干涉物鏡驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種干涉物鏡驅(qū)動裝置，其包括：本體，所述本體上形成有貫通的腔室，腔室的一側(cè)一體形成雙平行板四桿機構(gòu)，雙平行板四桿機構(gòu)由柔性鉸鏈形成；安裝架和固定架；壓電陶瓷、預(yù)緊頂絲、滾珠，壓電陶瓷、滾珠位于所述腔室中，預(yù)緊頂絲與所述本體相螺接，且與所述雙平行板四桿機構(gòu)相對設(shè)置，所述滾珠與所述預(yù)緊頂絲相配合，且與壓電陶瓷相抵靠，所述壓電陶瓷與所述滾珠相對的一端與所述雙平行板四桿機構(gòu)相抵靠。本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置采用了柔性鉸鏈形成的雙平行板四桿機構(gòu)進行傳動，其結(jié)構(gòu)緊湊，當外形尺寸受限且驅(qū)動力確定的情況下，其能夠獲得最大的位移輸出比。此外，其傳動關(guān)系明確、無傳動空程、無摩擦、精度高、強度好。
【專利說明】干涉物鏡驅(qū)動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微驅(qū)動應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種干涉物鏡驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機械零件的表面質(zhì)量不僅直接影響著零件的使用性能，而且還影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性及壽命。隨著現(xiàn)代技術(shù)水平的飛速發(fā)展，很多高精尖產(chǎn)品對表面加工質(zhì)量要求越來越高，超精密加工技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技的前沿。而超精密檢測技術(shù)是與超精密加工技術(shù)并行發(fā)展的一門高科技技術(shù)，精確可靠地測量超精表面的微觀形貌現(xiàn)已成為超精密加工領(lǐng)域中一個有待解決的關(guān)鍵問題。
[0003]干涉物鏡是利用光波干涉原理來檢測機械零件表面質(zhì)量的儀器，其具有表面信息直觀和測量精度高等優(yōu)點。目前，上述干涉物鏡在使用過程中，需要對其進行定位，使其與被測量物之間保持合適的距離。因此，需要物鏡驅(qū)動裝置對其進行驅(qū)動，但現(xiàn)有的物鏡驅(qū)動裝置具有精度達不到要求、可靠性差、響應(yīng)時間慢、體積過大、結(jié)構(gòu)復雜且噪聲大等缺點。
[0004]因此，針對上述問題，有必要提供一種改良的干涉物鏡驅(qū)動裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種干涉物鏡驅(qū)動裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下:
[0007]一種干涉物鏡驅(qū)動裝置，其包括:
[0008]本體，所述本體上形成有`貫通的腔室，所述腔室的一側(cè)一體形成雙平行板四桿機構(gòu)，所述雙平行板四桿機構(gòu)由柔性鉸鏈形成；
[0009]安裝架和固定架，所述安裝架設(shè)置于所述雙平行板四桿機構(gòu)上，且與所述雙平行板四桿機構(gòu)一體成型，所述固定架與所述安裝架相對地設(shè)置于所述本體的另一端；
[0010]壓電陶瓷、預(yù)緊頂絲、滾珠，所述壓電陶瓷、滾珠位于所述腔室中，所述預(yù)緊頂絲與所述本體相螺接，且與所述雙平行板四桿機構(gòu)相對設(shè)置，所述滾珠與所述預(yù)緊頂絲相配合，且與壓電陶瓷相抵靠，所述壓電陶瓷與所述滾珠相對的一端與所述雙平行板四桿機構(gòu)相抵
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[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述滾珠部分鑲嵌于所述預(yù)緊頂絲中。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述預(yù)緊頂絲包括第一頂絲和第二頂絲，所述第一頂絲和第二頂絲通過方向相反的螺紋與所述本體相螺接。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述預(yù)緊頂絲與所述本體相螺接的螺紋為M6X0.75細
