精密微米致动器

摘要

本创作系利用堆叠积层型压电材料制成「精密微米致动器」，以用来控制精密机械加工或半导体制程或光蚀刻之微量进给或真空璃子束高压极板定位等。堆叠积层型压电材料虽具有体积小，响应快速，位移解析度高，高的机电转换效率，轴向推力大等优点，但其位移的变化曲线若在电压驱动源下位移却有迟滞现象。本创作运用盘形弹簧给予预压，可由后方之螺钉微调预压量，以消除压电材料的非线性迟滞现象，达到较理想的直线位移。并利用钢珠顶压压电材料，使工作的位移线成一直线，不致使压电材料产生弯曲应力而破坏。

主权项

1.一种「精密微米致动器」,该主要机构元件有:致动器主体、微动杆、盘形弹簧、压电材料(PZT)、固定螺钉、钢珠等六种零件组合而成;致动器主体是外壳本体,内部有一深孔是压电材料之容纳室,前端有一小孔,要求加工精度很高,为防止因粗糙度所造成微动杆的阻尼效应,而使微米进给有误差,后端是螺纹孔,主要是固定螺钉调整预压用;微动杆做为微米进给用之推杆,前端杆部与第一件配合,故要求加工精度亦高,杆端头部可做成平头或圆头,后端大径杆部有一90圆锥孔,是钢珠定位的穴孔;盘形弹簧规格为6mm10mm0.5t,弹簧系数K値约为295Kg/mm,使用2个盘形弹簧,采反向垒法;压电材料为Pd0.98Cd0.02(Ni1/3ND2/3) 0.45Zr0.21Ti0.34 O3,尺寸为6X6X19公厘,供给电压为直流电压0-100V,位移量约0-15m ,预压给予15Kg会得到最佳位移曲线;固定螺钉系采用「杯形端部六角承窝固定螺钉」,杯形端用于钢珠定位,六角承窝可用于微调预压;钢珠规格为5,使用2颗,分为位于压电材料两侧使顶压成一直线,保持确动的位移动作。图式简单说明:第一图:系本创作之精密微米致动器全剖面组合图;用以说明本创作各零件之名称及相对关系。第二图:系裸露压电材料在供给直流电压时所产生之位移曲线图;用以说明压电材料之迟滞现象。第三图:系裸露压电材料之放置受载情况说明图;用以说明压电材料受不同负载情况之优劣。第四图:系裸露压电材料在负载15Kg下供给直流电压所产生之位移曲线图;用以说明压电材料受预压15kg可得较趋近线性之位移。第五图:系本创作之精密微米致动器立体系统图,用以说明各零件的相关位置及组装方向。