第7章-微位移技術

1、第七章第七章 微位移技術微位移技術v第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈v第三節(jié)第三節(jié) 精密致動技術精密致動技術v第四節(jié)第四節(jié) 典型微位移系統(tǒng)典型微位移系統(tǒng) v第五節(jié)第五節(jié) 精密微動系統(tǒng)設計實例精密微動系統(tǒng)設計實例微位移技術發(fā)展很快：用金剛石車刀直接車削大型天文望遠鏡的拋物面反射鏡時，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0.05 m。計算機外圍設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，就必須嚴格控制磁盤或磁鼓在高速回轉下的跳動。特別是到20世紀70年代后期，微電子技術向大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電

2、路（VLSI）方向發(fā)展，隨著集成度的提高，線條越來越微細化， “向22nm進軍”。256K動態(tài)RAM線寬已縮小到1.25 m左右。目前已小于0.1 m ，對與之相應的工藝設備（如圖形發(fā)生器、分步重復照相機、光刻機、電子束、和X射線曝光機及其檢測設備等）提出了更高的要求，要求這些設備的定位精度為線寬的1/31/5,即亞微米甚至納米級的精度。微位移機構系統(tǒng)的基本構造：微位移機構檢測裝置控制系統(tǒng)主要包括微位移機構、檢測裝置和控制系統(tǒng)3部分。微位移機構是指行程小（一般小于毫米級）、靈敏度和精度高（亞微米、納微米級）的機構 微位移機構（或稱微動工作臺）由微位器和導軌 兩部分組成，根據(jù)導軌形式和驅(qū)動形式分

3、成五類： 柔性支撐，壓電或電致伸縮微位器驅(qū)動 ； 滾動導軌，壓電陶瓷或電致伸縮微位移器驅(qū)動； 滑動導軌，機械式驅(qū)動； 平行彈性導軌，機械式或電磁、壓電、電致伸縮微位移器驅(qū)動； 氣浮導軌，伺服電機或直線電機驅(qū)動。微位移器機械式機電式精密絲杠、差動絲杠杠桿機構楔塊機構、凸輪機構齒輪機構彈性機構扭簧彎曲彈簧橫向壓縮彈簧彈簧減壓伸縮筒彈簧膜片膜盒電熱式電磁式壓電、電致伸縮式電熱伸縮棒電熱伸縮筒磁致伸縮電磁壓電陶瓷電致伸縮器件微位移系統(tǒng)在精密儀器中主要用于提高整機的精度，根據(jù)目前的應用范圍，大致可分為四個方面:1.精度補償精度補償精密工作臺是高精度精密儀器的核心，當前精密工作臺的運動速度，一般在2050

4、mm/s，最高的可達100mm/s以上，而精度則要求達到1m以下，由于高速度帶來的慣性很大，一般運動精度比較低，為解決高速度和高精度的矛盾，通常采用粗精相結合的兩個工作臺來實現(xiàn)。如圖(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現(xiàn)，通過微動工作臺對粗動工作臺運動中帶來的誤差進行精度補償，以達到預定的精度。2.微進給微進給 主要用于精密機械加工中的微進給機構以及精密儀器中的對準微動機構，如圖(b)所示金剛石車刀車削鏡而磁盤，車刀的進給量為5m，就是利用微位移機構實現(xiàn)的。3.微調(diào)微調(diào) 精密儀器中的微調(diào)是經(jīng)常遇到的間題，如圖(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

5、鏡與被照乾版之間焦距的調(diào)整。4.微執(zhí)行機構微執(zhí)行機構主要用于生物工程、醫(yī)療、微型機電系統(tǒng)、微型機器人等，用十夾持微小物體。如圖(d)所示，微型器件裝配系統(tǒng)的微夾持器。第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈20世紀60年代前后，由于宇航和航空等技術發(fā)展的需要，對實現(xiàn)小范圍內(nèi)偏轉的支承，不僅提出了高分辨率的要求而且對其尺寸和體積提出了微型化的要求。人們在經(jīng)過對各類型的彈性支承的實驗探索后，才逐步開發(fā)出體積小無機械摩擦、無間隙的柔性鉸鏈。隨后，柔性鉸鏈立即被廣泛地用十陀螺儀、加速度計、精密天平、導彈控制噴嘴形波導管天線等儀器儀表中，并獲得了前所未有的高精度和穩(wěn)定性。如日本工業(yè)技術院計量研究所，利用柔性鉸鏈原