牙螺紋。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述滾珠和壓電陶瓷之間還設(shè)置有鎢鋼片，所述鎢鋼片與所述壓電陶瓷的一端進行固定連接，所述滾珠抵靠于所述鎢鋼片上。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述柔性鉸鏈最大形變量時的恢復力小于與其相互作用的壓電陶瓷的最大驅(qū)動力。[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述柔性鉸鏈的材質(zhì)為超硬鋁。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述貫通的腔室具有相對設(shè)置的開口，所述相對設(shè)置的開口分別由上蓋板和下蓋板進行封閉。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，所述安裝架上形成有安裝干涉物鏡的螺紋。 [0019]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的另一種技術(shù)方案如下:
[0020]一種干涉物鏡驅(qū)動裝置，其包括:
[0021]本體，所述本體上形成有貫通的腔室，所述腔室的一側(cè)一體形成對稱四桿機構(gòu)，所述雙對稱四桿機構(gòu)由柔性鉸鏈形成；
[0022]安裝架和固定架，所述安裝架設(shè)置于所述對稱四桿機構(gòu)上，且與所述對稱四桿機構(gòu)一體成型，所述固定架與所述安裝架相對地設(shè)置于所述本體的另一端；
[0023]壓電陶瓷、預(yù)緊頂絲、滾珠，所述壓電陶瓷、滾珠位于所述腔室中，所述預(yù)緊頂絲與所述本體相螺接，且與所述對稱四桿機構(gòu)相對設(shè)置，所述滾珠位于所述壓電陶瓷和預(yù)緊頂絲之間，并與二者相抵靠，所述壓電陶瓷與所述滾珠相對的一端與所述對稱四桿機構(gòu)相抵
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[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置采用了柔性鉸鏈形成的雙平行板四桿機構(gòu)進行傳動，其結(jié)構(gòu)緊湊，當外形尺寸受限且驅(qū)動力確定的情況下，其能夠獲得最大的位移輸出比。此外，其傳動關(guān)系明確、無傳動空程、無摩擦、精度高、強度好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置一【具體實施方式】的立體示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置一【具體實施方式】的部分結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置一【具體實施方式】的平面示意圖；
[0029]圖4為圖3所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置的部分結(jié)構(gòu)的剖視放大圖。
【具體實施方式】
[0030]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]如圖1~圖4所示，本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置100包括本體10，該本體10上形成有貫通的腔室101，該腔室101具有上開口、以及與上開口相對的下開口。上述上開口、下開口處分別設(shè)置有相應(yīng)的上蓋板901和下蓋板902,上蓋板901和下蓋板902通過螺釘固定于本體10上分別對上開口和下開口進行封閉。進一步地，上述本體10的一側(cè)一體形成有雙平行板四桿機構(gòu)20，該雙平行板四桿機構(gòu)20由兩側(cè)結(jié)構(gòu)對稱的柔性鉸鏈形成。當雙平行板四桿機構(gòu)20受到與其相垂直的作用力時，兩側(cè)的柔性鉸鏈均產(chǎn)生交叉耦合位移。在不考慮加工誤差的情況下，雙平行板四桿機構(gòu)20結(jié)構(gòu)上完全對稱的情況下，其能夠產(chǎn)生嚴格的單向直線運動，從而避免了非對稱四桿結(jié)構(gòu)產(chǎn)生因交叉耦合位移造成的位移缺陷。上述雙平行板四桿機構(gòu)與本體一體成型，從而其結(jié)構(gòu)緊湊，當外形尺寸受限且驅(qū)動力確定的情況下，其能夠獲得最大的位移輸出比。此外，其傳動關(guān)系明確、無傳動空程、無摩擦、精度高、強度好。
