[实用新型]基于压电陶瓷的高速高精度宏微平台

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于压电陶瓷的高速高精度宏微平台，属于基于压电陶瓷的高速高精度宏微平台的改造技术。 

背景技术  

微电子产品高质量高产能的制造，取决于关键机构的高精度定位与高加速度运动的二者兼顾。高精度与高加速度运动与定位可采用宏微运动相结合的复合运动实现，国内外已有类似研究。然而，宏微复合高速运动及其子系统运动的切换机理及行为描述等核心问题，包括数学描述、振动行为、运动特性、以及稳定性评价等，一直未得以有效解决。高速精密运动平台的结构设计、在振动抑制方法设计与控制策略确定，成为提高当前与未来微电子制造装备及其运动平台的关键。此外，微纳米运动生成的致动器系统，涉及电、磁、机构、功能材料等多物理场耦合建模，运动性能受到多场多因素影响约束与影响，是多学科融合的科学难题；宏微复合运动工况下基于功能材料的微纳米精度生成的机理，尤其是材料特性、结构尺寸与组成成分对非线性迟滞、蠕变与漂移效应的物理本质与影响规律，相关理论的缺欠一直限制着高速运动平台的精确性。宏微高速精密运动平台的设计，已经成为微电子制造装备向着大行程、高速、高加速度、高精度等高性能指标发展的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种可实现大行程、高速运动，同时能保证运动精度的基于压电陶瓷的高速高精度宏微平台。本实用新型设计合理，方便实用。 

本实用新型的技术方案是：本实用新型的基于压电陶瓷的高速高精度宏微平台，包括有平台底板及音圈电机，平台底板安装在隔振基座上，音圈电机安装在平台底板的一侧，音圈电机包括有音圈电机外壳、音圈电机磁铁组件、音圈电机线圈、音圈电机线性编码器、音圈电机轴、电机轴连接架、音圈电机伸出轴、联轴器，其中音圈电机磁铁组件安装在音圈电机外壳的侧面，音圈电机线圈安装在音圈电机外壳的底部，音圈电机轴安装在音圈电机线圈内，音圈电机轴通过联轴器及电机轴连接架与音圈电机伸出轴的一端连接，电机轴连接架的下方安装有对音圈电机的位置信号进行反馈的音圈电机线性编码器，音圈电机伸出轴的另一端与压杆的一端连接，压杆的另一端与压电陶瓷连接，压电陶瓷安装固定在工作台上，工作台的上方装设有加速度传感器，工作台的下方安装有直线导轨滑块，直线导轨滑块装设在直线导轨上组成直线运动副，直线导轨滑块能在直线导轨上进行直线运动，电机轴连接架能沿直线导轨直线运动，直线导轨装设在工作台上，工作台的侧边安装有绝对光栅读数头，光栅读数头沿运动方向紧贴安装有绝对光栅尺，绝对光栅尺安装在平台底板上。 

本实用新型由于采用由音圈电机驱动平台进行大行程高速的进给，压电陶瓷直接连接在音圈电机的输出轴上的结构，因此，本实用新型的平台结构紧凑，易于反馈控制。此外，平台上安装有压电陶瓷，通过施加反向作用力，起到高速运动平台的减振作用，能有效地解决高加速度运动过程平台振动大、难于快速稳定的问题；在平台稳定后压电陶瓷则切换功能，用于驱动微平台运动，并通过绝对光栅的闭环控制，实现平台微运动的精密定位。本实用新型解决了宏微运动平台高速运动与精密定位的矛盾。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出效果： 

1)机械结构简单轻巧，平台负载小，可实现大行程、高速运动；同时能通过平台位置的闭环控制，保证运动精度。

2)压电陶瓷安装在音圈电机输出轴上，起两方面的重要作用：一方面，进行高速运动平台的减振作用，能有效地解决高加速度运动过程平台振动大、难于快速稳定的问题；另一方面，在平台稳定后压电陶瓷启动微运动平台的微驱动功能，通过绝对光栅的闭环控制，实现平台微运动的精密定位。 

本实用新型是一种性能优良，方便实用的基于压电陶瓷的高速高精度宏微平台。 

附图说明

图1为本实用新型单轴宏微平台示意图； 

图2为本实用新型压电陶瓷安装结构示意图；

图3为本发明音圈电机安装结构示意图；

图4为本实用新型直线导轨安装结构示意图；

图5为本实用新型平台控制信号示意图；

图6为本实用新型平台运动规划示意图。