【芯明天納米級微運動(dòng)】之【機構放大促動(dòng)器】
更新時(shí)間： 2022-08-03
壓電機構放大促動(dòng)器的命名由它的驅動(dòng)動(dòng)力源、結構原理及功能相結合而來(lái)的。“壓電”指的是它的驅動(dòng)源，即利用PZT壓電陶瓷來(lái)作為驅動(dòng)源產(chǎn)生運動(dòng)；“機構放大”則是通過(guò)柔性鉸鏈導向機構實(shí)現PZT壓電陶瓷位移的放大；“促動(dòng)器”則是它的功能，它的移動(dòng)端可以產(chǎn)生促動(dòng)的作用，即用來(lái)帶載物體進(jìn)行微位移調節。壓電機構放大促動(dòng)器配備有機械固定安裝接口，可與外部負載或安裝面間直接通過(guò)螺紋進(jìn)行連接。它也可以驅動(dòng)外部機械結構，再由機械結構完成運動(dòng)調節。機構放大促動(dòng)器與直驅壓電促動(dòng)器比較
與直驅壓電促動(dòng)器相比，機構放大促動(dòng)器的最大特點(diǎn)是在相同驅動(dòng)源下，機構放大促動(dòng)器可實(shí)現更大的位移輸出。而機構放大促動(dòng)器的重復精度和分辨率與直驅式壓電促動(dòng)器一樣優(yōu)良，可達到納米級。
機構放大促動(dòng)器也可承受一定拉力，也可應用在低動(dòng)態(tài)應用中。但同樣條件下，機構放大促動(dòng)器的出力要比直驅式壓電促動(dòng)器的小一些，這是因為通過(guò)放大機構將位移放大后，相應的損失了一定的出力。
機構放大促動(dòng)器可根據運動(dòng)方向分為兩個(gè)系列：A型（收縮型）和R型（膨脹型）。通常情況下，A型機構放大促動(dòng)器在上電時(shí)位移開(kāi)始收縮，而R型則在上電時(shí)位移開(kāi)始伸長(cháng)。若下端固定情況下作為Z向使用時(shí)，A型機構放大促動(dòng)器則在上電時(shí)產(chǎn)生下降位移，而R型則產(chǎn)生上升位移。
根據是否配置傳感器，機構放大促動(dòng)器又分為開(kāi)環(huán)（無(wú)定位反饋傳感器）和閉環(huán)（集成定位反饋傳感器）版本。開(kāi)環(huán)下，PZT壓電促動(dòng)器的分辨率是無(wú)限高的，只受控制設備的噪聲的限制，但是由于壓電陶瓷的遲滯和蠕變特性，使其位移重復精度和位移穩定精度較低。但閉環(huán)版本壓電促動(dòng)器，可消除遲滯和蠕變。同時(shí)，閉環(huán)版本可通過(guò)芯明天壓電控制器形成閉環(huán)控制，可實(shí)時(shí)讀取、跟蹤位移值，并可進(jìn)行實(shí)時(shí)調節。
機構放大式壓電促動(dòng)器是通過(guò)機械放大結構，將預載的低壓壓電陶瓷疊堆產(chǎn)生的位移，進(jìn)行放大輸出的促動(dòng)器。機械放大結構為橢圓形機械殼體，它的材料一般為鋼，它對壓電疊堆陶瓷除了提供優(yōu)化預緊力外，也對疊堆陶瓷起到保護作用，使其免于承受拉力，過(guò)大的拉力對壓電疊堆陶瓷會(huì )產(chǎn)生不可逆甚至致命的損壞。橢圓機械放大結構也為用戶(hù)提供了易于集成的機械接口。
機構放大式壓電促動(dòng)器的基本結構如下圖所示，它的內部集成PZT壓電陶瓷，外部為金屬柔性鉸鏈，上下端為移動(dòng)端，并帶有螺紋孔，可用于本身的安裝和負載的安裝。
壓電疊堆陶瓷沿著(zhù)主軸即長(cháng)軸方向產(chǎn)生形變位移，而橢圓形機械結構沿著(zhù)短軸方向將位移進(jìn)行放大輸出，即機構放大壓電促動(dòng)器利用機構放大原理，將壓電陶瓷橫向伸長(cháng)位移放大到軸向位移輸出。橢圓形殼體分為內橢圓結構（R型）與外橢圓結構（A型），產(chǎn)生的位移方向分別為X向膨脹、X向收縮。
小體積機構放大促動(dòng)器
80N出力
66μm行程
2700Hz空載諧頻
R型小體積機構放大促動(dòng)器
41μm位移
125N出力
