Piezoaktoren - ISEA RWTH Aachen - Institut für Stromrichtertechnik

Power Electronic Systems
Leistungselektronische Systeme
Piezo Actuators:
Dynamic and Precise
Therefore, at ISEA a high-dynamic driving circuitry for a
piezo actuator is being developed. The piezo actuator will be
used in a high-precision drilling
tool to correct the position of the
cutting edge while drilling. This
will allow to compensate for
deformations of the material and,
in addition, to create non-circular
holes. Since the driving circuitry
has to be placed on the rotating
side of the drilling tool, it has to be
designed for the centrifugal forces
that occur during drilling. All
mechanical parts will be developed
at the Fraunhofer Institute for
Production Technology (IPT),
Aachen.
Prototyp der Ansteuerschaltung
Prototype of the driving circuitry
In a first step, a prototype of the driving circuitry has been
built and the newly developed control algorithms have been
tested. After finishing initial tests, a second prototype, which
was optimized for the centrifugal forces, has been constructed. In a next step, the mechanical and electrical parts of the
drilling tool will be assembled and tested in operation.
At the moment, the performance check of the complete
drilling tool is still in progress. It will be finished by the end
of march 2007.
Viele Anwendungen erfordern eine hochdynamische und
trotzdem präzise Regelung der Systemgrößen, wie z.B. der
Position. Hier haben sich in Bereichen, in denen herkömmliche elektromechanische Wandler versagen und die
Stellwege sehr gering sind, Piezoaktoren durchgesetzt. Ihr
Anwendungsspektrum erstreckt sich vom Tintenstrahldrucker
bis hin zur Direkteinspritzung im Kraftfahrzeug. Oft ist hierbei die benötigte Ansteuerschaltung ein limitierendes
Element, wobei immer ein Kompromiss zwischen Dynamik
und Präzision gemacht werden muss.
Am ISEA wird daher eine hochdynamische
Ansteuerschaltung für einen Piezoaktor
entwickelt. Dieser soll in einem
Präzisionsbohrwerkzeug eingesetzt
werden,
um
die
Auslenkung der Werkzeugschneide im Betrieb verstellen
zu können. Damit soll es
ermöglicht werden, Materialunebenheiten auszuregeln und
nach Bedarf auch unrunde
Bohrungen zu erstellen. Da sich
die Schaltung auf der rotierenden Seite befindet, muss sie
auch bezüglich der beim Bohrbetrieb auftretenden Kräfte
optimiert werden. Die mechanischen Komponenten für das
Bohrwerkzeug werden am Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie entwickelt.
In einem ersten Schritt wurde ein Prototyp der Ansteuerschaltung aufgebaut und an ihr die entworfene Regelung
getestet. Nachdem beides getestet und optimiert worden
war, wurde ein zweiter, für den Betrieb im Bohrwerkzeug
geeigneter Prototyp gefertigt. Danach galt es, die elektrischen und mechanischen Komponenten zusammenzufügen und im Einsatz zu testen.
Momentan dauern die Funktionstests des gesamten Bohrwerkzeugs an. Sie werden bis Ende März abgeschlossen sein.
Kontakt Contact
D. Hirschmann, [email protected]
02 41/80 969 75
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Research
Many applications require a high-dynamic and nevertheless
precise control of the system state variables, e.g. position. In
applications, where only little deflection is needed and standard electromechanical transducers are too slow, piezo actuators can be used. The actuators can be found in a variety of
applications from inkjet printers to direct fuel injection in
combustion engines. Often, the achievable dynamics are limited by the driving circuitry.
Im von der Initiative “Förderung von innovativen Netzwerken”
– InnoNet – geförderten Projekt “iBo” wird am ISEA ein
hochdynamischer Gleichspannungswandler entwickelt.
Dieser soll in einem intelligenten Bohrwerkzeug einen
Piezoaktor steuern, um damit die Auslenkung der
Werkzeugschneide im Betrieb verstellen zu können.
Forschung
Funded by the initiative “Föderung von innovativen
Netzwerken” (InnoNet), a highly dynamic dc-dc converter is
being developed. This dc-dc converter will be applied in an
“intelligent” drilling tool to control the deflection of a piezo
actuator and therewith the deflection of the cutting edge.
Piezoaktoren:
Dynamisch und Präzise