CN117260646B - 一种调平定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种调平定位装置，包括基座、多个驱动组件和载物台，基座设有一位置中心，多个驱动组件围绕基座位置中心均匀分布，载物台安装于多个驱动组件上方，当驱动组件在Z方向长度变化时，可驱动载物台在Z向运动，其中，驱动组件由柔性放大器和压电陶瓷叠堆组成，压电陶瓷叠堆用于产生位移量，柔性放大器用于将位移量放大输出，柔性放大器由呈杆状的第一结构部、第二结构部和第三结构部以及放大器输出端组成，上述结构部用于组成杠杆结构，从而放大输出位移，放大器输出端用于解耦柔性放大器Z向运动量，保证调平精度，总体而言本申请调平定位装置结构简单，具有高刚度、大行程的特点。

Description

一种调平定位装置

技术领域

本申请涉及高精度定位平台技术领域，具体涉及一种调平定位装置。

背景技术

随着精密加工技术的发展，在光刻技术、生物化学工程、微型装配等领域都需要调平定位装置以进行调平和定位，现有的高精度定位技术主要包括精密驱动技术和精密传动技术，其中精密驱动技术常采用压点陶瓷驱动器进行驱动，压点陶瓷驱动器具有体积小、输出推力大、刚度高、响应快等优点，精密传动技术中常采用柔性结构进行传动，例如柔性铰链、弹性梁等，再通过结合其他技术手段（如控制技术、传感技术等）即能实现调平和定位的功能。

现有的调平定位装置中，常采用压点陶瓷驱动器直接进行驱动输出，由于压点陶瓷驱动器的输出位移小，使得其驱动的工作台也具有较小的行程，难以满足大行程场合的需求；并且现有技术中具有多自由度的调平定位装置，在进行调平定位时，会产生期望运动以外的多余寄生运动，对调平定位装置的微观运动产生严重的干扰，使得其精度降低并且耦合产生的多余位移难以得到有效的补偿，从而使得其调平定位的技术效果难以得到保证；同时多自由度的调平定位装置往往也具有承载能力弱的缺点，难以满足实际应用的需求。

发明内容

针对传统调平定位装置无法同时满足大行程、高刚度的问题，本申请提出一种调平定位装置解决上述问题。

为实现上述目的及其他相关问题，本申请提供如下技术方案：

本申请的一种调平定位装置，包括基座、多个驱动组件和载物台；

所述基座和所述载物台相对设置，所述驱动组件位于所述基座与所述载物台之间，并且多个所述驱动组件围绕所述基座的中心区域并沿所述基座的周向方向布设，所述载物台的中心区域设置有台体缺口，并且在所述调平定位装置的俯视图中，所述载物台遮挡至少部分所述驱动组件；

每个所述驱动组件包括柔性放大器和压电陶瓷叠堆，所述柔性放大器呈匚型结构，所述压电陶瓷叠堆位于所述柔性放大器的匚型结构形成的凹槽内，所述柔性放大器包括放大器输出端、第一结构部、第二结构部和第三结构部；

所述第三结构部固定在所述基座上，所述第一结构部与所述第三结构部相对设置，所述第二结构部设置在所述第一结构部和所述第三结构部之间，所述第二结构部和所述压电陶瓷叠堆均与所述第一结构部柔性连接，所述放大器输出端设置于所述第一结构部上远离所述第二结构部的一端，所述放大器输出端与所述载物台固接；

所述放大器输出端包括解耦体，所述解耦体设置于所述放大器输出端中靠近所述第一结构部的一端，所述放大器输出端通过所述解耦体与所述第一结构部柔性连接。

在一种可实施的实施方案中，所述解耦体包括第一解耦转动轴和第二解耦转动轴，所述放大器输出端中设置有第一凹槽和第二凹槽，两个所述第一凹槽对称分布在所述第一解耦转动轴相对的两侧以形成所述第一解耦转动轴，两个所述第二凹槽对称分布在所述第二解耦转动轴相对的两侧以形成所述第二解耦转动轴，所述第一解耦转动轴与所述第二解耦转动轴相互垂直；

所述第一解耦转动轴沿第一解耦转动轴纵向贯穿所述放大器输出端，所述放大器输出端可通过所述第一解耦转动轴绕第一解耦转动轴纵向转动；

所述第二解耦转动轴沿第二解耦转动轴纵向贯穿所述放大器输出端，所述放大器输出端可通过所述第二解耦转动轴绕第二解耦转动轴纵向转动。

在一种可实施的方案中，所述放大器输出端中靠近载物台的一端设置有第一孔洞，所述第一孔洞的底部所在平面高于所述第一解耦转动轴所在位置。

在一种可实施的方案中，所述第一结构部包括第一杆状本体和第一铰链件，所述第一铰链件位于所述第一杆状本体与所述压电陶瓷叠堆之间，并且所述第一铰链件与所述第一杆状本体之间设置有第一铰链凹槽以使所述第一铰链件与所述第一杆状本体柔性连接；

