多自由度、大行程、高精度の動作要求を持つマイクロ操作・マイクロアセンブリ分野に対し、圧電粘滑駆動による二自由度の多スケール並列デカップリング運動プラットフォームを提案する。圧電繊維駆動の柔軟機構を採用し、駆動構造一体型のアーチ型駆動ユニットを設計することで、ナノメートル級の運動分解能を実現し、単一ステップの出力変位を向上させ、二次元平面の運動をデカップリングする。次に、粘滑駆動原理を用いて大行程運動を実現し、万向軸受と調整可能な支持柱を用いて耐荷重能力を向上させる。その後、有限要素法によりプラットフォームの理論モデルを構築し、出力変位と固有周波数のシミュレーション解析を行う。最後に、実験プラットフォームを構築し、関連性能をテストした。実験結果は、連続ステップ運動時に圧電粘滑運動プラットフォームのx軸およびy軸方向の平行移動における最大単一ステップ変位がそれぞれ249.6 μmおよび237.3 μmであり、運動範囲が16.10 mm×16.08 mmであることを示した。垂直荷重30 Nの場合でも、粘滑運動プラットフォームは16.0 μmの単一ステップ出力変位を維持する。さらに、単一ステップ精密運動時の変位分解能はそれぞれ6.3 nmおよび6.8 nmであった。したがって、設計された圧電粘滑運動プラットフォームは多次元多スケールの微細ナノ運動要求を満たすことができる。

圧電駆動;粘滑運動;柔軟機構;二自由度