Kombiniranje fleksibilnih tečajev s piezoelektrično aktiviranjem_hinge znanje_tallsen

Piezoelektrični aktuatorji so znani po gladkem gibanju, visoki ločljivosti, visoki togost in visoki učinkovitosti pretvorbe energije. So idealni za natančno pozicioniranje v inženirskih aplikacijah. Vendar imajo ti aktuatorji običajno le nekaj do deset mikronov premika, kar morda ne bo zadostovalo za številne aplikacije, ki zahtevajo večji obseg gibanja.

Za premagovanje te omejitve lahko prilagodljive tečaje uporabimo v povezavi s piezoelektričnimi aktuatorji. Prilagodljivi tečaji zagotavljajo nemoteno gibanje, ne potrebujejo mazanja, nimajo povratnih reakcij ali trenja in nudijo visoko natančnost. So najprimernejša metoda za doseganje premika pogona. Poleg tega fleksibilni mehanizem tečajev zagotavlja ustrezno prednapetost piezoelektričnega aktuatorja, kar preprečuje, da bi bil podvržen nateznemu stresu.

Obstaja več tipičnih primerov uporabe pogona piezoelektričnih elementov in prilagodljivega mehanizma tečajev:

1. Tabela za pozicioniranje ultra natančnosti: ameriški nacionalni urad za standarde je leta 1978 razvil mikro namestitev delovne mize za merjenje fotomask širine. Delovno mizo poganjajo piezoelektrični elementi, za amplifikacijo premika pa se uporablja fleksibilen mehanizem tečajev. Je kompakten, deluje v vakuumu in lahko linearno postavi predmete v delovnem območju 50 mm z ločljivostjo 1Nm ali bolje.

2. Skeniranje tunelirajočega mikroskopa (STM): Za razširitev merilnega območja STM so raziskovalci razvili dvodimenzionalne ultra natančne delovne mize, ki jih poganja piezoelektrično usmerjen fleksibilen mehanizem tečaja. Te delovne mize omogočajo velike meritve polja. Na primer, ameriški nacionalni urad za standarde je poročal o sondi STM s 500:00 500 500 s 500 mm vidno polje. X-Y Workbench poganjajo piezoelektrični bloki, prilagodljiv mehanizem tečajev pa ima razmerje ojačanja premika približno 18.

3. Ultra-natančna obdelava: držala za mikro-namestitev orodij, sestavljena iz piezoelektričnih elementov, fleksibilnih mehanizmov tečajev in kapacitivnih senzorjev, se uporabljajo za ultra natančno rezanje diamantov. Imetnik orodja ima kap 5um in ločljivost pozicioniranja približno 1 nm. Uporablja se za postopke natančnosti povezave, kot je lasersko varjenje.

4. Glava tiska: Tiskalna glava tiskalnika Udarna pika matriksa uporablja načelo piezoelektričnega pogona in fleksibilnega prenosa mehanizma tečajev. Prilagodljiv mehanizem tečajev poveča premik piezoelektričnega bloka in poganja gibanje tiskarne igle. Več tiskarskih igel tvori tiskarsko glavo, kar omogoča tiskanje znakov, sestavljenih iz pikt matric.

5. Optični samodejni fokus: Pri avtomatizirani proizvodnji so za pridobitev kakovostnih slik potrebni visoko natančni sistemi samodejnega ostrenja. Tradicionalni motorni pogoni imajo omejeno natančnost pozicioniranja in so omejeni s povečavo objektivne leče. Piezoelektrični pogon s prilagodljivim mehanizmom tečaja ponuja boljšo ponovljivost in se lahko osredotoči na objektivne leče z veliko povečavo.

6. Piezoelektrični motor: piezoelektrične motorje je mogoče zasnovati s piezoelektričnim pogonom in prilagodljivim prenosom mehanizma tečajev. Ti motorji lahko dosežejo vrtenje vpenjanja in stopnic ali linearnega gibanja med premikom in statorjem. Zagotovijo lahko visoko natančnost pozicioniranja pri nizkih hitrostih in zdržijo določene trenutke ali sile.

7. Aktivni radialni zračni ležaji: Aktivni radialni zračni ležaji uporabljajo fleksibilne mehanizme tečajev in piezoelektrične pogone za natančno nadzorovanje radialnega premika gredi. To izboljša natančnost gibanja gredi v primerjavi s tradicionalnimi zračnimi ležaji.

8. Micro Gripper: Micro Grippers se uporabljajo pri sklopu mikroinstrumenta, manipulaciji z biološko celico in fino operacijo. S pomočjo fleksibilnih mehanizmov z ročico tečaja ojačajo premik piezoelektričnih aktuatorjev, da se omogoči oprijem drobnih predmetov.

Uporaba fleksibilnih tečajev v podpornih strukturah, priključnih strukturah, mehanizmih prilagajanja in merilnih instrumentov je široko uporabna na poljih natančne mehanske meritve natančnosti, tehnologije Micron in nanotehnologije.

Za zaključek fleksibilni tečaji ponujajo številne prednosti pri doseganju ultra prezračevanja in pozicioniranja s piezoelektričnimi aktuatorji. Zagotavljajo gladko gibanje, visoko natančnost in brez trenja ali hrbta. Z uporabo prilagodljivih mehanizmov tečajev za prenos in povečanje premika piezoelektričnih aktuatorjev lahko inženirji dosežejo večje gibe in večjo natančnost v širokem razponu aplikacij.