[发明专利]一种两自由度探针进给机构

说明书

本发明公开了一种两自由度探针进给机构，包括基体、沿Y轴中心线对称布置的两个柔性桥式放大机构、半圆形连接铰链、双平行板导向机构，Z型柔性机构组成，其中两个所述柔性桥式放大机构沿Y向布置，并分别由一个压电陶瓷驱动器驱动，产生X方向输出位移，并经由所述半圆形连接铰链，将力和运动传递到所述双平行板导向机构，最后运动传递到机构中央的Z型柔性机构，在两侧对称、向中央挤压的输入位移作用下，Z型柔性机构将产生Z向的输出位移，探针与位移传感器连接到Z型柔性机构的中心。本发明的探针进给机构不但能够实现探针竖直方向的进给运动，而且能够进行水平方向的调整。

技术领域

本发明涉及一种探针进给机构，特别是具有高精度、高稳定性的两自由度的探针进给机构。

背景技术

纳米加工与制造技术的发展，使得具有纳米尺寸效应的微/纳结构与器件在航空航天、机械电子、医疗卫生等领域的应用日益广泛。同时，科技进步和国外市场需求对纳米加工的精度提出了更高的要求，其中基于探针的微纳刻划技术由于其操作简单、成本低、应用范围广的特点而受到了广泛关注，但是目前多采用基于原子力显微镜的方法进行刻划操作，由于原子力显微镜的设计目的是用于超光滑表面的形貌测量，其连接探针的悬臂梁刚度很小，对于加工高深宽比的沟槽无法提供足够的法向加工力，从而限制了探针刻划的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于微纳刻划的两自由度探针进给机构，该机构具有高精度、高稳定性的特性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种两自由度探针进给机构，包括基体、柔性桥式放大机构、半圆形连接铰链、双平行板导向机构和Z型柔性机构，所述柔性桥式放大机构沿Y轴相对称的设置有两个，并分别由一个压电陶瓷驱动器驱动以产生X方向的输出位移，并经由所述半圆形连接铰链，将力和运动传递至所述双平行板导向机构，最后运动传递至位于进给机构中央的Z型柔性机构，在两侧对称且向中央挤压的输入位移作用下，Z型柔性机构将产生Z向的输出位移，所述Z型柔性机构的中心设有探针与位移传感器。

进一步的，所述平行板导向机构设有4片平行板。

进一步的，进给机构具有竖直方向的进给自由度，并且能够进行水平方向的调整。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.整体机构采用柔性、对称式设计，可使机构获得高精度、高刚度特性；

2.采用柔性桥式放大机构对输入位移进行放大，保证机构有足够大的输出位移驱动探针进行微纳刻划加工；

3.采用半圆形铰链连接桥式放大机构与双平行板导向机构，可有效补偿加工与装配不对称造成的误差，提高系统的稳定性；

4.采用双平行板导向机构对Z型柔性机构的输入进行导向，可以避免其产生Y方向的寄生误差或者绕Z向的扭转，提高了机构的运动精度；

5.采用了Z型柔性机构，可以产生竖直方向的输出位移，为探针提供必须的进给自由度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的Z型柔性机构的结构示意图。

附图标记：1、基体；2、压电陶瓷驱动器；3、柔性桥式放大机构；4、安装孔；5、平行板导向机构；6、半圆形连接铰链；7、Z型柔性机构；8、探针安装孔；9、位移传感器安装孔

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：