现在，一个新的执行器使用由特种镍钛合金制成的SMA线，以获得可靠的线性运动。
Dean Pick，P.eng。• 总统 |动力学自动化
形状记忆合金(SMAs)是一种通过改变形状来响应温度变化的材料。SMA技术最初由美国海军资助，在20世纪50年代由Raychem公司(现在的TE Connectivity公司)首次商业化。但早期材料版本的不可预测性是一个挑战。因此，在过去的几十年里，制造商研究了提高基于sma的设计的耐用性、一致性和适用性的方法(有成功也有失败)。
可以使用力和冲程额定值来选择合适的kinetics Automation执行器型号，设计工程师可以配置执行器，使其与各种电源一起工作，以调整应用程序的响应时间(以及与现有基础设施的兼容性)。
现在一种新的基于SMA的直线运动产品使用了先进的SMA材料来实现可重复和可预测的运动。制造商将SMA制成的电线捆绑在一起，并将其固定在执行器外壳上。电流通过(电阻性)SMA产生热量;当加热超过过渡温度时，金属丝的原子重新排列成另一种晶体结构。这导致线材在加热时收缩，在冷却时重新伸展，从而产生线性运动输出。
kinetics自动化执行器采用镍钛形状记忆合金(NiTi in kinetics)，采用线束布置。该驱动器比其他直线运动技术更好地满足某些应用。在右边，注意到动力学自动化执行机构的设置比可比的液压系统简单多了。
事实上，这种可逆行为使得sma线驱动器适用于一系列运动应用——包括高循环机械轴上的应用。杆是唯一的移动部分，所以执行机构显示零反弹或机械斜坡-无论多少次它的循环。研究和测试已经获得了关于线性驱动器的定量行业标准信息，使其应用于真实世界的运动设计。
kinetics自动化捆绑线将几根SMA线连接到执行器内部的活塞上。气缸体与杆体之间的导线布置直接连接，保证了强度和耐用性。通电(热)后，导线缩短并移动执行机构杆。为了进行质量控制和MTBF测试，kinetics Automation运营了一个实验室，其中包括几个线测功仪，这些线测功仪记录了单片SMA线超过200万次的循环。
kinetics自动化捆绑线是一项专有技术，组装和连接形状记忆合金(SMA)线在密集阵列。捆扎线技术为kinetics Automation SMA线性驱动器提供了高强度/尺寸比。另外，它保留了高的电线表面积，允许向前冲程时间在200毫秒(或更少)和完整的周期在少于5秒。当连接到如图所示的活塞泵时，该技术可以应用于流体动力应用。
这里是一个SMA线性驱动器如何在一个线性行程周期工作:
1。在初始行程阶段期间，捆绑线SMA线性致动器使用电力将活塞朝向固定端移动。应用的功率量决定了活塞速度。
2。接下来，在可选的保持阶段期间，活塞可以保持一定时间的位置。
3.然后在返回阶段，线束形状记忆合金线性驱动器使用传热和力偏置使活塞返回到原来的位置。冷却速率和偏置力的大小决定活塞的速度。
对于设计工程师开发需要定位或力控制的机器轴，kinetics自动化线性驱动器是一个新的选择。当与kintics控制器(如KCA020)配对时，模拟控制器的输入信号可以调制执行器增益。此外，kinetics控制器还可以接受脉冲宽度调制(PWM)信号来动态驱动驱动器。结合kinetics驱动器和控制器与反馈传感器和植物控制器产生闭环运动系统。程序员在开发控制策略时可以利用执行器的线性响应能力。通常可以使用PI函数块，从而消除开发复杂的高阶程序的需要。
通过在设计中添加反馈传感器和控制器，设计工程师甚至可以使用线束形状记忆合金线性驱动器来输出复杂的运动轮廓，以及精细的定位和力控制。对于后者，一个专门的驱动控制器调节电流输入来控制输出的精确线性运动。
虽然超出了本文的范围，但活塞泵运行的捆绑线SMA布置的变化可以提供细压控制，放电温度控制和体积位移控制。
当用于定位时，动力学捆绑线SMA线性执行器将可重复的精度和精确度输出到5μm以内（0.0002英寸）。这里显示的是KLA05 SMA线性致动器的性能特性，其耗尽120-VAC输入，以在三个位置移动725 n（163磅）。通过限制KCA020控制器增益（如这里所示的步骤一及两者之间），也可以控制加速度。
