Пьезоэлектрический привод

 

Использование: в прецизионных приводах поступательного движения. Сущность изобретения: привод выполнен в виде по крайней мере двух трехсекционных звеньев , пьезоэлементов, расположенных в параллельных плоскостях, состоящих из двух плоских прямоугольных пьезоэлементов, перпендикулярных направлению движения, и жестко связанного с ними пьезоэлемента, параллельного направлению движения, и соединенных между собой жесткой связью по одному из пьезоэлементов, перпендикулярных направлению движения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 . (21) 4877350/25, (22) 11.09,90 . (46) 07.03.93, Бюл, N 9 (71) Институт радиотехники и электроники

АН СССР (72) В,В,Кислое, В.И.Панов, С.И.Васильев, И.Э,Невернов, С,Д,Алекперов, А.Г.Амельченко, А.А.Ксин и И.Ф,Балакирев . (56) Авторское свидетельство СССР

N 965265, кл, Н 02 N 2/00, 1981.

Европейская заявка

М 0200864, кл. Н 01 «41/08, 1986.

Изобретение относится к пьезотехнике. а именно к пьезоэлектрическим приводам, и может быть использовано при создании прецизионных приводов поступательного движения различных лабораторных установок, манипуляторов и т.п, Цель изобретения — повышение точности и стабильности хода пьезоэлектрического привода.

На фиг.1 изображена схематически кон. струкция пьезоэлектрического привода; на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг,4 — эпюры напряжений, подаваемых в определенной последовательности иа секции обоих звеньев во время работы пьезопривода.

Пьезоэлектрический привод содержит два трехсекционных звена. каждое из кото-, рых состоит из прямоугольных пьезоэлектрических пластинок 1, 3, 5 и 2, 4, 6 соответственно. При этом 1, 2 — рабочие элементы, 3, 4 — стояночные элементы, а 5, . Ю 1800575 А1

«si)s Н 02 N 2/00, Н 01! 41/09 (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД (57) Использование; в прецизионных приводах поступательного движения. Сущность изобретения; привод выполнен в виде по крайней мере двух трехсекционных звеньев, пьезоэлементов, расположенных в параллельных плоскостях, состоящих из двух плоских прямоугольных пьезоэлементов, пер пенди куля рн ых направлению движения, и жестко связанного с ними пьезоэлемента, параллельного направлению движения, и соединенных между собой жесткой связью по одному иэ пьезоэлементов, перпендикулярных направлению движения. 4 ил, и я.

6 — тормозные элементы, Звенья располо- Р т жены между пластинами 11-13, которые играют роль вертикальных направляющих .

Имеются также боковые направляющие 710, фиксирующие оба звена в горизонталь- О©: ной плоскости. Последн ие жестко Осоединены между собой с помощью тяги 14, «, которая свободно перемещается в желобе (Я

15, Управление пьезоэлектрическим при- у водом характеризуется следующей последовательйостью операций (фиг,4):

U и i3z — напряжения, подаваемые, со- мяя ответственно на 1 и 2 рабочие элементы;

Оз,4 — напряжения, подаваемые соответственно на 3 и 4 стояночные элементы;

ОБ и 0Б — напряжения, подаваемые со- . ответственно на 5 и 6 тормозные элементы.

В начальный момент времени на обе пластины 3 и 4 подают напряжения 0з,4 они сжимаются и растормаживаются. Одновременно на один из рабочих элементов (на1800575 пример, элемент 2) подают напряжение пилообразной формы Uz (так как он связан с зафиксированным элементом 6), сообщая, таким образом, равномерное прямолинейное движение нагрузке(точка Н, фиг,1), Че- 5 рез 0,5 мс после этого на тормозной элемент

5 подают напряжение Ов, он сжимается и растормаживается, Начало движения является единственным моментом (не считая остановки), когда весь узел испытывает рывок.

После 4 мс хода рабочего элемента 2 подают пилообразное напряжение U> на рабочий элемент 1, который также начинает равномерно уменьшаться в длине с той же скоростью, что и элемент 2. В результате элемент .5 оказывается в состоянии покоя относительно направляющих, поэтому с него снимают напряжение Ug (через 4,5 мс после начала возбуждения рабочего элемента 2) и приводят в зацепление с направляющими, Одновременно с этим подают напряжение

Us на тормозной элемент 6, выводя его из зацепления с направляющими, и плавно снимают напряжение Uz с рабочего элемента 2, который приобретает первоначальную 25 длину. После 4 мс хода рабочего элемента 1 на элемент 2 вновь подают пилообразное напряжение Uz, а через 4,5 мс хода рабочего элемента снимают напряжение с тормозного элемента 6 и он входит в зацепление с З0 направляющими. Через 0,5 мс после начала хода рабочего элемента 2 подают напряжение U5 на тормозной элемент 5, выводя его из зацепления с направляющими, плавно снимают напряжение О с рабочего элемен- 5 та 1, и процесс повторяется, При необходимости получения величины перемещения, не кратной целому числу шагов, имеется режим, обеспечивающий дробление шага путем остановки пилооб- 40 разного напрях<ения на рабочих элементах

1 и/или 2 в любой его фазе, По окончании движения снимают напряжения Оз,4 со стояночных элементов 3 и I

4 и они приводятся в зацепление с направляющими. Одновременно с этим подают напряжение Us и Ur соответственно на тормозные элементы 5 и 6, что выводит их из зацепления с направляющими и исключает таким образом влияние временной ползучести ходовых элементов 1 и 2 из кинематической схемы включения нагрузки.

Таким образом, пьезоэлектрический привод, состоящий по крайней мере из двух связанных между собой пьезоэлементов, возбуждение которых осуществляется с временным перекрытием, обеспечивает за счет последнего более равномерное линейное перемещение при меньшей величине проскальзывания за счет наличия тормозных элементов. Это, в итоге, позволяет получить более высокую точность хода и стабильность пьезоэлектрического привода, Формула изобретения

Пьезоэлектрический привод, содержащий пьезокерамические преобразователи в виде плоских пьезоэлементов прямоугольной формы, установленных в вертикальных и горизонтальных направляющих, одни из которых. ориентированы перпендикуля рно к направлению движения, а другие расположены между ними, жестко с ними соединены и о.риентированы параллельно направлению движения,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабил ьности хода, пьезоэлементы сгруппированы в трехсекционные звенья, расположенные в параллельных плоскостях, состоящие из двух пьезоэлементов, ориентированных перпендикулярно направлению движения, и одного пьезоэлемента, ориентированного параллельно направлению движения, и соединенных между собой х<есткой связью по одному из пьезоэлементов, ориентированных перпендикулярно направлению движения.

1900575

U(м

2оо

t .t íñ3

2оо

Cfire) UUç (663

UP6>

2оо

ЕГ с) ro

Фиг. 4

Корректор Л.©иль

Составитель В,Кислов

Техред М.Моргентал

Редактор А.Купрякова

Заказ 1172 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