[发明专利]一种基于柔性铰链的单自由度大行程纳米位移定位平台

说明书

本发明提供一种基于柔性铰链的单自由度大行程纳米位移定位平台，包括平台主体，所述平台主体上有四条柔性铰链，并通过四条铰链将平台主体分为A区、B区、C区、D区四部分，所述A区为移动区，所述B区和C区为受力变形区，所述D区为固定区；所平台主体两端设有左盲孔和右盲孔，所述左盲孔的底部为光滑圆圆锥面，其内部安装有弹簧预紧组件，所述右盲孔的底部也为光滑圆圆锥面，其内部安装有压电陶瓷组件，所述弹簧预紧组件和压电陶瓷组件构成放大机构。本发明实现了小的竖向平台尺寸情况下比较大的竖向位移，可以满足空间较小但是要求竖向行程较大场合的需求。

技术领域

本发明一种可以实现竖直方向大位移行程的纳米位移定位平台，并且保证竖直方向尺寸较小，从而满足实际中竖直方向空间较小的使用场合。

背景技术

纳米定位平台用于产生纳米量级的位移和实现纳米级别的定位控制,主要应用于原子力显微镜、精密光学设备、半导体设备等高新技术行业。先进的半导体芯片制造技术和大规模存储器制造技术的发展更是将纳米位移和纳米定位技术推上了新的高度。精密测量和检测技术被认为是下一代半导体芯片制造技术和大规模存储器制造技术必须突破的技术瓶颈。基于纳米位移和纳米定位的计量和检测，有望成为突破光学检测系统和电子束检测系统局限性的新检测手段。此外，精密加工机床的精度和稳定性也取决于纳米位移和纳米定位的技术水平，因此，纳米位移和纳米定位已经成为各种超精密测量、加工和检测设备中的关键技术和核心部件。

现有纳米位移定位平台有单自由度、两自由度、三自由度三种类型，单自由度纳米位移定位平台有水平方向(X向或者Y向)和竖直方向(Z向)两种，目前的Z向纳米位移定位平台采用压电陶瓷竖直放置的结构，Z向尺寸相对较大，不能满足一些Z向空间不足的使用场合，针对以上不足现提出一种全新的结构以解决上述问题，现有技术具有以下缺点：

1.运动平台导向机构和运动放大机构分离设计，整体结构尺寸太大。

2.压电陶瓷直接驱动，无放大机构，行程短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柔性铰链的单自由度大行程纳米位移定位平台和方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于柔性铰链的单自由度大行程纳米位移定位平台，包括平台主体，所述平台主体上有四条柔性铰链，并通过四条铰链将平台主体分为A区、B区、C区、D区四部分，所述A区为移动区，所述B区和C区为受力变形区，所述D区为固定区；

所平台主体两端设有左盲孔和右盲孔，所述左盲孔的底部为光滑圆锥面，其内部安装有弹簧预紧组件，所述右盲孔的底部也为光滑圆锥面，其内部安装有压电陶瓷组件，所述弹簧预紧组件和压电陶瓷组件构成放大机构。

优选的，所述弹簧预紧组件包括锁紧螺母A、预紧螺母A、半球螺母和弹簧，所述锁紧螺母A、预紧螺母A和半球螺母从左往右依次连接，所述弹簧设在半球螺母和预紧螺母A上，所述弹簧安装完毕后为压缩状态。

优选的，所述压电陶瓷组件包括压电陶瓷、预紧螺母B和锁紧螺母B，所述压电陶瓷、预紧螺母B和锁紧螺母B从左往右依次连接安装在右盲孔中；所述压电陶瓷两端分别设有钨钢半球A和钨钢半球B。

优选的，所述预紧螺母B与压电陶瓷接近的一端侧壁也设为圆锥面，所述钨钢半球B与预紧螺母B接触。

优选的，所述右盲孔水平贯穿D区，其孔底截止在B区和C区的右端内，所述右盲孔的孔底内壁设为圆锥面，所述钨钢半球A的表面与该圆锥面接触。

优选的，所述左盲孔水平贯穿A区，其孔底截止在B区左端内，所述左盲孔的孔底内壁也设为圆锥面，所述半球螺母的表面与该圆锥面接触。

优选的，所述左盲孔和右盲孔均截止在B区，并不连通，所述B区的主剖截面构成“X”形。