Fraunhofer-Gesellschaft

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Strukturintegrierte Aktorik im Maschinenbau

Strukture integrated actuators for machinery
 
: Neugebauer, Reimund; Wittstock, V.; Gebhardt, S.; Schönecker, A.

ERAS GmbH:
Active Systems for Dynamic Markets. Adaptronic Congress 2005. Conference proceedings : 31. Mai/ 01. Juni, Göttingen
Göttingen: Adaptronic Congress Veranstaltungs GbR, 2005
8 pp.
Adaptronic Congress <9, 2005, Göttingen>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWU ()
Fraunhofer IKTS ()
Piezo-Aktoren; Wandlermodell; Kompensation; elektromechanische Analogie; Strukturintegration

Abstract
Auf Grund der starken Bruchanfälligkeit schon bei geringen Moment- und Querbelastungen konn-ten sich Piezostapelaktoren für Anwendungen im Maschinenbau noch nicht durchsetzen. In Zusammenarbeit der Fraunhofer-Institute IKTS und IWU im Rahmen des Fraunhofer Verbundprojek-tes FASPAS entstand mit den Formkompositen auf Basis von PZT-Hohlfasern und PTZ-Platten eine neue Bauelementeklasse, die zur weiteren Strukturintegration des piezokeramischen Werk-stoffes führt. Die neuen Aktoren, die im d31-Modus angesteuert werden (Kontraktoren), zeichnen sich durch eine hohe Fehlertoleranz gegenüber nicht axialen Belastungen aus. Der Querschnitt der Aktoren kann flexibel an die Anforderungen der Komponente angepasst werden. Neben dem Herstellungsprozess wird ein phänomenologisches Aktormodell vorgestellt, das zur mechanischen Beschreibung des belastungsabhängigen Hubes piezobasierter Komponenten dienen kann. Beispielhaft wird die Strukturintegration an der Variation der Vorspannung eines Kugelgewindetriebes erläutert. Durch die vorgestellte Integration der neuartigen Formkomposit-Aktoren in die Doppelmutter eines Kugelgewindetriebes entsteht ein robustes System mit großen Vorteilen gegenüber bisherigen Lösungen.

 

Due to the high fracture sensitivity even with small lateral loads and bending moments, common piezo stack actuators are not very often applicated in the field of mechanical engineering. The co-operation of the Fraunhofer-Intitutes IKTS and IWU in the Fraunhofer strategic research project FASPAS has led to the shape composite actuators a new kind of actuators that consists of PZT-hollow fibres or PZT-plates. Acting in the d31 mode (contraction), the new actuators are especially characterised by tolerating non-axial loads. The cross section of the actuators can be easily adapted to the designed geometry of the mechanical components. Apart from the manufacture process the article explains a phenomenological actuator model, which can be used for describing the stroke dependent upon load of piezo-based components. The adjustable preload of a ball screw drive by means of the new actuators is one example for the advanced structure integration. The application of the shape composite inside of the double nut of a ball screw drive is a robust system with big advantages over former solutions.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-38578.html