Синхронный шаговый вибродвигатель

 

CoIo3 Советских

Социалистические

Рес убл

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио 09;10.79 (2t ) 2829796/18-25 с присоединением заявки .В (23) Приоритет (5 4 ) М. Кл.

Н 01, 41/08

Н 02 N 11/00

РеударетеенныЯ камнтет

CCCP

40 делам нзебретеннЯ н вткрытнЯ

Опубликовано 23.08.81. бюллетень М 31

{53) УЛК 837. .228.1(088.8) Дата опубликования описания 26.08.81

Штацас (72) Авторы изобретения

Р. Ю, Бансевичюс, К.М.Рогульскис и Л. А (7)) Заявитель

Каунасский политехнический институт им. Антанса Снечкуса (54) СИНХРОННЫЙ ШАГОВЫЙ ВИБРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для создания точного шагового углового перемещения в системах автоматики, особенно где требуется синхронное особо точное шаговое перемещение нескольких объектов, приводимых в движение отдельными приводами.

Известен шаговый двигатель, содержащий выходной вал, пьезокерамический двигатель в форме разомкнутого кольпа

30 и приводной вал (1)

Недостаток двигателя в том. что шаг зависит ог нестабильных механических параметров, таких как, трение между валами и движителем, также or частотнои амплитудной характеристики пьезокерамического двигателя, что резко уменьшает точность шага. При этом практически невозможно выполнить два идентичных синхронно работающих шаговых двжателя, ко

20 торые могли бы по одному управляющему сигналу, совершать шаговое перемещение с относительно высокой точностью.

Известен синхронный шаговый вибродвигатель, содержащий porop, установлен=. ный на нем пьезокерамический вибратор, дополнительный пьеэвкерамический преобра зователь, упруго прижатый к пьезокерамическому вибратору, установленному на роторе, источник высокочастотного напряжения (.2 .

Недостатком известного вибродвигателя является малая точность поля, поскольку величина шага зависит от неустойчивых внешних факторов, таких как темдература, измемяюшая резонансную частоту преобразователей, фрикционные свойства в мес ге контакта взаимодействующих деталей и. других.

Для исключения этик изМ@йений шага перемещения требуются сложйые дат« чики измерения равномерност» шага перемешения и автоматическая подстройка, питающего генератора на резонансную величану, что усложняет конструкцию вибродвнгателя.

858150

Цель изобретения - повышение точности шага.

Поставленная цель достигается тем, что в синхронном шаговом вибродвигателе, содержащем ротор, установленный на нем пьеэокерамический преобразователь, упруго прижатый к пьеэокерамическому вибратору, установленному на роторе, источник высокочастотного напряжения, введен переключатель и блок управления переключателем, дополнительный преобразователь установлен так, чтобы направление его смещений было параллельно касательной к ротору, пьезо ерамический вибратор выполнен в виде соосного ротору кольца с электродами на торцевык поверхностях, один из которых разделен на 40 секторов, где р равно по крайней мере двум, причем, каждый сектор электрически соединен с последова- 20 тельно расположенными за ним четвертым сектором и через переключатель соединен с источником напряжения. Для обеспечения реверса вибродвигатель может быть снабжен вторым переключателем, через который дополнительный преобразователь подключается к источнику напряжения.

На фиг. 1 схематически изображено конструктивное выполнение вибродвигателя; на фиг. 2и фиг. 3 - электрическое

30 соединение электродов щаговых вибродвигателей с шагами перемещения на угол 45 и 30 соответственно; на фиг.4о о диаграмма продольных смещений дополнительного пьеэокерамического преобразователя; на фиг. 5 и фиг. 6 - формы сдви35 говых деформаций пьеэокерамического кольца в вибродвигателях с шагом перемещения 45 и 30о соответственно.

