Kombination af fleksible hængsler med piezoelektrisk aktivering_hinge viden_tallsen

Piezoelektriske aktuatorer er kendt for deres glatte bevægelse, høj opløsning, høj stivhed og konverteringseffektivitet med høj energi. De er ideelle til præcis placering i ingeniørapplikationer. Imidlertid har disse aktuatorer typisk kun nogle få til titusinder af mikron af forskydning, hvilket muligvis ikke er tilstrækkeligt til mange anvendelser, der kræver et større bevægelsesområde.

For at overvinde denne begrænsning kan fleksible hængsler bruges i forbindelse med piezoelektriske aktuatorer. Fleksible hængsler giver glat bevægelse, kræver ikke smøring, har ingen tilbageslag eller friktion og tilbyder høj præcision. De er den mest passende metode til opnåelse af aktuatorfortrængning. Endvidere giver den fleksible hængselmekanisme passende forudindlæsning for den piezoelektriske aktuator, hvilket forhindrer, at den blev udsat for trækspænding.

Der er flere typiske eksempler på at bruge piezoelektrisk elementdrev og fleksibel hængselsmekanisme transmission:

1. Ultra-præcisionspositioneringstabel: Det amerikanske nationale bureau for standarder udviklede en mikro-positionering af arbejdsbænk i 1978 til måling af linjebredde af fotomasker. Arbejdsbenken er drevet af piezoelektriske elementer, og den fleksible hængselsmekanisme bruges til forskydningsforstærkning. Det er kompakt, fungerer i et vakuum og kan lineært placere genstande inden for et arbejdsområde på 50 mm med en opløsning på 1NM eller bedre.

2. Scanning af tunnelmikroskop (STM): For at udvide måleområdet for STM har forskere udviklet 2-dimensionel ultra-præcision arbejdsborde drevet af en piezoelektrisk drevet fleksibel hængselsmekanisme. Disse arbejdsgange giver mulighed for store feltmålinger. F.eks. Rapporterede US National Bureau of Standards en 500 pm x 500 PM STM -sonde med et 500 mm synsfelt. X-Y-arbejdsbænken er drevet af piezoelektriske blokke, og den fleksible hængselsmekanisme har et forskydningsforstærkningsforhold på ca. 18.

3. Ultra-præcisionsbearbejdning: Mikro-positioneringsværktøjsindehavere sammensat af piezoelektriske elementer, fleksible hængselsmekanismer og kapacitive sensorer bruges til ultra-præcision diamantskæring. Værktøjsholderen har et slag på 5um og en positioneringsopløsning på ca. 1NM. Det bruges til præcisionsforbindelsesprocesser som laser svejsning.

4. Printhoved: Printhoved af en Impact Dot Matrix -printer anvender princippet om piezoelektrisk drev og fleksibel hængselsmekanisme transmission. Den fleksible hængselmekanisme forstærker forskydningen af ​​den piezoelektriske blok og driver bevægelsen af ​​tryknålen. Flere udskrivning nåle danner udskrivningshovedet, hvilket muliggør udskrivning af tegn sammensat af dot -matrixer.

5. Optisk autofokus: I automatiseret produktion kræves autofokussystemer med høj præcision for at få billeder af høj kvalitet. Traditionelle motordrev har begrænset positioneringsnøjagtighed og er begrænset af forstørrelsen af ​​den objektive linse. Piezoelektrisk drev med en fleksibel hængselsmekanisme giver bedre gentagelighed og kan fokusere på objektive linser med høj forstørrelse.

6. Piezoelektrisk motor: Piezoelektriske motorer kan designes ved hjælp af piezoelektrisk drev og fleksibel hængselsmekanisme transmission. Disse motorer kan opnå klemme og trinrotation eller lineær bevægelse mellem mover og stator. De kan give høj positioneringsnøjagtighed ved lave hastigheder og kan modstå visse øjeblikke eller kræfter.

7. Aktive radiale luftlejer: aktive radiale luftlejer bruger fleksible hængselsmekanismer og piezoelektriske drev til nøjagtigt at kontrollere den radiale forskydning af en skaft. Dette forbedrer bevægelsesnøjagtigheden af ​​skaftet sammenlignet med traditionelle luftlejer.

8. Micro Gripper: Micro Grippers bruges i mikroinstrumentmontering, biologisk cellemanipulation og fin kirurgi. De forstærker forskydningen af ​​piezoelektriske aktuatorer gennem fleksible hængselshåndtagsmekanismer for at give mulighed for at gribe små genstande.

Brugen af ​​fleksible hængsler til understøttende strukturer, forbindelsesstrukturer, justeringsmekanismer og måleinstrumenter er vidt anvendelige inden for mekanisk præcisionsmåling, mikron -teknologi og nanoteknologi.

Afslutningsvis tilbyder fleksible hængsler adskillige fordele ved opnåelse af ultra-præcise forskydning og positionering med piezoelektriske aktuatorer. De giver glat bevægelse, høj præcision og ingen friktion eller tilbageslag. Ved at bruge fleksible hængselsmekanismer til at overføre og forstærke forskydningen af ​​piezoelektriske aktuatorer kan ingeniører opnå større bevægelser og højere nøjagtighed i en lang række anvendelser.