گیره‌ای پیزویی که حس می‌کند چه چیزی را نگه داشته است

شرکت PI با نام Physik Instrumente در یکم سپتامبر گیره میکرو پیزوالکتریک P-606.1P را معرفی کرد که مونتاژ فوتونیک و میکرو-اپتیک را هدف گرفته است. این گیره تا ۴ نیوتن، حدود ۰٫۹ پوند، نیروی گیرش می‌دهد، حرکت معمول فک ۵۰۰ میکرومتر است و بازشدگی بسته به پیکربندی فک از ۰٫۵ تا ۱٫۹ میلی‌متر است.

ساختار، بخش جالب ماجراست. مکانیزم یک تیغه فنری یکپارچه با تحریک پیزوالکتریک و حسگر نیروی پیزومقاومتی درون‌ساخت است. هدایت با تیغه فنری یعنی هیچ یاتاقان متعارفی در کار نیست و در نتیجه نه اصطکاکی هست و نه لقی مکانیکی — گیره به جای لغزیدن، کشسان تغییر شکل می‌دهد.

این برای کاربردی که حول آن ساخته شده اهمیت دارد. هم‌ترازی فعال ایجاب می‌کند قطعه نوری — سر یک فیبر، یک عدسی، یک دای لیزری — سفت نگه داشته شود در حالی که سامانه موقعیت‌دهی روال پویش یا بهینه‌سازی سریعی را برای یافتن بیشینه جفت‌شدگی اجرا می‌کند. هر لقی در گیرش به خطای موقعیت در جست‌وجو بدل می‌شود و هر لغزش-چسبش در یاتاقان به ناپیوستگی‌ای که بهینه‌ساز باید با آن دست‌وپنجه نرم کند. قطعه هم باید از فرایند جان سالم به در ببرد: فیبری که با گیرشی پرشور له شود ضایعات است و فاصله میان زیادی شل و زیادی سفت اندک است.

قرار دادن حسگر نیرو درون گیره به جای مچ ربات، الگوی طراحی‌ای است که ارزش توجه دارد. نیرویی که در مچ اندازه گرفته می‌شود جرم و دینامیک همه چیز میان حسگر و قطعه کار را در بر دارد که در این مقیاس‌ها سیگنال مورد نظر را غرق می‌کند. نیروی اندازه‌گیری‌شده در فک‌ها خودِ نیروی گیرش است و به اندازه کافی سریع در دسترس است که بتوان حلقه‌ای دورش بست.

فک‌های قابل تعویض اجازه می‌دهند واسط گیرش با هندسه‌های مختلف سازگار شود. PI جابه‌جایی فیبر و هم‌ترازی فعال، مونتاژ قطعات فوتونیک، هم‌ترازی عدسی و اجزای نوری، مونتاژ ماژول دوربین و تصویربرداری، کاوش و بازرسی نوری، و مونتاژ ریزالکترونیک را به عنوان فرایندهای هدف فهرست کرده است — که در عمل فهرستی است از جاهایی که امروز مونتاژ خودکار در آنها به این محدود می‌شود که ماشین تا چه اندازه می‌تواند چیزی را با ملایمت نگه دارد.