所述第三结构部包括第三杆状本体和第三铰链件，所述第三铰链件位于所述第三杆状本体与所述压电陶瓷叠堆之间，并且所述第三铰链件与所述第三杆状本体之间设置有第二铰链凹槽以使所述第三铰链件与所述第三杆状本体柔性连接。

在一种可实施的方案中，所述第一铰链件靠近所述压电陶瓷叠堆的一端设置有第三凹槽，且在所述第三凹槽相对的两端设置有弧形缺口，所述压电陶瓷叠堆通过所述第三凹槽与所述第一铰链件固接；

所述第三铰链件靠近所述压电陶瓷叠堆的一端设置有第四凹槽，且在所述第四凹槽相对的两端设置有弧形缺口，所述压电陶瓷叠堆通过所述第四凹槽与所述第三铰链件固接。

在一种可实施的方案中，所述第二结构部包括第二杆状本体和第二铰链件，所述第二铰链件包括第二铰链轴，所述第二铰链件中设置有第二结构凹槽组以形成所述第二铰链轴；

所述第二结构凹槽组包括靠近所述压电陶瓷叠堆的第五凹槽和远离所述压电陶瓷叠堆的第六凹槽，所述第五凹槽和所述第六凹槽分布在所述第二铰链轴相对的两侧以形成所述第二铰链轴。

在一种可实施的方案中，所述调平定位装置还包括：

支柱，位于所述基座和所述载物台之间，所述支柱的底部固接在所述基座上，并且在所述调平定位装置的俯视图中，所述支柱位于所述台体缺口的内部，多个所述驱动组件位于所述支柱的外侧；

簧片，多个所述簧片沿所述支柱的周向设置于所述支柱和所述载物台之间，所述簧片的一端与所述载物台固接并位于所述载物台的下方，所述簧片的另一端与所述支柱固接并位于所述支柱的上方。

在一种可实施的方案中，所述簧片包括弹性板，所述弹性板的第一端部与所述载物台固接，所述弹性板的第二端部与所述支柱固接，并且所述第一端部的横向宽度小于所述第二端部的横向宽度；

其中，所述第一端部的横向和所述第二端部的横向均为所述簧片的横向方向。

在一种可实施的方案中，所述基座中设置有多个支柱安装孔和多个基座板沉槽，所述支柱通过所述支柱安装孔固接于所述基座上方，所述驱动组件通过所述基座板沉槽固接于所述基座上方。

在一种可实施的方案中，所述支柱包括第一柱体和第二柱体，所述第一柱体和所述第二柱体均为板状；沿所述基座至所述载物台的方向，所述第一柱体高于所述第二柱体，所述第一柱体和所述第二柱体固接并间隔分布，以形成柱体缺口。

在一种可实施的方案中，所述第一柱体中设有与驱动组件对应设置的柱体凸出，所述驱动组件中柔性放大器的第二结构部的外侧设置有凸起部，所述驱动组件通过所述凸起部与所述柱体凸出固接。

在一种可实施的方案中，所述柔性放大器还包括挂钩连接凸出和弹簧，两个所述挂钩连接凸出分别设置于第一结构部和第三结构部远离第二结构部的端部；

所述挂钩连接凸出包括支撑台，所述支撑台中设置有挂钩孔，所述弹簧（6）通过所述挂钩孔与两个所述挂钩连接凸出固接。

在一种可实施的方案中，所述驱动组件还包括应变式传感器，所述应变式传感器固接于所述压电陶瓷叠堆的侧壁。

本申请提供的调平定位装置至少包括以下有益效果：

本申请的调平定位装置中，多个驱动装置围绕基座的中心区域沿基座周向布设并与载物台固接，能够为载物台提供多点支撑并分散载物台施加的应力，有效的提高了调平定位装置的刚度和承重效果；并且，上述驱动装置中设置有柔性放大器，其中第二结构部中设置有第二铰链轴，第一结构部中设置有第一铰链件，压电陶瓷叠堆与第一铰链件固接，第一结构部能够通过第二铰链轴起到杠杆作用，当压电陶瓷叠堆产生形变时，第一结构部通过第二铰链轴绕第二铰链轴纵向发生转动，由于放大器输出端位于第一结构部上与第二结构部相对的一侧，使得放大器输出端能够放大压电陶瓷叠堆产生的形变，使放大器输出端具有较大的行程，从而提高了调平定位装置的行程；

另一方面，在上述驱动装置的柔性放大器中，第一铰链件与第一杆状本体柔性连接，第三铰链件与第三杆状本体柔性连接，有效的降低了压电陶瓷叠堆与第一铰链件和第三铰链件之间的剪切应力传递效果，使压电陶瓷叠堆保持沿正压应力的方向运动，防止压电陶瓷叠堆受到其他方向的拉力而损坏；同时，在上述柔性放大器中，放大器输出端设置有解耦体，解耦体包括相互垂直的第一解耦转动轴和第二解耦转动轴，放大器输出端能够通过第一解耦转动轴和第二解耦转动轴转动，以降低放大器输出端与载物台和驱动组件第一结构部之间的剪切应力传递效果，减小剪切应力对受压应力传递的干扰，从而进一步减少了寄生运动的产生；并且，在载物台与支柱之间设置有簧片，簧片分别与载物台和支柱固接，簧片在载物台与簧片的接触面的切线方向具有较大的刚度，能够进一步减少在调平定位过程的寄生运动的产生，从而提高了调平定位装置的可靠性和精确度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本申请的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本申请进行任何限制。

