Miniatur-Piezo-Linearantrieb nach biologischem

Miniatur-Piezo-Linearantrieb nach biologischem Vorbild auf der
Hannover-Messe
Prof. Dr.-Ing. Detlef Riemer vom Fachgebiet Mechatronik (Fachbereich Maschinen- und
Energietechnik) der HTWK Leipzig stellt auf der größten Industriemesse der Welt in
Hannover einen völlig neuartigen elektrischen Motor vor.
Die Funktionsweise hat der Erfinder von der Natur abgeschaut.
Bewegungsprinzip
des
zum
Patent
angemeldeten
Linearantriebs
Das grundlegende
ist
mit
dem
Fortbewegungsmechanismus einer Schnecke vergleichbar. Ausgenutzt werden Differenzen
der Haft- und Gleitreibung zwischen zeitweise bewegten sowie nicht bewegten Elementen.
Der in zwei Richtungen bewegbare Antrieb besitzt aufgrund eines Schrittadditionsprinzips
einen theoretisch unbegrenzten Bewegungsbereich. Einzelschrittauflösungen sind so bis in
den Nanometer-Bereich möglich. Da dieser Motor ein Direktantrieb ist, sind keine
bewegungsübertragenden Elemente, wie z.B. ein Getriebe notwendig.
Abbildung 1: Ansicht des funktionsfähigen Demonstrators
Die Antriebskraft erzeugen spezielle Piezokeramiken von nur wenigen Millimetern Größe, die
sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung äußerst schnell ausdehnen und dabei sehr
große Kräfte erzeugen. Gesteuert wird das Ganze mit einer speziell dafür konzipierten
Mikrorechnersteuerung und einem leistungselektronischen Modul.
In einer weiterentwickelten Variante wird der Motor nur noch einen knappen Zentimeter groß
sein. Meßsysteme und Sensoren sowie die gesamte Elektronik sollen dann bereits im Antrieb
integriert sein. Der Antrieb kann des weiteren als Rotationsantrieb modifiziert sowie zu einem
Mehrkoordinatenantrieb ausgebaut werden.
Abbildung 2: Funktionsprinzip des Linearantriebs
Äußerst vielfältig sind die Einsatzmöglichkeiten. Besonders hervorzuheben sind dabei z.B.
ein-
und
mehrachsige
Positioniersysteme,
Proportionalventile,
Mikromanipulatoren,
Zuführsysteme in der Automatisierungs- und Fertigungstechnik, als integrierbarer Aktuator in
Roboter und Laufmaschinen. In der Medizintechnik kann er als hochpräziser Mikroantrieb für
Instrumente der Minimal Invasiven Chirurgie dienen oder auch als Antrieb für aktiv
bewegbare Orthesen bzw. Prothesen.
Zielparameter:
- Bewegungskraft: ca. 15 - 20 N
- Einzelschrittauflösung: wenige Nanometer
- Bewegungsgeschwindigkeit: ca. 50 mm/s
- beliebiger, bidirektionaler Bewegungsbereich des Läufers
- Ansteuerspannung: max. 42 V
- Abmessungen: 20 * 10 * 10 mm³
- preiswerte Herstellung
Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Detlef Riemer
Dipl.-Ing. Carsten Tennhardt
Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
Fachbereich Maschinen- und Energietechnik
Fachgebiet Mechatronik
Koburger Straße 62
04416 Markkleeberg
Tel.: 0341 - 3076 41 16
Fax: 0341 - 3538 4134
Email: [email protected]
Homepage: http://www.htwk-leipzig.de/fbme/prof/riemer/Homepage/index.html