SMA线性执行器如何与传统设计进行比较
捆绑线SMA线性驱动器是线性运动行业特有的:它们不使用电机或磁场来产生力。相反，这项技术使用形状记忆合金来产生运动。它们通常比同等大小的电动马达便宜。此外，SMA线性执行器避免了电磁布置的一些电噪声问题和机械设备(如齿轮箱)的声噪声。事实上，线束SMA线性执行器工作时不需要诸如齿轮箱和滚珠丝杠等动力传动元件来将旋转转换为直线运动。
| 线性运动功能 | SMA执行器 | 螺线管 | 机电作动器 | 声音线圈 | 气动缸 | 液压缸 |
| 位置控制 | 是的 | 没有 | 是的 | 是的 | 没有 | 是的 |
| 峰值力举行 | 是的 | 没有 | 没有 | 没有 | 是的 | 是的 |
| 直接驱动 | 是的 | 是的 | 没有 | 是的 | 是的 | 是的 |
| 双向 | 没有 | 没有 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
| 自供电的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 没有 | 没有 |
由于SMA线性驱动器是一种新技术，它挑战了传统运动设计的传统分类。
总结捆绑线SMA线性执行器的最佳方法是将其描述为高力短程选项 - 可扩展至约2,000n或大约500磅的力。笔触为10 mm或约0.375英寸。合适的应用是那些需要具有异常精确定位的短程的简短行程。在MD＆M West 2018在加利福尼亚州阿纳海姆的一个演示中，一个小型的捆绑电线SMA线性驱动器精确地提升和降低了160磅的金属负重训练板，将重量定位在5毫米以内。
这种线性运动在大多数其他技术中是不可能的。
螺线管提供优良的开关“砰砰”冲程，例如用于流体工艺应用的提升阀。这些阀门需要很大的力作用在弹簧上，在静态时保持压力。相比之下，形状记忆合金线性驱动器可以使这些装置具有比例阀的功能，因为与螺线管不同，控制器可以驱动驱动器到任何位置来控制流量。
在某些情况下，捆绑线SMA线性驱动器也可以作为定位器(与压电技术竞争)。笔划长度超出压电，因此，那些需要超过0.1 mm(比如，多达10 mm)的设计工程师可以考虑将捆绑式SMA驱动器作为一种选择。
这里的应用包括精密定位加工工作台，镜面仪器，以及其他需要压电驱动器的精度和精度，但具有更长的范围的应用。
其中行程长度短，SMA执行器甚至竞争传统的线性运动执行器设置该配对具有旋转线性机械装置的旋转电动机。消除偏移，齿轮箱和磨损表面的丢失，齿轮箱和其他机械部件的磨损表面，使得更高的精度以及更长的寿命。这里的潜在应用包括消费机器人和电子，HVAC装置和医疗设备中的应用程序。
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新的线性运动设计背后的灵感
动力学自动化捆绑线SMA技术的直接驱动概念从姐妹公司BipleFormance开发公司的汽车应用程序出现（ShiftFX）。简而言之，ShiftFX希望为能够充当主缸的摩托车构建优化的离合器控制 - 基本上是活塞泵。
kinetics自动化公司总裁Dean Pick表示:“传统技术，特别是滚珠丝杠驱动驱动器，没有足够的功率密度，无法在分配给摩托车的空间内完成这项工作。“所以我们偶然发现了形状记忆合金技术，并开始了五年的适应性研发工作。当时，还没有人成功地将其应用到线性运动中。”
Dean Pick在实验室中：用于质量控制和MTBF测试，动力学自动化运行了一个实验室，其中包括几个在单件SMA线上记录了200万多周期的电线测量仪。
事实上，匹克骑着摩托车，在kinetics自动化公司的许多形状记忆合金产品的早期使用中，匹克都充当了试验对象。一旦完善，kinetics的团队意识到该技术可能对其他行业的其他线性应用有用。所以现在，它建立了一个完整的SMA线性驱动器和活塞泵家族。
了下:线性运动提示那齿轮•齿轮头•减速机
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