압전 섬유 구동 2자유도 크로스 스케일 점착-슬립 운동 플랫폼

MO Yannan ,  

YANG Yiling ,  

MENG Tianchang ,  

WEI Yanding ,  

CUI Yuguo ,  

摘要

미세 가공 및 미세 조립 분야에서 다자유도, 대행정 및 고정밀 운동 요구를 충족하기 위해 압전 점착-슬립 구동의 2자유도 크로스 스케일 병렬 해리 운동 플랫폼을 제안하였다. 압전 섬유 구동 순응 메커니즘을 채용하고, 구동-구조 일체형 아치형 구동 단위를 설계하여 나노 수준의 운동 분해능을 실현하고 단일 스텝 출력 변위를 향상시키며 2차원 평면 운동을 해리하였다. 이후 점착-슬립 구동 원리를 이용하여 대행정 운동을 구현하고, 만능 베어링과 조절 가능한 지지 기둥을 채용하여 하중 용량을 향상시켰다. 그 다음 유한 요소법을 통해 플랫폼 이론 모델을 구축하고 출력 변위 및 고유 진동수를 시뮬레이션하였다. 마지막으로 실험 플랫폼을 구축하여 관련 성능을 테스트하였다. 실험 결과 연속 보폭 운동 시, 압전 점착-슬립 운동 플랫폼의 x, y 방향 병진의 최대 단일 스텝 변위는 각각 249.6 μm와 237.3 μm이며, 운동 범위는 16.10 mm×16.08 mm였다. 수직 하중이 30 N일 때에도 점착-슬립 운동 플랫폼은 16.0 μm의 단일 스텝 출력 변위를 유지하였다. 또한 단일 스텝 정밀 운동 시 변위 분해능은 각각 6.3 nm와 6.8 nm였다. 따라서 설계된 압전 점착-슬립 운동 플랫폼은 다차원 크로스 스케일 마이크로-나노 운동 요구를 만족할 수 있다.

关键词

압전 구동; 점착-슬립 운동; 순응 메커니즘; 2자유도

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