一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析

研究开发了一种采用柔性铰链导向的二维光学调整微定位工作台,建立了工作台的简化模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿x、y方向刚度及前二阶固有频率解析式。进行了微定位工作台固有频率及沿x、y方向刚度的试验测试,并结合解析方法和有限元方法对微定位工作台设计刚度及动力特性进行分析验证。有限元分析表明:当工作台的直角平板柔性铰链长度较小而铰链宽度较大时,其刚度、频率及驱动力较高,铰链根部应力集中也较严重。通过改变柔性铰链的特征参数,可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出了一种优选微定位工作台柔性铰链参数的简易方法。

具有纳米级分辨率的超精密定位工作台

柔性铰链精密定位工作台具有直接传动、无摩擦、结构紧凑、重量轻、刚度好及分辨率高等优点。设计了一种具有较大传动比的定位工作台 ,介绍了其系统结构和工作原理 ,并对刚度性能作了分析。利用双频激光干涉仪对压电陶瓷驱动下的工作台特性进行了测量。结果表明 ,该工作台具有纳米级的分辨率和定位精度。

冷压印光刻工艺精密定位工作台的研制

冷压印光刻工艺是一种将模板图形翻制到硅片上的技术。为了获得高分辨率压印图形 ,为压印光刻机设计了一个精密定位工作台。精密定位工作台是压印光刻机的关键部件 ,它既能够保证模板 -抗蚀剂 -硅片结构间的接触均匀一致 ,并实现模板与承片台间的三个运动自由度 ,即沿 z轴的直线运动和绕 x、y轴的旋转运动 (α和β) ,又可以实现步进对准所需要的沿x、y轴的直线运动和绕 z轴的旋转运动 ( θ)。设计中采用了柔性机械结构 ,消除了使用铰链连接所引起的间隙与摩擦等问题。压印实验结果显示定位系统在 2 0 0 mm的行程中 ,精密定位工作台定位精度达到 8nm以内。实现了压印光刻工艺在集成电路制造中的高精度定位要求。

基于微定位工作台的精密磨削过程动力学建模与误差补偿技术

为了消除传统平面磨床砂轮振动对加工精度的影响,提出了采用自行设计的纳米级微定位工作台进行在线动态补偿的方法。为了对平面磨床的动平台上安装有微定位工作台的新型机床磨削过程的特性进行研究,分析了磨头-砂轮-微定位工作台组成系统的动力学行为。运用模态综合理论和拉格朗日方程建立了磨削过程模态坐标下的动力学模型,并利用状态空间方法得到了磨床在模态坐标下振动响应的数值计算公式。由振型叠加原理,得到具有微定位工作台补偿装置的新型平面磨床在物理坐标下的响应。在此基础上分析了磨床系统的动态特性和补偿前后的加工精度。仿真结果表明,采用微定位工作台进行在线振动补偿,可有效地提高加工工件的表面质量。

三维精密定位工作台的控制系统的研究

对三维精密工作台快速定位系统的控制原理及结构组成进行了研究,并对系统进行理论和实验分析。为了实现高精度的快速定位,系统采用了独立伺服控制技术以及变结构的PID自适应控制算法,达到了满意的定位精度。

三自由度精密定位工作台工作空间分析及优化

针对纳米压印光刻技术(NIL)过程中的纳米级空间定位要求,设计了一种采用柔性并联构型和压电陶瓷驱动的三自由度精密定位工作台。基于伪刚体(PRB)模型理论将柔性铰链等效为理想转动副和线性扭簧,建立了精密定位平台的PRB模型,并以此分析了该类工作台的逆运动学特性;根据弹性铰链转角范围所限定的约束条件分析了定位工作台的工作空间。另外,为了达到以预定的全局条件数为约束条件的最大工作空间体积,对工作台结构参数进行优化,并通过数值仿真验证其有效性。

压电式微定位工作台及其控制系统

为了提高机床的定位精度,研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位工作台。微定位工作台在滚珠丝杠副驱动的基础上,对工作台进行了二次精定位。给出了工作台的设计简图,并对其动力学模型进行了分析,结合检测装置和微机控制系统,设计了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位控制系统。实测表明,微定位工作台定位分辨率可达到0.01μm,可满足精密、超精密加工的需要。

三自由度微定位工作台的设计与特性分析

设计一种用于平面磨削主动控制的新型数控微定位工作台。该工作台采用三个安装在底座上的压电陶瓷 (PZT)驱动器驱动动平台 ,三个圆形凹槽弹性铰链构成的弹性环节实现对压电陶瓷驱动器的预紧。为了提高定位精度采用三个高精度的电容式位移传感器用来测量动平台的输出 ,从而形成闭环控制系统。采用有限元分析软件ANSYS对微定位工作台的静、动态特性进行了数值分析。

微定位工作台的非线性PID控制

为了消除压电陶瓷的迟滞、蠕变等非线性对定位精度的影响 ,采用了非线性PID控制算法来实现微定位工作台的实时控制。利用跟踪微分器对信号进行跟踪并得到其微分信号 ,提高了控制系统的鲁棒性。通过计算机仿真 。

用迈克尔逊干涉仪测微定位工作台的位移

将迈克尔逊干涉实验装置用于用压电陶瓷驱动和柔性铰链导向的一体化微定位工作台,通过实验研究了其位移与电压的关系.实验结果表明它们在限定的工作范围内具有良好的二次曲线关系.另外,还对影响系统定位的误差作了相关分析.

