Micro positioning mechanism is the key technology in many fields, such as scanning electron microscopy (SEM), x-ray lithography, mask alignment and micro-machining. In the paper, a 3DOF parallel-type micro-positioning mechanism is proposed. This mechanism uses piezo-actuators and Flexure hinge to control x, y and $\theta$ motion. It is shown both analytically and numerically that 2 DOF flexure hinge model was better precision than 1 DOF flexure hinge design.
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT (lead (Pb) zirconia (Zr) Titanate (Ti)) based stack actuator incorporating with the PID (Proportional-Integral-Derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT(lead (Pb) zirconia(Zr) Titanate(Ti)) based stack actuator incorporating with the PID(proportional-integral-derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
a basis such as IT(Information Technology), NT(Nano Technology) and BT(Bio Technology). Recently, NT is applied to various fields that are composed of science, industry, media and semiconductor-micro technology. It has need of IT that is ultra-precision positioning technology with strokes of many hundreds mm and maintenance of nm precision in fields of ultra micro process, ultra precision measurement, photo communication part and photo magnetic memory. This thesis represents optimal design on ultra-precision positioning with single plane X-Y stage and development of artificial control system for adequacy of industrial demand. Also, dynamic simulation on global stage is performed by using ADAMS (Automated Dynamic Analysis of Mechanical System) for the purpose of grasping dynamic characteristic on user designed X-Y global stage. The error between displacements from micro stage and from FEM(Finite Element Method) is 3.53% by verifications of stability on micro stage and control performance. As maximum Von-mises stress on hinge of micro stage is 5.981kg/mm$^2$ that is 1.5% of yield stress, stability on hinge is secured. Preparing previous results, optimal design of micro stage can be possible, and reliance of results with FEM can be secured.
This paper presents the In-process compensation to control cutter runout and improve the machined surface quality. Cutter runout compensation system consists of the micro-positioning servo system with piezoelectric actuator which is embeded in the sliding table to manipulate radial depth of cut in real-time. Cutting force feedback control was proposed in the angle domain based upon repetitive learning control strategy to eliminate chip load variation in end milling process. Micro-positioning control due to adaptive actuation force response improves the machined surface quality by compensation runout effect induced cutting force variation. This result will provide lots of information to build-up the preciswion machining technology.
In this study, actuator, sensor, guide, power transmission element and control method are considered for ultra-precision positioning apparatus. Through previous process, single plane X-Y stage with ultra-precision positioning is manufactured. Global stage for the purpose of materialization with robust system, is combined by using AC servo motor and ball screw and rolling guide. And ultra-precision positioning system is developed by micro stage with elastic hinge type and piezo element. global servo and micro servo for the purpose of materialization positioning accuracy with nm(nanometer) are controlled simultaneously by using incremental encoder and laser interferometer as displacement measurement sensor. Through previous process, ultra-precision positioning system(100mm stroke and $\pm$ l0nm positioning accuracy) with single plane X-Y stage are materialized.
In order to improve the accuracy in the field of simiconductor and LCD research equipment, the demand of XYZ stage which is possible to control X axis, Y axis and Z axis has been increased steadly in place of the existing XY stage which is only practicable to X & Y axis positioning control. This paper presents a new pneumatic actuator for Micro-positioning control in the XYZ stage. Air pressure in a pneumatic actuator is controlled by the E/P Regulator. The control range of pneumatic actuator is about 100 micro-meters and it's construction concept is easy to apply a practical state
In this study, actuator, sensor, guide, power transmission element and control method are considered for ultra-precision positioning apparatus. Through previous process, single plane X-Y stage with ultra-precision positioning is manufactured. Global stage for the purpose of materialization with robust system, is combined by using AC servo motor and ball screw and rolling guide. And ultra-precision positioning system is developed by micro stage with elastic hinge type and piezo element. global servo and micro servo for the purpose of materialization positioning accuracy with nm(nanometer) are controlled simultaneously by using incremental encoder and laser interferometer as displacement measurement sensor. Through previous process, ultra-precision positioning system (100mm stroke and ${\pm}$ 10nm positioning accuracy) with single plane X-Y stage are materialized.
Ultra precision positioning mechanism has been widely used on semiconductor manufacturing equipments, optical spectrum analyzers and cell manipulations. Ultra precision positioning mechanism consists of several actuators, sensors, guides and control systems. Its efficiency depends on each performance of components. The object of this study is to design and analyze the micro stage that is one of the equipments embodied in ultra precision positioning mechanism. The micro stage consists of PZT actuators and flexure hinges. The structural design of flexure hinge is optimized by using RSM and FEM. The control factors concerned with the design of flexure hinges of stage and arms are optimized by minimizing the equivalent stress on the hinge and maximizing 1st natural frequency based on RSM and FEM simulation under various kinds of design conditions.
A micro positioning system using piezoelectric actuators have very wide application region such as ultra-precision machine tool, optical device, measurement systen. In order ro keep a high precision displacement resolution, they use a position sensor and feedback the error. From the practical point of view, a high-resolution displacement sensor system are very expensive and difficult to guarantee such sensitive sensors work properly in the hard opera- tion environment of industry. In this study, a micro-positioning grinding table which does not require position sensor but uses piezoelectric voltage feedback, has been developed. It is driven by hystersis-considering reference input voltage which calculated from computer and then uses actuator/sensor characteristics of piezoelectric materials. From the result of experiments we proved a fast and stable response of micro-positioning system and suggested efficient technique to control the piezoelectric actuator. And through grinding experiments, it is revealed that a characteristics of ground surfaces transient to plastic deformation as extremely small depth of grinding.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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