較易控制影響曝光的參數，可以獲得非常高的成形精度，但耗時太長。連續掃描方法是在激光束相對于樣件或樣件相對于激光束的平移中持續曝光，該方法具有較高的加工效率但受限于激光功率與進給速度之間的匹配，所獲得的成形精度較低。

發明內容

本實用新型提供一種用于雙光子聚合加工的三維橢圓運動工作臺，用以實現待加工件在快速進給過程中相對于激光的的擬靜態曝光，以解決如何在精密運動臺高速進給的同時，使待加工件產生與進給速度方向相反、大小相同的速度，進而實現待加工件在激光焦點處的擬靜態曝光這個亟待解決的問題。

本實用新型采用的技術方案為：側擋板一通過螺釘三、螺釘四與底板連接，側擋板二通過螺釘五、螺釘六與底板連接，具有鉸鏈結構的工作臺的固定端一通過螺釘七、螺釘八安裝在側擋板一之上；固定端二通過螺釘九、螺釘十安裝在側擋板二之上，X向壓電疊堆一通過預緊螺釘一與X向驅動塊頂接，Y向壓電疊堆二通過預緊螺釘二與Y向驅動塊頂接，Z向擋塊通過固定螺釘一、固定螺釘二固定在X向驅動塊上，Z向壓電疊堆三安裝在Z向擋塊之上，通過下部預緊螺釘三與載物臺頂接；X向位移傳感器與X向壓電疊堆一方向一致，安裝在X向壓電疊堆一一側通孔內，由緊固螺釘三固定；Y向位移傳感器與Y向壓電疊堆二方向一致，安裝在Y向壓電疊堆二一側通孔內，由緊固螺釘四固定；Z向位移傳感器與Z向壓電疊堆三方向一致，安裝在Z向擋塊之上，在Z向壓電疊堆三一側，由緊固螺釘五固定；

所述具有鉸鏈結構的工作臺由載物臺、X向驅動塊、Y向驅動塊、固定端一、固定端二通過它們之間的柔性鉸鏈連接而成，所述載物臺通過柔性鉸鏈一、柔性鉸鏈二、柔性鉸鏈三、柔性鉸鏈四與X向驅動塊相接，X向驅動塊由復合鉸鏈一、復合鉸鏈二、復合鉸鏈三、復合鉸鏈四與Y向驅動塊相連接，復合鉸鏈一與復合鉸鏈二相對于主體Y向中心位置為對稱結構，復合鉸鏈三與復合鉸鏈四相對于主體Y向中心位置為對稱結構；復合鉸鏈一與復合鉸鏈二、復合鉸鏈三與復合鉸鏈四對稱分布在X向驅動塊兩端，與Y向驅動塊相連接，復合鉸鏈五與復合鉸鏈六相對于主體X向中心位置為對稱結構，復合鉸鏈七與復合鉸鏈八相對于主體X向中心位置為對稱結構，復合鉸鏈五與復合鉸鏈六、復合鉸鏈七與復合鉸鏈八對稱分布在Y向驅動塊兩端，兩側分別與固定端一、固定端二相連接；

所述復合鉸鏈一、復合鉸鏈二、復合鉸鏈三或復合鉸鏈四分別由四個直梁型鉸鏈首尾相連組成。

通過對壓電疊堆一、壓電疊堆二、壓電疊堆三的振幅、頻率和相位的主動控制，實現工作臺在空間中做二維橢圓運動或三維橢圓運動。

本實用新型的優點在于：

(1)各個方向均由單個壓電疊堆驅動，各向運動互相串聯，各向運動之間沒有運動耦合，同時減小了壓電疊堆在接觸面發生側向滑動而對壓電疊堆產生的損害。

(2)采用偶數個直梁型柔性鉸鏈首尾相連組合而成的復合鉸鏈，運動范圍大、靈敏度高；由于復合鉸鏈的對稱分布，降低了壓電疊堆推動柔性鉸鏈時所帶來的偏擺誤差；采用復合鉸鏈可以大大減小裝置體積。

(3)通過主動控制X、Y、Z三個方向的壓電疊堆的輸入信號，可以實現對三維橢圓運動軌跡振幅、頻率和相位的主動控制，以適應各種加工軌跡的需求。

(4)所述三維橢圓運動工作臺結構簡單且易于加工。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型去掉底板后的仰視軸測圖；

圖3是本實用新型具有柔性鉸鏈的工作臺主體的軸測圖；