一種薄型電動(dòng)二維精密平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于精密測(cè)量?jī)x器配件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種薄型電動(dòng)二維精密平臺(tái)，其尤其適用于譬如白光干涉儀之類(lèi)的精密測(cè)量?jī)x器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著納米技術(shù)和表面測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，表面形貌測(cè)量技術(shù)也向著精度更高、速度更快和穩(wěn)定性更好的方向發(fā)展。其中非接觸式測(cè)量法由于能夠輕松地實(shí)現(xiàn)器件的零損傷測(cè)量，同時(shí)在測(cè)量精度上也獲得了質(zhì)的變化，因而在近年來(lái)正成為研宄熱點(diǎn)。例如，掃描白光干涉法是相對(duì)比較新的一種非接觸式表面三維形貌測(cè)量方法，其基本工作原理為:由白光光源發(fā)出光，再經(jīng)過(guò)凸透鏡和反射鏡之后照射在分光板，經(jīng)過(guò)分光板分成兩束光，其中一束白光照射在被測(cè)物體表面反射到分光板上形成測(cè)量光束，而另一束白光經(jīng)過(guò)分光板照射到標(biāo)準(zhǔn)鏡上，再反射到分光板上形成參考光束；最后參考光束和測(cè)量光束在分光板處相交并咋不同的時(shí)間產(chǎn)生干涉，出現(xiàn)干涉條紋，投射在CCD數(shù)字照相機(jī)上面。測(cè)量時(shí)，需要調(diào)整改變微位移平臺(tái)的角度和位置，使得載物臺(tái)上的被測(cè)物體位置發(fā)生改變從而光線發(fā)生變化，能夠在某個(gè)位置滿(mǎn)足干涉條件(即兩束光的光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍)產(chǎn)生干涉條紋。
[0003]為了使得測(cè)量光束和參考光束在分光板不同時(shí)刻形成干涉條紋，一般采用兩種方法:第一種方法是驅(qū)動(dòng)參考平面(微位移平臺(tái))使得參考光束發(fā)生改變；第二種方法是驅(qū)動(dòng)被測(cè)物體。微位移工作臺(tái)是精密定位技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，不僅作為載物臺(tái)，還可以提供納米級(jí)分辨率的步進(jìn)位移，因此在垂直定位計(jì)量技術(shù)、工作臺(tái)粗精兩級(jí)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)及三維圖像拼接技術(shù)，工作臺(tái)發(fā)揮著重要的作用，并且其微位移精度很大程度上決定了測(cè)量精度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)微位移工作臺(tái)的研宄主要包括以下方案:天津大學(xué)王建林教授設(shè)計(jì)的三維納米級(jí)微位移工作臺(tái)，其利用層疊式壓電陶瓷作為微位移驅(qū)動(dòng)單元，X，y方向均采用柔性雙平行絲桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，z軸方向采用柔性八桿堆成聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；上海交通大學(xué)的汪國(guó)寶基于微小設(shè)計(jì)的一體化思想，把平面多自由度的閉鏈五桿機(jī)構(gòu)和易于實(shí)現(xiàn)尺寸小型化的柔性鉸鏈結(jié)合在一起，提出了一種柔性鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)，并將其用在微小型機(jī)器人的步行機(jī)構(gòu)上；又如，日本的日立集團(tuán)制作了一種XY Θ三自由度微位移工作臺(tái)，其主要應(yīng)用于投影光刻機(jī)和電子束曝光機(jī)，由三個(gè)筒狀壓電晶體驅(qū)動(dòng)，對(duì)壓電晶體驅(qū)動(dòng)便可以獲得三個(gè)微動(dòng)自由度；日本武藏野電氣通訊研宄所研發(fā)了一種用在X射線曝光機(jī)上的六個(gè)自由度的微動(dòng)工作臺(tái)，采用平行彈簧導(dǎo)軌一壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)；此外，HP公司、Yosemite和Burleigh公司利用不同的方法都制造出了兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度的微位移系統(tǒng)。
[0005]然而，進(jìn)一步的研宄表明，上述現(xiàn)有的微位移工作臺(tái)設(shè)備尤其在以白光干涉儀為典型代表的運(yùn)用場(chǎng)合下，仍然存在著一些明顯的不足或缺陷:1)傳動(dòng)環(huán)節(jié)過(guò)長(zhǎng)；2)間隙的存在造成了累積誤差；3)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不緊湊，占據(jù)空間過(guò)大；4)結(jié)構(gòu)及制造工藝復(fù)雜，成本高。