[0032]此外，在其他實施方式中，可用雙對稱四桿機構(gòu)來替代上述雙平行板四桿機構(gòu)，上述雙對稱四桿機構(gòu)同樣由柔性鉸鏈形成。
[0033]干涉物鏡驅(qū)動裝置100還包括安裝架30和固定架40，其中安裝架30用于安裝固定干涉物鏡，作為一種實施方式，安裝架30上形成有螺紋，安裝架30與干涉物鏡的通過上述螺紋進行螺接。此外，上述安裝架30位于上述雙平行板四桿機構(gòu)20上，優(yōu)選地，安裝架30與雙平行板四桿機構(gòu)20 —體加工成型。從而，當雙平行板四桿機構(gòu)20發(fā)生形變時，可帶動安裝架30產(chǎn)生位移。進一步地，上述固定架40與安裝架30相對設(shè)置，且固定架40位于本體的另一端。具體地，固定架40上開設(shè)有若干螺紋孔401，當對測量物進行表面質(zhì)量測量時，可將測量物連接于上述螺紋孔401中。優(yōu)選地，固定架40為矩形時，上述若干螺紋孔401分布于固定架40的四角位置處，從而可充分利用固定架40的面積。
[0034]上述腔室101中還設(shè)置有壓電陶瓷50、預(yù)緊頂絲60、以及滾珠70，其中，預(yù)緊頂絲60與本體10通過螺紋方式相連接，本體10上開設(shè)有安裝預(yù)緊頂絲60的螺紋孔，且該螺紋孔開設(shè)于與上述雙平行板四桿機構(gòu)20相對的位置處，從而安裝于螺紋孔中的預(yù)緊頂絲60與雙平行板四桿機構(gòu)20相對設(shè)置。此外，由于預(yù)緊頂絲60與本體10相配合后，預(yù)緊頂絲60與本體10之間必定會存在一定的螺紋間隙和松動，從而導致壓電陶瓷50無法預(yù)緊，為此，上述安裝預(yù)緊頂絲60的螺紋為M6X0.75細牙螺紋。同時，為了進一步使預(yù)緊頂絲60能夠擰緊，上述預(yù)緊頂絲60包括第一頂絲601和第二頂絲602，且其中第一頂絲601和第二頂絲602通過方向相反的螺紋與本體10相螺接。如此，可通過調(diào)節(jié)第一頂絲601和第二頂絲602為壓電陶瓷50提供足夠的預(yù)緊力。
[0035]此外，上述滾珠70與預(yù)緊頂絲60相配合，并與壓電陶瓷50相抵靠，具體而言，其中滾珠70部分鑲嵌于預(yù)緊頂絲60中，滾珠70凸伸于預(yù)緊頂絲60的部分與壓電陶瓷50相抵靠。上述滾珠70與壓電陶瓷50的接觸方式為點面接觸，如此設(shè)置的優(yōu)點在于，即使上述安裝預(yù)緊頂絲60的螺紋孔不與壓電陶瓷50保持絕對垂直，也可保證壓電陶瓷50不會受到除垂直方向以外的力，在一定程度上保護了壓電陶瓷，減少了壓電陶瓷的損耗。上述壓電陶瓷50與滾珠70相對的一端與雙平行板四桿機構(gòu)20的中部相抵靠。
[0036]優(yōu)選地，上述滾珠70和壓電陶瓷50之間還設(shè)置有鎢鋼片80，該鎢鋼片80與壓電陶瓷50的一端進行固定連接，另一端與滾珠70相抵靠。鎢鋼片80與壓電陶瓷50的連接方式可以通過環(huán)氧膠進行固定連接。由于鎢鋼片80具有較高的硬度，從而滾珠70對鎢鋼片80施加的作用力可均勻的作用在壓電陶瓷50上，從而提供均勻的預(yù)緊力。
[0037]上述雙平行板四桿機構(gòu)20帶動安裝架30產(chǎn)生位移是通過雙平行板四桿機構(gòu)20自身的彈性形變實現(xiàn)的。通常情況下，材料的彈性變形和輸出力與材料的彈性模量E以及其屈服極限Sy成正比。因此，為了增大由柔性鉸鏈形成的雙平行板四桿機構(gòu)20的運動范圍，所選柔性鉸鏈的彈性模量E及屈服極限Sy宜較大，但同時需滿足:1)柔性鉸鏈的最大變形時的恢復力要小于壓電陶瓷50的最大驅(qū)動力；2)柔性鉸鏈最大變形時的最大應(yīng)力要小于其自身的許用應(yīng)力?；谏鲜隹紤]，本發(fā)明中柔性鉸鏈的材質(zhì)優(yōu)選為超硬鋁。
[0038]此外，上述壓電陶瓷50的材質(zhì)優(yōu)選為鋯鈦酸鉛(PZT);預(yù)緊頂絲60的材質(zhì)優(yōu)選為經(jīng)過發(fā)黑處理的普通鋼材Q235 ;鎢鋼片80的材質(zhì)為鎢鋼，其具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等有點。