图1显示为本申请实施例一提供的调平定位装置的整体结构示意图。

图2显示为图1所示的调平定位装置在A-A处的剖视图。

图3显示为图1所示的调平定位装置的俯视图。

图4显示为图1所示的调平定位装置中驱动组件的第一视角示意。

图5显示为图4所示的驱动组件的爆炸图。

图6显示为图4所示的驱动组件的第二视角示意图。

图7显示为图4所示的驱动组件中的柔性放大器的结构示意图。

图8显示为图7所示的柔性放大器的上部放大图。

图9显示为图8所示的柔性放大器的上部放大图中B-B处的剖面图。

图10显示为图7所示的柔性放大器的下部放大图。

图11显示为本申请实施例二提供的调平定位装置去除载物台后的结构示意图。

图12显示为图11所示的调平定位装置去除载物台和簧片后的结构示意图。

图13显示为本申请实施例二提供的调整定位装置中簧片的结构示意图。

图14显示本申请实施例二提供的另一种簧片的结构示意图。

图15显示为本申请实施例二提供的调整定位装置中支柱的结构示意图。

图16显示为本申请实施例二提供的调整定位装置中载物台的结构示意图。

图17显示为本申请实施例二提供的调整定位装置中基座的结构示意图。

附图标记

1、载物台；11、台体；111、台体第一凹槽；112、台体第二凹槽；12、台体连接孔；13、台体缺口；2、支柱；21、第一柱体；211、柱体凸出；212、凸出通孔；22、第二柱体；221、柱体安装孔；222、柱体缺口；3、簧片；31、弹性板；311、第一端部；312、第二端部；32、簧片凸出；4、柔性放大器；41、放大器输出端；411、解耦体；4111、第一解耦转动轴；41111、第一凹槽；4112、第二解耦转动轴；41121、第二凹槽；412、第一孔洞；42、第一结构部；421、第一铰链件；4211、第三凹槽；4212、第一铰链凹槽；43、第二结构部；431、第二铰链件；4311、第二铰链轴；4312、第五凹槽；4313、第六凹槽；432、凸起部；44、第三结构部；441、第三铰链件；4411、第四凹槽；4412、第二铰链凹槽；442、第三结构部底孔；45、挂钩连接凸出；451、挂钩孔；4511、第一圆角；452、支撑台；4521、第二圆角；5、基座；51、支柱安装孔；52、基座板沉槽；53、基座固定沉槽；54、中心槽；6、弹簧；61、弹簧钩；7、应变式传感器；8、压电陶瓷叠堆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个结构或特征与其他结构或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

实施例一

本实施例提供一种调平定位装置，包括基座5、载物台1和多个驱动组件。

如图1~3所示，基座5和载物台1相对设置，驱动组件设置在基座5与载物台1之间，多个驱动组件围绕基座5的中心区域并沿基座周向方向布设。其中，载物台1用于承接所需加工的部件，多个驱动组件能够为载物台1提供多点支撑，从而分散了载物台1所施加的应力，有效的提高了调平定位装置的刚度和承重效果，优选地，驱动组件采用一体式结构，能够保证驱动组件具有较大的刚度。载物台1包括台体11，台体11的中心区域设置有台体缺口13，在调平定位装置的俯视图中，载物台1至少遮挡部分驱动组件，即台体缺口13暴露部分驱动组件，或者完全驱动组件位于台体缺口13的外侧。通过设置台体缺口13能够极大的便于调平定位装置的组装，并为其他能够对调平定位产生有益效果的组件预留安装空间。

如图4和图5所示，每个驱动组件包括柔性放大器4和压电陶瓷叠堆8，柔性放大器4呈匚型结构，压电陶瓷叠堆8位于柔性放大器4的匚型结构形成的凹槽内，可选地，柔性放大器4材料为高刚度材料，优选地，柔性放大器4的材料为钛合金。

在本实施例中，如图6和图7所示，柔性放大器4包括的第一结构部42、第二结构部43和第三结构部44以及放大器输出端41，第一结构部42呈杆状，第三结构部44底部固接于基座5，第一结构部42与第三结构部44相对设置，第二结构部43设置在第一结构部42和第三结构部44之间，第二结构部43和压电陶瓷叠堆8均竖直布置，第二结构部43的底部和压电陶瓷叠堆8的底部均与第三结构部44固接，第二结构部43的顶部和压电陶瓷叠堆8的顶部均与第一结构部42柔性连接，放大器输出端41设置于第一结构部42上远离第二结构部43的一端，放大器输出端41与载物台1固接。使用时，当压电陶瓷叠堆8产生一形变时可驱动第一结构部42绕第一结构部42与第二结构部43的柔性连接处转动，第一结构部42相当于杠杆力臂，第一结构部42与第二结构部43的柔性连接处相当于杠杆轴（或称杠杆支点），通过杠杆结构原理将压电陶瓷叠堆8的形变进行放大，从而使驱动组件具有大行程的特性。

