Plataforma de posicionamento piezoelétrica de dois graus de liberdade, grande curso e sem acoplamento por atrito deslizante

WU Tong ,  

YANG Yiling ,  

WU Gaohua ,  

CUI Yuguo ,  

WEI Yanding ,  

摘要

Para atender às demandas de movimentos de posicionamento precisos multidimensionais e de grande alcance em tarefas de microoperação e microassemblagem, adotou-se o princípio de acionamento por atrito deslizante combinado com um mecanismo flexível piezoelétrico para projetar uma plataforma de posicionamento paralela de dois graus de liberdade, com grande curso e sem acoplamento. Um mecanismo tipo ponte foi utilizado para amplificar o deslocamento do atuador piezoelétrico embutido, sendo combinado com uma estrutura de desacoplamento composta para formar um mecanismo de acionamento flexível bidimensional. Guias de rolos cruzados conectam a mesa móvel ao mecanismo de acionamento, e a força de atrito de contato é ajustada por parafusos de pré-carga para obter boas características de movimento por atrito deslizante. Um modelo estático da plataforma de posicionamento foi construído pelo método dos elementos finitos, e foram feitas simulações para analisar o fator de ampliação do deslocamento, o estresse e as frequências naturais. Por fim, um sistema experimental de teste foi montado para validar o desempenho de saída da plataforma. Os resultados experimentais mostram: no modo de acionamento por varredura, com tensão de 150 V, o deslocamento de saída nas direções x e y da plataforma foram 63,84 μm e 62,61 μm, respectivamente, com taxas de acoplamento de 0,52% e 0,59% e resoluções de 6,5 nm e 7,2 nm; no modo de acionamento por passos, com tensão de 120 V, os deslocamentos por passo nas direções x e y foram 47,31 μm e 47,20 μm, respectivamente, com taxas de acoplamento de 0,69% e 0,73%, e as resoluções de movimento para x direto, x reverso, y direto e y reverso foram 0,49, 0,47, 0,47 e 0,42 μm, respectivamente, a carga vertical máxima foi de 50 N, e a plataforma de posicionamento piezoelétrica por atrito deslizante projetada atende aos requisitos de desempenho necessários.

关键词

acionamento piezoelétrico; mecanismo tipo ponte; movimento por atrito deslizante; plataforma de posicionamento

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