6、理研制的角度微調(diào)裝置，在3分的角度范圍內(nèi)，達到了千萬分之一度的穩(wěn)定分辨率。近年來，柔性鉸鏈又在精密微位移工作臺中得到了實用，開創(chuàng)了工作臺進人毫微米級的新時代。柔性鉸鏈用于繞軸作復雜運動的有限角位移，它的特點是：無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高。柔性鉸鏈有很多種結構，最普通的形式是繞一個軸彈性彎曲，這種彈性變形是可逆的。第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈柔性鉸鏈的類型：柔性鉸鏈的類型：1.單軸柔性鉸鏈單軸柔性鉸鏈 截面形狀有圓形和矩形的兩種，如圖所示。 第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈 2.雙軸柔性鉸鏈雙軸柔性鉸鏈： 雙軸柔性鉸鏈是由兩個互成90度的單軸柔性鉸鏈組成的(圖 (a)，對于大部分應用，這種

7、設計的缺點是兩個軸沒有交叉，具有交叉軸的最簡單的雙軸柔性鉸鏈是把頸部做成圓桿狀(圖 (b)，這種設計簡單且加工容易，但它的截面面積比較小，因此縱向強度比圖 (a)弱得多。需要垂直交叉和沿縱向軸高強度的雙軸柔性鉸鏈，可采用圖 (c)的結構。第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈圓桿型交叉型 垂直交叉型（二）柔性鉸鏈設計（二）柔性鉸鏈設計 對微位移機構的柔性鉸鏈進行分析，發(fā)現(xiàn)它有兩個明顯的特點：一是位移量小，一般為幾十幾百微米；二是結構參數(shù)的鉸鏈厚度最薄處t與鉸鏈切割半徑R之間，一般情況下取tR。根據(jù)這二個特點可導出簡化的設計方案。柔性鉸鏈轉角剛度的計算簡圖如下。第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈轉角剛度計算

8、圖已知柔性鉸鏈轉角公式 （7-4）式中，b為柔性鉸鏈厚度。 用龍貝（Romborg)積分法對上式積分，可求得不同的R、t時柔性鉸鏈轉角剛度M/的值，見表4-7。實驗表明當t0.1h時，表中所列理論計算結果與實際測量結果的誤差1。用表4-7設計柔性鉸鏈時可大大簡化設計。012MRsindEb 2Rt2Rsin 第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈 t/mmR/mm1.01.52.02.53.01.00.081Eb0.24Eb0.52Eb0.94Eb1.6Eb1.50.063Eb0.18Eb0.39Eb0.70Eb1.2Eb2.00.053Eb0.15Eb0.32Eb0.58Eb0.94Eb2.50.0

9、47Eb0.13Eb0.28Eb0.50Eb0.91Eb3.00.043Eb0.12Eb0.25Eb0.45Eb0.73Eb 表7-1柔性鉸鏈轉角剛度 (單位：mmkg/rad)第二節(jié)第二節(jié) 柔性鉸鏈柔性鉸鏈壓電、電致伸縮器件是近年來發(fā)展起來的新型微位移器件。它其有結構緊湊、體積小、分辨率高、控制簡羊等優(yōu)點，同時它沒有發(fā)熱問題，故對精密工作臺無因熱量而引起的誤差。用這種器件制成的微動工作臺，容易實現(xiàn)精度為0.1 m的超精密定位，是理想的微位移器件，在精密機械中得到了廣泛的應用。壓電與電致伸縮效應壓電與電致伸縮效應機電藕合效應機電藕合效應電介質(zhì)在電場的作用下，有兩種效應壓電效應和電致伸縮效應，統(tǒng)

10、稱機電耦合效應。電介質(zhì)在電場的作用下，由于感應極化作用而引起應變，應變與電場方向無關，應變的大小與電場的平方成正比，這個現(xiàn)象稱為電致伸縮效應電致伸縮效應。而壓電效應是指電介質(zhì)在機械應力作用下產(chǎn)生電極化，電極化的大小與應力成正比，電極化的方向隨應力的方向而改變。在微位移器件中我們應用的是逆壓電效應，即電介質(zhì)在外界電場作用下，產(chǎn)生應變。應變的大小與電場大小成正比，應變的方向與電場的方向有關，即電場反向時應變也改變方向；電介質(zhì)在外加電場作用下應變與電場的關系為S=dE十M式中:dE逆壓電效應。其中，d為壓電系數(shù),m/V；E為電場，V/m； M為電致伸縮系數(shù)； S應變。逆壓電效應僅在無對稱中心晶體中才

