Kombinere fleksible hengsler med piezoelektrisk aktivering_hinge Knowledge_tallsen

Piezoelektriske aktuatorer er kjent for sin glatte bevegelse, høy oppløsning, høy stivhet og konverteringseffektivitet med høy energi. De er ideelle for presis posisjonering i ingeniørapplikasjoner. Imidlertid har disse aktuatorene vanligvis bare noen få til titalls mikron med forskyvning, noe som kanskje ikke er tilstrekkelig for mange applikasjoner som krever et større bevegelsesområde.

For å overvinne denne begrensningen, kan fleksible hengsler brukes i forbindelse med piezoelektriske aktuatorer. Fleksible hengsler gir jevn bevegelse, krever ikke smøring, har ingen tilbakeslag eller friksjon og gir høy presisjon. De er den mest passende metoden for å oppnå aktuatorforskyvning. Videre gir den fleksible hengslemekanismen passende forhåndsinnlasting for den piezoelektriske aktuatoren, og forhindrer at den blir utsatt for strekkspenning.

Det er flere typiske eksempler på å bruke piezoelektrisk elementstasjon og fleksibel hengemekanismeoverføring:

1. Ultra-Precision Positioning Table: US National Bureau of Standards utviklet en mikroposisjoneringsarbeidsbenk i 1978 for måling av linjebredde av fotomasker. Arbeidsbenken er drevet av piezoelektriske elementer, og den fleksible hengslemekanismen brukes til forskyvningsforsterkning. Den er kompakt, fungerer i et vakuum, og kan lineært plassere objekter innenfor et arbeidsområde på 50 mm med en oppløsning på 1nm eller bedre.

2. Skanning av tunnelmikroskop (STM): For å utvide måleområdet for STM, har forskere utviklet 2-dimensjonale ultra-presisjonsarbeidere drevet av en piezoelektrisk drevet fleksibel hengselmekanisme. Disse arbeidsplanene gir mulighet for store feltmålinger. For eksempel rapporterte US National Bureau of Standards om en STM -sonde på 17.00 x 17.00 med et synsfelt på 500 mm. X-Y-arbeidsbenken er drevet av piezoelektriske blokker, og den fleksible hengslemekanismen har et forskyvningsforsterkningsforhold på omtrent 18.

3. Ultra-precision-maskinering: Mikroposisjoneringsverktøyholdere sammensatt av piezoelektriske elementer, fleksible hengslemekanismer og kapasitive sensorer brukes til ultra-presis diamantskjæring. Verktøyholderen har et slag på 5um og en posisjonsoppløsning på omtrent 1 nm. Det brukes til presisjonstilkoblingsprosesser som lasersveising.

4. Print Head: Print Head of a Impact Dot Matrix Printer bruker prinsippet om piezoelektrisk drivkraft og fleksibel hengemekanismeoverføring. Den fleksible hengslemekanismen forsterker forskyvningen av den piezoelektriske blokken og driver bevegelsen av utskriftsnålen. Flere utskriftsnåler danner utskriftshodet, noe som gir mulighet for utskrift av tegn som er sammensatt av prikkmatriser.

5. Optisk bilfokus: I automatisert produksjon er det nødvendig med autofokus-systemer med høy presisjon for å få bilder av høy kvalitet. Tradisjonelle motoriske stasjoner har begrenset posisjoneringsnøyaktighet og er begrenset av forstørrelsen av objektivlinsen. Piezoelektrisk stasjon med en fleksibel hengselmekanisme gir bedre repeterbarhet og kan fokusere på objektive linser med høy forstørrelse.

6. Piezoelektrisk motor: Piezoelektriske motorer kan utformes ved hjelp av piezoelektrisk drivkraft og fleksibel hengemekanismeoverføring. Disse motorene kan oppnå klemmende og tråkkende rotasjon eller lineær bevegelse mellom mover og stator. De kan gi høy posisjoneringsnøyaktighet i lave hastigheter og tåler visse øyeblikk eller krefter.

7. Aktive radiale luftlagre: Aktive radiale luftlagre bruker fleksible hengslemekanismer og piezoelektriske stasjoner for å kontrollere radial forskyvning på en aksel. Dette forbedrer bevegelsesnøyaktigheten til akselen sammenlignet med tradisjonelle luftlagre.

8. Micro Gripper: Micro-gripere brukes i mikroinstrumentmontering, biologisk cellemanipulering og fin kirurgi. De forsterker forskyvningen av piezoelektriske aktuatorer gjennom fleksible hengslespakmekanismer for å gi mulighet for grep av bittesmå gjenstander.

Bruken av fleksible hengsler i støttestrukturer, tilkoblingsstrukturer, justeringsmekanismer og måleinstrumenter er mye anvendelig innen feltene presisjonsmekanisk presisjonsmåling, mikron teknologi og nanoteknologi.

Avslutningsvis gir fleksible hengsler mange fordeler med å oppnå ultra-presise forskyvning og posisjonering med piezoelektriske aktuatorer. De gir jevn bevegelse, høy presisjon og ingen friksjon eller tilbakeslag. Ved å bruke fleksible hengselmekanismer for å overføre og forsterke forskyvningen av piezoelektriske aktuatorer, kan ingeniører oppnå større bevegelser og høyere nøyaktighet i et bredt spekter av applikasjoner.