Hispanopedia WikiUn motor de oruga es un sistema actuador lineal cooperativo en el que múltiples elementos (originalmente piezoeléctricos , posteriormente a menudo electrostáticos ) se activan en una secuencia coordinada de movimientos escalonados, lo que permite un rango de movimiento extendido en relación con los actuadores individuales y un posicionamiento de alta precisión. [ 1 ]
Historia
Los motores de oruga surgieron en la década de 1960 como mecanismos multiactuadores para posicionamiento de alta precisión. Impulsados por los avances en micromecanizado y microfabricación , los diseños evolucionaron en la década de 1990 hacia microactuadores electrostáticos , empleando secuencias de pasos coordinadas para lograr un movimiento lineal preciso que superaba los límites de los elementos actuadores individuales. [ 1 ]
Operación
En su forma más simple, el motor de oruga utiliza tres actuadores piezoeléctricos (2 y 3, véase la figura 1) montados dentro de un tubo (1) y electrificados secuencialmente para sujetar un eje (4), el cual se mueve linealmente. El movimiento del eje se debe a la extensión del actuador piezoeléctrico lateral (2), que empuja dos actuadores piezoeléctricos de acoplamiento (3).
El proceso de actuación del motor de oruga es un proceso cíclico de seis pasos después de la fase inicial de relajación e inicialización. Inicialmente, los tres piezoeléctricos están relajados y sin extender. Para inicializar el motor de oruga, el piezoeléctrico de embrague más cercano a la dirección del movimiento deseado (que entonces se convierte en el piezoeléctrico de embrague de avance) se electrifica primero y luego comienza el ciclo de seis pasos de la siguiente manera (ver Figura 2):
Paso 1. Extensión del piezoeléctrico lateral.
Paso 2. Extensión del piezoeléctrico del embrague trasero.
Paso 3. Relajación del piezoeléctrico del embrague delantero.
Paso 4. Relajación del piezoeléctrico lateral.
Paso 5. Extensión del piezoeléctrico del embrague delantero.
Paso 6. Relajación del piezoeléctrico del embrague trasero.
La electrificación de los actuadores piezoeléctricos se logra aplicando una alta tensión de polarización a los actuadores de forma secuencial, según el proceso de "Seis Pasos" descrito anteriormente. Para desplazarse a largas distancias, la secuencia de seis pasos se repite varias veces en rápida sucesión. Una vez que el motor se ha acercado lo suficiente a la posición final deseada, se puede activar un modo de posicionamiento fino opcional. En este modo, los embragues reciben una tensión constante (una alta y otra baja), y la tensión del actuador piezoeléctrico lateral se ajusta a un valor intermedio, mediante un control de retroalimentación continuo, para obtener la posición final deseada.
El funcionamiento de este motor piezoeléctrico sin alimentación eléctrica presenta dos opciones: normalmente bloqueado o normalmente libre . El modo normalmente libre permite el movimiento libre cuando no recibe alimentación, pero puede bloquearse aplicando un voltaje.
Usos
Microscopía de efecto túnel de barrido
El motor de desplazamiento tipo oruga se utiliza comúnmente en microscopios de efecto túnel (STM). Un STM requiere un control a escala nanométrica de su punta de escaneo cerca del material que observa. Este control se logra conectando la punta de escaneo al eje del motor de desplazamiento tipo oruga. El motor, a su vez, permite el control en una dirección perpendicular al plano de la superficie del material observado. El movimiento transversal a la superficie se conoce comúnmente como movimiento en el plano xy, mientras que el movimiento perpendicular a la superficie se conoce como movimiento en la dirección z. El movimiento de la punta de escaneo mediante el motor de desplazamiento tipo oruga se controla manualmente o automáticamente conectando el motor a un sistema de retroalimentación .
Sujeción de parches
El motor de oruga se puede utilizar en la técnica de patch clamp en células biológicas. Esta técnica se realiza con mayor frecuencia con un microscopio óptico y un micromanipulador que sujeta una pipeta de vidrio. El motor de oruga es especialmente ideal para patch clamp porque proporciona al operador un movimiento prácticamente instantáneo, preciso, suave y predecible, sin desviaciones.
Véase también
Referencias
Enlaces externos
- Descripción general de los diferentes principios de diseño de motores piezoeléctricos.
- motores eléctricos