4100Hz空載諧頻
大出力A型機構放大促動(dòng)器
540N出力
95μm行程
350Hz空載諧頻
大位移機構放大促動(dòng)器
25N出力
400μm行程
370Hz空載諧頻
機構放大促動(dòng)器因其非常小的體積、較大的位移以及毫秒級快速響應，經(jīng)常被用作光開(kāi)關(guān)、光學(xué)對準等應用。此外，機構放大促動(dòng)器的應用范圍非常的廣泛，在下方舉例的應用中都會(huì )用到壓電機構放大促動(dòng)器。探針掃描、光學(xué)透鏡的定位、光開(kāi)關(guān)、快門(mén)/快門(mén)防抖、微掃描、晶片測試、天文學(xué)、聚焦定位、激光腔調諧、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、調制器等。光纖拉伸、工具定位、取放工具、金剛石車(chē)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、器件疲勞度監測等。比例閥、泵、測流技術(shù)、噴墨技術(shù)、注射器、液滴發(fā)生器等。
機構放大式壓電促動(dòng)器采用先進(jìn)的技術(shù)和安全標準設計而成，為了您的自身安全及產(chǎn)品的正確使用，使用時(shí)請注意以下幾點(diǎn)。溫度改變和壓力都會(huì )給壓電促動(dòng)器充電，與控制器斷開(kāi)連接的一段時(shí)間壓電促動(dòng)器也會(huì )保持帶電狀態(tài)，所以操作者在使用時(shí)要注意：· 不要擅自拆卸機構放大式壓電促動(dòng)器；· 在安裝以前給機構放大式壓電促動(dòng)器進(jìn)行放電，這個(gè)可以通過(guò)和控制器連接實(shí)現；· 使用前首先檢查本產(chǎn)品的連接線(xiàn)是否完好，產(chǎn)品及控制器是否進(jìn)行了有效的接地保護，操作過(guò)程中應嚴格規范操作，上電后不要用手觸碰產(chǎn)品（最高可達150V以上電壓），以防發(fā)生危險。為了防止不當操作對產(chǎn)品造成損壞，使用時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：· 機構放大式壓電促動(dòng)器盡量在無(wú)塵、無(wú)油、無(wú)潤滑劑的環(huán)境中使用；· 建議負載不要超過(guò)本產(chǎn)品的承載能力，裝載時(shí)注意扭力不要過(guò)大，不要撬或扭轉負載面鉸鏈，以免損傷結構；· 當出現異常情況應該立即關(guān)閉相關(guān)部分；· 機構放大式壓電促動(dòng)器長(cháng)期使用建議使用電壓為0~120V；· 請勿對產(chǎn)品進(jìn)行拆解，以免造成產(chǎn)品損壞；· 使用我公司提供的專(zhuān)用電纜連接壓電促動(dòng)器和控制器；· 不能隨便使用電纜延長(cháng)線(xiàn)，如需要更長(cháng)電纜請聯(lián)系我司銷(xiāo)售人員。安裝前首先要進(jìn)行安全檢查，如連接線(xiàn)有無(wú)破損、斷線(xiàn)，驅動(dòng)電源有無(wú)接地保護等。2）連接負載，要求負載不要超過(guò)促動(dòng)器所能承受的最大負載；3）將機構放大式壓電促動(dòng)器安裝在測量平臺上或通過(guò)光學(xué)平臺轉接座固定安裝在測量平面上，請根據結構尺寸圖選擇合適螺栓進(jìn)行固定安裝；4）將產(chǎn)品連接線(xiàn)與控制器連接起來(lái)。為了防止機構放大式壓電促動(dòng)器在使用過(guò)程中損壞，需要注意以下幾點(diǎn)：· 不要使用超過(guò)參數表規定的電壓范圍來(lái)驅動(dòng)壓電驅動(dòng)器。· 有預緊力的壓電促動(dòng)器可以承受一定拉力（并不是壓電促動(dòng)器收縮產(chǎn)生），但是不能承受剪切力、扭矩和彎矩。這些情況可能會(huì )對促動(dòng)器內部的壓電陶瓷產(chǎn)生損壞。