[0039]使用本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置時，先將干涉物鏡安裝于安裝架的螺紋中，再將被測量物連接在固定架的螺紋孔上。對壓電陶瓷施加一激勵電壓時壓電陶瓷即會發(fā)生增長形變，由于如上所述壓電陶瓷的一端與雙平行板四桿機構(gòu)中部相抵靠，從而壓電陶瓷發(fā)生形變后會驅(qū)動雙平行板四桿機構(gòu)產(chǎn)生位移，雙平行板四桿機構(gòu)進一步帶動安裝支架發(fā)生運動。安裝支架運動后，其上的干涉物鏡與被測量物之間的距離發(fā)生變化，由于壓電陶瓷的形變量處于納米級，從而可以實現(xiàn)干涉物鏡的納米級定位。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的干涉物鏡驅(qū)動裝置采用了柔性鉸鏈形成的雙平行板四桿機構(gòu)進行傳動，其結(jié)構(gòu)緊湊，當外形尺寸受限且驅(qū)動力確定的情況下，其能夠獲得最大的位移輸出比。此外,其傳動關(guān)系明確、無傳動空程、無摩擦、精度高、強度好。
[0041]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0042]此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述干涉物鏡驅(qū)動裝置包括: 本體，所述本體上形成有貫通的腔室，所述腔室的一側(cè)一體形成雙平行板四桿機構(gòu)，所述雙平行板四桿機構(gòu)由柔性鉸鏈形成； 安裝架和固定架，所述安裝架設(shè)置于所述雙平行板四桿機構(gòu)上，且與所述雙平行板四桿機構(gòu)一體成型，所述固定架與所述安裝架相對地設(shè)置于所述本體的另一端； 壓電陶瓷、預(yù)緊頂絲、滾珠，所述壓電陶瓷、滾珠位于所述腔室中，所述預(yù)緊頂絲與所述本體相螺接，且與所述雙平行板四桿機構(gòu)相對設(shè)置，所述滾珠與所述預(yù)緊頂絲相配合，且與壓電陶瓷相抵靠，所述壓電陶瓷與所述滾珠相對的一端與所述雙平行板四桿機構(gòu)相抵靠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述滾珠部分鑲嵌于所述預(yù)緊頂絲中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述預(yù)緊頂絲包括第一頂絲和第二頂絲，所述第一頂絲和第二頂絲通過方向相反的螺紋與所述本體相螺接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述滾珠和壓電陶瓷之間還設(shè)置有鎢鋼片，所述鎢鋼片與所述壓電陶瓷的一端進行固定連接，所述滾珠抵靠于所述鶴鋼片上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述柔性鉸鏈最大形變量時的恢復力小于與其相互作用的壓電陶瓷的最大驅(qū)動力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述柔性鉸鏈的材質(zhì)為超硬鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述貫通的腔室具有相對設(shè)置的開口，所述相對設(shè)置的開口分別由上蓋板和下蓋板進行封閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述安裝架上形成有安裝干涉物鏡的螺紋。
9.一種干涉物鏡驅(qū)動裝置，其特征在于，所述干涉物鏡驅(qū)動裝置包括: 本體，所述本體上形成有貫通的腔室，所述腔室的一側(cè)一體形成對稱四桿機構(gòu)，所述雙對稱四桿機構(gòu)由柔性鉸鏈形成； 安裝架和固定架，所述安裝架設(shè)置于所述對稱四桿機構(gòu)上，且與所述對稱四桿機構(gòu)一體成型，所述固定架與所述安裝架相對地設(shè)置于所述本體的另一端； 壓電陶瓷、預(yù)緊頂絲、滾珠，所述壓電陶瓷、滾珠位于所述腔室中，所述預(yù)緊頂絲與所述本體相螺接，且與所述對稱四桿機構(gòu)相對設(shè)置，所述滾珠位于所述壓電陶瓷和預(yù)緊頂絲之間，并與二者相抵靠，所述壓電陶瓷與所述滾珠相對的一端與所述對稱四桿機構(gòu)相抵靠。
【文檔編號】G01B11/24GK103615990SQ201310595937
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】鐘博文, 王振華, 孫立寧, 金子祺, 錢哲 申請人:蘇州大學