Позиционный пьезопривод

 

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано для обеспечения прецизионных перемещений в различных технологических, оптикомеханических и т.п. устройствах. Цель изобретения - расширение диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов. Для этого позиционный пьезопривод, содержащий сумматор 1, интегратор 2, усилитель 5, пьезодвигатель 6 и выходной элемент 7 на направляющей 10, снабжен пороговым элементом 11, ключом 12 и фрикционным элементом 9. 3 ил. +S Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)ю G 05 0 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720931/24 (22) 19.07.89 (46) 15,11.91. Бюл. ЬЬ 42 (71) Московский энергетический институт (72) А.А.Никольский, Е.Я.Лопатин и Г.Г.Бычков (53) 62 — 50(088.8) (56) Патент США гв 3179826, кл. 310-8.2, опублик. 1965.

Патент США ЬЬ 3684904, кл. 310 †.0, опублик, 1972.

Никольский А.А, Точные двухканальные следящие электроприводы с пьезоэлементами. — М.: Энергоатомиздат, 1988, с.7-9, рис.В.3, с.141, рис.5.5.

Никольский А.А., Филиппов В.Г. Динамика высокоточного позиционирования с активными упругими компенсаторами,—

Электричество, 1984, N. 6, с.27, рис.3.

„„5Q„„1691822 А1 (54) ПОЗИЦИОННЫЙ ПЬЕЗОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано для обеспечения прецизионных перемещений в различных технологических, оптикомеханических и т.п. устройствах. Цель изобретения — расширение диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов. Для этого позиционный пьезопривод, содержащий сумматор 1, интегратор 2, усилитель 5, пьезодвигатель 6 и выходной элемент 7 на направляющей 10, снабжен пороговым элементом 11, ключом

12 и фрикционным элементом 9. 3 ил.

1691822

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано для обеспечения прецизионных перемещений в различных технологических, оптикомеханических и т,п, устройствах.

Цель изобретения — расширение диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов.

На фиг. 1 показана функциональная схема позиционного пьезопривода; на фиг.2— вариант конструкции фрикционного элемента; на фиг.3 — вариант конструкции электромеханического узла, Позиционный пьезопривод содержит гюследовательно соединенные сумматор 1, первый вход которого является входом устройства, интегратор 2, например, выполненный в виде операционного усилителя 3 с конденсатором 4 в цепи обратной связи, усилитель 5, пьезодвигатель 6, выполненный в виде наборного столба из пьезокерамических пластин, сочлененный с выходным элементом 7, датчик 8 положения выходного элемента исполнительного органа, выход которого соединен с вторым входом сумматора 1, фрикционный элемент 9, с помощью которого пьезодвигатель 6 крепится к направляющей 10, пороговый,элемент 11, вход которого соединен с выходом интегратора 2, ключ 12, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента 11, а исполнительные цепи соединены с интегратором 2 параллельно конденсатору 4 в цепи обратной связи.

Фрикционный элемент и пьезодвигатель содержат упругое кольцо 13, установленное на направляющей 10, гайку 14, регулировочный винт 15 и стяжки 16, Пьезопривод работает следующим образом.

Задающий сигнал поступает на сумма"ор 1 и сравнивается в нем с сигналом обратной связи, поступающим с датчика 8 положения выходного элемента 7. Сигнал рассогласования с выходе сумматора 1 интегрируется интегратором 2. Полученный интеграл ошибки поступает на вход усилителя 5, выходное напряжение которого управляет пьезодвигателем 6, Пьезодвигатель

6 деформируется, перемещая выходной элемент 1 на расстояние, пропорциональное изменению интеграла ошибки на выходе интегратора 2, Одновременный сигнал с выхода интегратора 2 поступает на вход порогового элемента 11. Когда величина интеграла ошибки на выходе интегратора 2 достигает порога срабатывания порогового элемента 11, что соответствует приближению к границе диапазона деформации пьезодвигателя 6, на выходе порогового

50 элемента 11 появляется сигнал, вызывающий срабатывание ключа 12. Исполнительная цепь ключа 12 шунтирует конденсатор 4 в цепи обратной связи интегратора 2, при этом интегратор 2 обнуляется и на выходе усилителя 3 формируется бросок напряжения, вызывающий резкую деформацию пьезодвигэтеля 6. В результате на концах пьезодвигателя 6 возникают динамические усилия, превышающие усилие трения между фрикционным элементом 9 и направляющей 10. При этом конец пьеэодвигателя 6, сочлененный с фрикционным элементом 9, начинает двигаться вдоль направляющей 10 в направлении требуемого перемещения выходного элемента 7, Когда динамическое усилие станет меньше усилия трения скольжения между фрикционным элементом 9 и направляющей 10, их относительное перемещение прекращается. Новая точка сочленения фрикционнога элемента 9 с направляющей 10 являешься новой опорной точкой для пьезодвигателя 6, который продолжает процесс перемещения выходного элемента 7 в линейном режиме до момента нового срабатывания порогового элемента

11.

Выходной элемент 7 предпочтительно сочленять с центром пьезодаигателя 6. В этом случае обеспечивается наиболее плавное движение исполнительного органа 7.

Фрикционный элемент 9 предпочтительно выполнять с воэможностью регулирования усилия сцепления с направляющей

10. В фрикционном элементе, приведенном на фиг.2, регулирование усилия сцепления осуществляется с помощью регулировочного винта 15.

Возможны варианты конструкции пьезоприаода, при которых пьезодвигатель жестко закреплен одним концом на неподвижном основании, а выходной элемент соединен с направляющей, выполненной с возможностью перемещения, причем пьезодвигатель сочленен с направляющей через фрикционный элемент, закрепленный на подвижном конце пьезодвигателя, Сущность пьезопривода и принцип его работы при этом не изменяются.

Формула изобретения

Позиционный пьезопривод, содержащий последовательно соединенные сумматор, первый вход которого является входом пьезопривода, интегратор, усилитель и пьезодвигатель, выполненный аиде наборного столба из пьезоэлектрических пластин, размещенного на направляющей, закрепленный консольно на опоре, и кинематически соединенного с выходным элементом пье1691822 фия2

Фиг. 3

Составитель В Прямицын

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 3928 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 эопривода, а также датчик положения выходного элемента, подключенный выходом к второму входу сумматора, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов, в него введены пороговый элемент, ключ и фрикционный элемент, причем выход интегратора соединен с входом порогового элемента, подключенного выходом к управляющему входу ключа, включенного в цепь сброса интегра5 тора, а наборный столб из пьезоэлектрических пластин закреплен на направляющей с помощью фрикционного элемента.