一种新型高精度微位移平台及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种新型高精度微位移平台及其使用方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着微电子/光电子信息器件制造、微纳制造、光机电一体化、超精密加工技术的飞速发展，制造装备对精度的要求越来越高。例如，约束刻蚀剂层技术电化学加工过程中基材和模板之间的距离需要始终控制在约束刻蚀剂层厚度(纳米或者亚微米)以内、扫描探针显微镜需要实现单分子或原子的纳米操作或装配、纳米压印装备要实行复杂图形的1nm尺度的成形复制、超精密金刚石车床加工光学零件的形状精度和表面粗糙度控制在几个纳米以内等。
[0003]由于上述这些超高的精度要求，传统意义上的电机驱动器显然己无法满足精密运动的苛刻要求，所以，具有高精度的，能直接将电或磁能转换成机械能的智能材料驱动器出现在了人们的视野之中。适合于纳米级精度运动的智能材料微驱动器主要有压电陶瓷驱动器、超磁致伸缩驱动器和形状记忆合金驱动器。因具有位移分辨率高、驱动力大、刚度高、体积小、可靠性高等优点，目前已广泛的运用于各精密技术领域之中，其中，压电陶瓷驱动器是其中应用最为广泛的一种智能材料微驱动器。
[0004]目前，已研制出了多种压电陶瓷驱动的微位移平台，并在光刻机、扫描探针显微镜、电化学加工装备、超精密机床、太空柔性机械臂和天文望远镜中得到了成功应用，对机械、物理、化学、材料和生物等领域纳米/亚纳米尺度的研宄起着越来越重要的作用。
[0005]压电陶瓷的工作原理是，直接驱动控制压电陶瓷实现纳米精度的定位，控制压电陶瓷驱动器是利用压电材料的逆压电特性，在输入电压或电流的作用下产生形变，达到机械运动的目的，因而能保证纳米级分辨率运动，有着传统电机驱动不可比拟的优势。
[0006]但是，随着科学技术的进步，各个领域所要求的精度越来越高，上述压电陶瓷驱动的微位移平台已日渐不能够达到足够的精度要求，同时，随着位移精度的提高，其控制难度也随着大大增加了。
[0007]所以，目前亟需一种能够提供更高精度的微位移平台。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服目前微位移平台精度较低的弊端，提供了一种具有更高精度的新型高精度微位移平台。
[0009]一种新型高精度微位移平台，包括有运动装置、组合体和约束装置，所述组合体包括有第一组合件和滑动设置在所述第一组合件上的第二组合件，所述第一组合件与第二组合件之间紧密贴合，所述第二组合件与所述运动装置紧密连接，所述第一组合件与第二组合件的配合面相对于所述运动装置的运动方向倾斜设置，所述约束装置限制所述第一组合件在运动装置运动方向上的移动。
[0010]作为本申请的优选方案，所述第一组合件第二组合件之间配合面与运动装置运动方向的夹角为A度，O >A> 45。
[0011]在本申请方案中，由于设置了组合体，第一组合件与第二组合件之间的配合面相对于微动平台运动装置的运动方向倾斜设置，在微动平台工作时，运动装置提供一定的位移量驱动第二组合件，第二组合件沿与第一组合件的配合面滑动，此时，由于约束装置限制第一组件在运动装置运动方向上的移动，所以，第一组合件在垂直于运动装置运动方向上将产生一定的位移量，该位移量与运动装置的位移量相关，还与第一组合件第二组合件之间配合面与运动装置运动方向的夹角相关。即，设第一组合件第二组合件之间配合面与运动装置运动方向的夹角为A度，当运动装置提供的位移量为X时，第一组合件在垂直于运动装置运动方向上产生的位移量即为Y=Xtan(A),如此，当夹角A小于45度时，将得到一个小于X值的位移量，当进一步的减小夹角A时，位移量Y也随之减小，如此，使得在本申请的方案中，通过以行程换精度的方式，直接提高了本申请微位移平台的精度。
[0012]作为本申请的优选方案，所述第一组合件和第二组合件为相互吸引的磁性件。将第一组合件和第二组合件中的一个或者两个设置为磁性件，第一组合件和第二组合件能够相互吸引，使得第二组合件在被驱动时，能够保持与第一组合件紧密贴合，保证本申请微位移平台的精度。
[0013]作为本申请的优选方案，所述微位移平台为压电陶瓷型微位移平台。压电陶瓷能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，其在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一的微位移，具有良好的往复形变恢复能力，稳定性好、精度高，进一步提高了本申请微位移平台的精确性和可靠性。
[0014]本申请的新型高精度微位移平台，由于第一组合件和第二组合件配合面与运动装置的运动方向存在的夹角A，将微位移平台延水平方向(或垂直方向)的运动转换为垂直方向(或水平方向)，同时由于该夹角A的作用，运动装置的位移量被等比例的转换为第一组合件的位移，夹角A越小，运动装置的位移量转换为第一组合件的位移比例越小；在第一组合件的移动过程中，由于磁力作用，第一组合件和第一组合件一直处于接触状态，进一步的保证运动装置的位移量转换为第一组合件位移的比例固定，进一步的提高了本申请微位移平台的精确性和可靠性。
[0015]本申请还公开了一种新型高精度微位移平台的使用方法，步骤如下:
步骤一:通过约束装置限制所述第一组合件在运动装置运动方向上的运动；
步骤二:根据第一组合件的需求位移量，计算第二组合件的位移量。通过运动装置驱动第二组合件运动，通过第一组合件与第二组合件的相互作用，第一组合件在垂直于第二组合件运动方向上移动，运行量为第一组合件的需求位移量。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果:
由于设置了组合体，第一组合件与第二组合件之间的配合面相对于微动平台运动装置的运动方向倾斜设置，直接提高了本申请微位移平台的位移精度。
[0017]【附图说明