柔軟なヒンジとPiezoelectric Actuation_hinge Knowledge_tallsenを組み合わせます
圧電アクチュエーターは、滑らかな動き、高解像度、高剛性、高エネルギー変換効率で知られています。 それらは、エンジニアリングアプリケーションの正確なポジショニングに最適です。 ただし、これらのアクチュエーターには通常、数十秒間の変位しかありません。これは、より広い範囲の動きを必要とする多くのアプリケーションでは十分ではない場合があります。
この制限を克服するために、柔軟なヒンジを圧電アクチュエーターと組み合わせて使用できます。 柔軟なヒンジは滑らかな動きを提供し、潤滑を必要とせず、反発や摩擦がなく、高い精度を提供します。 これらは、アクチュエータの変位を達成するための最も適切な方法です。 さらに、柔軟なヒンジメカニズムは、圧電アクチュエーターに適切なプリロードを提供し、引張ストレスにさらされるのを防ぎます。
圧電エレメントドライブと柔軟なヒンジメカニズムの伝送を使用する典型的な例がいくつかあります：
1. Ultra Precision Positioning Table：米国国立標準局は、1978年に視覚腫の幅測定のためにマイクロポジションワークベンチを開発しました。 ワークベンチは圧電要素によって駆動され、柔軟なヒンジメカニズムは変位増幅に使用されます。 コンパクトで、真空状態で動作し、1nm以上の解像度で50mmの作業範囲内にオブジェクトを直線的に配置できます。
2. スキャントンネル顕微鏡（STM）：STMの測定範囲を拡張するために、研究者は圧電駆動の柔軟なヒンジメカニズムによって駆動される2次元超前解像度ワークテーブルを開発しました。 これらのワークテーブルは、大きなフィールド測定を可能にします。 たとえば、米国国立標準局は、500mmの視界を備えた午後500pm x 500pm STMプローブを報告しました。 X-Yワークベンチは圧電ブロックによって駆動され、柔軟なヒンジメカニズムの変位増幅比は約18です。
3. 超高精度加工：圧電要素、柔軟なヒンジメカニズム、および容量性センサーで構成されるマイクロポジションツールホルダーは、超高サイジョンダイヤモンド切断に使用されます。 ツールホルダーのストロークは5umと約1nmの位置決め解像度があります。 レーザー溶接などの精密接続プロセスに使用されます。
4. 印刷ヘッド：インパクトドットマトリックスプリンターの印刷ヘッドは、圧電ドライブと柔軟なヒンジメカニズム伝送の原理を利用します。 柔軟なヒンジメカニズムは、圧電ブロックの変位を増幅し、印刷針の動きを駆動します。 複数の印刷針が印刷ヘッドを形成し、ドットマトリックスで構成される文字の印刷を可能にします。
5. 光学オートフォーカス：自動生産では、高品質の画像を取得するには高精度オートフォーカスシステムが必要です。 従来のモータードライブの位置決めの精度は限られており、目的レンズの拡大により制限されています。 柔軟なヒンジメカニズムを備えた圧電駆動は、より良い再現性を提供し、倍率が高い目的レンズに焦点を合わせることができます。
6. 圧電モーター：圧電モーターは、圧電駆動と柔軟なヒンジメカニズム伝達を使用して設計できます。 これらのモーターは、ムーバーとステーターの間のクランプとステッピングの回転または線形運動を実現できます。 彼らは低速で高い位置の精度を提供することができ、特定の瞬間や力に耐えることができます。
7. アクティブラジアルエアベアリング：アクティブラジアルエアベアリングは、柔軟なヒンジメカニズムと圧電ドライブを利用して、シャフトの放射状変位を正確に制御します。 これにより、従来のエアベアリングと比較してシャフトの運動精度が向上します。
8. マイクログリッパー：マイクログリッパーは、マイクロ楽器アセンブリ、生物学的細胞操作、および細かい手術で使用されます。 それらは、柔軟なヒンジレバーメカニズムを介して圧電アクチュエーターの変位を増幅し、小さなオブジェクトの把握を可能にします。
サポート構造、接続構造、調整メカニズム、および測定機器のサポートにおける柔軟なヒンジの使用は、精度の機械的精密測定、ミクロン技術、およびナノテクノロジーの分野で広く適用されます。
結論として、柔軟なヒンジは、圧電アクチュエーターによる超高速変位と位置を達成する上で多くの利点を提供します。 それらは滑らかな動き、高精度、および摩擦や反発を提供しません。 柔軟なヒンジメカニズムを使用して圧電アクチュエーターの変位を伝達および増幅することにより、エンジニアは幅広いアプリケーションでより大きな動きとより高い精度を達成できます。
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