Форма

Apr 15, 2023

Лиза Эйтель | 10 июля 2018 г.

Теперь в одном новом приводе используются пучки проволоки SMA, изготовленные из специального никель-титанового сплава, для обеспечения надежного линейного движения.

Дин Пик, P.Eng. • Президент | Кинетика Автоматизация

Сплавы с памятью формы (SMA) — это материалы, которые реагируют на изменения температуры изменением форм-фактора. Первоначально финансируемые ВМС США, технологии SMA были впервые коммерциализированы корпорацией Raychem (ныне TE Connectivity) в 1950-х годах. Но непредсказуемый характер ранних материальных версий оказался проблемой. Поэтому на протяжении десятилетий производители искали способы (с переменным успехом) повысить долговечность, согласованность и применимость конструкций на основе SMA.

Номиналы усилия и хода можно использовать для выбора соответствующей модели привода Kinitics Automation, а инженеры-конструкторы могут настроить приводы для работы с множеством источников питания, чтобы адаптировать время отклика к приложению (и для совместимости с существующей инфраструктурой).

Теперь одно новое предложение линейного движения на основе SMA использует усовершенствованный материал SMA для повторяемого и предсказуемого движения. Производитель связывает провода из SMA и закрепляет их на корпусе привода. Ток через (электрически резистивный) SMA генерирует это тепло; при нагревании выше переходной температуры атомы проводов перестраиваются в другую кристаллическую структуру. Это приводит к сжатию проволоки при нагревании и повторному растяжению при охлаждении, что, в свою очередь, обеспечивает линейное движение.

В приводах Kinitics Automation используется никель-титановый сплав с памятью формы (NiTi в Kinitics) в виде жгута проводов. Актуаторы удовлетворяют определенным требованиям лучше, чем другие технологии линейного движения. Обратите внимание, насколько проще установка приводов Kinitics Automation по сравнению с аналогичными гидравлическими системами.

Фактически, такое обратимое поведение делает приводы на основе проводов SMA подходящими для множества приложений движения, в том числе для осей машин с высокой частотой циклов. Стержень является единственной движущейся частью, поэтому привод не имеет люфта или механического люфта — независимо от того, сколько раз он включается в цикл. Исследования и испытания позволили получить стандартную количественную информацию о линейных приводах, позволяющую применять их в реальных конструкциях движения.

Комплект проводов Kinitics Automation соединяет несколько проводов SMA с поршнем внутри привода. Прямое соединение проволочной конструкции между корпусом цилиндра и штоком обеспечивает прочность и долговечность. При подаче электричества (тепла) провода укорачиваются и перемещают шток привода. Для контроля качества и тестирования безотказной работы компания Kinitics Automation располагает лабораторией, включающей несколько проволочных динамометров, которые зарегистрировали более 2 миллионов циклов на отдельных кусках проволоки SMA.

Kinitics Automation Bundled Wire — это запатентованная технология сборки и соединения проводов из сплава с памятью формы (SMA) в плотный массив. Технология Bundle Wire обеспечивает линейным приводам Kinitics Automation SMA высокое соотношение прочности и размера. Кроме того, он сохраняет большую площадь поверхности проволоки, что позволяет выполнять ход вперед всего за 200 мс (или меньше), а полные циклы — менее чем за 5 секунд. При подключении к поршневому насосу, как показано здесь, эту технологию можно применять в системах гидроэнергетики.

Вот как линейный привод SMA работает в цикле линейного хода:

1. Во время начальной фазы хода линейный привод SMA с жгутом проводов использует электроэнергию для перемещения поршня к фиксированному концу. Количество приложенной мощности определяет скорость поршня.

2.Затем, во время дополнительной фазы удержания, поршень может удерживать положение в течение заданного периода времени.

3. Затем во время фазы возврата линейный привод SMA с жгутом проводов использует передачу тепла и смещение силы, чтобы вернуть поршень в исходное положение. Скорость охлаждения и величина смещающей силы определяют скорость поршня.

Для инженеров-конструкторов, разрабатывающих оси машин, требующие позиционирования или управления усилием, линейный актуатор Kinitics Automation является новым вариантом. В сочетании с контроллером Kinitics (например, KCA020) входной сигнал аналогового контроллера может модулировать коэффициент усиления привода. В качестве альтернативы контроллер Kinitics также может принимать сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для динамического управления приводом. Сочетание привода и контроллера Kinitics с датчиком обратной связи и контроллером установки дает систему движения с замкнутым контуром. Программисты могут использовать линейную реакцию привода при разработке своей стратегии управления. Обычно можно использовать функциональный блок PI — и это избавляет от необходимости разрабатывать сложные программы высокого порядка.