Transcript แนะนำ Micro-mechatronics

แนะนำ MicroMechatronics
Solid State Actuators
and Its
Applications
ปัญญรักษ์ งำมศรีตระกูล 27 ก.ย. 2543
Macro-mechatronics
vs
Micro-mechatronics
กำรเคลือ่ นที่ระดับ มม. หรือ > มม.
Robots, เครื่องจักรอัตโนมัติ, ระบบอัตโนมัติต่ำง ๆ
กำรเคลือ่ นที่ระดับ ไมครอน หรือ nm
Micro machines, Micro Motor, Micro Actuators
หัวข้ อที่จะกล่ ำวในวันนี้
• Sensors และ Actuators ใน Micromechatronics
• กำรประยุกต์ ใช้ งำนของ Solid State
Actuators
• เน้ น Piezoelectric Actuators
Actuator คืออะไร
Actuator is a transducer which can convert some
input energy into mechanical displacement and/or
force.
Actuator คือ อุปกรณ์ (แปลง)ทีส่ ำมำรถเปลีย่ นพลังงำน
บำงส่ วนทีป่ ้ อนเข้ ำให้ กลำยเป็ นกำรกระจัด(กำรเคลือ่ นที)่
และ/หรือ แรง
Actuator ในงำน Mechatronics
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Range Acc.
(mm) (mm)
AC Servo Motor
DC Servo Motor
Step Motor
1000
10
Voice Coil Motor
1
0.1
Pneumatic Motor
Pneumatic Cylinder
100 100
Hydraulic Motor
Hydraulic Cylinder
1000
10
Piezoelectric Actuator
0.1 0.01
Force
Response
3 kg m
100ms
20 kg m
10ms
30 kg
100ms
30 kg
1ms
5 kg m
10 s
0.01kg/mm2 10 s
10 kg m
1s
10 kg/mm2
1s
3 kg/mm2 0.1 ms
New Actuators
Input
Electric Field
Magnetic Field
Stress
Heat
Light
Chemical Energy
Actuators
Piezoelectric/Electrostrictive Actuator
Electrostatic Actuator
ER Fluid Actuator
Magnetostrictive Actuator
Magnetic Fluid Actuator
Rubbertuator
Shape Memory Alloy
Bubble Jet
Photostrictive Actuator
Laser Light Manipulator
Mechanochemical Actuator
Metal-Hydrite Actuator
Piezoelectric Effect
Inverse Piezoelectric Effect
Materials for Piezoelectric Actuator
PZT -- Pb(Zr,Ti)O3
Piezostrictive Ceramic
PMN -- Pb(Mg1/3Nb2/3)O3
Electrostatic Ceramic
Structure of Piezoelectric Actuator
Structure of Piezoelectric Actuator
Applications
of
Piezoelectric Actuator
Piezo Speaker
Nikon’s High Precision Lathe
Nikon’s High Precision Lathe
High Precision X-Y Stage
Mechanical Damper - Lexus
Mechanical Damper - Lexus
Camera’s Shutter
Walking Piezo Motor
Dot Matrix Printer Head (1)
Dot Matrix Printer Head (2)
Dot Matrix Printer Head (3)
Inkjet Printer Head
Inkjet Printer Head
Piezo Transformer
Piezo Transformer
Piezo Transformer
Ultrasonic Motor
Ultrasonic Motor
Ignitor
Patents of Piezoelectric Actuators
1. NEC
6. Tokin
2. TOTO
7. Hitachi Metal
3. Matsushita
8. Toshiba
4. Brother Industry
9. Nippon Denso
5. Toyota Motors
10. Fuji Electric
Market of Piezoelectric Actuator
pcs/year
Camera Shutter
300,000
Camera Auto Focus Mechanism
100,000
Part Feeder
30,000
Dot-Matrix Printer
10,000
Market Share Expected in 2000
Million US$
Ceramic Actuator Units
500
Camera Related Devices
300
Ultrasonic Motor
150
The End