CN87217516U

CN87217516U - 双向微动调心装置

Info

Publication number: CN87217516U
Application number: CN 87217516
Authority: CN
Inventors: 王江; 邹自强
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1988-11-30

Abstract

本实用新型是一种用于高精度测量的双向微动调心装置，由调节螺杆，弹性元件，立柱，上台面，底座组成。以弹性元件的弹性比作为其传动比，用刚度很小的弹性元件推动刚度相对很大的立柱，利用立柱的弹性形变，达到调节的目的，采用三根或三根以上立柱，避免调节中的倾斜误差，并使二个方向的调节相互独立成为可能。本实用新型具有结构简单，调节方便，成本低，测量精度高，行程大，灵敏度可变的优点。

Description

本实用新型是一种用于高精度测量的双向微动调心装置。

在大规模集成电路的生产中，要求掩模与工件严格对准，以确保多重套刻的质量；而在高精度主轴的回转精度、零件园度及园分度的测量中，为取得真实的误差信号，常常要求将被测零件中心和测量回转轴线调到严格重合的位置，在一些高精度的测量中，已要求调心精度为百分之一微米。而传统的微调装置，如差动螺旋、斜面、杠杆等减速机构，由于存在间隙和磨擦，只能达到微米级的精度，后有人采用弹性铰链的杠杆机构，消除了间隙和外部摩擦力，使调节精度有了很大提高。但这种机构加工复杂，行程有限，而且不易实现双向微动。近年来利用压电特性的各种压电陶瓷微动机构纷纷出现，但这类机构由于要加上几百伏的高电压，同时由于漂移和调节非线性，一般只能达到亚微米级的精度，目前调节灵敏度最高的要属日本计量研究所研制的一种同心园筒式微动台，它是由整体结构的中心园柱和薄壁园筒构成，利用中心园柱和薄壁园筒的弹性变形，可以实现1000的减速比，从而使0.01μm的调节成为可能，但作为一种用于高精度测量的微调装置，它存在着下列不足之处：

1.园筒形结构使之刚度极大，每微动1μm需24千克力，给调节带来困难，同时构件内部存在很大的内应力。在测量过程中内力的释放会对测量精度造成影响；

2.由于两个方向的调节是利用同一根中心园柱传递的，在进行一个方向的调节时，另一方向的位置会发生变化；

3.行程只有4μm，且灵敏度不能改变。

本实用新型的目的是提供一种测量精度高、行程大、调节方便、灵敏度可变的双向微动调心装置。

本实用新型是由调节螺杆［1］、弹性元件、立柱［3］、上台面［4］、底座［5］组成。以弹性元件的弹性比作为其传动比，用刚度很小的弹性元件推动刚度相对很大的立柱［3］，利用立柱的弹性形变，实现0.01μm以下的超微小位置的设定，行程50μm。采用三根或三根以上立柱［3］，避免调节中的倾斜误差，并使二个方向的调节相互独立成为可能。使用不同的弹性元件，可以得到不同的灵敏度。

下面结合附图作进一步说明。

图1是本实用新型的一个实施例。

图2是本实用新型的另一个实施例。

其中，1，10－调节螺杆，2，8－弹性元件，3－立柱，4－上台面，5－底座，6－套筒，7－顶块，9－导向杆，11－导向孔。

参见图1，底座［5］上有柔性铰链结构的四根立柱［3］，四根立柱［3］对称布置，立柱［3］支撑上台面［4］。底座［5］、立柱［3］和上台面［4］是由一块整体材料加工出来的。调节螺杆［1］安装在底座［5］的侧壁上。弹性元件［2］（弹簧片）的一端固定在上台面［4］上，另一端与调节螺杆［1］接触。工作时，底座［5］固定在转动台（如园度仪转台）上，被测零件放置在上台面［4］上。当转动调节螺杆［1］时，调节螺杆［1］顶动弹性元件［2］，弹性元件［2］将力传给上台面［4］，上台面［4］带动立柱［3］，使之产生弹性形变，达到调节的目的。由于立柱采用柔性铰链结构，对称布置使它与底座［5］、上台面［4］构成平面平行四连杆机构，因此受到弹性元件［2］的力时，上台面［4］的移动始终与底座［5］保持平行而不产生任何附加的倾斜误差。设弹性元件［2］的刚度为k₁，立柱［3］的刚度为K，K＞＞k₁，当调节螺杆［1］移动距离S时，上台面［4］相对底座［5］移动的距离为△＝ (K₁)/(K＋K₁) S。由于K₁、k₁相差悬殊，因此可得到极大的减速比，获得很高的微动灵敏度。

参见图2，底座［5］上有弹性变形梁结构的四根立柱［3］，四根立柱对称布置，立柱［3］支撑上台面［4］。底座［5］、立柱［3］和上台面［4］三者是由一块整体材料加工出来的。弹性元件［2，8］（弹簧）的二端分别与顶块［7］、上台面［4］接触。弹性元件［2］与弹性元件［8］对称分布。顶块［7］固定在二根导向杆［9］上，导向杆［9］可在套筒［6］筒壁的导向孔［11］中滑动。套筒［6］固定在底座［5］上。调节螺杆［1，10］对称安装在套筒［6］上，它们的一端分别与连有弹性元件［2，8］的顶块［7］接触。导向孔［11］分布在调节螺杆［1，10］的两侧的套筒［6］上。当粗调时，转动调节螺杆［1］，顶块［7］将调节螺杆［1］的旋转加直线移动变成纯直线移动，压缩弹性元件［1］，使立柱［3］变形，达到调节上台面［4］的目的。转动调节螺杆［10］（起精调作用），则压缩弹性元件［8］。设弹性元件［2，8］的刚度分别为k₁、k₂，立柱［3］的刚度为K，其粗调减速比为R_粗＝ (K1＋K2＋K)/(K1) ，精调减速比R_精＝ (K₁＋K₂＋K)/(K₂) ，若K：k₁：k₂＝1000：10：1，调节螺杆［1，10］的调节范围均为5mm，节距0.5mm，则转动调节螺杆［1］时，可得到50μm的行程，转动调节螺杆［10］时，可达到0.01μm的灵敏度，从而在50μm的范围内实现0.01μm的粗细调节。

本实用新型具有测量精度高，行程大，灵敏度可变，结构简单，调节方便，成本低的优点。

Claims

1、一种双向微动调心装置，其特征在于该装置的底座[5]上有立柱[3]，立柱[3]支撑上台面[4]、弹性元件的二端分别与上台面[4]和调节螺杆[1]接触。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于弹性元件的刚度相对立柱［3］的刚度很小。

3、按照权利要求1、2所述的装置，其特征在于弹性元件间的刚度可以不同。

4、按照权利要求1、2所述的装置，其特征在于立柱［3］可以是三根或三根以上。