Comparació de rendiment de plataformes de micro-posicionament de tres graus de freqüència per a una circular perfecta, 1

Abstracte:

Aquest estudi se centra en l'anàlisi de la influència de diferents formes de frontissa flexibles en el rendiment d'una plataforma de micro-posicionament. Les característiques estàtiques i dinàmiques de les plataformes amb cercle perfecte, el·lipse, angle recte i frontisses flexibles triangulars es comparen mitjançant el programari d’elements finits ANSYS. A partir de l’anàlisi s’extreu les conclusions següents: diferents plataformes presenten diferents nivells de flexibilitat, sent la plataforma de frontissa d’angle dret que és la més flexible i la plataforma de frontissa triangular és la menys flexible. El cercle perfecte i les frontisses flexibles d’el·lipse tenen una flexibilitat similar. La forma de frontissa afecta significativament el rendiment del moviment de la plataforma, amb la plataforma de frontissa flexible de l’angle dret amb un angle de rotació menor en comparació amb altres plataformes. Hi ha diferències en la sensibilitat del desplaçament entre les diferents plataformes de frontissa, amb la plataforma de frontissa circular que presenta una sensibilitat més elevada en totes les direccions. La forma flexible de la frontissa també influeix en la freqüència natural de la plataforma, amb la plataforma de frontissa de l’angle dret que té la freqüència natural més petita i la plataforma de frontissa triangular que té la més gran. El cercle perfecte i les frontisses flexibles d’el·lipse presenten una flexibilitat similar en termes de freqüència natural. Tenint en compte el rendiment de diferents plataformes de frontissa flexibles, la plataforma de frontissa circular demostra un millor rendiment global.

Els bancs de treball de posicionament a nivell micro-nano tenen un paper crucial en diversos camps com el mecanitzat de precisió, la mesura de precisió, l’enginyeria de microelectrònica, la bioenginyeria, la nanociència i la tecnologia. Aquestes plataformes requereixen precisió de posicionament a nivell de micro-nano, excel·lent estabilitat, rigidesa i resposta ràpida. Els mecanismes compatibles, que utilitzen frontisses flexibles en lloc de parelles cinemàtiques tradicionals, han aparegut com un nou tipus d’estructura de transmissió. Utilitzen la deformació elàstica de les frontisses flexibles per transmetre moviment i força, oferint avantatges com ara fricció mecànica, sense bretxa, alta sensibilitat al moviment i processament senzill. Els mecanismes conformes són especialment adequats per a mecanismes de transmissió en el camp de posicionament de precisió. El mecanisme compliment treballa estretament amb el mecanisme paral·lel, que reforça i complementa els avantatges i els desavantatges del mecanisme compliment. La combinació dels dos pot complir els requisits per al funcionament i el posicionament de precisió, incloent una resolució de moviment elevada, resposta ràpida i mida petita. L’estructura paral·lela és més compacta i ocupa menys espai en comparació amb l’estructura de la sèrie. En conclusió, els mecanismes paral·lels compatibles ofereixen avantatges com ara alta precisió, alta rigidesa, estructura compacta, bona simetria, alta velocitat, gran càrrega autònoma i un bon rendiment dinàmic. Atès que la plataforma de micro-posicionament es basa en la deformació de les frontisses flexibles, l’elecció de la forma de la frontissa té un paper crucial en el seu rendiment. Aquest estudi té com a objectiu dissenyar quatre diferents mecanismes paral·lels compatibles amb 3-RRR amb frontisses flexibles i comparar les seves característiques estàtiques i dinàmiques mitjançant el programari d'anàlisi d'elements finits. Els resultats d'aquesta anàlisi proporcionen informació sobre la selecció de la forma flexible de la frontissa per a mecanismes paral·lels compatibles.