在可选实施方式中，第二结构部43包括第二杆状本体和第二铰链件431，第二铰链件431包括第二铰链轴4311，第二铰链件431中设置有第二结构凹槽组以形成第二铰链轴4311，第二结构部凹槽组包括靠近压电陶瓷叠堆8的第五凹槽4312和远离压电陶瓷叠堆8的第六凹槽4313，第五凹槽4312和第六凹槽4313分布在第二铰链轴4311相对的两侧以形成第二铰链轴4311。优选地，第五凹槽4312的顶部平面和第六凹槽4313顶部平面位于同一平面，第五凹槽4312的低部平面和第六凹槽4313低部平面同样位于同一平面；进一步地，第五凹槽4312沿X方向的长度小于第六凹槽4313沿X方向的长度。

放大器输出端41包括解耦体411，如图8所示，解耦体411设置于放大器输出端41中靠近第一结构部42的一端，放大器输出端41通过解耦体411与第一结构部42柔性连接；放大器输出端41靠近载物台1的一端设置有第一孔洞412，放大器输出端41通过第一孔洞412与载物台1固接。放大器输出端41可通过解耦体411绕如图8-9所示的X、Y轴转动，即过解耦体411实现Rx与Ry方向的转动，使驱动组件具有解耦特性。

解耦体411包括第一解耦转动轴4111（如图9中Y方向虚线框所示）和第二解耦转动轴4112（如图9中X方向虚线框所示），放大器输出端41中设置有第一凹槽41111和第二凹槽41121，两个第一凹槽41111对称分布在第一解耦转动轴4111相对的两侧以形成第一解耦转动轴4111，两个第二凹槽41121对称分布在第二解耦转动轴4112相对的两侧以形成第二解耦转动轴4112，第一解耦转动轴4111与第二解耦转动轴4112相互垂直；第一解耦转动轴4111沿第一解耦转动轴纵向贯穿放大器输出端41，放大器输出端41可通过第一解耦转动轴4111绕第一解耦转动轴纵向转动；第二解耦转动轴4112沿第二解耦转动轴纵向贯穿放大器输出端41，放大器输出端41可通过第二解耦转动轴4112绕第二解耦转动轴纵向转动。

在本实施例中，如图8和图9所示，第一解耦转动轴4111沿Y方向贯穿放大器输出端41，可使放大器输出端41绕Y方向转动（即可使放大器输出端41在Ry方向转动），其中，第一解耦转动轴4111的纵向即为Y方向；并且放大器输出端41中的第一孔洞412的底端高于第一解耦转动轴4111所在位置，第一解耦转动轴4111由两个相对设置的第一凹槽41111形成，第一凹槽41111由放大器输出端41由外向内、由上至下向放大器输出端41中间部位收缩，优选地，第一凹槽41111的侧壁所在平面与XOY平面形成20°~60°的第一夹角，使得第一解耦转动轴4111在绕Y方向上具有更好的解耦效果。

第二解耦转动轴4112沿X方向贯穿放大器输出端41，用于使放大器输出端41绕X方向转动（即使放大器输出端41在Rx方向转动），其中，第二解耦转动轴4112的纵向即为X方向；第二解耦转动轴4112由两个相对的第二凹槽41121形成，如图13所示，第二凹槽41121由放大器输出端41由外向内、由下至上向放大器输出端41中间部位收缩，优选地，第二凹槽41121的侧壁与XOY平面形成20°~60°的第二夹角，使得第二解耦转动轴4112在绕X方向上具有更好的解耦效果；进一步地，第二凹槽41121的侧壁和XOY平面之间的夹角与第一凹槽41111的侧壁和XOY平面之间的夹角相等，并且第一解耦转动轴4111与第二解耦转动轴4112为共面设置；上述共面设置指第一解耦转动轴4111的上表面与第二解耦转动轴4112的上表面共面，第一解耦转动轴4111的下表面与第二解耦转动轴4112的下表面共面。上述解耦体411的凹槽结构，无需引入新的零部件，即可实现放大器输出端41解耦载物台1在X、Y方向的运动，使得放大器输出端41不占用多余空间，并且通过适应性的设置第一凹槽41111与XOY平面的夹角和第二凹槽41121与XOY平面之间的夹角，并使第一解耦转动轴4111与第二解耦转动轴4112共面，能够使放大器输出端41通过解耦体411获得更好的解耦效果，从而减少了寄生运动的产生，提高了调平定位的精确度。

可选地，如图9所示，第一解耦转动轴4111的纵向为Y轴方向，第二解耦转动轴4112的纵向为X轴方向，将第一解耦转动轴4111沿Y轴的长度记为D1，将第二解耦转动轴4112沿X轴的长度记为D2，D1大于D2；优选地，D1可以是D2的1-10倍，例如3倍、5倍、7倍等。当D1小于D2时，使得放大器输出端41绕Y轴转动时刚度较小，第一解耦转动轴4111容易发生损坏，当D1大于10D2时，使得放大器输出端41绕X轴转动时刚度较大，降低了解耦效果。通过适应性的调整D1与D2的长度，能够使放大器输出端41通过解耦体411获得更好的解耦效果。

