Modélisation dynamique et évaluation expérimentale d’un actionneur piézoélectrique à glissement adhésif multi-échelle macro-micro-nano

YUN Hao ,  

CHEN Yanlong ,  

YUAN Lusheng ,  

LI Jingshun ,  

ZHANG Dengpan ,  

摘要

Afin de répondre aux besoins de commande précise à l'intérieur du système d'inspection des plaques en micro et nanoélectronique ainsi que dans le système optique du microscope électronique à balayage, cette étude propose un actionneur piézoélectrique à glissement adhésif à commande multi-échelle macro-micro-nano. Tout d'abord, la conception de la structure mobile et statique de l'actionneur ainsi que son principe de fonctionnement sont expliqués en détail, et les paramètres dimensionnels de la structure statique sont optimisés par simulation par éléments finis. Ensuite, un modèle dynamique de l'actionneur est construit et ses caractéristiques de pas sont analysées. Les résultats de simulation dynamique montrent que l'actionneur a une capacité de déplacement en pas microscopiques. Enfin, un prototype de l'actionneur est fabriqué et un système d'essai est mis en place pour évaluer ses performances de sortie. Les résultats expérimentaux montrent une vitesse maximale à vide de 20,3 mm/s, un déplacement maximal par pas de 15,82 μm, une résolution de positionnement de 70 nm, une charge maximale de 2,2 N, pouvant satisfaire les besoins de commande multi-échelle pour un déplacement continu à grande course macroscopique, un déplacement pas à pas micrométrique et un positionnement nanométrique de haute précision. Cette étude fournit une base théorique et expérimentale importante pour l'application des actionneurs piézoélectriques à glissement adhésif dans la commande des diaphragmes optiques des systèmes de microscopes électroniques à balayage ainsi que dans les plateformes d'inspection des plaques.

关键词

actionneur piézoélectrique à glissement adhésif;multi-échelle;positionnement précis;modélisation dynamique

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