4.1 實驗流程與設備
4.2.6 摩擦力量測
4.2.6 摩擦力量測
本研究的重點之一為底座與可動件間動、靜摩擦力的轉換，因此進行了以下 的實驗，將摩擦力的值完整的量測出來。量測的過程如上視圖 4.17 所示，懸臂 樑底部透過一根細針與可動件接觸，確保可動件施予懸臂樑的作用力固定在同一 個點上，當系統未達到共振時，以精密位移平台調整懸臂樑基座產生 Y 方向的 位移，此時可動件與底座間的摩擦力值等於懸臂樑尾端撓曲所產生的恢復力，則 可動件靜止不動，隨著位移量逐漸增加，當懸臂樑的恢復力值超過可動件與底座 間的最大靜摩擦力時，可動件就會產生滑動，將滑動的瞬間所量測到的位移量ΔY 帶入式(4-1)即可換算得最大靜摩擦力值。相反地若系統未達到共振，重複上述的 動作，將滑動瞬間所量測到的位移量換算，即可得接觸面上動摩擦力的值。
圖 4.17 摩擦力量測上視圖
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底座與可動件間最大靜摩擦力與動摩擦力各量測十二次，實驗所得結果如圖
4.18 所示，最大靜摩擦力的平均值為 97.9mN、標準差為 3.06 mN，動摩擦力的 平均值為 76.3mN、標準差為 0.88 mN，由實驗結果可看出最大靜摩擦力與動摩 擦力相差約為 20mN。
圖 4.18 摩擦力實驗數據圖
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五、結論與展望
本研究致動器設計的重點為運用簡單的原理，動、靜摩擦力間的轉換，成功 設計出單自由度的混合式致動器，並以電腦輔助設計的實體模型將整體機構實體 化，最後運用高精度的量測、擷取設備，經由實驗成功驗證其性能。
根據實驗量測的結果，本研究所設計的致動器具有長行程 6mm(雷射位移感 測器所能量測的最大範圍)、微米級的步進解析度，在快速步進模式下，致動器 步進解析度為 41µm、速度達 109.95µm/s、出力大小為 1891.9µN；在高解析度步 進模式下，致動器步進解析度為 1.7µm、速度達 5.39µm/s、出力大小為 1473.8µN。
在設計致動器時，設計的主要關鍵點為可動件與底座間動、靜摩擦力的轉換，
首先必頇選擇適當的材料和加工方式來製作可動件以及底座，若可動件與底座間 動摩擦力太大，線圈就無法順利趨動可動件產生位移，若摩擦力太小則會使可動 件無法迅速的靜止下來。另外，在設定單晶片輸出的方波頻率、Pulse Width 時，
必頇注意到是否會使致動器產生不可控制現象，由於慣性的關係，可動件會先滑 行一段距離後才靜止下來，若在可動件靜止之前，方波即進入了下個週期使可動 件產生下一步的位移，致動器就會產生不可控制的現象。
判斷致動器性能優劣的主要指標為速度、解析度、推力大小等，在未來發展 方面，可以選用不同的材料來製作底座與可動件，改變接觸面間摩擦力大小，使
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致動器能更快速的靜止下來，提高致動器位移速度、解析度。最後測詴致動器軌 跡追蹤特性的實驗。
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六、參考文獻
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附錄A 開關電路圖
49 (Rare Earth) 鋁鎳鈷
Maximum Energy Product
MGOe 11 4.6 2.2 32 17 48 11
溫度係數α(Br) Temperature Coefficient α
%/K -0.02 -0.18 -0.18 -0.0.3 -0.03 -0.11 -0.10
溫度係數β(iHc) Temperature Coefficient β
%/K ~0 +0.4 +0.4 -0.2 -0.2 -0.6 -0.4