השוואת ביצועים של פלטפורמות מיקום מיקרו-מיקרו של שלוש מעלות מעגל עגול מושלם, 1

תַקצִיר:

מחקר זה מתמקד בניתוח ההשפעה של צורות ציר גמישות שונות על הביצועים של פלטפורמת מיקום מיקרו. המאפיינים הסטטיים והדינמיים של פלטפורמות עם מעגל מושלם, אליפסה, זווית ימנית וצירים גמישים משולשים משווים באמצעות תוכנת Element Software Ansys. המסקנות הבאות נשלחות מהניתוח: פלטפורמות שונות מציגות רמות שונות של גמישות, כאשר פלטפורמת הציר הזווית הימנית היא הגמישה ביותר ופלטפורמת הציר המשולשת היא הכי פחות גמישה. למעגל המושלם ובצירים הגמישים של אליפסה יש גמישות דומה. צורת הציר משפיעה באופן משמעותי על ביצועי התנועה של הפלטפורמה, כאשר פלטפורמת הציר הגמישה בזווית הימנית בעלת זווית סיבוב קטנה יותר בהשוואה לפלטפורמות אחרות. ישנם הבדלים ברגישות העקירה בין פלטפורמות הציר השונות, כאשר פלטפורמת הציר המעגלית מציגה רגישות גבוהה יותר לכל הכיוונים. צורת הציר הגמישה משפיעה גם על התדר הטבעי של הרציף, כאשר פלטפורמת הציר הזווית הימנית בעלת התדר הטבעי הקטן ביותר ועל פלטפורמת הציר המשולשת עם הגדולה ביותר. המעגל המושלם ואליפסה צירים גמישים מראים גמישות דומה מבחינת התדר הטבעי. בהתחשב בביצועים של פלטפורמות ציר גמישות שונות, פלטפורמת הציר המעגלית מדגימה ביצועים כוללים טובים יותר.

ספסלי עבודה ברמת מיקרו-ננו ממלאים תפקיד מכריע בתחומים שונים כמו עיבוד דיוק, מדידת דיוק, הנדסת מיקרו-אלקטרוניקה, הנדסה ביולוגית, ננו-מדע וטכנולוגיה. פלטפורמות אלה דורשות דיוק מיקום מיקרו-ננו, יציבות מצוינת, נוקשות ותגובה מהירה. מנגנונים תואמים, המשתמשים בצירים גמישים במקום זוגות קינמטיים מסורתיים, התגלו כסוג חדש של מבנה הילוכים. הם משתמשים בעיוות אלסטי של צירים גמישים כדי להעביר תנועה וכוח, ומציעים יתרונות כמו ללא חיכוך מכני, אין פער, רגישות לתנועה גבוהה ועיבוד פשוט. מנגנונים תואמים מתאימים במיוחד למנגנוני העברה בתחום מיקום הדיוק. המנגנון התואם פועל מקרוב עם המנגנון המקביל, המחזק ומשלים את היתרונות והחסרונות של המנגנון התואם. השילוב של השניים יכול לעמוד בדרישות להפעלה ומיקום מדויק, כולל רזולוציית תנועה גבוהה, תגובה מהירה וגודל קטן. המבנה המקביל קומפקטי יותר ותופס פחות מקום בהשוואה למבנה הסדרה. לסיכום, מנגנונים מקבילים תואמים מציעים יתרונות כמו דיוק גבוה, קשיחות גבוהה, מבנה קומפקטי, סימטריה טובה, מהירות גבוהה, עומס גדול במשקל עצמי וביצועים דינאמיים טובים. מכיוון שפלטפורמת מיקום המיקרו מסתמכת על עיוות של צירים גמישים, הבחירה בצורת ציר ממלאת תפקיד מכריע בביצועיה. מחקר זה נועד לתכנן ארבעה מנגנונים מקבילים שונים תואמים 3-RR עם צירים גמישים ולהשוות את המאפיינים הסטטיים והדינמיים שלהם באמצעות תוכנת ניתוח אלמנטים סופיים. תוצאות ניתוח זה מספקות תובנות לגבי בחירת צורת הציר הגמיש למנגנונים מקבילים תואמים.