11、有，而電致伸縮效應則所有的電介質(zhì)晶體都有，不過一般來說都是很微弱的。壓電單晶如石英、羅息鹽等的壓電系數(shù)比電致伸縮系數(shù)大幾個數(shù)量級，結果在低于1MV/m的電場作用下只有第1項，即逆壓電效應。 1.壓電晶體壓電晶體 壓電晶體常用的材料是鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇。由鈦酸鉛和鋯酸鉛組成的多晶固溶體，全名為鋯鈦酸鉛壓電陶瓷，代號PZT(P鉛；Z鋯；T鈦)，其特點是:（1）敏度高，可達1.4-17nm/(Vcm)；（2）機電耦合系數(shù)大，故機電換能效率高；（3）機械品質(zhì)因數(shù)高，幾百到幾千；（4）材料性能穩(wěn)定，老化性能在5年內(nèi)小于0.2%；（5）居里溫度很高，可達300。2.電致伸縮材料電致伸縮材料電致伸縮材料最早是

12、PMN錫鎂酸鉛系。1977年美國L. E. Cross教授研究出具有大電致伸縮效應的弛像鐵電體組分0.9PMN-0.1PT，它的居里點在0附近。1981年又開發(fā)了三元系固溶體0.45PMN-0.36PT-0.19BZN雙弛豫鐵電體，它具有良好的溫度穩(wěn)定性及大電致伸縮效應。它的介電常數(shù)、橫向應變特性曲線如圖。PMN是由PbO,MgO,Ti，BaC,ZrO等按比例燒結而成。1981年我國1426所研制了：PZT 1.壓電徽位移器件壓電徽位移器件用壓電陶瓷作微位移器件目前已得到廣泛的應用，如激光穩(wěn)頻、精密工作臺的補償、精密機械加工中的微進給以及微調(diào)等。用于精密微位移器件的壓電陶瓷，應滿足下列要求：1

13、）電靈敏度高，即單位電壓變形大.2）行程大，電壓變形曲線線性好；3）體積小，穩(wěn)定性好，不老化，重復性好 1.壓電壓電微微位移器件位移器件用壓電陶瓷作微位移器件目前已得到廣泛的應用，如激光穩(wěn)頻、精密工作臺的補償、精密機械加工中的微進給以及微調(diào)等。用于精密微位移器件的壓電陶瓷，應滿足下列要求：1）電靈敏度高，即單位電壓變形大.2）行程大，電壓變形曲線線性好；3）體積小，穩(wěn)定性好，不老化，重復性好。壓電陶瓷的主要缺點是變形量小，即壓電微位移器件在施加較高電壓時，行程仍很小，所以在設計微位移器時，應盡量提高壓電陶瓷的變形量，2.電致伸縮器件電致伸縮器件電致伸縮器件最早是1977年由Cross等人研制的

14、，把PZ或PMN材料制成25.4mm，厚2mm的圓片10片疊加起來，如圖5-26（a），外加2.9KV電壓可得到13m的位移，其分辨率為1nm。電致伸縮馳豫型鐵電體比普通的壓電陶瓷更優(yōu)越：1）電致伸縮應變大；2）位置重復性（再現(xiàn)性）好；不需要極化；3）不老化；4）熱膨脹系數(shù)很低。名稱工作原理1、壓壓電電器器件件 壓電微位移器件是用逆壓電效應工作的，廣泛用于激光穩(wěn)頻、精密微動及進給等。對壓電器件要求其具有壓電靈敏度高、行程大、線性好、穩(wěn)定性好和重復性好等。 壓電器件的主要缺點是變形量小，為獲得需要的驅(qū)動量常要加較高的電壓，一般大于800V。當無電致伸縮效應時，壓電陶瓷長度方向變形量 （7-2）式

15、中，U為施加于壓電器件上的電壓；b為壓電陶瓷厚度；l為壓電陶瓷長度；d為壓電系數(shù)。由式（4-72）可以看出，增大壓電陶瓷所用方向的長度，減少壓電陶瓷厚度，增大外加電壓，選用壓電系數(shù)大的材料，可以增大應變。通常d33要比d31大3倍，因此應該用極化方向的變形來驅(qū)動。也可用多個壓電陶瓷組成壓電堆，采用并聯(lián)接法，總變型量L = nl。 lldUb名稱工作原理圖示2、電電致致伸伸縮縮器器件件 對電致伸縮器件施加100500V的電壓，可獲得幾十微米的應變量。如PZT電致伸縮器WTD-1型和WTD-T型，位移行程可達40m，承載幾十千克，分辨力可達納米級，重復性和復現(xiàn)性都很好，不發(fā)熱，不老化。電致伸縮器件

