一種用于真空環(huán)境的高緊湊度精密直線驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于真空環(huán)境的高緊湊度精密直線驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是對(duì)真空環(huán)境下非球面光學(xué)鏡片的離子束修整拋光加工的直線驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，強(qiáng)激光光學(xué)系統(tǒng)和高清晰度光學(xué)系統(tǒng)，如戰(zhàn)術(shù)激光武器光學(xué)系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離紫外與紅外成像探測(cè)系統(tǒng)、深空光電探測(cè)系統(tǒng)、輕質(zhì)穩(wěn)像觀瞄系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)、深紫外與極紫外光刻系統(tǒng)等，對(duì)具有亞納米級(jí)表面粗糙度和納米級(jí)面型精度光學(xué)元件的需求日益迫切，需要依靠超精密光學(xué)元件及其制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。先進(jìn)光電系統(tǒng)發(fā)展的要求日益提升，“超精密”所對(duì)應(yīng)的精度和表面質(zhì)量也在日益精細(xì)化。以表面粗糙度和面型精度為例，超光滑的尺度已經(jīng)發(fā)展到表面粗糙度達(dá)到Inm以下，面型精度優(yōu)于10nm。加工超高精度光學(xué)元件，需要利用拋光壓力接近于零的非接觸式超精密拋光工藝技術(shù)，避免光學(xué)元件表面及亞表面微觀損傷缺陷的產(chǎn)生。在這個(gè)方面，以等離子體成型與離子束拋光技術(shù)為代表的非接觸加工技術(shù)，擁有滿足超高精度光學(xué)元件制造苛刻要求的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。離子束拋光技術(shù)是原子量級(jí)上的無(wú)應(yīng)力、非接觸式超精密光學(xué)加工工藝技術(shù)，具有加工精度高、無(wú)損傷、可抑制中高頻小波紋度、加工面潔凈無(wú)污染的特點(diǎn)，特別適合高精度平面、深度非球面鏡面、異形鏡面、自由表面鏡面以及激光晶體等特殊光學(xué)元件與材料的超精密加工，兩者配合加工精度能達(dá)到亞納米量級(jí)，具有傳統(tǒng)工藝無(wú)法比擬的優(yōu)越性，同時(shí)還能提高工作效率，使制造質(zhì)量得到保證。
[0003]為保證離子束拋光工藝有效實(shí)施，離子束拋光需要依靠真空和高潔凈度環(huán)境下精確的、快速響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這種裝置控制離子束源對(duì)被加工光學(xué)零件掃描速度、駐留時(shí)間及離子束的入射角等技術(shù)參數(shù)。
[0004]為此設(shè)計(jì)出一種用于真空環(huán)境的精確進(jìn)給、快速響應(yīng)、保證加工環(huán)境高清潔度的直線驅(qū)動(dòng)裝置，可實(shí)現(xiàn)離子源運(yùn)動(dòng)速度無(wú)極調(diào)速，高加速度及重復(fù)定位精度達(dá)到微米級(jí)的位置控制裝置是迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操控方便、響應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)精度和重復(fù)定位精度高且可用于真空環(huán)境的直線運(yùn)動(dòng)的直線驅(qū)動(dòng)
>J-U ρ?α裝直。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種用于真空環(huán)境的高緊湊度精密直線驅(qū)動(dòng)裝置，包括機(jī)座，其特征在于:所述機(jī)座由下至上依次為X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，Z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的第二導(dǎo)軌安裝板通過(guò)螺釘安裝于X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的第一導(dǎo)軌滑塊連接板上，X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一導(dǎo)軌滑塊連接板帶動(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)沿X軸作直線運(yùn)動(dòng)；ζ軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的L形架體的底面通過(guò)螺釘連接于Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的第二導(dǎo)軌滑塊連接板上，Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第二導(dǎo)軌滑塊連接板帶動(dòng)Z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)沿Y軸作直線運(yùn)動(dòng)，Z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可在XY平面內(nèi)沿X、Y軸作直線運(yùn)動(dòng)；z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)本身可沿與XY平面垂直的Z軸移動(dòng)，Z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上通過(guò)螺釘連接有離子源入射角操作系統(tǒng)。
