Leuvenaren verhogen nauwkeurigheid piëzomotor en omzeilen dode zone

Wim Van de Vijver, Michaël Houben
Leestijd: 7 minuten

De afdeling Production Engineering, Machine Design and Automation (PMA) op de KU Leuven ontwierp en realiseerde een piëzomotor die een hoge snelheid, kracht en resolutie combineert. Met een speciale regeling verkregen de onderzoekers een volgfout in de ultrasone aandrijfmode tot 30 nm en in directe mode tot 10 nm. Ook stelden ze een model op voor een brede en generische analyse van het gedrag van ultrasone piëzomotoren. De promovendi Wim Van de Vijver en Michaël Houben bespreken het werkingsconcept van de voorgestelde aandrijving en lichten de behaalde resultaten toe.

Piëzo-elektrische actuatoren veroveren stilaan hun stek in de industrie. Hun voordelen zijn legio, zoals een zeer hoge krachtdichtheid, hoge resolutie en een hoge stijfheid en bandbreedte. De slagbeperking van piëzokeramiek vormt echter een groot nadeel voor veel toepassingen. Gestapelde piëzoactuatoren, zogenaamde piëzostacks, laten een relatieve slag toe van een op duizend: voor een verplaatsing van 10 µm is een piëzostack nodig van 10 mm. Om het positioneerbereik te vergroten, zijn er allerlei mechanische of hydraulische slagversterkingsmechanismen ontworpen. Dit heeft een nadeel. De stijfheid daalt en in praktische toepassingen blijft de slag nog steeds beperkt tot enkele tienden millimeter.

De piëzoaandrijving van de KU Leuven die we hier beschrijven, combineert de voordelen van de piëzostack met een aandrijving op lange slag. De piëzostacks worden ondergebracht in een mechanische structuur. Deze bevat verschillende functies: die van ultrasoonmotor voor een groot positioneerbereik en hoge snelheid, en die van klassieke piëzostack voor korte slag, maar hoge resolutie. Op deze manier realiseren we een aandrijving die een grote snelheid en slag combineert met een hoge positioneerresolutie.

Dit artikel is exclusief voor premium leden van High-Tech Systems Magazine. Al premium lid? Log dan in. Nog geen premium lid? Neem dan een premium lidmaatschap en geniet van alle voordelen.

Inloggen

Problemen met inloggen? Bel dan (tijdens kantooruren) naar 024 350 3532 of stuur een e-mail naar info@techwatch.nl.

Gerelateerde artikelen