Kombinace flexibilních závěsů s piezoelektrickými aktivacemi_hinge znalostí_tallsen

Piezoelektrické ovladače jsou známé pro jejich hladký pohyb, vysokou rozlišení, vysokou tuhost a vysokou účinnost přeměny energie. Jsou ideální pro přesné umístění v inženýrských aplikacích. Tyto akční členy však obvykle mají jen několik desítek mikronů posunu, což nemusí stačit pro mnoho aplikací, které vyžadují větší rozsah pohybu.

K překonání tohoto omezení lze flexibilní závěsy použít ve spojení s piezoelektrickými ovladači. Flexibilní závěsy poskytují hladký pohyb, nevyžadují mazání, nemají vůli ani tření a nabízejí vysokou přesnost. Jsou to nejvhodnější metoda pro dosažení posunu pohonu. Kromě toho mechanismus flexibilního závěsu poskytuje vhodné předpětí pro piezoelektrický ovladač, což zabraňuje jeho podrobení tahovému napětí.

Existuje několik typických příkladů použití pohonu piezoelektrických prvků a přenosu flexibilního mechanismu závěsu:

1. Ultra-přesná polohovací tabulka: Americký národní úřad pro standardy vyvinul mikropozice pracovní stůl v roce 1978 pro měření šířky linek fotomasků. Pracovní stůl je poháněn piezoelektrickými prvky a pro amplifikaci posunu se používá flexibilní závěsné mechanismus. Je kompaktní, pracuje ve vakuu a může lineárně umístit objekty v pracovním rozmezí 50 mm s rozlišením 1nm nebo lepší.

2. Skenovací tunelovací mikroskop (STM): Pro rozšíření rozsahu měření STM se vědci vyvinuli obourozměrným ultra-přesným pracovním stolkům řízeným piezoelektricky řízeným flexibilním závěsem. Tyto pracovní tabulky umožňují velká měření pole. Například americký národní úřad pro standardy vykázal sondu STM 500pm x 500pm s zorným polem 500 mm. Pracovní stůl X-Y je poháněn piezoelektrickými bloky a mechanismus flexibilního závěsu má poměr amplifikace posunu asi 18.

3. Ultra-přesné obrábění: Mikro-polohovací nářadí složené z piezoelektrických prvků, flexibilních závěsových mechanismů a kapacitních senzorů se používají pro ultracesionální řezání diamantu. Držák nástrojů má zdvih 5UM a rozlišení polohy asi 1nm. Používá se pro procesy přesného připojení, jako je svařování laseru.

4. Tisková hlava: Tisková hlava tiskárny Impact Dot Matrix využívá princip piezoelektrického pohonu a přenosu mechanismu flexibilního závěsu. Flexibilní mechanismus závěsu zesiluje posunutí piezoelektrického bloku a řídí pohyb tiskové jehly. Více tiskových jehel tvoří tiskovou hlavu, což umožňuje tisk znaků složených z tečkových matic.

5. Optické automatické zaměření: Při automatické výrobě jsou k získání vysoce kvalitních obrázků vyžadovány vysoce přesné systémy autofokusů. Tradiční motorové jednotky mají omezenou přesnost polohování a jsou omezeny zvětšením objektivu objektivu. Piezoelektrický pohon s flexibilním mechanismem závěsu nabízí lepší opakovatelnost a může se zaměřit na objektivy s vysokým zvětšením.

6. Piezoelektrický motor: Piezoelektrické motory mohou být navrženy pomocí piezoelektrického pohonu a přenosu mechanismu flexibilního závěsu. Tyto motory mohou dosáhnout rotace a lineárního pohybu mezi pohybem a statorem. Mohou poskytnout vysokou přesnost polohování při nízkých rychlostech a vydržet určité momenty nebo síly.

7. Aktivní radiální vzduchová ložiska: Aktivní radiální vzduchová ložiska využívají flexibilní mechanismy závěsu a piezoelektrické pohony k přesnému ovládání radiálního posunu hřídele. To zlepšuje přesnost pohybu hřídele ve srovnání s tradičními vzduchovými ložiskami.

8. Micro Gasipper: Micro Grippers se používají v sestavě mikroinstrumentu, manipulaci s biologickými buňkami a jemné chirurgii. Amplifikují posun piezoelektrických ovladačů pomocí flexibilních mechanismů páky závěsu, aby umožnily uchopení malých objektů.

Použití flexibilních závěsů v podpůrných strukturách, strukturách připojení, mechanismy nastavení a měřicích přístrojích je široce použitelné v oblasti přesného měření mechanického přesnosti, technologie mikronu a nanotechnologie.

Závěrem lze říci, že flexibilní panty nabízejí řadu výhod při dosahování ultracesilého vysídlení a umístění pomocí piezoelektrických ovladačů. Poskytují hladký pohyb, vysokou přesnost a žádné tření nebo vůle. Použitím mechanismů flexibilních závěsů k přenosu a zesílení posunu piezoelektrických ovladačů mohou inženýři dosáhnout větších pohybů a vyšší přesnosti v široké škále aplikací.