[0007]上述X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括位于所述第一導(dǎo)軌滑塊連接板下方的第一導(dǎo)軌安裝板，所述第一導(dǎo)軌安裝板的左側(cè)上方通過(guò)螺釘連接有第一回饋系統(tǒng)柵尺，所述第一導(dǎo)軌滑塊連接板的左側(cè)下方通過(guò)螺釘連接有第一回饋系統(tǒng)讀數(shù)頭，第一回饋系統(tǒng)柵尺右側(cè)的第一導(dǎo)軌安裝板間隔設(shè)置有兩條第一導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌滑塊連接板通過(guò)螺釘固定有偶數(shù)個(gè)第一導(dǎo)軌滑塊，各第一導(dǎo)軌滑塊與第一導(dǎo)軌配合形成滑配結(jié)構(gòu)，兩條第一導(dǎo)軌之間設(shè)有第一直線電機(jī)，第一直線電機(jī)的定子通過(guò)螺釘連接第一導(dǎo)軌安裝板上，第一直線電機(jī)的動(dòng)子通過(guò)螺釘連接在第一導(dǎo)軌滑塊連接板上，X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)I的運(yùn)動(dòng)通過(guò)第一直線電機(jī)的動(dòng)子108帶動(dòng)第一導(dǎo)軌滑塊連接板、第一導(dǎo)軌滑塊沿第一導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。
[0008]前述X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)速度由控制系統(tǒng)通過(guò)編碼器控制，第一回饋系統(tǒng)柵尺和第一回饋系統(tǒng)讀數(shù)頭構(gòu)成第一光柵回饋系統(tǒng)控制，位置精度由第一光柵回饋系統(tǒng)控制，第一回饋系統(tǒng)讀數(shù)頭可以將檢測(cè)的信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)構(gòu)成全封閉控制回路。該X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)布局合理緊湊、操控方便、響應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)精度和重復(fù)定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]上述第一導(dǎo)軌安裝板的兩端通過(guò)螺釘安裝有與所述第一導(dǎo)軌滑塊位置相應(yīng)的第一限位緩沖擋塊，在第一導(dǎo)軌安裝板沿X軸滑移至極限位置時(shí)，所述第一導(dǎo)軌滑塊與第一限位緩沖擋塊擋配。設(shè)置第一限位緩沖擋塊的第一個(gè)作用是限制第一導(dǎo)軌滑塊的運(yùn)動(dòng)行程，另一個(gè)作用是減弱第一導(dǎo)軌滑塊停止振動(dòng)。
[0010]上述Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括位于所述第二導(dǎo)軌安裝板上方的第二導(dǎo)軌滑塊連接板，所述第二導(dǎo)軌安裝板的左側(cè)上方通過(guò)螺釘連接有第二回饋系統(tǒng)柵尺，所述第二導(dǎo)軌滑塊連接板的左側(cè)下方通過(guò)螺釘連接有第二回饋系統(tǒng)讀數(shù)頭，第二回饋系統(tǒng)柵尺右側(cè)的第二導(dǎo)軌安裝板間隔設(shè)置有兩條第二導(dǎo)軌，所述第二導(dǎo)軌滑塊連接板通過(guò)螺釘固定有偶數(shù)個(gè)第二導(dǎo)軌滑塊，各第二導(dǎo)軌滑塊與第二導(dǎo)軌配合形成滑配結(jié)構(gòu)，兩條導(dǎo)軌之間設(shè)有第二直線電機(jī)，第二直線電機(jī)的定子通過(guò)螺釘連接第二導(dǎo)軌安裝板上，第二直線電機(jī)的動(dòng)子通過(guò)螺釘連接在第二導(dǎo)軌滑塊連接板上，Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)第二直線電機(jī)的動(dòng)子帶動(dòng)第二導(dǎo)軌滑塊連接板、第二導(dǎo)軌滑塊沿第二導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。
[0011]前述Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)速度由控制系統(tǒng)通過(guò)編碼器控制，第二回饋系統(tǒng)柵尺和第二回饋系統(tǒng)讀數(shù)頭構(gòu)成第二光柵回饋系統(tǒng)控制，位置精度由第二光柵回饋系統(tǒng)控制，第二回饋系統(tǒng)讀數(shù)頭可以將檢測(cè)的信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)構(gòu)成全封閉控制回路。該Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)布局合理緊湊、操控方便、響應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)精度和重復(fù)定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]上述第二導(dǎo)軌安裝板的兩端通過(guò)螺釘安裝有與所述第二導(dǎo)軌滑塊位置相應(yīng)的第二限位緩沖擋塊，在第二導(dǎo)軌安裝板沿Y軸滑移至極限位置時(shí)，所述第二導(dǎo)軌滑塊與第二限位緩沖擋塊擋配。設(shè)置第二限位緩沖擋塊的第一個(gè)作用是限制第二導(dǎo)軌滑塊的運(yùn)動(dòng)行程，另一個(gè)作用是減弱第二導(dǎo)軌滑塊停止振動(dòng)。
[0013]上述Z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括通過(guò)螺釘緊密連接在L形架體前部的前部導(dǎo)軌安裝板，前部導(dǎo)軌安裝板的前部通過(guò)螺釘連接有兩條前部導(dǎo)軌，兩條前部導(dǎo)軌前部設(shè)有前部導(dǎo)軌滑塊，前部導(dǎo)軌滑塊通過(guò)螺釘連接在前部導(dǎo)軌滑塊連接板上，各前部導(dǎo)軌和前部導(dǎo)軌滑塊配合形成滑配結(jié)構(gòu)，離子源入射角操縱系統(tǒng)通過(guò)螺釘安裝在導(dǎo)軌滑塊連接板的上方；
[0014]L形架體后部通過(guò)螺釘連接的有后部導(dǎo)軌安裝板，后部導(dǎo)軌安裝板的后部通過(guò)螺釘連接有兩條后部導(dǎo)軌，兩條后部導(dǎo)軌后部設(shè)有后部導(dǎo)軌滑塊，后部導(dǎo)軌滑塊通過(guò)螺釘連接在后部導(dǎo)軌滑塊連接板上，各后部導(dǎo)軌和后部導(dǎo)軌滑塊配合形成滑配結(jié)構(gòu)，所述后部導(dǎo)軌滑塊連接板上通過(guò)螺釘安裝有配重，兩后部導(dǎo)軌之間設(shè)有第三直線電機(jī)，第三直線電機(jī)的定子通過(guò)螺釘安裝在后部導(dǎo)軌安裝板上，第三直線電機(jī)的動(dòng)子通過(guò)螺釘安裝在后部導(dǎo)軌滑塊連接板上；
[0015]所述前部導(dǎo)軌連接板和后部導(dǎo)軌連接板之間通過(guò)安裝在L形架體上的鏈輪配合結(jié)構(gòu)連接在一起；
[0016]Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)第三直線