Apvienojot elastīgas eņģes ar pjezoelektrisko Actation_hinge zināšanu_tallsenu

Pjezoelektriskie izpildmehānismi ir pazīstami ar gludu kustību, augsto izšķirtspēju, augsto stingrību un augstas enerģijas pārveidošanas efektivitāti. Tie ir ideāli piemēroti precīzai pozicionēšanai inženierzinātņu lietojumos. Tomēr šiem izpildmehānismiem parasti ir tikai daži līdz desmitiem mikronu pārvietojuma, kas var nebūt pietiekams daudzām lietojumprogrammām, kurām nepieciešama lielāka kustību diapazons.

Lai pārvarētu šo ierobežojumu, elastīgās eņģes var izmantot kopā ar pjezoelektriskajiem izpildmehānismiem. Elastīgas eņģes nodrošina vienmērīgu kustību, neprasa eļļošanu, tām nav pretestības vai berzes un piedāvā augstu precizitāti. Tās ir vispiemērotākā metode izpildmehānisma pārvietošanai. Turklāt elastīgais eņģu mehānisms nodrošina atbilstošu priekšslodzi pjezoelektriskajam izpildmehānismam, neļaujot tam pakļaut stiepes spriegumu.

Ir vairāki tipiski pjezoelektriskā elementa piedziņas un elastīgas eņģu mehānisma pārraides izmantošanas piemēri:

1. Ultra-precizitātes pozicionēšanas tabula: ASV Nacionālais standartu birojs 1978. gadā izstrādāja mikro pozicionēšanas darbagaldu, lai veiktu līnijas platumu fotomasu mērīšanai. Darba stendu virza pjezoelektriski elementi, un pārvietošanas pastiprināšanai tiek izmantots elastīgais eņģu mehānisms. Tas ir kompakts, darbojas vakuumā un var lineāri novietot objektus darba diapazonā 50 mm ar izšķirtspēju 1 nm vai labāk.

2. Skenējošais tunelēšanas mikroskops (STM): Lai paplašinātu STM mērījumu diapazonu, pētnieki ir izstrādājuši divdimensiju ultra precizitātes darbus, ko vada pjezoelektriski vadīts elastīgs eņģu mehānisms. Šie darba punkti ļauj veikt lielus lauka mērījumus. Piemēram, ASV Nacionālais standartu birojs ziņoja par 500:00 x 500:00 STM zondi ar 500 mm redzamības lauku. X-Y Workbench virza pjezoelektriskie bloki, un elastīgā eņģu mehānisma pārvietojuma pastiprināšanas koeficients ir aptuveni 18.

3. Ultra-precizitātes apstrāde: mikro pozicionēšanas instrumentu turētāji, kas sastāv no pjezoelektriskiem elementiem, elastīgiem eņģu mehānismiem un kapacitīviem sensoriem, tiek izmantoti īpaši precizitātes dimanta griešanai. Instrumenta turētājam ir 5um insults un pozicionēšanas izšķirtspēja ir aptuveni 1 nm. To izmanto precizitātes savienojuma procesiem, piemēram, lāzera metināšanai.

4. Drukas galva: trieciena punkta matricas printera drukas galva izmanto pjezoelektriskā piedziņas principu un elastīgu eņģu mehānisma pārraidi. Elastīgais eņģu mehānisms pastiprina pjezoelektriskā bloka pārvietojumu un veicina drukas adatas kustību. Drukāšanas galva veido vairākas drukāšanas adatas, ļaujot drukāt rakstzīmes, kas sastāv no punktu matricām.

5. Optiskā automātiskā fokusa fokuss: automatizētā ražošanā, lai iegūtu augstas kvalitātes attēlus, ir vajadzīgas augstas precizitātes autofokusa sistēmas. Tradicionālajiem motoriem ir ierobežota pozicionēšanas precizitāte, un tos ierobežo objektīva palielinājums. Pjezoelektriskā piedziņa ar elastīgu eņģu mehānismu piedāvā labāku atkārtojamību un var koncentrēties uz objektīviem ar lielu palielinājumu.

6. Pjezoelektriskais motors: pjezoelektriskos motorus var projektēt, izmantojot pjezoelektrisko piedziņu un elastīgu eņģu mehānisma pārraidi. Šie motori var sasniegt iespīlēšanu un pakāpienu vai lineāru kustību starp virzītāju un statoru. Viņi var nodrošināt augstu pozicionēšanas precizitāti ar nelielu ātrumu un izturēt noteiktus mirkļus vai spēkus.

7. Aktīvie radiālā gaisa gultņi: Active Radial gaisa gultņi izmanto elastīgus eņģu mehānismus un pjezoelektriskos diskus, lai precīzi kontrolētu vārpstas radiālo pārvietojumu. Tas uzlabo vārpstas kustības precizitāti salīdzinājumā ar tradicionālajiem gaisa gultņiem.

8. Mikro satvērējs: Mikro satvērēji tiek izmantoti mikroinstrumentā montāžā, manipulācijās ar bioloģiskām šūnām un smalkām operācijām. Viņi pastiprina pjezoelektrisko izpildmehānismu pārvietojumu caur elastīgiem eņģu sviras mehānismiem, lai ļautu satvert sīkus objektus.

Elastīgu eņģu izmantošana atbalsta struktūrās, savienojuma struktūrās, pielāgošanas mehānismos un mērīšanas instrumentos ir plaši izmantojama precizitātes mehāniskās precizitātes mērīšanas, mikronu tehnoloģijas un nanotehnoloģijas jomās.

Noslēgumā jāsaka, ka elastīgās eņģes piedāvā daudzas priekšrocības, lai sasniegtu īpaši precīzu pārvietojumu un pozicionēšanu ar pjezoelektriskiem izpildmehānismiem. Tie nodrošina vienmērīgu kustību, augstu precizitāti un bez berzes vai pretestības. Izmantojot elastīgus eņģu mehānismus, lai pārnestu un pastiprinātu pjezoelektrisko izpildmehānismu pārvietojumu, inženieri var sasniegt lielākas kustības un lielāku precizitāti plašā lietojumprogrammu diapazonā.