柔性铰链的微动平台设计.pdf

《柔性铰链的微动平台设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第1期56MachineryDesign&Manufacture2014年1月柔性铰链的微动平台设计何伟宏，高健(广东工业大学机械装备制造与控制技术教育部重点实验室，广东广州510640)摘要：根据高性能直线电机直接驱动宏动平台和宏，微双重驱动精密定位机构的要求，基于柔性铰链设计微动平台，实现大行程纳米级别的分辨率和定位精度；微动平台采用压电陶瓷驱动，安装于宏动平台上；整个宏／微系统采用精密绝对光栅和精密增量光栅二级位置检测以解决大行程和高分辨在检测上的矛盾问题，以此为位置反馈实现闭环控制。在平台结构设计的基础上建立系统质量刚度动力学模型，分析平台在阻尼垫块不同的情况的稳定性能

2、。关键词：微动平台；宏微／平台；柔性铰链；动力学仿真中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)O1—0056—03MicroTableDesignofFlexureHingeHEWei-hong，GAOJian(KeyLaboratoryofMechanicalEquipmentManufacturing&ControlTechnologyofMinistryofEducation．GuangdongUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510640，China)Abstract：Onthebasisofthereq

3、uirementsofthemac1otabledrivenbyhigh-pe~ormancelinearmotorandmacro-microdrivingprecisionpositioningmechanism。microtableisdesignedbasedonflexurehinge．whichc帆achievelargestrokeandnanometerpositioning．Micro-tablemountedonthemacro-tableisdrivenbypiezoelectricactuator．High-precisionabsolutegratingandhig

4、h-precisionincrementalgratingareadoptedtosolvetheproblemoflargestrokeandhighresolution．Close—looppositioncontrolcadberealized珊wellBasedonthedesignoftable．thedynamicmodelofmacro—microtablearebuiltandsimulated，theper厂0rm帆cesofthes~temareanalyzedintheend．KeyWords：MicroTable；Macro-MicroTable；FlexureHin

5、ge；DynamicsSimulation1引言具有较高的位移分辨率，再配合压电陶瓷驱动器可实现微小位移，可适合各种介质环境工作。随着微电子技术、计算机技术和通讯技术迅速发展，IC芯片的集成度不断提高。精密定位平台在定位精度和定位速度的发展直接影响着IC封装装备业发展。目前的精密定位平台实现大行程纳米精度定位的一般采用宏微两级平台，文献l3l研制的大行MnF程高精度并联微操作机构HMM，文献研究了宏，微两级驱动的大行程高精度二维定位平台基础技术，综合了微米定位平台和纳米定位平台。在精密检测方面，宏微二级平台有着高速度和高分辨率之间的矛盾，相关领域的学者为此提出了相应的解决方案。文献喂图1柔性

6、铰链受力出了粗一细两级光栅的方法，但是存在精光栅启动位置不确定的问Fig．1StressAnalysisofFlexureHinge题。另外，高速度、高加速度与高精度对机械结构的要求相互制约，目前运用于压电驱动实现微动的柔性铰链主要有：直圆型、相互影响制约了平台的定位精度月。从宏厂微两级平台的角度出发，椭圆型、直角型、抛物线型、双割线型。所以这里设计中柔性铰拟采用增量光栅一绝对光栅的组合测量方法实现宏微二级运动平链移动副以及其伴生运动的抑制为主要研究对象。柔性铰链分析台的位置检测，实现了微平台的精确定位。通过柔性铰链柔度计是基于小变形悬臂梁假设，变形为弹性变形，弯曲变形是由力和算、有限元分析

7、、动力学分析保证微动平台的各项性能。弯矩产生的，考虑了轴向载荷的影响受力，如图1所示。理想情况2微动平台微动部件设计与分析下，柔性铰链绕其中心转动，中心轴的位置应该不变，实际上弯矩2．1柔性铰链选型和拉力的作用下，柔性铰链的转动中心会产生偏移，从而影响了各种微动方面的运用需求要求能实现小范围内微动的机械铰链的转动和运动精度。文献[7】中提出根据材料力学卡式第二定结构不仅要高分辨率，也要结构微小型化。柔【生铰链