機(jī)構(gòu)放大式壓電促動(dòng)器:超大位移、高諧振頻率
更新時(shí)間: 2018-06-12
機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器
機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器內(nèi)部由低壓或高壓壓電疊堆陶瓷驅(qū)動(dòng),橢圓形機(jī)械結(jié)構(gòu)作為加載于疊堆陶瓷的預(yù)緊力,并對(duì)壓電疊堆陶瓷的位移進(jìn)行機(jī)械放大、輸出。通過特殊設(shè)計(jì)及建模分析,這種彎曲型機(jī)械張力框起到放大及預(yù)緊的作用,并對(duì)壓電疊堆陶瓷的預(yù)緊力進(jìn)行優(yōu)化,在動(dòng)態(tài)使用時(shí),可確保陶瓷更長的使用壽命及更好的性能。
特點(diǎn)
• Z向伸長或收縮
• 大位移可達(dá)560μm
• 超快響應(yīng)速度
• 高諧振頻率
應(yīng)用
• 視光學(xué): 探針掃描、光學(xué)透鏡的定位、光開關(guān)、快門/快門防抖、微掃描、晶片測試、天文學(xué)、聚焦定位、激光腔調(diào)諧、光纖的耦合和形變、FBG(光纖布拉格光柵)的形變、斬波器、干涉儀、PDP晶體切割、調(diào)制器等。
• 機(jī)械學(xué): 光纖拉伸、工具定位、取放工具、金剛石車削、橢圓活塞加工、阻尼、動(dòng)態(tài)控制、新一代超聲波或聲波振動(dòng)、NDT、器件疲勞度監(jiān)測等。
• 流體學(xué): 比例閥、泵、測流技術(shù)、噴墨技術(shù)、注射器、液滴發(fā)生器等。
Z向形變位移/力、優(yōu)化的橢圓機(jī)構(gòu)
壓電疊堆陶瓷沿著主軸即長軸方向產(chǎn)生形變位移,而橢圓形機(jī)械結(jié)構(gòu)沿著短軸方向?qū)⑽灰七M(jìn)行放大輸出,即機(jī)構(gòu)放大壓電促動(dòng)器利用機(jī)構(gòu)放大原理將壓電陶瓷橫向伸長位移放大到軸向位移輸出。橢圓形機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料一般為鋼,它對(duì)壓電疊堆陶瓷除了提供優(yōu)化預(yù)緊力外,也對(duì)疊堆陶瓷起到保護(hù)作用,使其免于承受拉力,拉力對(duì)壓電疊堆陶瓷會(huì)產(chǎn)生不可逆甚至致命的損壞。
機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器產(chǎn)生的力與位移要遠(yuǎn)大于直驅(qū)式促動(dòng)器或其他雙晶式壓電陶瓷片。
動(dòng)態(tài)操作
對(duì)于動(dòng)態(tài)條件,要求系統(tǒng)能夠產(chǎn)生或處理較大的加速度,促動(dòng)器就需要具有超快的反應(yīng)及可靠性,芯明天機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器內(nèi)部采用高性能壓電疊堆陶瓷,具有高諧振頻率、超快響應(yīng)速度、高可靠性、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。
另外,在動(dòng)態(tài)使用時(shí),必須考慮加載情況。
兩種機(jī)構(gòu)形式
芯明天機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器因橢圓結(jié)構(gòu)的不同,分為Z向上升運(yùn)動(dòng)及Z向下降運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式,P06產(chǎn)品A系列(P06.XxxA)為Z向收縮運(yùn)動(dòng),P06產(chǎn)品R系列(P06.XxxR)為Z向上升運(yùn)動(dòng)。
P06產(chǎn)品A系列 | P06產(chǎn)品R系列 |
安裝簡便
機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器具有機(jī)械安裝接口,用戶安裝非常方便。
可定制
P06系列機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器,可接受尺寸、參數(shù)等定制,例如將兩個(gè)P06促動(dòng)器進(jìn)行并聯(lián),以獲得更大位移,或進(jìn)行夾取、開關(guān)操作等。
開環(huán)曲線
壓電疊堆陶瓷在電壓驅(qū)動(dòng)下所產(chǎn)生的形變量與所施加的電壓成比例關(guān)系。
下圖為P06系列機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器在開環(huán)情況下,電壓由0V上升至大驅(qū)動(dòng)電壓(150V),再由大電壓下降至0V過程的位移曲線。
P06系列技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | 大/標(biāo)稱 位移[μm]* | 運(yùn)動(dòng)方向 出力[N] | 剛度 | 空載諧振 頻率[Hz] |
P06.X40A | 41/32 | 125 | 6.2 | 4100 |
P06.X60A | 66/48 | 80 | 1.7 | 2700 |
P06.X100A | 101/80 | 120 | 2.1 | 1900 |
P06.X150A | 157/120 | 65 | 0.7 | 1300 |
P06.X200A | 217/160 | 40 | 0.4 | 800 |
P06.X400A | 410/320 | 27 | 0.1 | 500 |
P06.X40R | 43/32 | 48 | 1.5 | 1300 |
P06.X150R | 155/110 | 60 | 0.5 | 400 |
P06.X500R | 560/400 | 100 | 0.25 | 170 |
注:尾綴A代表Z向收縮運(yùn)動(dòng);尾綴R代表Z向伸長運(yùn)動(dòng)。
*標(biāo)稱行程是在0~120V的驅(qū)動(dòng)電壓下的位移行程,大驅(qū)動(dòng)電壓可在-20~150V;對(duì)于高可靠的長期使用,建議驅(qū)動(dòng)電壓在0~120V。
應(yīng)用實(shí)例-減振抑振實(shí)驗(yàn)裝置
該主動(dòng)減振實(shí)驗(yàn)裝置使用芯明天壓電纖維片、機(jī)構(gòu)放大式促動(dòng)器及壓電控制器等產(chǎn)品。
各部件功能如下。
壓電纖維片:作為傳感器,采集振動(dòng)信號(hào),并以電荷形式反饋輸出,電荷量的大小與振動(dòng)強(qiáng)度及頻率成正比。可配備芯明天電荷放大器,將壓電纖維片產(chǎn)生的電荷進(jìn)行放大輸出。
壓電控制器:作為壓電促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)源,當(dāng)壓電纖維片檢測到振動(dòng)并反饋后,通過壓電控制器對(duì)壓電促動(dòng)器施加電壓,施加的電壓大小及頻率以控制壓電促動(dòng)器的形變量及形變頻率。
壓電促動(dòng)器:接收到來自壓電控制器的電壓信號(hào)后,產(chǎn)生與電壓成比例的位移或力,抵消所產(chǎn)生的震動(dòng)。
在該減振裝置中,可選用多個(gè)壓電纖維片傳感器,同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)的震動(dòng)檢測,也可選擇多個(gè)壓電促動(dòng)器,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的抑振,使抑振效果更快、更穩(wěn)。
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