[其他]雙向微動調(diào)心裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87217516
• 申請日: 1987-12-30
• 公開（公告）號: CN87217516U
• 公開（公告）日: 1988-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王江;鄒自強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 中國科學(xué)院合肥專利事務(wù)所
• 代理人: 趙烏蘭,童建安

本實(shí)用新型是一種用于高精度測量的雙向微動調(diào)心裝置。

在大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中，要求掩模與工件嚴(yán)格對準(zhǔn)，以確保多重套刻的質(zhì)量；而在高精度主軸的回轉(zhuǎn)精度、零件園度及園分度的測量中，為取得真實(shí)的誤差信號，常常要求將被測零件中心和測量回轉(zhuǎn)軸線調(diào)到嚴(yán)格重合的位置，在一些高精度的測量中，已要求調(diào)心精度為百分之一微米。而傳統(tǒng)的微調(diào)裝置，如差動螺旋、斜面、杠桿等減速機(jī)構(gòu)，由于存在間隙和磨擦，只能達(dá)到微米級的精度，后有人采用彈性鉸鏈的杠桿機(jī)構(gòu)，消除了間隙和外部摩擦力，使調(diào)節(jié)精度有了很大提高。但這種機(jī)構(gòu)加工復(fù)雜，行程有限，而且不易實(shí)現(xiàn)雙向微動。近年來利用壓電特性的各種壓電陶瓷微動機(jī)構(gòu)紛紛出現(xiàn)，但這類機(jī)構(gòu)由于要加上幾百伏的高電壓，同時(shí)由于漂移和調(diào)節(jié)非線性，一般只能達(dá)到亞微米級的精度，目前調(diào)節(jié)靈敏度最高的要屬日本計(jì)量研究所研制的一種同心園筒式微動臺，它是由整體結(jié)構(gòu)的中心園柱和薄壁園筒構(gòu)成，利用中心園柱和薄壁園筒的彈性變形，可以實(shí)現(xiàn)1000的減速比，從而使0.01μm的調(diào)節(jié)成為可能，但作為一種用于高精度測量的微調(diào)裝置，它存在著下列不足之處：

1.園筒形結(jié)構(gòu)使之剛度極大，每微動1μm需24千克力，給調(diào)節(jié)帶來困難，同時(shí)構(gòu)件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力。在測量過程中內(nèi)力的釋放會對測量精度造成影響；

2.由于兩個(gè)方向的調(diào)節(jié)是利用同一根中心園柱傳遞的，在進(jìn)行一個(gè)方向的調(diào)節(jié)時(shí)，另一方向的位置會發(fā)生變化；

3.行程只有4μm，且靈敏度不能改變。

本實(shí)用新型的目的是提供一種測量精度高、行程大、調(diào)節(jié)方便、靈敏度可變的雙向微動調(diào)心裝置。

本實(shí)用新型是由調(diào)節(jié)螺桿［1］、彈性元件、立柱［3］、上臺面［4］、底座［5］組成。以彈性元件的彈性比作為其傳動比，用剛度很小的彈性元件推動剛度相對很大的立柱［3］，利用立柱的彈性形變，實(shí)現(xiàn)0.01μm以下的超微小位置的設(shè)定，行程50μm。采用三根或三根以上立柱［3］，避免調(diào)節(jié)中的傾斜誤差，并使二個(gè)方向的調(diào)節(jié)相互獨(dú)立成為可能。使用不同的彈性元件，可以得到不同的靈敏度。

下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。

圖2是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例。

其中，1，10－調(diào)節(jié)螺桿，2，8－彈性元件，3－立柱，4－上臺面，5－底座，6－套筒，7－頂塊，9－導(dǎo)向桿，11－導(dǎo)向孔。

參見圖1，底座［5］上有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的四根立柱［3］，四根立柱［3］對稱布置，立柱［3］支撐上臺面［4］。底座［5］、立柱［3］和上臺面［4］是由一塊整體材料加工出來的。調(diào)節(jié)螺桿［1］安裝在底座［5］的側(cè)壁上。彈性元件［2］（彈簧片）的一端固定在上臺面［4］上，另一端與調(diào)節(jié)螺桿［1］接觸。工作時(shí)，底座［5］固定在轉(zhuǎn)動臺（如園度儀轉(zhuǎn)臺）上，被測零件放置在上臺面［4］上。當(dāng)轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿［1］時(shí)，調(diào)節(jié)螺桿［1］頂動彈性元件［2］，彈性元件［2］將力傳給上臺面［4］，上臺面［4］帶動立柱［3］，使之產(chǎn)生彈性形變，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。由于立柱采用柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，對稱布置使它與底座［5］、上臺面［4］構(gòu)成平面平行四連桿機(jī)構(gòu)，因此受到彈性元件［2］的力時(shí)，上臺面［4］的移動始終與底座［5］保持平行而不產(chǎn)生任何附加的傾斜誤差。設(shè)彈性元件［2］的剛度為k₁，立柱［3］的剛度為K，K＞＞k₁，當(dāng)調(diào)節(jié)螺桿［1］移動距離S時(shí)，上臺面［4］相對底座［5］移動的距離為△＝ (K₁)/(K＋K₁) S。由于K₁、k₁相差懸殊，因此可得到極大的減速比，獲得很高的微動靈敏度。