16、是一種容性器件，電容量約為2F，變形量為 ，UC為外加電壓。電致伸縮器件與壓電器件一樣，都有滯后效應，見圖4-95。此外還有漂移現(xiàn)象，漂移量一般小于應變范圍的15。2CSMU名稱工作原理3 、電 磁電 磁驅(qū) 動驅(qū) 動器器電磁驅(qū)動器是用電磁力來驅(qū)動微工作臺。微工作臺可用平行片簧導軌導向，也可用金屬絲懸掛導向。原理如下圖。通過改變電磁鐵線圈的電流來控制電磁鐵的吸引力，克服彈簧的作用力，達到控制工作臺微位移的目的。名稱工作原理3、電磁電磁驅(qū)動驅(qū)動器器通過分析可知，當磁性材料磁導率0比氣隙磁導率大很多時，可得到工作臺位移d與勵磁電流I的關系： （7-3）式中，I為勵磁電流；N為繞在電磁鐵上線圈匝數(shù)；為

17、磁導率；S為磁極面積；K為彈簧剛度；d為氣隙長度。 可見工作臺移動距離與電流和線圈匝數(shù)平方成正比。電磁式驅(qū)動器位移分辨力約0.1m，最大初始間隙800m左右，線性范圍100m。 電磁微驅(qū)動器方法簡單，驅(qū)動范圍大，但線圈通電流后易發(fā)熱，易受電磁干擾。22SNId2d K電磁控制的微動工作臺首先由日本研制成功。1955年NIHIZAWA等人開始研究，至1975年研制出定位精度為0.2um的微動工作臺，并成功地應用于電子束曝光機中，成為微位移技術中的一個新方法。電磁致動的原理如圖所示，把微動工作臺1用4根鏈或金屬絲4懸掛起來；工作臺兩端分別用彈簧3固定，另外兩端放置兩塊電磁鐵。通過改變電磁鐵線圈的電

18、流來控制電磁鐵對工作臺的吸引力，克服彈簧的作用力，達到控制工作臺微位移的目的。設工作臺的位移量為d，當電磁鐵的吸引力為F時，此時工作臺保持平衡。F應等于彈簧的拉力F與工作臺由初始位置位移d所產(chǎn)生的吊簧拉力F之和，即電磁鐵的吸引力為式中:B電磁場磁通密度，Wb； 導磁率,H/m； S磁極截面面積。彈簧的拉力為式中:k彈簧常數(shù),kg/m； d工作臺移動距離，m； g常數(shù)(g=9.8N/kg)。設由于工作臺移動而形成懸掛絲的偏角為B,工作臺向上移動為Ah,那么， h=L(1-cos)式中，L為掛絲長度，當L足夠長時，h/L=1- cos。由于很小，故h/L0，故彈簧拉力與掛絲的拉力相比較，可以忽略不

19、計，所以電磁鐵的吸引力變成由上式可見工作臺移動的距離,d與磁通密度的平方成正比，通過改變流過電磁鐵線圈中的電流可以改變磁通密度，以達到控制位移的目的。通過線圈的電流與磁通密度的關系為式中：N繞在電磁鐵上的線圈圈數(shù)； l磁路長度，m； 磁性材料的導磁率, H/m； 空氣隙的導磁率,H/m； d空氣隙長度，m； I電流強度，A。 于是：得當磁性材料的導磁率比氣隙導磁率大得多時，即ld,則： 由上式可見，工作臺移動的距離與電流和線圈圈數(shù)平方成正比。精度、穩(wěn)定速度和精度、穩(wěn)定速度和氣隙氣隙的關系的關系：當不考慮磁飽和特性時，隨精度和定位范圍的確定，則合適的穩(wěn)定速度和氣隙長度也確定了。電流變化速度I/A

