2자유도 대행정 무결합 압전 점착-미끄럼 위치 결정 플랫폼

WU Tong ,  

YANG Yiling ,  

WU Gaohua ,  

CUI Yuguo ,  

WEI Yanding ,  

摘要

마이크로 조작 및 마이크로 조립 작업에 대한 다차원 대범위 정밀 위치 이동 요구를 위해 점착-미끄럼 구동 원리를 채택하고 압전 유연 기구를 결합하여 2자유도, 대행정, 비결합 병렬 위치 결정 플랫폼을 설계하였다. 브릿지 메커니즘을 이용해 내장된 압전 구동기의 변위 증폭을 구현하고 복합 해석 구조와 결합하여 2차원 유연 구동 기구를 구성하였다. 교차 롤러 가이드는 이동대와 구동 기구를 연결하며, 예압 나사를 통해 접촉 마찰력을 조절하여 우수한 점착-미끄럼 운동 특성을 얻었다. 유한 요소법을 사용하여 위치 결정 플랫폼의 정적 모델을 구축하고 변위 증폭 배수, 응력 및 고유 진동수에 대해 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 마지막으로 실험 테스트 시스템을 구축하여 위치 결정 플랫폼의 출력 성능을 검증하였다. 실험 결과는 다음과 같다: 스캔 구동 모드에서 구동 전압이 150 V일 때, 플랫폼의 x 및 y방향 출력 변위는 각각 63.84 μm 및 62.61 μm이며, 결합 비율은 0.52% 및 0.59%, 해상도는 6.5 nm 및 7.2 nm이다; 스텝 구동 모드에서 구동 전압이 120 V일 때, 플랫폼의 x 및 y방향 단일 스텝 변위는 각각 47.31 μm 및 47.20 μm이며, 결합 비율은 0.69% 및 0.73%, x 정방향, x 역방향, y 정방향 및 y 역방향 운동 해상도는 각각 0.49, 0.47, 0.47 및 0.42 μm이고, 최대 수직 적재 하중은 50 N이며, 설계된 압전 점착-미끄럼 위치 결정 플랫폼은 요구되는 성능을 만족한다.

关键词

압전 구동; 브리지 메커니즘; 점착-미끄럼 운동; 위치 결정 플랫폼

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