Estudio preliminar de un posicionador nanométrico con brazo de palanca

Abstract

El trabajo presenta el modelo pseudorígido simplificado de un sistema de posicionamiento nanométrico que utiliza un brazo de palanca para aumentar el desplazamiento de un actuador piezoeléctrico. Las ecuaciones incluyen la rigidez torsional y axial de las articulaciones flexibles, tipo muesca circular, que vinculan las distintas partes. El modelo permite determinar la deformación axial de las articulaciones y el efecto de la rigidez torsional de la articulación pivote. En todos los casos provocan una reducción del recorrido útil del área de trabajo. El estudio realizado cuantifica el impacto de cada uno de ellos y se compara los resultados obtenidos con el modelo rígido y con el simulado utilizando el método de elementos finitos. Los resultados muestran un error del 2,2% en el desplazamiento del área de trabajo, comparado con la simulación.

This work presents a simplified pseudo-rigid body model of a nanopositioning system with an amplification arm and a piezoelectric stack actuator. The equations include the torsional and axial stiffness of flexure hinges that link the different parts. This model predicts the amount of hinge´s axial deformation and the influence of the pivot hinge torsional stiffness. In all cases they cause a reduction of the working area final displacement. The results are compared with values obtained with a rigid model and by finite element modeling and simulations. The results show 2,2% error in the working area displacement, compared with simulations.