如图7所示，在本实施例中，柔性放大器4还包括挂钩连接凸出45和弹簧6，挂钩连接凸出45分别设置于第一结构部42和第三结构部44远离第二结构部43的端部，弹簧6安装于挂钩连接凸出45，使得压电陶瓷叠堆8在Z方向上具有一定的预紧力，从而保证压电陶瓷叠堆8的位移量可以被完全输出。

在可选实施方案中，如图10所示，挂钩连接凸出45包括支撑台452，支撑台452中设置有挂钩孔451，挂钩孔451的孔周设置有第一圆角4511，支撑台452与第一圆角4511相切的位置设置有第二圆角4521，第一圆角4511与第二圆角4521的存在可以提高弹簧钩61与挂钩连接凸出45连接的稳定性，从而提高对压电陶瓷叠堆8的预紧力的稳定性。优选地，挂钩孔451的半径为D6，第一圆角4511的半径为D7，第二圆角的半径为D8，D6和D7的关系为：D7≤0.5×D6，D6与D8的关系为：0.5×D6≤D8≤2。

在本实施例中，驱动组件还包括应变式传感器7，应变式传感器7固接于压电陶瓷叠堆8侧壁处，用于检测压电陶瓷叠堆8的形变情况，其中，应变式传感器7具有分辨率高、测量范围大、尺寸小、重量轻等特点，可以检测每个压电陶瓷叠堆8的微小形变变化，从而形成系统性的反馈信号，确保每一个驱动组件都产生合适的位移量，进而确保载物台1的调平性能。

本实施例的调平定位装置中，多个驱动装置围绕基座的中心区域沿基座周向布设并与载物台固接，能够为载物台提供多点支撑并分散载物台施加的应力，有效的提高了调平定位装置的刚度和承载效果；并且，上述驱动装置中设置有柔性放大器，其中第二结构部中设置有第二铰链轴，第一结构部中设置有第一铰链件，压电陶瓷叠堆与第一铰链件固接，第一结构部能够通过第二铰链轴起到杠杆作用，当压电陶瓷叠堆产生形变时，第一结构部通过第二铰链轴绕第二铰链轴纵向发生转动，由于放大器输出端位于第一结构部上与第二结构部相对的一侧，使得放大器输出端能够放大压电陶瓷叠堆产生的形变，上述驱动装置中还设置有挂钩连接凸出和弹簧，使得压电陶瓷叠堆在Z方向上具有一定的预紧力，保证压电陶瓷叠堆的位移量可以被完全输出，使放大器输出端具有较大的行程，从而提高了调平定位装置的行程；同时，在上述柔性放大器中，放大器输出端设置有解耦体，解耦体包括相互垂直的第一解耦转动轴和第二解耦转动轴，放大器输出端能够通过第一解耦转动轴和第二解耦转动轴转动，以降低放大器输出端与载物台和驱动组件第一结构部之间的剪切应力传递效果，减小剪切应力对受压应力传递的干扰，从而减少了寄生运动的产生，提高了调平定位装置的可靠性和精确度。

实施例二

本实施例提供另一种调平定位装置，同样包括基座5、载物台1和多个驱动组件，与实施例一的相同之处不再赘述，不同之处在于：

如图8所示，本实施例的调平定位装置中，第一结构部42包括第一杆状本体和第一铰链件421，第一铰链件421位于第一杆状本体与压电陶瓷叠堆8之间，第一铰链件421与第一杆状本体之间设置有第一铰链凹槽4212以使第一铰链件421与第一杆状本体柔性连接；优选地，两个第一铰链凹槽4212关于第一铰链件421与第一杆状本体的柔性连接处对称设置；进一步地，第一铰链凹槽4212的宽度为0.2mm-0.9mm，第一铰链凹槽4212的宽度指第一铰链件421与第一杆状本体之间的距离。通过适应性的控制第一铰链凹槽4212的宽度能够保证铰链的工艺及其性能要求。第一铰链件421靠近压电陶瓷叠堆8的一端设置有第三凹槽4211，且在第三凹槽4211相对的两端设置有弧形缺口，压电陶瓷叠堆8通过第三凹槽4211与第一铰链件421固接。

