Forma

Apr 15, 2023

Por Lisa Eitel | 10 de julho de 2018

Agora, um novo atuador usa feixes de fio SMA feitos de liga especial de níquel-titânio para movimento linear confiável.

Dean Pick, P.Eng. • Presidente | Automação cinética

As ligas com memória de forma (SMAs) são aqueles materiais que respondem às mudanças de temperatura alterando o fator de forma. Originalmente financiadas pela Marinha dos EUA, as tecnologias SMA foram comercializadas pela primeira vez pela Raychem Corp. (agora TE Connectivity) durante a década de 1950. Mas a natureza imprevisível das primeiras versões do material provou ser um desafio. Assim, ao longo das décadas, os fabricantes investigaram maneiras (com sucesso misto) de aumentar a durabilidade, consistência e aplicabilidade de projetos baseados em SMA.

As classificações de força e curso podem ser usadas para selecionar o modelo de atuador apropriado da Kinitics Automation, e os engenheiros de projeto podem configurar os atuadores para funcionar com inúmeras fontes de energia para adaptar o tempo de resposta à aplicação (e para compatibilidade com a infraestrutura existente).

Agora, uma nova oferta de movimento linear baseada em SMA usa material SMA avançado para movimento repetível e previsível. O fabricante agrupa fios feitos de SMA e os ancora a um invólucro do atuador. A corrente através do SMA (eletricamente resistivo) gera esse calor; quando aquecidos além de uma temperatura de transição, os átomos dos fios se realinham com outra estrutura cristalina. Isso resulta em contração do fio quando aquecido e reextensão quando resfriado - o que, por sua vez, resulta em saída de movimento linear.

Os atuadores da Kinitics Automation usam uma liga de memória de forma de níquel-titânio (o NiTi em Kinitics) em um arranjo de fios agrupados. Os atuadores satisfazem certas aplicações melhor do que outras tecnologias de movimento linear. À direita, observe como as configurações do atuador da Kinitics Automation são muito mais simples do que os sistemas hidráulicos comparáveis.

Na verdade, esse comportamento reversível torna os atuadores baseados em fio SMA adequados para uma variedade de aplicações de movimento, incluindo aquelas em eixos de máquinas de alto ciclo. A haste é a única parte móvel, de modo que o atuador exibe folga zero ou folga mecânica — independentemente de quantas vezes é acionado. Pesquisas e testes produziram informações quantitativas padrão da indústria sobre os atuadores lineares para permitir a aplicação em projetos de movimento do mundo real.

Kinitics Automation Bundled Wire conecta vários fios SMA a um pistão dentro do atuador. A conexão direta do arranjo de arame entre o corpo do cilindro e a haste garante resistência e durabilidade. Com a aplicação de eletricidade (calor), os fios encurtam e movem a haste do atuador. Para controle de qualidade e teste de MTBF, a Kinitics Automation administra um laboratório que inclui vários dinamômetros de fio que registraram mais de 2 milhões de ciclos em peças únicas de fio SMA.

Kinitics Automation Bundled Wire é uma tecnologia proprietária de montagem e conexão de fios de liga com memória de forma (SMA) em uma matriz densa. A tecnologia Bundled Wire oferece aos atuadores lineares Kinitics Automation SMA uma alta relação força-tamanho. Além disso, ele retém uma alta área de superfície do fio para permitir tempos de avanço em apenas 200 ms (ou menos) e ciclos completos em menos de 5 segundos. Quando conectada a uma bomba de pistão, conforme mostrado aqui, a tecnologia pode ser aplicada a aplicações de energia fluida.

Veja como um atuador linear SMA funciona em um ciclo de curso linear:

1. Durante uma fase inicial do curso, o atuador linear SMA de fio agrupado usa energia elétrica para mover um pistão em direção a uma extremidade fixa. A quantidade de energia aplicada determina a velocidade do pistão.

2.Em seguida, durante uma fase de retenção opcional, o pistão pode manter a posição por um determinado período de tempo.

3. Então, durante a fase de retorno, o atuador linear SMA de fio agrupado usa transferência de calor e polarização de força para retornar o pistão à posição inicial. A taxa de resfriamento e a quantidade de força de polarização determinam a velocidade do pistão.

Para engenheiros de projeto que desenvolvem eixos de máquinas que requerem posicionamento ou controle de força, o atuador linear Kinitics Automation é uma nova opção. Quando emparelhado com um controlador Kinitics (como o KCA020), um sinal de entrada do controlador analógico pode modular o ganho do atuador. Como alternativa, o controlador Kinitics também pode aceitar um sinal de modulação por largura de pulso (PWM) para acionar dinamicamente o atuador. A combinação de um atuador e controlador Kinitics com um sensor de feedback e controlador de planta produz um sistema de movimento de circuito fechado. Os programadores podem aproveitar a capacidade de resposta linear do atuador ao desenvolver sua estratégia de controle. Normalmente é possível usar um bloco de função PI — e eliminar a necessidade de desenvolver programas complexos de alta ordem.