浅谈三自由度精密定位工作台设计与制造工艺技术

精密定位工作台是光刻系统的核心,在实践加工过程中,工作台定位精度与设备对准精度、图形加工时的位移精度等密切相关。定位精度高低会影响产品生产质量。文章从设计理论基础入手,对三自由度精密定位工作台设计及工艺技术进行了分析,最后对定位工作台精度进行实验。

在60t定位工作台上实现微米精铣加工

为加工最大重量达60t的精密部件研翩了一台龙门铣床，其核心部件是重载荷定位工作台，在主加工时间内，吨级重量的零件已同时被放置在机床之外的工件托盘上，由此，仅需几分钟便实现重载荷工件换装。

提高精密工作台定位精度的温度补偿研究

精密定位工作台温度的变化直接影响工作台的定位精度。通过建立精密定位工作台热膨胀模型,分析工作台在不同固定方式下的温度变化对定位精度的影响,给出了基于温度精密测量的工作台定位精度实时补偿方法,并通过实验对补偿方法的效果进行了验证,证明方法有十分明显的补偿效果。

SUCONET现场总线在WGZT-15/7精密定位工作台控制中的应用

本文简要介绍了SUCONET K现场总线在防爆工作台的控制系统中的应用情况,系统由一台主站和五台从站组成,能完成工作台上工件的水平和旋转运动,满足探伤机头和实时图像采集对工件位置的要求。

变频器在定位工作台上的应用

本文主要介绍变频器在精密定位工作台系统中的应用。它采用Suconet K现场总线下的可编程序控制器、变频器、高速计数器等设备,通过对主动轮(辊)上的旋转编码器输出脉冲的检测,控制变频器的频率和功率输出,达到对所需的移动距离和旋转角度控制,实现精确定位。

X射线光刻机中应用的精密定位工作台

为适应超大规模集成电路器件的发展，微电路图形的特征线宽愈来愈细的特点，发展了电子束光刻及Ｘ射线光刻，而Ｘ射线光刻由于其极高的分辨率，对未来的大规模集成电路器件的制作具有很大的应用潜力。随之而来的是要有高精度的定位工作台，以保证高套刻精度的要求。

超精密磨削辅助工作台及结构静动态特性研究

研制了一种基于高刚度PZT作动器的超精密定位工作台 ,其特点是采用弹性铰链预紧和提供工作台侧向刚度 ,结构简单 ,动态响应速度快 ,分辨率高 .为防止PZT作动器受到过大弯力作用和动平台弯曲变形 ,在动平台与PZT作动器间加入弹性缓冲环节和辅助弹性隔离板 .另外 ,对工作台输入输出特性、静动态刚度和模态振型、以及受外力作用时产生的静态位移误差进行了试验研究 .试验数据表明 ,该工作台可作为精密磨床的辅助工作台 。

新型一维位移工作台的设计及特性分析

研究开发了一种能实现大量程位移和纳米级定位精度的一维位移工作台。工作台采用粗、精两级定位机构，以精密衍射光栅传感器组成工作台位移的闭环检测系统。工作台可以实现0～6mm的位移及1nm的定位分辨力。文中建立了由压电陶瓷驱动和柔性铰链导向的精定位机构的机电耦合模型，进行了精定位机构的模态分析和静力学分析，并采用ANSYS软件进行了有限元仿真运算。最后给出了工作台在表面三维微观形貌测量仪中的应用结果。

PLC技术在工作台定位改造中的应用

本文通过平面磨床改造实例,介绍了PLC技术在设备工作台定位改造中的应用,阐述了改造的基本方案和设计思路。

白光干涉轮廓仪工作台的设计及有限元分析

研究开发了一种能实现大量程位移和纳米级定位精度的一维位移工作台。工作台采用了粗、精2级定位机构,以精密衍射光栅传感器组成工作台位移的闭环检测系统。文中对由压电陶瓷驱动和柔性铰链导向的精定位机构进行了力学建模分析,并对其进行了有限元仿真运算。设计的工作台已成功应用于白光干涉轮廓测量仪,文中给出了轮廓仪部分测量结果。