第三结构部44包括第三杆状本体和第三铰链件441，第三铰链件441位于第三杆状本体与压电陶瓷叠堆8之间，并且第三铰链件441与第三杆状本体之间设置有第二铰链凹槽4412以使第三铰链件441与第三杆状本体柔性连接；优选地，两个第二铰链凹槽4412关于第三铰链件441与第三杆状本体的柔性连接处对称设置，进一步地，第二铰链凹槽4412的宽度为0.2mm~0.9mm，第二铰链凹槽4412的宽度指第三铰链件441与第三杆状本体之间的距离，通过适应性的控制第二铰链凹槽4412的宽度能够保证铰链的工艺及其性能要求。第三铰链件441靠近压电陶瓷叠堆8的一端设置有第四凹槽4411，且在第四凹槽4411相对的两端设置有弧形缺口，压电陶瓷叠堆8通过第四凹槽4411与第三铰链件441固接。优选地，第三凹槽4211和第四凹槽4411关于压电陶瓷叠堆8的纵向中心面对称布设，压电陶瓷叠堆8的纵向中心面指，能够将压电陶瓷叠堆8等分的平面且该平面平行于压电陶瓷叠堆8与第三铰链件441的接触面。本实施例中，将第一结构部42至第三结构部44的方向记为Z向，使用时，上述第三凹槽4211与第四凹槽4411可卡固压电陶瓷叠堆8，并且，第三凹槽4211和第四凹槽4411对称布设，两个第一铰链凹槽4212和两个第二铰链凹槽4412分别各自对称布设，能够使压电陶瓷叠堆8保持Z向运动，防止压电陶瓷叠堆8受到其他方向的拉力而损坏，保证柔性放大器4的装配工艺符合要求，从而更好地提高调平定位性能，并且对压电陶瓷叠堆8进行预紧，通过第一铰链件421和第三铰链件441进一步保证压电陶瓷叠堆8稳定的沿Z向运动（参照图4）。

在可选实施方式中，第一铰链件421的厚度与第三铰链件441的厚度相等，第一铰链件421的厚度和第三铰链件441的厚度分别指第一铰链件421和第三铰链件441沿Z向的高度，将第一铰链件421的厚度记为D4，将第二结构部43加放大器输出端41的整体Z向高度记为D5，优选地，第一铰链件421的厚度为0.5mm~1mm，D4大于D5/8且小于D5/6。

在本实施例中，如图11和图12所示，调平定位装置还包括支柱2和簧片3；支柱2位于基座5和载物台1之间，支柱2的底部固接于基座5上，顶部通过簧片3与载物台1连接，在调平定位装置的俯视图中，支柱2位于台体缺口13的内部，多个驱动组件位于支柱2的外侧；簧片3位于支柱2和载物台1之间，多个簧片3沿支柱周向水平布设，簧片3的一端安装至载物台1下方，另一端安装于支柱2上方，优选地，簧片3整体呈扁平状。由于簧片3呈扁平状且水平布置，所以簧片3在X、Y和Rz方向具有较大的刚度，在驱动组件调平载物台1时，可有效防止载物台1在X、Y和Rz方向发生寄生运动。其中，X方向意为驱动组件中第二解耦转动轴4112的纵向，Y方向意为驱动组件中第一解耦转动轴4111的纵向，Z方向意为第一结构部42至第三结构部44的方向或基座5至载物台1的方向。

如图13所示，在可选实施方案中，簧片3包括弹性板31和簧片凸出32，弹性板31第一端部311的上侧连接载物台1下方，弹性板31的第二端部312的下侧安装于支柱2上方，优选地，弹性板31第一端部311的边缘平行于第二端部312的与之相对的边缘，并且弹性板31关于弹性板纵向中心线对称，弹性板31第一端部311的横向宽度小于弹性板31第二端部312的横向宽度，其中，第一端部311的横向和第二端部312的横向均为簧片3的横向方向；弹性板31的结构可以采用从第一端部311到第二端部312逐渐增加的结构（参照图13），也可以采用其他的结构（参照图14）。通过适应性的调整弹性板31的形状和尺寸能够保证簧片3在X、Y和Rz方向具有更大的刚度，同时保证簧片3在Z向、Rx向与Ry向相对于柔性放大器4具有较小的刚度，使载物台1易于进行Z向、Rx向与Ry向的调平定位，并进一步减少了载物台1发生寄生运动，提高了调平定位装置的稳定性、灵活性和精确度。

进一步地，簧片凸出32在Z方向具有一定厚度，本实施例的簧片凸出32共两个，其中一个簧片凸出32设置于第二端部312上方，另一个簧片凸出32设置于第一端部311下方，簧片凸出32的存在可防止调平时簧片3发生塑性形变而损坏，例如：可以防止簧片3在Rx方向发生过大的弯曲形变。优选地，如图2所示，放大器输出端41的顶端不低于弹性板31的第一端的上侧，从而确保放大器输出端41输出位移时，使簧片3可同时接收到载物台1反馈作用力，从而快速调平载物台1姿态，防止寄生运动的产生。此外，放大器输出端41与弹性板31的高度差小于0.5mm。

在可选实施方案中，如图15所示，支柱2可以包括均为板状的第一柱体21和第二柱体22，在竖直方向上，第一柱体21高于第二柱体22，第一柱体21和第二柱体22相互固接且间隔分布形成柱体缺口222，该柱体缺口222具有较大的活动空间，便于工具在支柱2内部运动，从而方便在支柱2上安装其它零件，例如：安装驱动组件。第一柱体21设有柱体凸出211，驱动组件与柱体凸出211数量相等且固接；柔性放大器4的第二结构部43的外侧面设置有凸起部432，凸起部432通过凸出通孔212固接于柱体凸出211，保证驱动组件在驱动载物台时，驱动组件不会偏移。

