一种大行程纳米级宏微复合运动平台的制作方法

本技术涉及微动平台，尤其涉及一种大行程纳米级宏微复合运动平台。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，微电子制造、精密光学工程、生物医学工程和精密测量工程领域等也一直保持着高速发展的势头，尤其是半导体的光刻与封装、染色体显微操作、精密测量、显微聚焦等领域对定位平台的行程和精度要求越来越高，而单纯使用一级进给系统无法兼顾大行程和高精度要求，例如传统大行程的驱动方式一般是旋转电机+精密丝杠传动、直线电机、音圈电机等，它们的定位精度一般限制在微米级，如果采用定制电机使用成本太高，而以压电陶元件作为驱动源的微定位机构，它们的精度虽然能达到纳米级，但其行程通常只能到微米级，而另一方面，速度和精度也是矛盾的，无法在一种结构上同时实现高速度和高精度、因为提高了机构的速度和加速度，就会增大惯性力导致系统产生震动，加剧导轨之间的磨损，进而降低系统定位精度，所以如何解决这些矛盾，进而实现大行程、高速度、高精度是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本实用新型提出了一种大行程纳米级宏微复合运动平台，其通过将音圈电机驱动的宏动平台和压电陶瓷驱动的微动平台进行刚柔耦合安装，使整个运动平台具有大行程、大推力、高定位精度、快速响应等特性。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

2、一种大行程纳米级宏微复合运动平台，包括：底板、导轨、承载台、柔性纳米平台、第一固定板、第二固定板、音圈电机、光栅尺、安装架、读数头、压电陶瓷。其中：所述导轨固定在底板的上表面上，所述承载台水平设置，且该承载台滑动连接导轨上。所述柔性纳米平台固定在承载台的上表面上，所述第一固定板固定在底板上且位于所述导轨的尾端，所述音圈电机的定子端固定连接在第一固定板上，且该音圈电机的动子端与第二固定板链接，所述光栅尺固定在柔性纳米平台的侧壁上，所述安装架固定在底板上且位于导轨的一侧，所述读数头固定在安装架上，且该读数头位于所述光栅尺的行进路线上，以读取光栅尺数据，采集宏动平台或微动平台的位移信息。所述压电陶瓷固定在柔性纳米平台上，且该压电陶瓷安装在柔性纳米平台尾部的位移放大机构处，以利用所述压电陶瓷使柔性纳米平台进行微纳米级运动。

3、进一步地，还包括位移放大机构，在所述柔性纳米平台的尾部，所述压电陶瓷固定在柔性纳米平台上，且该压电陶瓷的位移输出端与所述位移放大机构连接。

4、进一步地，所述位移放大机构是由完全对称的八段连杆和八个柔性铰链首尾连接构成的桥式机构，所述压电陶瓷的输出端与所述连杆连接。

5、进一步地，所述承载台的尾端固定有第二固定板，所述音圈电机的动子端与所述第二固定板连接，以利用所述音圈电机驱动承载台沿着所述导轨滑移。

6、进一步地，所述导轨的头端还设置有限位块，所述限位块固定在底板上，以限制所述承载台的运动，防止承载台脱轨。

7、进一步地，还包括安装板，所述底板固定在安装板上，且该安装板上开设有若干安装孔，以便将本实用新型复合运动平台整体安装固定在所需的场合。

8、进一步地，所述音圈电机至少为并列设置的两个，其定子端均固定连接在第一固定板上，动子端均与所述第二固定板连接。

9、现有技术相比，本实用新型具有以下方面的有益效果：本实用新型的大行程纳米级宏微复合运动平台通过将音圈电机驱动的宏动平台和压电陶瓷驱动的微动平台结合起来，实现纳米级定位的高速、大行程运动，而且采用压电陶瓷作为驱动部件，具有更高的刚度、更大的承载力和更快的响应速度。另外，所述微动平台固定在宏动平台之上，可有效减少宏微平台运动耦合，保证运动的精确性，由于所述微动平台和柔性纳米平台各自有单独的驱动器，可以单独运动，也可以相互配合运动，可实现多种运动方式。

技术特征：

1.一种大行程纳米级宏微复合运动平台，其特征在于，包括：底板、导轨、承载台、柔性纳米平台、第一固定板、音圈电机、光栅尺、安装架、读数头、压电陶瓷；其中：所述导轨固定在底板的上表面上，所述承载台水平设置，且该承载台滑动连接导轨上；所述柔性纳米平台固定在承载台的上表面上，所述第一固定板固定在底板上且位于所述导轨的尾端，所述音圈电机的定子端固定连接在第一固定板上，且该音圈电机的动子端与所述第一固定板连接；所述光栅尺固定在柔性纳米平台的侧壁上，所述安装架固定在底板上且位于导轨的一侧，所述读数头安装架上，且该读数头位于所述光栅尺的行进路线上；所述压电陶瓷固定在柔性纳米平台的位移放大机构处。

2.根据权利要求1所述的大行程纳米级宏微复合运动平台，其特征在于，还包括位移放大机构，在所述柔性纳米平台的尾部，所述压电陶瓷固定在柔性纳米平台位移放大机构处。

3.根据权利要求2所述的大行程纳米级宏微复合运动平台，其特征在于，所述位移放大机构是由完全对称的八段连杆和八个柔性铰链首尾连接构成的桥式机构，所述压电陶瓷的输出端与所述连杆连接。

4.根据权利要求1所述的大行程纳米级宏微复合运动平台，其特征在于，所述承载台的尾端固定有第二固定板，所述音圈电机的动子端与所述第二固定板连接。

5.根据权利要求1所述的大行程纳米级宏微复合运动平台，其特征在于，所述导轨的头端还设置有限位块，所述限位块固定在底板上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的大行程纳米级宏微复合运动平台，其特征在于，还包括安装板，所述底板固定在安装板上，且该安装板上开设有若干安装孔。

技术总结本技术公开一种大行程纳米级宏微复合运动平台，包括：底板、导轨、承载台、柔性纳米平台、第一固定板、音圈电机、光栅尺、安装架、读数头、压电陶瓷。其中：所述导轨固定在底板上，所述承载台水平设置，其滑动连接导轨上。所述柔性纳米平台固定在承载台的上表面上，所述第一固定板固定在底板上，所述音圈电机的定子端固定连接在第一固定板上，且该音圈电机的动子端与第二固定板连接。所述光栅尺固定在柔性纳米平台上，所述读数头固定在安装架上。所述压电陶瓷固定在柔性纳米平台的位移放大机构处。其通过将音圈电机驱动的宏动平台和压电陶瓷驱动的微动平台进行刚柔耦合安装，使整个运动平台具有大行程、大推力、高定位精度、快速响应等特性。技术研发人员：辛崇菊,许文达,辛磊受保护的技术使用者：阿米精控科技（山东）有限公司技术研发日：20221229技术公布日：2024/1/13