20、和氣隙d變化量之間的關系如圖。|d|在1um10mm之間，精度K為0.1um10um。為提高精度，應采取較高的電流變化精度。1.柔性支承柔性支承壓電或電致伸縮微位移器驅(qū)動壓電或電致伸縮微位移器驅(qū)動柔性支承微動機構是近年來發(fā)展起來的一種新型的微位移機構。它的特點是結構緊湊、體積很小，可以做到無機械摩擦、無間隙，其有較高的位移分辨率，可達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)，而且可以很容易實現(xiàn)亞微米甚至是毫微米級的精度，同時不產(chǎn)生噪聲和發(fā)熱，可適于各種介質(zhì)環(huán)境工作，是梢密機械中理想的微位移機構。名稱特點圖示1、柔性、柔性支承一支承一壓電器壓電器件驅(qū)動件驅(qū)動的微位的微

21、位移機構移機構 這種機構是一種新型微位移機構，微移動工作臺被安裝在柔性支承上；壓電元件在電壓驅(qū)動下可精密伸長與縮短，并推動柔性支承與工作臺一起位移。由于柔性支承無間隙、無摩擦、不發(fā)熱，而壓電驅(qū)動精度高、無噪聲、不受溫度和電磁場影響、體積小、不老化，因而很容易實現(xiàn)0.l0.001m的微位移。 柔性支承壓電器件驅(qū)動的微位移機構2.滾動導軌滾動導軌壓電器件驅(qū)動壓電器件驅(qū)動采用滾動導軌作為精密儀器中的精密工作臺是一種常見的導軌形式，它具有行程大，運動靈活、結構簡單、工藝性好、易實現(xiàn)較高的定位精度的優(yōu)點。我國1445所使用滾珠導軌作為微動工作臺的支承和導向元件，壓電器件驅(qū)動實現(xiàn)了對自動分步重復光刻機(D

22、SW)的微定位控制。微動臺的最大行程9.5m，定位精度為0.04m。2、滾滾動導軌動導軌一壓電一壓電器件驅(qū)器件驅(qū)動動 圖示是滾動導軌一壓電器件驅(qū)動的微工作臺原理圖。滾動導軌是精密儀器中常用的導軌形式，它具有運動靈活、行程大、結構較簡單、精度較高等優(yōu)點。用壓電器件驅(qū)動，可以得到高的位移分辨力。這種組合的微動工作臺，易于實現(xiàn)大行程及微位移的結合。 滾動導軌微工作臺原理圖3、平行片平行片簧導軌簧導軌一壓一壓電器件電器件驅(qū)動驅(qū)動的微位移機的微位移機構構 下圖是平行片簧導軌一壓電器件驅(qū)動的微位移機構，微工作臺由平行片簧導向，壓電器件驅(qū)動，無間隙，無摩擦。微位移時片簧產(chǎn)生的彈性變形，即為工作臺的微位移。這

23、種微位移機構可以達到0.01m的位移分辨力，方法簡便，精度高，是常用的微位移機構。4、平行片、平行片簧 導 軌 一簧 導 軌 一步 進 電 機步 進 電 機及 機 械 式及 機 械 式位 移 縮 小位 移 縮 小機構驅(qū)動機構驅(qū)動 這種微位移機構用平行片簧導軌，驅(qū)動采用步進電機，為獲得微位移，需將步進電機的輸出用機械式位移機構縮小，如用精密螺旋傳動、彈性傳動、齒輪傳動、楔塊傳動等。下圖是步進電機與彈性縮小機構的組合。這種微動機構利用兩個彈簧剛度比進行位移縮小。設二個彈簧A、B剛度分別為KA和KB，微動臺位移為x，輸入位移為xi，那么 （7-1） 如果KAKB，那么工作臺的位移就被大大縮小了，若K

24、A KB = 99 1，那么當xi=10m時，x=10m。這種縮小機構容易產(chǎn)生過渡性振蕩，不適于動態(tài)工作。BiABKxxKK4.平行平行片簧片簧導軌導軌機械式位移縮小機構驅(qū)動機械式位移縮小機構驅(qū)動（1)彈性縮小機構：這種微動機構利用兩個彈簧的剛度比進行位移縮小，如圖所示。該縮小機構的缺點是當微動臺承受外力或移動導軌部分存在摩擦力時，它將直接成為定位誤差的因素，而且對于步進狀態(tài)的輸人位移容易產(chǎn)生過渡性的振蕩，所以在不適于動態(tài)響應的條件下，可用于光學零件的精密調(diào)整機構等。4.平行平行片簧片簧導軌導軌機械式位移縮小機構驅(qū)動機械式位移縮小機構驅(qū)動(2)杠桿式位移縮小機構 杠桿式位移縮小機構也是微動機構