如图16所示，在可选实施方案中，载物台1还包括台体连接孔12，台体11中设有台体第一凹槽111和台体第二凹槽112，放大器输出端41安装于台体第二凹槽112，第一端部311安装于台体第一凹槽111，既使得放大器输出端41的输出位移可以被载物台1快速响应，保证调平速率，又使得载物台1的位移可以被簧片3快速响应，防止寄生运动产生。

在可选实施方案中，如图17所示，基座5上可以设置有多个支柱安装孔51、多个基座板沉槽52、基座固定沉槽53和中心槽54。多个支柱安装孔51围绕基座5的位置中心分布，支柱2通过支柱安装孔51固接于基座5。多个基座板沉槽52围绕基座5位置中心均匀分布，多个驱动组件底部安装于多个基座板沉槽52处，节省了驱动组件所占用的空间。多个基座固定沉槽53分布于基座5周边，方便基座5与其它机构配合与固定。中心槽54设置于基座5中心位置，用于扩大基座5与载物台1之间的空间，方便其它机构在该空间内运动。可选地，柔性放大器4底部设有第三结构部底孔442，柔性放大器4通过第三结构部底孔442固接于基座5。

本实施例的调平定位装置中，第一铰链件与第一杆状本体柔性连接，第三铰链件与第三杆状本体柔性连接，有效的降低了压电陶瓷叠堆与第一铰链件和第三铰链件之间的剪切应力传递效果，使压电陶瓷叠堆保持Z向运动，防止压电陶瓷叠堆受到其他方向的拉力而损坏；并且，在载物台与支柱之间设置有簧片，簧片分别与载物台和支柱固接，簧片在载物台与簧片的接触面的切线方向具有较大的刚度，能够进一步减少在调平定位过程的寄生运动的产生，从而进一步提高了调平定位装置的可靠性和精确度；并且，本实施例的调平定位装置中的驱动组件、支柱、簧片、载物台及基座之间可以为可拆卸式固定连接，结构简单，装配方便，具有易于安装使用的优点。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请，本领域技术人员可以在不脱离本申请的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (12)

1.一种调平定位装置，其特征在于，包括基座（5）、多个驱动组件和载物台（1）；

所述基座（5）和所述载物台（1）相对设置，所述驱动组件位于所述基座（5）与所述载物台（1）之间，并且多个所述驱动组件围绕所述基座（5）的中心区域并沿所述基座（5）的周向方向布设，所述载物台（1）的中心区域设置有台体缺口（13），并且在所述调平定位装置的俯视图中，所述载物台（1）遮挡至少部分所述驱动组件；

每个所述驱动组件包括柔性放大器（4）和压电陶瓷叠堆（8），所述柔性放大器（4）呈匚型结构，所述压电陶瓷叠堆（8）位于所述柔性放大器（4）的匚型结构形成的凹槽内，所述柔性放大器（4）包括放大器输出端（41）、第一结构部（42）、第二结构部（43）和第三结构部（44）；

所述第三结构部（44）固定在所述基座（5）上，所述第一结构部（42）与所述第三结构部（44）相对设置，所述第二结构部（43）设置在所述第一结构部（42）和所述第三结构部（44）之间，所述第二结构部（43）和所述压电陶瓷叠堆（8）均与所述第一结构部（42）柔性连接，所述放大器输出端（41）设置于所述第一结构部（42）上远离所述第二结构部（43）的一端，所述放大器输出端（41）与所述载物台（1）固接；

所述放大器输出端（41）包括解耦体（411），所述解耦体（411）设置于所述放大器输出端（41）中靠近所述第一结构部（42）的一端，所述放大器输出端（41）通过所述解耦体（411）与所述第一结构部（42）柔性连接；

所述解耦体（411）包括第一解耦转动轴（4111）和第二解耦转动轴（4112），所述放大器输出端（41）中设置有第一凹槽（41111）和第二凹槽（41121），两个所述第一凹槽（41111）对称分布在所述第一解耦转动轴（4111）相对的两侧以形成所述第一解耦转动轴（4111），两个所述第二凹槽（41121）对称分布在所述第二解耦转动轴（4112）相对的两侧以形成所述第二解耦转动轴（4112），所述第一解耦转动轴（4111）与所述第二解耦转动轴（4112）相互垂直；

所述第一解耦转动轴（4111）沿第一解耦转动轴纵向贯穿所述放大器输出端（41），所述放大器输出端（41）可通过所述第一解耦转动轴（4111）绕第一解耦转动轴纵向转动；

所述第二解耦转动轴（4112）沿第二解耦转动轴纵向贯穿所述放大器输出端（41），所述放大器输出端（41）可通过所述第二解耦转动轴（4112）绕第二解耦转动轴纵向转动。

2.根据权利要求1所述的调平定位装置，其特征在于，所述放大器输出端（41）中靠近载物台（1）的一端设置有第一孔洞（412），所述第一孔洞（412）的底部所在平面高于所述第一解耦转动轴（4111）所在位置。