以華中科技大學(xué)精密儀器研發(fā)中心研制的WIVS型白光干涉垂直掃描表面形貌測(cè)量?jī)x為例，盡管其測(cè)量精度已達(dá)到納米級(jí)，然而二維工作臺(tái)的整體厚度就有120_，其中工作臺(tái)與下底座的間隙就有80mm等，因此在其結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)等方面有必要作出許多改進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種薄型電動(dòng)二維精密平臺(tái)，其中通過(guò)對(duì)整體構(gòu)造以及關(guān)鍵組件如中層連接塊的結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式進(jìn)行研宄設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠在平臺(tái)整體厚度僅為30mm左右的情況下，在X軸和Y軸兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上實(shí)現(xiàn)高精度和較大量程的直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)緊湊、積累誤差小、低速運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)等特點(diǎn)，因而尤其適用于白光干涉儀之類(lèi)的精密測(cè)量運(yùn)用場(chǎng)合。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種薄型電動(dòng)二維精密平臺(tái)，其特征在于，該平臺(tái)包括上平臺(tái)、下平臺(tái)，以及聯(lián)接安裝在上下平臺(tái)之間且整體呈平板結(jié)構(gòu)的中間連接件，其中:
[0008]所述中間連接件的上表面與上平臺(tái)的底座表面相互平行，并在兩者之間保持間隙用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑介質(zhì)；該上表面的兩側(cè)還分別設(shè)置有沿著X軸方向分布的導(dǎo)軌副，其中靠外的兩條導(dǎo)軌通過(guò)螺釘與所述上平臺(tái)的底座相固定，靠?jī)?nèi)的兩條導(dǎo)軌則通過(guò)螺栓固定在所述中間連接件上；此外，該上表面的一側(cè)還具有向內(nèi)凹陷的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)安裝有X向電機(jī)，并經(jīng)由第一螺紋絲桿傳動(dòng)單元帶動(dòng)上平臺(tái)沿著導(dǎo)軌副在X軸方向上的移動(dòng)；
[0009]所述中間連接件的下表面與下平臺(tái)的底座表面相互平行，并在兩者之間保持間隙用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑介質(zhì)；該下表面的兩側(cè)還分別設(shè)置有沿著Y軸方向分布的導(dǎo)軌副，其中靠外的兩條導(dǎo)軌通過(guò)螺釘與所述下平臺(tái)的底座相固定，靠?jī)?nèi)的兩條導(dǎo)軌則通過(guò)螺栓固定在所述中間連接件上；此外，該下表面的一側(cè)還具有向內(nèi)凹陷的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)安裝有Y向電機(jī)，并經(jīng)由第二螺紋絲桿傳動(dòng)單元帶動(dòng)下平臺(tái)沿著導(dǎo)軌副在Y軸方向上的移動(dòng)。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述沿著X軸方向分布的導(dǎo)軌副和所述沿著Y軸方向分布的導(dǎo)軌副均采用交叉滾子導(dǎo)軌副。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，上述二維精密平臺(tái)的整體厚度被設(shè)計(jì)為30mm?35mm。
[0012]通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在工作臺(tái)的上下底座中間加入了一個(gè)中間連接件并對(duì)其特定結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將二維平臺(tái)兩個(gè)垂直方向上的運(yùn)動(dòng)分別置于該連接塊上下表面的兩個(gè)不同位置，該設(shè)計(jì)在保證精度的前提下盡可能地減小二維平臺(tái)的尺寸尤其是厚度尺寸，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上不僅沒(méi)有因空間縮小造成零部件間的干涉，同時(shí)消除了一些不必要的間隙，使平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，從而降低因結(jié)構(gòu)間隙存在而造成的累積誤差，且易于制造，成本較低。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是按照本實(shí)用新型的薄型電動(dòng)二維精密平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是對(duì)圖1中所示結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90度后所獲得的立體示意圖；
[0015]圖3是按照本實(shí)用新型的中層連接塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0017]1-中間連接件2-上平臺(tái)的底座3-下平臺(tái)的底座4-沿著Y軸方向分布的導(dǎo)軌副5-沿著X軸方向分布的導(dǎo)軌副6-螺紋絲桿螺母7-滾花六角頭圓螺母8-滾花六角頭圓螺母9-轉(zhuǎn)換塊10-電機(jī)蓋Il-Y向電機(jī)12-X向電機(jī)13-螺紋絲桿螺桿14-電線
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)