Menggabungkan engsel fleksibel dengan piezoelectric actuation_hinge knowledge_tallsen

Aktuator piezoelektrik dikenal karena gerakannya yang halus, resolusi tinggi, kekakuan tinggi, dan efisiensi konversi energi tinggi. Mereka ideal untuk posisi yang tepat dalam aplikasi teknik. Namun, aktuator ini biasanya hanya memiliki sedikit hingga puluhan mikron perpindahan, yang mungkin tidak cukup untuk banyak aplikasi yang memerlukan rentang gerak yang lebih besar.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, engsel fleksibel dapat digunakan bersama dengan aktuator piezoelektrik. Engsel yang fleksibel memberikan gerakan yang halus, tidak memerlukan pelumasan, tidak memiliki reaksi atau gesekan, dan menawarkan presisi tinggi. Mereka adalah metode yang paling cocok untuk mencapai perpindahan aktuator. Selain itu, mekanisme engsel yang fleksibel memberikan preload yang tepat untuk aktuator piezoelektrik, mencegahnya mengalami tekanan tarik.

Ada beberapa contoh khas menggunakan penggerak elemen piezoelektrik dan transmisi mekanisme engsel yang fleksibel:

1. Tabel Posisi Ultra-Presisi: Biro Standar Nasional AS mengembangkan meja kerja pemosisian mikro pada tahun 1978 untuk pengukuran lebar garis photomasks. Meja kerja ini didorong oleh elemen piezoelektrik, dan mekanisme engsel fleksibel digunakan untuk amplifikasi perpindahan. Ini kompak, berfungsi dalam ruang hampa, dan dapat secara linear memposisikan objek dalam kisaran kerja 50mm dengan resolusi 1nm atau lebih baik.

2. Pemindaian mikroskop tunneling (STM): Untuk memperluas kisaran pengukuran STM, para peneliti telah mengembangkan worktabel ultra-presisi 2 dimensi yang digerakkan oleh mekanisme engsel fleksibel yang digerakkan secara piezoelektrik. Meja kerja ini memungkinkan pengukuran lapangan yang besar. Misalnya, Biro Standar Nasional AS melaporkan penyelidikan STM 500 sore x 500pm dengan bidang pandang 500mm. Workbench X-Y didorong oleh blok piezoelektrik, dan mekanisme engsel fleksibel memiliki rasio amplifikasi perpindahan sekitar 18.

3. Pemesinan Ultra-Presisi: Pemegang alat pemosisian mikro yang terdiri dari elemen piezoelektrik, mekanisme engsel fleksibel, dan sensor kapasitif digunakan untuk pemotongan berlian ultra-presisi. Pemegang alat memiliki stroke 5um dan resolusi penentuan posisi sekitar 1nm. Ini digunakan untuk proses koneksi presisi seperti pengelasan laser.

4. Kepala cetak: Kepala cetak dari printer matriks dot dot yang memanfaatkan prinsip drive piezoelektrik dan transmisi mekanisme engsel fleksibel. Mekanisme engsel fleksibel memperkuat perpindahan blok piezoelektrik dan mendorong pergerakan jarum pencetakan. Beberapa jarum pencetakan membentuk kepala pencetakan, memungkinkan pencetakan karakter yang terdiri dari matriks dot.

5. Optical Auto Focus: Dalam produksi otomatis, sistem fokus otomatis presisi tinggi diperlukan untuk mendapatkan gambar berkualitas tinggi. Drive motor tradisional memiliki akurasi penentuan posisi yang terbatas dan dibatasi oleh pembesaran lensa objektif. Drive piezoelektrik dengan mekanisme engsel yang fleksibel menawarkan pengulangan yang lebih baik dan dapat fokus pada lensa objektif dengan perbesaran tinggi.

6. Motor piezoelektrik: motor piezoelektrik dapat dirancang menggunakan penggerak piezoelektrik dan transmisi mekanisme engsel fleksibel. Motor ini dapat mencapai rotasi penjepit dan loncatan atau gerakan linier antara penggerak dan stator. Mereka dapat memberikan akurasi posisi tinggi pada kecepatan rendah dan dapat menahan momen atau kekuatan tertentu.

7. Bantalan Udara Radial Aktif: Bantalan udara radial aktif menggunakan mekanisme engsel fleksibel dan drive piezoelektrik untuk secara tepat mengontrol perpindahan radial poros. Ini meningkatkan akurasi gerak poros dibandingkan dengan bantalan udara tradisional.

8. Mikro Gripper: Gripper mikro digunakan dalam perakitan mikro-instrumen, manipulasi sel biologis, dan operasi halus. Mereka memperkuat perpindahan aktuator piezoelektrik melalui mekanisme tuas engsel fleksibel untuk memungkinkan memahami benda -benda kecil.

Penggunaan engsel fleksibel dalam struktur pendukung, struktur koneksi, mekanisme penyesuaian, dan instrumen pengukuran secara luas berlaku di bidang pengukuran presisi mekanik presisi, teknologi mikron, dan nanoteknologi.

Sebagai kesimpulan, engsel fleksibel menawarkan banyak keuntungan dalam mencapai perpindahan dan penentuan posisi yang sangat tepat dengan aktuator piezoelektrik. Mereka memberikan gerakan yang halus, presisi tinggi, dan tidak ada gesekan atau reaksi. Dengan menggunakan mekanisme engsel fleksibel untuk mentransfer dan memperkuat perpindahan aktuator piezoelektrik, insinyur dapat mencapai gerakan yang lebih besar dan akurasi yang lebih tinggi dalam berbagai aplikasi.