| 主权项 |
1.一种利用压电致动器的高精密气压定位方法,其系气压驱动系统与控制系统之配合,于目标移动台上安装由压电致动器所组成之冲击力产生机构,并经由第一步骤之快速粗定位,以及第二步骤之高精密定位方式,去控制气压缸两进出孔之压力差,使压力差所造成的作用在活塞环上的净力小于欲驱动之顶杆、移动台所受的摩擦力,再给予压电致动器瞬间膨胀及收缩的电压波形以产生冲击力驱动顶杆或移动台微动,而能获得微/奈米尺度之精确步幅为特征之驱动方法。2.如申请专利范围第1项所述之利用压电致动器的高精密气压定位方法,其中,气压驱动系统之气压缸,是设置在平台面上所设置的固定架上,气压缸的顶杆前端设置移动台,并于固定架上设置导轨,使导轨穿过移动台,而在移动台端面设置压电致动器,并于压电致动器末端设置惯性体;其控制系统架构包括设置个人电脑,气压供给之气压源、空气滤清器、管路配件,伺服阀/比例阀、量测移动台位置之位移感测器,以及与控制用个人电脑间沟通之类比/数位转换介面及电源增幅器所组成;其第一步骤之快速粗定位,是以气压缸的左右气孔连接伺服阀/比例阀,伺服阀/比例阀的作动是由外在电压所控制,给予伺服阀/比例阀一电压,使气压缸的顶杆移动,并由位移感测器来回馈移动台位置,及利用个人电脑来做控制,经个人电脑与目标位置做比对,及计算其控制模式之误差量后,将输出电压之讯号传送至伺服阀/比例阀,使气压缸做定位控制,直到移动台达到目标位置之误差范围内,才停止作动;其第二步骤之高精密定位控制方法,先利用伺服阀/比例阀来控制气压缸两进出孔之压力差,但压力差所产生之力量小于驱动移动台所需之力量,亦即小于移动台与平台滑道间以及气压缸之活塞环与管壁间之摩擦力,所以,移动台不产生位移,此时,可藉由电源增幅器给予驱动电压于压电致动器,使其产生冲击力,以克服摩擦力及驱动移动台,并以微/奈米的步幅微动,使移动台前进或后退,而移动台的位移量可由位移感测器来量测回馈移动台之现在位置,并经由AD/DA介面(数位、类比转换介面)及利用个人电脑来做控制,经个人电脑与目标位置做比对,并计算其控制模式之误差后,将输出电压之讯号传送至冲击力产生机构,其所产生之冲击力驱动移动台,直到移动台达到目标位置之误差范围内。3.如申请专利范围第1项所述之利用压电致动器的高精密气压定位方法,其中,气压驱动系统之气压缸,是设置在平台面上所设置的固定架上,气压缸的顶杆前端设置移动台,并于固定架上设置导轨,使导轨穿过移动台,于移动台端面与顶杆末端之间设置压电致动器;其控制系统架构包括设置个人电脑,气压供给之气压源、空气滤清器、管路配件,伺服阀/比例阀、量测移动台位置之位移感测器,以及与控制用个人电脑间沟通之类比/数位转换介面及电源增幅器所组成;其第一步骤之快速粗定位,是以气压缸的左右气孔连接伺服阀/比例阀,伺服阀/比例阀的作动是由外在电压所控制,给予伺服阀/比例阀一电压,使气压缸的顶杆移动,并由位移感测器来回馈移动台位置,及利用个人电脑来做控制,经个人电脑与目标位置做比对,及计算其控制模式之误差量后,将输出电压之讯号传送至伺服阀/比例阀,使气压缸做定位控制,直到移动台达到目标位置之误差范围内,才停止作动;其第二步骤之高精密定位控制方法,先利用伺服阀/比例阀来控制气压缸两进出孔之压力差,但压力差所产生的力量小于驱动移动台所需的力量,亦即小于移动台与平台滑道间以及气压缸之活塞环与管壁间之摩擦力,所以,移动台不产生位移,此时,可藉由电源增幅器给予驱动电压于压电致动器,使其产生冲击力,以克服摩擦力及驱动移动台,并以微/奈米的步幅微动,使移动台前进或后退,而移动台的位移量可由位移感测器来量测回馈移动台之现在位置,并经由AD/DA介面(数位、类比转换介面)及利用个人电脑来做控制,经个人电脑与目标位置做比对,并计算其控制模式之误差后,将输出电压之讯号传送至冲击力产生机构,其所产生之冲击力驱动移动台,直到移动台达到目标位置之误差范围内。图式简单说明:第一图:本发明第一种实施例结构之立体示意图。第二图:本发明第二种实施例结构之立体示意图。第三图:本发明第一种实施例结构之系统控制图。第四图:本发明第二种实施例结构之系统控制图。第五图:本发明之比例阀的电压与压差关系图。第六图:本发明驱动压电致动器的电压波形图。第七图:本发明方法的程序图。第八图:本发明中有关快速粗定位的位移特性图。第九图:本发明中施予较小电压于压电式冲击力产生机构之高精密位移特性图。第十图:本发明中施予较大电压于压电式冲击力产生机构之高精密位移特性图。第十一图:本发明中以压电致动器的驱动电压为参数,去量测位移量与压差的关系图。第十二图:本发明中有关快速粗定位以及高精密定位的位移特性图。第十三图:传统气压缸中设置压电致动器的示意图。 |