3.根据权利要求1所述的调平定位装置，其特征在于，所述第一结构部（42）包括第一杆状本体和第一铰链件（421），所述第一铰链件（421）位于所述第一杆状本体与所述压电陶瓷叠堆（8）之间，并且所述第一铰链件（421）与所述第一杆状本体之间设置有第一铰链凹槽（4212）以使所述第一铰链件（421）与所述第一杆状本体柔性连接；

所述第三结构部（44）包括第三杆状本体和第三铰链件（441），所述第三铰链件（441）位于所述第三杆状本体与所述压电陶瓷叠堆（8）之间，并且所述第三铰链件（441）与所述第三杆状本体之间设置有第二铰链凹槽（4412）以使所述第三铰链件（441）与所述第三杆状本体柔性连接。

4.根据权利要求3所述的调平定位装置，其特征在于，所述第一铰链件（421）靠近所述压电陶瓷叠堆（8）的一端设置有第三凹槽（4211），且在所述第三凹槽（4211）相对的两端设置有弧形缺口，所述压电陶瓷叠堆（8）通过所述第三凹槽（4211）与所述第一铰链件（421）固接；

所述第三铰链件（441）靠近所述压电陶瓷叠堆（8）的一端设置有第四凹槽（4411），且在所述第四凹槽（4411）相对的两端设置有弧形缺口，所述压电陶瓷叠堆（8）通过所述第四凹槽（4411）与所述第三铰链件（441）固接。

5.根据权利要求1所述的调平定位装置，其特征在于，所述第二结构部（43）包括第二杆状本体和第二铰链件（431），所述第二铰链件（431）包括第二铰链轴（4311），所述第二铰链件（431）中设置有第二结构凹槽组以形成所述第二铰链轴（4311）；

所述第二结构凹槽组包括靠近所述压电陶瓷叠堆（8）的第五凹槽（4312）和远离所述压电陶瓷叠堆（8）的第六凹槽（4313），所述第五凹槽（4312）和所述第六凹槽（4313）分布在所述第二铰链轴（4311）相对的两侧以形成所述第二铰链轴（4311）。

6.根据权利要求1所述的调平定位装置，其特征在于，所述调平定位装置还包括：

支柱（2），位于所述基座（5）和所述载物台（1）之间，所述支柱（2）的底部固接在所述基座（5）上，并且在所述调平定位装置的俯视图中，所述支柱（2）位于所述台体缺口（13）的内部，多个所述驱动组件位于所述支柱（2）的外侧；

簧片（3），多个所述簧片（3）沿所述支柱（2）的周向设置于所述支柱（2）和所述载物台（1）之间，所述簧片（3）的一端与所述载物台（1）固接并位于所述载物台（1）的下方，所述簧片（3）的另一端与所述支柱（2）固接并位于所述支柱（2）的上方。

7.根据权利要求6所述的调平定位装置，其特征在于，所述簧片（3）包括弹性板（31），所述弹性板（31）的第一端部（311）与所述载物台（1）固接，所述弹性板（31）的第二端部（312）与所述支柱（2）固接，并且所述第一端部（311）的横向宽度小于所述第二端部（312）的横向宽度；

其中，所述第一端部（311）的横向和所述第二端部（312）的横向均为所述簧片（3）的横向方向。

8.根据权利要求6所述的调平定位装置，其特征在于，所述基座（5）中设置有多个支柱安装孔（51）和多个基座板沉槽（52），所述支柱（2）通过所述支柱安装孔（51）固接于所述基座（5）上方，所述驱动组件通过所述基座板沉槽（52）固接于所述基座（5）上方。

9.根据权利要求6所述的调平定位装置，其特征在于，所述支柱（2）包括第一柱体（21）和第二柱体（22），所述第一柱体（21）和所述第二柱体（22）均为板状；沿所述基座（5）至所述载物台（1）的方向，所述第一柱体（21）高于所述第二柱体（22），所述第一柱体（21）和所述第二柱体（22）固接并间隔分布，以形成柱体缺口（222）。

10.根据权利要求9所述的调平定位装置，其特征在于，所述第一柱体（21）中设有与驱动组件对应设置的柱体凸出（211），所述驱动组件中柔性放大器（4）的第二结构部（43）的外侧设置有凸起部（432），所述驱动组件通过所述凸起部（432）与所述柱体凸出（211）固接。

11.根据权利要求1所述的调平定位装置，其特征在于，所述柔性放大器（4）还包括挂钩连接凸出（45）和弹簧（6），两个所述挂钩连接凸出（45）分别设置于第一结构部（42）和第三结构部（44）远离第二结构部（43）的端部；

所述挂钩连接凸出（45）包括支撑台（452），所述支撑台（452）中设置有挂钩孔（451），所述弹簧（6）通过所述挂钩孔（451）与两个所述挂钩连接凸出（45）固接。

12.根据权利要求1所述的调平定位装置，其特征在于，所述驱动组件还包括应变式传感器（7），所述应变式传感器（7）固接于所述压电陶瓷叠堆（8）的侧壁。