微小位移技術(shù)(已修改)
2025-08-27 22:12 本頁面
【正文】 姓名：王雪 重慶科技學(xué)院電子信息學(xué)院 —— 精密機(jī)械與儀器課程 微位移技術(shù) 微位移技術(shù) ? 一：概述 ? 二：壓電 、 電致伸縮器件 ? 三：電磁控制的微動工作臺 ? 四：柔性鉸接 ? 五：精密工作臺的設(shè)計(jì)及特性分析 ? 六：其他類型微位移工作臺 微位移技術(shù)發(fā)展很快。 用金剛石車刀直接車削大型天文望遠(yuǎn)鏡的拋物面反射鏡時(shí)，要求加工出幾何精度高于 1/10光波波長的表面，即幾何形狀誤差小于 m。計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中大容量磁鼓和磁盤的制造，為保證磁頭與磁盤在工作過程中維持 1 m內(nèi)的浮動氣隙，就必須嚴(yán)格控制磁盤或磁鼓在高速回轉(zhuǎn)下的跳動。特別是到 20世紀(jì) 70年代后期，微電子技術(shù)向大規(guī)模集成電路（ LSI）和超大規(guī)模集成電路（ VLSI）方向發(fā)展，隨著集成度的提高，線條越來越微細(xì)化。 256K動態(tài) RAM線寬已縮小到 m左右。目前已小于 m，對與之相應(yīng)的工藝設(shè)備（如圖形發(fā)生器、分步重復(fù)照相機(jī)、光刻機(jī)、電子束、和 X射線曝光機(jī)及其檢測設(shè)備等）提出了更高的要求，要求這些設(shè)備的定位精度為線寬的 1/3～ 1/5,即亞微米甚至納米級的精度。 概述 ????概述 ????微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 微位移機(jī)構(gòu)（或稱微動工作臺）由微位器和導(dǎo)軌 兩部分組成，根據(jù)導(dǎo)軌形式和驅(qū)動形式分成五類： ① 柔性支撐、壓電或電致伸縮微位器驅(qū)動 ； ② 滾動導(dǎo)軌，壓電陶瓷或電致伸縮微位移器驅(qū)動； ③ 滑動導(dǎo)軌，機(jī)械式驅(qū)動； ④ 平行彈性導(dǎo)軌，機(jī)械式或電磁、壓電、電致伸縮微位移器驅(qū)動； ⑤ 氣浮導(dǎo)軌，伺服電機(jī)或直線電機(jī)驅(qū)動。微位移器根據(jù)形成微位移的機(jī)理可分成兩大類：機(jī)械式和機(jī)電式 . 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 微位移機(jī)構(gòu) 系統(tǒng)的基本構(gòu)造： 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 微位移系統(tǒng)的應(yīng)用： 微位移系統(tǒng)在精密儀器中主要用于提高整機(jī)的精度，根據(jù)目前的應(yīng)用范圍，大致可分為四個(gè)方面 : 精密工作臺是高精度精密儀器的核心， 當(dāng)前 精密工作臺的運(yùn)動速度，一般在 20mm/s～ 50mm/s，最高的可達(dá) )100mm/s以上，而精度則要求達(dá)到 1μ m以下，由于高速度帶來的慣性很大，一般運(yùn)動精度比較低，為解決高速度和高精度的矛盾，通常采用粗精相結(jié)合的兩個(gè)工作臺來實(shí)現(xiàn) 。 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 如圖 53(a)所示粗工作臺完成高速度大行程而高精度由微動工作臺來實(shí)現(xiàn)，通過微動工作臺對粗動工作臺運(yùn)動中帶來的誤差進(jìn)行精度補(bǔ)償，以達(dá)到預(yù)定的精度。 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 主要用于精密機(jī)械加工中的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及精密儀器中的對準(zhǔn)微動機(jī)構(gòu)，如圖 53(b)所示金剛石車刀車削鏡而磁盤，車刀的進(jìn)給量為 5μ m就是利用微位移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 精密儀器中的微調(diào)是經(jīng)常遇到的間題，如圖 53(c)所示，左圖表示磁頭與磁盤之間的浮動間隙的調(diào)整，右圖為照相物鏡與被照乾版之間焦距的調(diào)整。 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 主要用于生物工程、醫(yī)療、微型機(jī)電系統(tǒng)、微型機(jī)器人等，用十夾持微小物體。如圖 53(d)所示，微型器件裝配系統(tǒng)的微夾持器。 幾種常用的微動工作臺 — 壓電或電致伸縮微位移器驅(qū)動 柔性支承微動機(jī)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種新型的微位移機(jī)構(gòu)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積很小，可以做到無機(jī)械摩擦、無間隙，其有較高的位移分辨率，可達(dá) 1nm。使用壓電或電致伸縮器件驅(qū)動，不僅控制簡單 (只需控制外加電壓 )，而且可以很容易實(shí)現(xiàn)亞微米甚至是毫微米級的精度，同時(shí)不產(chǎn)生噪聲和發(fā)熱，可適丁各種介質(zhì)環(huán)境工作，是梢密機(jī)械中理想的微位移機(jī)構(gòu)。 書 P143 幾種常用的微動工作臺 — 壓電器件驅(qū)動 采用滾動導(dǎo)軌作為精密儀器中的精密工作臺是一種常見的導(dǎo)軌形式，它具有行程大，運(yùn)動靈活、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、易實(shí)現(xiàn)較高的定位精度的優(yōu)點(diǎn)。我國 1445所使用滾珠導(dǎo)軌作為微動工作臺的支承和導(dǎo)向 元 件，壓電器件驅(qū)動實(shí)現(xiàn)了對自動分步重復(fù)光刻機(jī) (DSW)的微定位控制〔圖 57)。微動臺的最大行程177。 m，定位精度為177。 m。 幾種常用的微動工作臺
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