一种两自由度探针进给机构制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A two degree of freedom probe feed mechanism

The invention discloses a two-degree-of-freedom probe feeding mechanism, which comprises a matrix, two flexible bridge-type amplifying mechanisms symmetrically arranged along the center line of the Y-axis, a semi-circular connecting hinge, a double parallel plate guiding mechanism and a Z-type flexible mechanism. Two of the flexible bridge-type amplifying mechanisms are arranged along the Y-direction, and each of them consists of a piezoelectric ceramic. Driven by a ceramic driver, the output displacement in X direction is generated, and the force and motion are transmitted to the double parallel plate guiding mechanism through the semi-circular connection hinge. Finally, the motion is transmitted to the Z-type flexible mechanism in the center of the mechanism. Under the input displacement of symmetrical on both sides and squeezing towards the center, the Z-type flexible mechanism will produce the output in Z direction. The probe and displacement sensor are connected to the center of the Z flexible mechanism. The probe feeding mechanism of the invention can not only realize the feed movement in the vertical direction of the probe, but also adjust the horizontal direction.

【技术实现步骤摘要】
一种两自由度探针进给机构
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的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专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1～图2，一种高精度、高稳定性的两自由度探针进给机构，包括基体1、沿Y轴中心线对称布置的两个柔性桥式放大机构3、半圆形连接铰链6、双平行板导向机构5和Z型柔性机构7，其中两个所述柔性桥式放大机构3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6，将力和运动传递到所述双平行板导向机构5，最后运动传递到机构中央的Z型柔性机构7，在两侧对称、向中央挤压的输入位移作用下，Z型柔性机构7将产生Z向的输出位移，Z型柔性机构7的中部安装有探针安装孔8与位移传感器安装孔9，探针安装孔8与位移传感器安装孔9内分别安装有探针和位移传感器。在本实施例中，所述平行板导向机构5设有4片平行板。本专利技术探针进给机构的工作原理：两个压电陶瓷驱动器2为探针进给机构提供输入位移，当两个压电陶瓷驱动器2一个伸长一个缩短时，Z型柔性机构将产生X方向输出位移，当两个压电陶瓷驱动器同时伸长或缩短时，Z型柔性机构将产生Z向输出位移；在压电陶瓷驱动器2的作用下，柔性桥式放大机构3将对该输入位移进行放大，并通过半圆形连接铰链6将位移传递到双平行板导向机构5上，并最终将运动传递到Z型柔性机构7上。综上所述，本专利技术的探针进给机构不但能够实现竖直方向的进给运动，而且能够水平方向的调整。本专利技术并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本专利技术的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两自由度探针进给机构，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种两自由度探针进给机构，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：田延岭，卢康康，王福军，张大卫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12