Пьезогидравлический шаговый привод

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

091 (11) GD 4 F 15 В 11/12 (21) 3760128/25-06 (22) 03.07.84 (46) 23.02.86. Бюл. N- 7 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции .(72) А.Ф. Луговской, А.В. Узунов и A,Ô. Домрачев (53) 621.225(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1116232 кл. F 15 В 11/12. 1983. (54)(57) f. ПЬКЗОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

ШАГОВЫЙ ПРИВОД, содержащий установ-. ленный в корпусе поршень с образованием рабочих полостей, связанных с пьеэогидравлическим генератором волновой деформации, выполненным в виде последовательно расположенных и герметично соединенных между собой пьезокерамических колец, установленных в поршне, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью увеличения скорости перемещения привода, он снабжен подвижным элементом, расположенным герметично в осевой расточке поршня с возможностью перемещения относительно последнего и выхода в рабочие полости, а количество колец равно трем, причем среднее иэ них жестко соединено с поршНрМ своей средней частью, а два крайних установлены с натягом на подвижном элементе.

2. Привод по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что подвижный элемент выполнен в виде цилиндрического стержня.

3. Привод по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что корпус, поршень и подвижный элемент выполнены в виде концентрично расположенных труб, подвижный элемент и корпус расположены внутри поршня, а корпус связан с поршнем дополнительно установленными сильфонами.

1213264 вода.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрогидравлическим шаговым привоцам, которые. могут быть использованы в манипуляторах, автоматических линиях и станках с числовым программным управлением.

Целью изобретения является увеличение скорости перемещения приНа фиг. 1 представлена принципиальная схема привода с подвижным элементом, выполненйым в виде цилиндрического стержня; на фиг. 2 — то же, с выполнением корпуса, поршня и подвижного элемента в виде копцентрично расположенных труб.

Привод (фиг. 1) содержит установленный в корпусе 1 поршень 2 с образованием рабочих полостей 3 и 4 связанйых с пьезогидравлическим генератором волновой деформации, выполненным в виде последовательно расположенных в поршне 2 и герметично соединенных между собой пьезокерамических колец 5-7. Кроме того, в поршне 2 герметично расположен подвижный злемянт, выполненный B виде цилиндрического стержня 8..Кольцо 6 своей средней частью 9 жестко соединено с поршнем 2, а два крайних кольца 5 и 7 установлены с натягом на цилиндрическом стержне 8. Копьца

6, 7, 5 установлены в кольцевой расточке 10 поршня 2 с образованием камеры 11. Рабочие полости 3 и 4 каналами 12 и 13 сообщены с кольцевой расточкой 10. Для передачи движения от поршня 2 к рабочему органу (не показан) служит выступ 14.

Привод (<Ьиг. 2) отличается тем, что корпус, поршень и подвижный элемент.выполнены в виде концентрично расположенных труб 15-17 соответственно. Труба 15 связана с трубой

16 сильфонами 18 и 19. Рабочие полости 3 и 4 образованы сильфонами

18 и 19>крышками 20 и 21 и концентричным расположением труб 15-17 °

Пьеэогидравлический шаговый привод работает следующим образом.

Рабочие полости 3 и 4, кольцевая расточка 10 и камера 11 заполнены рабочей жидкостью.

К пьезокерамическому кольцу (фиг. 1) подводится напряжение постоянного тока. В результате обратного пьезоэффекта кольцо 7 увеличивается

55 в диаметре, что приводит к образованию зазора между ним и цилиндрическим стержнем 8 (фиг. 1). Затем кольцо 7 подводит напряжение постоянного тока к среднему пьезокерамическому кольцу 6. В результате обратного пьезоэффекта кбльцо 6 удлиняется и, будучи зафиксированным относительно поршня 2, сдвигает относительно него пьезокерамическое кольцо 5 и зажатый в нем цилиндрический стержень 8.

Кольцо 7 смещается при этом в сторону, противоположную кольцу 5. Теперь напряжение снимается с пьезокерамического кольца 7, и оно защемляет стержень 8, После этого напрях<ение подводится к пьезокерамическому кольцу 5, что приводит к увеличению его диаметра и разобщению со стержнем 8.

Затем снимается напряжение со среднего кольца 6. D результате кольцо 6 сжимается в осевом паправлении .цо исходных размеров и подтягивает кольцо 7 совместно с цилиндрическим стержнем 8 и разжатое кольцо 5. Б результате подобного переклю ения колец 5-7 стержень 8 совершает шагающее движение вдоль поршня 2, задвигаясь в полость 3 корпу<а 1 и выдвигаясь, соответственно, из полости 4. Перемещение стержня 8 приводит к увеличению объема рабочей полости 4 и такому же уменьшению объема полости 3, т.е. к увеличению давления в рабочей полости 3 и уменьшению давления в полости 4. Гозпикающий перепад давлений действует на поршень 2 и смещает его в сторону полости 4 с меньшим давлением. При этом с помощью кольца 5 поршень 2 смещает рабочий орган, Перемещение поршня 2 происходит на величину, пропорциональную объему жидкости, вытеспенному стерх<нем 8 с учетом частичного обратного его смешения, так как стержень 8, будучи в каждый момент времени жестко связанным с одним из крайних колец 5 или 7, смещается вместе с ними в обратную сторону.

Б предлагаемой конструкции скорость перемещения поршня 2 определяется не только объемом жидкости, вытесненным подвижным элементом, но и объемом жидкости, перекачиваемым из одной рабочей полости в другую самим пьезогидрав.пическим гене— ратором волновой деформапии. Это происходит следующим образом„ Когда пьезокерамическое кольцо 7 разжимается, полость 4 соединяется через канал с камерой 11. После деформации пьезокерамического кольца 6 объем камеры 11 увеличивается. Увеличивающаяся камера 11 пополняется жидкостью из полости 4. Затем пьезокерамическое кольцо 7 сжимается и разобщает полость 4 и камеру 11.

После деформации кольца 5 камера 11 через канал 12 сообщается с полостью

3. При завершении цикла срабатывания пьезогидравлического генератора волновой деформации, т.е. при принятии кольцом 6 исходных размеров, камера 11 уменьшается в объеме до исходных размеров и вытесняет изли4

13264 ь шек жидкости в полость 3. Этот объем жидкости обеспечивает поршню 2 дополнительную скорость перемещения.

Таким образом, в предлагаемой конструкции пьезогидравлический генератор волновой деформации выполняет не только роль насоса, но и роль двигателя подвижного элемента.

Привод с выполнением корпуса, поршня и подвижного элемента в виде труб 15-17 (фиг. 2) работает аналогичным образом, но позволяет монтировать его непосредственно на направ- . ляющих рабочего органа, размещая направляющую внутри трубы 15 и обеспечивая, тем самым, высокую компактность машин и агрегатов.

1213264 (ЯШИПИ Заказ 768/ 7 Тщ а; 610 Подписное

Фкйкад ББ "Иатанг, Г. Ужгсрод,ул.Проектная, 4