压电陶瓷微进给工作台的设计及其实验研究

本文论述了一台由电致伸缩陶瓷制动器驱动的微进给工作台的研制过程。设计了工作台的主体结构、预紧力加载机构及密封装置，并利用高等材料力学和有限元法优化了主要变形元件。通过ＨＰ５５２８Ａ激光测距系统对其特性进行了测试。工作台最大行程１６μｍ，位移分辨率小于０．１μｍ，重复定位精度０．１μｍ。

平面磨床带测力功能微进给工作台的研制

研制了用于硬脆材料精密镜面磨削的带测力功能微进给工作台。该工作台以电致伸缩传感器实现微量进给 ,具有体积小、制造方便、可靠性好、分辨率高等特点 ,为实现硬脆材料的镜面磨削提供了有利条件。

微进给工作台伺服控制技术

为实现母盘刻录机中光学头的精密进给,研制了精密微进给工作台及其伺服控制系统。利用线光栅作为工作台位移检测工具,采用数字比例积分微分(PID)伺服滤波器实现位移控制。经实验方法测定,系统摩擦可以近似为Coulomb摩擦加Stribeck效应的模型。采用了基于该模型的摩擦补偿方法以消除电机死区影响。为实现精确轨迹控制,控制系统采用了零相位误差跟踪控制(ZPETC)技术。针对高增益PID、摩擦补偿和ZPETC加摩擦补偿这3种控制方法,分别进行了轨迹跟踪实验,其轨迹误差分别为±0.8、±0.6和±0.3μm。

基于有限元分析的纳米级微进给工作台的设计

采用平行板移动副设计了压电陶瓷驱动纳米级微进给工作台。用有限元方法系统的分析了铰链的各个几何参数对工作台的静、动态特性的影响。举例给出了如何来利用有限元方法选择铰链尺寸,使工作台各性能参数均满足设计要求。

温度对超精密微位移系统定位精度影响的研究

超精密微位移系统的定位精度除了与其本身的特性有关外,还与工作环境等因素密切相关。本文系统地分析了温度对压电陶瓷微驱动器、微进给工作台和检测元件的影响。采用有限元方法给出了微进给工作台在环境温度发生变化时的变形云图,说明了温度影响微进给工作台定位精度的原理。对各种检测元件受温度的影响进行了分析对比。最后从环境温度的控制、材料选择和检测元件3个方面给出了解决的措施。