Painduvate hingede kombineerimine piesoelektrilise aktiveerimisega_hinge teadmised_tallsen

Piesoelektrilised ajamid on tuntud oma sujuva liikumise, kõrge eraldusvõime, suure jäikuse ja kõrge energia muundamise efektiivsuse poolest. Need sobivad ideaalselt täpseks positsioneerimiseks insenerirakendustes. Kuid nendel ajamidel on tavaliselt vaid mõni kümnete mikronite nihke, mis ei pruugi olla piisav paljude rakenduste jaoks, mis nõuavad suuremat liikumisulatust.

Selle piirangu ületamiseks saab paindlikke hingesid kasutada koos piesoelektriliste ajamitega. Paindlikud hinged tagavad sujuva liikumise, ei vaja määrimist, neil pole tagasilööke ega hõõrdumist ja pakuvad suurt täpsust. Need on kõige sobivam meetod ajami nihke saavutamiseks. Lisaks pakub painduv liigendmehhanism piesoelektrilise ajami jaoks sobivat eelkoort, takistades selle tõmbepinget.

Piesoelektrilise elemendi draivi ja painduva liigendimehhanismi edastamise kasutamise kohta on mitu tüüpilist näidet:

1. Ultra-Precisioni positsioneerimise tabel: USA riiklik standardibüroo töötas 1978. aastal välja mikropositsioonide tööpinki fotomaskide rea laiuse mõõtmiseks. Workbenchi juhivad piesoelektrilised elemendid ja nihke võimendamiseks kasutatakse painduvat liigendmehhanismi. See on kompaktne, töötab vaakumis ja suudab objekte lineaarselt paigutada töövahemikus 50 mm, eraldusvõimega 1 nm või parem.

2. Skaneeriva tunneldamise mikroskoop (STM): STM-i mõõtmisvahemiku laiendamiseks on teadlased välja töötanud kahemõõtmelised ultraperioodilised töökohad, mida juhivad piesoelektriliselt juhitud painduva liigendimehhanismi. Need töölauad võimaldavad suuri väljamõõtmisi. Näiteks teatas USA riiklik standardbüroo 500pm x 500pm STM -sondist, millel oli 500 mm vaatevälja. X-Y Workbenchi juhivad piesoelektrilised plokid ja painduva liigendimehhanismi nihke amplifikatsioonisuhe on umbes 18.

3. Ülimalt precision Mephowing: Ultra-Precision Diamond lõikamiseks kasutatakse piesoelektrilistest elementidest, paindlikke liigendmehhanisme ja mahtuvuslikke andureid, mis koosnevad mikropositsiooni tööriistade hoidjatest. Tööriistahoidja löök on 5um ja positsioneerimisravim umbes 1 nm. Seda kasutatakse täppisühenduse protsesside jaoks nagu laserkeevitamine.

4. Prindipea: Impact Dot Matrix Printeri trükitud juht kasutab piesoelektrilise draivi põhimõtet ja painduvat liigendmehhanismi ülekandumist. Paindlik liigendmehhanism võimendab piesoelektrilise ploki nihkumist ja juhib trükivõela liikumist. Mitu trükivõelad moodustavad trükikoda, võimaldades DOT -maatriksitest koosnevate märkide printida.

5. Optiline autofookus: automatiseeritud tootmisel on kvaliteetsete piltide saamiseks vaja ülitäpseid autofookuse süsteeme. Traditsioonilistel mootoritel on piiratud positsioneerimise täpsus ja need on piiratud objektiivi suurendusega. Paindliku liigendmehhanismiga piesoelektriline ajam pakub paremat korratavust ja võib keskenduda suure suurendusega objektiividele.

6. Piesoelektriline mootor: piesoelektrilisi mootoreid saab kujundada piesoelektrilise draivi ja painduva liigendmehhanismi edastamise abil. Need mootorid võivad saavutada klammerdamise ja astmelise pöörde või lineaarse liikumise liikuja ja staatori vahel. Need võivad pakkuda kõrge positsioneerimise täpsust madalatel kiirustel ja taluvad teatud hetkesid või jõude.

7. Aktiivsed radiaalsed õhulaagrid: aktiivsed radiaalsed õhulaagrid kasutavad võlli radiaalse nihke täpselt kontrollimiseks painduvaid liigendmehhanisme ja piesoelektrilisi draive. See parandab võlli liikumise täpsust võrreldes traditsiooniliste õhulaagritega.

8. Mikrovõru: mikrovõru kasutatakse mikroinstrumendi kokkupanemisel, bioloogiliste rakkude manipuleerimisel ja peene operatsiooniga. Need võimendavad piesoelektriliste ajamite nihkumist painduvate liigendmehhanismide kaudu, et võimaldada pisikeste objektide haaramist.

Paindlike hingede kasutamine toetavates struktuurides, ühenduskonstruktsioonides, reguleerimismehhanismides ja mõõtmisinstrumentides on laialdaselt rakendatavad täpse mehaanilise täpsuse mõõtmise, mikronitehnoloogia ja nanotehnoloogia valdkonnas.

Kokkuvõtteks võib öelda, et paindlikud hinged pakuvad piesoelektriliste ajamitega ultraperioodi nihke ja positsioneerimise saavutamisel arvukalt eeliseid. Need tagavad sujuva liikumise, suure täpsuse ja puuduvad hõõrdumise ega tagasilöögi. Kasutades paindlikke liigendmehhanisme piesoelektriliste ajamite nihke ülekandmiseks ja võimendamiseks, saavad insenerid saavutada suuremad liikumised ja suuremat täpsust laias valikus rakendustes.