Łączenie elastycznych zawiasów z piezoelektryczną aktation_hinge wiedza_tallsen

Siłowniki piezoelektryczne są znane z płynnego ruchu, wysokiej rozdzielczości, wysokiej sztywności i wydajności konwersji energii. Są idealne do precyzyjnego pozycjonowania w aplikacjach inżynieryjnych. Jednak siły te zazwyczaj mają tylko kilka do dziesiątek mikronów przesunięcia, co może nie być wystarczające do wielu zastosowań, które wymagają większego zakresu ruchu.

Aby przezwyciężyć to ograniczenie, elastyczne zawiasy mogą być stosowane w połączeniu z siłownikami piezoelektrycznymi. Elastyczne zawiasy zapewniają płynny ruch, nie wymagają smarowania, nie mają luzu ani tarcia i zapewniają wysoką precyzję. Są to najbardziej odpowiednia metoda osiągnięcia przesunięcia siłownika. Ponadto elastyczny mechanizm zawiasu zapewnia odpowiednie obciążenie wstępne dla siłownika piezoelektrycznego, uniemożliwiając mu poddanie się naprężeniom rozciągającym.

Istnieje kilka typowych przykładów stosowania napędu pierwiastkowego piezoelektrycznego i elastycznego mechanizmu zawiasowego:

1. Ultra-precyzyjna tabela pozycjonowania: Krajowe Biuro Standardów Stanów Zjednoczonych opracowało w 1978 r. Mikro-pozycjonowanie w 1978 r. Do pomiaru szerokości linii fotomasków. Workbench jest napędzany pierwiastkami piezoelektrycznymi, a do wzmocnienia przemieszczenia stosuje się elastyczny mechanizm zawiasowy. Jest kompaktowy, działa w próżni i może liniowo ustawić obiekty w zakresie roboczym 50 mm z rozdzielczością 1 nm lub lepszą.

2. Skaningowy mikroskop tunelowania (STM): Aby rozszerzyć zakres pomiaru STM, naukowcy opracowali dwuwymiarowe ultra-precyzyjne stado robotnicze napędzane elastycznym mechanizmem zawiasu opartego na piezoelektrycznie. Te stoliki pozwalają na duże pomiary w terenie. Na przykład National Bureau of Standards w USA zgłosiło sondę STM o godzinie 500PM x 500PM z polem widzenia 500 mm. Workbench X-Y jest napędzany przez bloki piezoelektryczne, a elastyczny mechanizm zawiasowy ma współczynnik amplifikacji przemieszczenia około 18.

3. Ultra-precyzyjna obróbka: uchwyty narzędzi do mikroiluszowania złożone z pierwiastków piezoelektrycznych, elastycznych mechanizmów zawiasów i czujników pojemnościowych stosuje się do cięcia diamentów do ultra precyzyjnej. Uchwyt narzędzi ma pociąg 5um i rozdzielczość pozycjonowania około 1 nm. Służy do precyzyjnych procesów połączenia, takich jak spawanie laserowe.

4. Drukuj głowa: Głowa drukowania drukarki Matrix Impact DOT wykorzystuje zasadę napędu piezoelektrycznego i transmisji mechanizmu elastycznego zawiasu. Elastyczny mechanizm zawiasowy wzmacnia przemieszczenie bloku piezoelektrycznego i napędza ruch igły drukarskiej. Wiele igieł drukowania tworzą głowicę drukowaną, umożliwiając drukowanie znaków złożonych z matryc DOT.

5. Optyczne ukierunkowanie na automatyczne skupienie: W automatycznej produkcji, precyzyjne systemy autofokus są wymagane do uzyskania wysokiej jakości obrazów. Tradycyjne dyski silnikowe mają ograniczoną dokładność pozycjonowania i są ograniczone przez powiększenie obiektywu obiektywnego. Napęd piezoelektryczny z elastycznym mechanizmem zawiasowym oferuje lepszą powtarzalność i może skupić się na obiektywach obiektywnych o wysokim powiększeniu.

6. Silnik piezoelektryczny: Silniki piezoelektryczne można zaprojektować przy użyciu napędu piezoelektrycznego i elastycznej mechanizmu mechanizmu zawiasowego. Silniki te mogą osiągnąć zaciski i rotację kroku lub ruch liniowy między Mover a stojanem. Mogą zapewnić wysoką dokładność pozycjonowania przy niskich prędkościach i mogą wytrzymać określone momenty lub siły.

7. Aktywne łożyska powietrza promieniowego: Aktywne łożyska powietrza promieniowego wykorzystują elastyczne mechanizmy zawiasowe i dyski piezoelektryczne, aby precyzyjnie kontrolować przesunięcie promieniowe wału. Poprawia to dokładność ruchu wału w porównaniu z tradycyjnymi łożyskami powietrza.

8. Mikro chwytak: Mikro-chwyt są stosowane w montażu mikroinstrumentu, manipulacji komórek biologicznych i drobnej operacji. Wzmacniają przemieszczenie siłowników piezoelektrycznych poprzez elastyczne mechanizmy dźwigni zawiasu, aby umożliwić chwytanie małych obiektów.

Zastosowanie elastycznych zawiasów w strukturach podtrzymujących, strukturach połączeń, mechanizmach regulacji i instrumentach pomiarowych ma szeroko stosowane w polach precyzyjnego mechanicznego pomiaru precyzyjnego, technologii mikronów i nanotechnologii.

Podsumowując, elastyczne zawiasy oferują liczne zalety w osiąganiu ultra precyzyjnego przemieszczenia i pozycjonowania za pomocą siłowników piezoelektrycznych. Zapewniają płynny ruch, wysoką precyzję i brak tarcia ani luzu. Stosując elastyczne mechanizmy zawiasów do przenoszenia i wzmacniania przesunięcia siłowników piezoelektrycznych, inżynierowie mogą osiągnąć większe ruchy i wyższą dokładność w szerokim zakresie zastosowań.