25、中常用的一種形式。(3)楔形位移縮小機構利用具有微小角度的斜楔機構的位移縮小機構也已在實際中應用。特點是易獲得大的縮小比，同時又能獲得較大的移動范圍。4.平行平行片簧片簧導軌導軌機械式位移縮小機構驅(qū)動機械式位移縮小機構驅(qū)動5、平行、平行彈簧導彈簧導軌一電軌一電磁位移磁位移器驅(qū)動器驅(qū)動 為克服絲杠螺母機構的摩擦和間隙，可采用電磁驅(qū)動的彈簧導軌微動工作臺，其原理見下圖。微動工作臺用平行片簧導向，在工作臺端部固定著強磁體，如坡莫合金制成的小片，與坡莫合金小片相隔適當?shù)拈g隙裝有電磁鐵，通過電磁鐵的吸力與上述平行片簧導軌的反力平衡，進行移動工作臺的定位。 這種微位移機構的定位精度可達士O.2m，行程較大

26、，分辨力可達001m，但有發(fā)熱現(xiàn)象和易受電磁干擾。 6氣浮導軌一步進電機及摩擦傳動氣浮導軌一步進電機及摩擦傳動 ：在近代精密導向技術中，行程與分辨率是一對主要矛盾。彈性導軌是為解決高分辨率(亞微米甚至是毫微米級)而采用的，但行程較小。為解決大行程和中等分辨率(亞微米級)的矛盾，在實際中廣泛使用了氣浮導軌。滾動導軌雖然也有可能達到亞微米級的精度，但一般而言，滾動導軌不如氣浮導軌精度高且保持性和抗干擾性比較差。氣浮導軌具有誤差均化作用，因而可用比較低的制造梢度來獲得較高的導向精度，而目氣浮導軌還可使工作臺得到無摩擦和無振動的平滑移動，因此在精密機械和儀器獲得廣泛的應用。下圖是日本富士通公司的一種精

27、密自動掩模對準上作臺，其獨特之處是楔形縮小機構與驅(qū)動機構同時兼作x，y方向的直線導軌。楔塊部分由空氣軸承構成，通過滾珠絲杠推動位移輸人塊，在2mm的移動范圍內(nèi)，得到0.03m的分辨率。6、氣浮、氣浮導軌一步導軌一步進電機及進電機及摩擦傳動摩擦傳動 彈性導軌是為解決高分辨力而采用的，但行程小。為解決大行程和亞微米分辨力的矛盾，可采用氣浮導軌。氣浮導軌精度高，極靈敏，無摩擦，無磨損，運動平穩(wěn)。摩擦傳動無振動，運動平穩(wěn)，縮小比大，定位精度可達O.1m。圖7-6是用于分步重復照相機上的氣浮導軌步進電機及摩擦傳動工作臺。7、二、二維維X-Y雙向雙向微位微位移工移工作臺作臺 由于常用的壓電和電致伸縮傳感器

28、本身的最大伸長量為825m，不能滿足寬范圍微位移工作臺的要求，故常采用一級或兩級杠桿放大機構，以達到寬范圍的位移。 X、Y雙向微位移部分，互相垂直地設計在同一整體結構平面內(nèi)，其中X向微位移部分，剛性地嵌套在Y向微位移部分工作臺之內(nèi)，即內(nèi)層為X向工作臺，外層為Y向工作臺。通過二級杠桿放大機構驅(qū)動，可以實現(xiàn)無爬行、無蠕動、無轉角的大范圍移動。8.滑動導軌滑動導軌壓壓電致電致動動右圖是安徽機械科學研究所研制的、利用壓電陶瓷實現(xiàn)刀具自動補償?shù)奈⑽灰茩C構及其原理示意圖，在壓電陶瓷上加電壓之后，向左伸長，推動方形楔塊和圓柱楔塊，克服壓板彈簧的彈力將固定鏜刀的刀套頂起，實現(xiàn)鏜刀的徑向補償。（一）設計要求（一）設計要求 1）微動工作臺的支承或?qū)к壐睉獰o機械摩擦、無間隙。 2）具有高的位移分辨率及高的定位精度和重復性精度。 3）具有高的幾何精度，工作臺移動時直線度誤差要小，即顛擺、扭擺、滾擺誤差小，運動穩(wěn)定性好。 4）微動工作臺應具有較高的固有頻率，以確保工作臺具有良好的動態(tài)