奈米定位與量測技術報告(行走 )

指 導 老 師：朱志良 博士學 生：李亮延學 號： MA210112日 期： 2013.10.22

目錄行走式壓電原理相位差應用結論參考文獻

行走式壓電原理非共振超音波馬達（ Nanometer Resolution

Ultrasonic Motor ， NRUSM ），其主要驅動原理，就是將多個壓電陶瓷片以不同的形式加以堆疊呈一單點接觸，使的最後的摩擦接觸點（ Friction Tip ），可以依所堆疊的壓電陶瓷片總合的位移量進行移動。

Hashimoto提出的非共振超音波馬達單一摩擦接觸點共使用 8個壓電陶瓷片，主要分為上下兩部分，分別為上方的切線（ Shear ）方向移動，及下方的上下伸縮（ Expend ）移動。最後摩擦接觸點的位移量，為最前面壓電陶瓷片的總合。

單腳相位差通以交流電時因兩組由不同排列方式的壓電材料，產生了左右及上下兩種形變。

雙腳相位差微觀看它在伸長與縮短之間，兩組壓電材料位置會相差 90 度

( 慢 90 度 ) ，若是將兩隻腳組合一起看的話，一來一往間就會相差 180 度產生類似走路的動作。

NRUSM完整的變化動作流程通常都以組來表現，一組會有 2 隻腳，所以會有

2 個摩擦接觸點，為了均勻的施力於載台。共有8 個步驟組成，接著再 8 個步驟動作一直重複，步驟 4 與步驟 8 為主要進行摩擦推動的 2 個步驟，並當其一個摩擦接觸點推動時，另一組縮短使其摩擦接觸點不與載台接觸，並同時調整左右方向已準備下一步的驅動。

NRUSM連續動作流程 8步驟與相位變化圖

應用SEM 必須在真空環境中進行觀察，所以在奈米加工設備的驅動裝置中通過使用非共振超音波馬達，減少了機構驅動裝置的軸數。

結論NRUSM 此機構來帶動定位平台，體積雖小但因為壓電陶瓷片的特性，其定位精準度可達到 0.69nm 、最大速度可達到 85 mm/s 、平均加速度可達到 375 mm/s ，對半導體製程 微機電系統 生醫檢測 精密零件組裝都有很大的幫助。

參考文獻 黃雅君，〃行走式奈米長行程定位平台〃，南台科技大學，機械工程系所期中報告， 2010.

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