Piezoelektryki i hydraulika łączą siły

Piezoelektryki i hydraulika łączą siły

Inżynierowie Siemensa opracowali siłownik, który dzięki wykorzystaniu efektu piezoelektrycznego oraz hydrauliki pozwala urządzeniu o długości dziewięciu centymetrów wygenerować siłę na poziomie 150N oraz uzyskać przemieszczenia w zakresie dwóch centymetrów. Według firmy piezohydrauliczny siłownik może być używany do obsługi zaworów i klap, kierowania lotkami samolotu oraz w aplikacjach związanych z robotyką i medycyną.

Siemens swoje urządzenie postrzega jako alternatywę dla siłowników elektromagnetycznych, które przy zmniejszaniu gabarytów tracą swoją wydajność. Nowe urządzenie pozwala utrzymywać aktuator w żądanej pozycji pomimo drgań, czy innych zakłóceń. W piezo-hydraulicznym siłowniku podanie napięcia powoduje ugięcie kryształu piezoelektrycznego. Te małe ruchy wzmocnione przepływem hydraulicznym pozwalają przemieszczać się głowicy siłownika aż o dwa centymetry.

Nowy napęd uzyskał bardzo wysoki współczynnik sztywności przy użyciu zaledwie 6 mililitrów płynu hydraulicznego. Zamknięty układ hydrauliczny składa się z trzech sąsiadujących ze sobą metalowych mieszków, które mogą rozszerzać się wzdłuż osi, będąc wzajemnie połączonymi za pomocą zaworów zwrotnych. Umieszczony w środkowej komorze kryształ piezoelektryczny, gdy jest wzbudzany wytwarza w niej nadciśnienie. Powoduje ono otwarcie zaworu przepuszczającego płyn hydrauliczny do sąsiedniej komory, z którą połączony jest wprawiany w ruch trzpień siłownika.

Kryształ piezo jest zasilany z wysoką częstotliwością napięciem o charakterystyce piłokształtnej. Pozwala to na osiągnięcie bardzo płynnego ruchu siłownika. Zmianie jego kierunku służą zawory zwrotne. Szczelna metalowa obudowa utrzymuje płyn hydrauliczny w środku siłownika, czyniąc urządzenie łatwym w sterowaniu i praktycznie bezobsługowym.

(rr)