Синхронный шаговый вибродвигатель содержит ротор 1, пьезокерамический вибратор в виде пьеэокерамического кольца 2, укрепленного через упругий держатель 3 на роторе 1. Дополнительный пьезокерамический вибратор 4 расположен так, чтобы направление его смещений было направлено по касательной к окружности ротора 1 и прижат к цилиндрической поверхности пьезокерамического кольца 2 посредством упруго закрепленного держагеля 5. На торцевых поверхностях пьезокерамического кольца 2 нанесены электроды, один иэ которых, нижний, заэемлен, а другой электрод по периметру разделен на сектора 6 число которых определяется цо формуле 2= 4К, где 2 -чжло электро- дов, K -мода колебания пьезокерамическогс кольца 2(2,3,4,...,й } но не менее, чем на восемь секторов. Каждый ситор 6 электрически соединен с последовательно за ним расположенным каждым четвертым сектором соответственно, а образованные таким образом группы секторов соединены через переключатель 7 с источником 8 высокочастотного напряжения, который выполнен в виде генератора с симметричными выходами и заземлением. Дополнительный пьезокерамический преобразователь 4 через другой переключатель 9 соединен с тем же источником 8 высокочастотного напряжения. Оба переключателя 7 и 9 соединены с блоком 10 управления. Величина шага равна 1Г /2к, что равно величине угла каждого сектора, где К мода колебаний пьезокерамического кольца 2 (234,...,О).

Вибродвигатель работает следующим образом.

При включении источника 8 высокочастотного напряжения блоком управления подается сигнал в переключатели 7 и 9, которые устанавливаются, например, в положение I и Ш соответственно и подключают пьезокерамическое кольцо 2 и дополнительный преобразователь 4. К источнику 8 в зоне контакта кольца 2 и линейного преобразователя 4 проискодит суммирование двух колебаний: нормальных к продольной оси линейного преобразователя 4, возбуждаемых кольцевым преобразователем 2, и тангенциальнык, т.е, параллельных оси линейного преобразователя 4, возбуждаемык линейным преобразователем 4. При определенной их фазе происходят косые соударения счастотой, равной частоте колебаний. Импульс косого удара разлагается на танген ». циальную и касательную составляющие относительно кольца 2. Тангенциальная составляющая создает момент вращении кольцу 2 и тем самым ротору 1. Вращение кольца 2 происходит от пучности изгибных колебаний кольца 2 до узловой точки этих колебаний, т.е. где нормальные колебании равны нулю. При изгибных колебаниях кольца 2 число узловых точек равно 2к; где к=2,3,4,...,л . Это и обуславливает величину шага. При переключении переключателя 7 в положение

11, в том месте кольца 2, где была узловая точка, образуется пучиость и опять проискодят косые соударения с дополнительным преобразователем 4, которые поворачивают кольцо 2 до другой. узловой точки.

При испопьзовании быстродействующик переключателей можно получить и стабильное вращательное движение.

Реверс осуществляется переключением переключателя 9 с положения Ш в поло» жение ТУ, что изменяет фазу продольных колебаний дополнительного преобразователя

4 на 180 5!

Формула изобретения

1. Синхронный шаговый вибродвигатель, содержащий ротор, установленный на нем пьезокерамический вибратор, дополнительный пьезокерамический преобразователь, упруго прижатый к пьезокера мическому вибратору, установленному на роторе, источник высокочастотного напряжения, отличающийся тем, что, с .целью повышения точности шага вибродвигателя, в него введен переклю20

Использование предложенного вибро» двигателя с повышенной точностью шага дает:воэможность синхронно перемещать несколько объектов отдельными вибро- 30 двигателями по одному управляющему сигналу с точностью, не менее 0,1% от величины поля.

150 6 чатель и блок управлений переключателем дополнительный преобразователь установлен так, чтобы направление его смещений было параллельно касательной к ротору, пьезокерамический вибратор выполнен B виде соосного ротору кольца с электродами на торцевых поверхностях, один из которых разделен На 4tl. секторов,где и равно по крайней мере двум, причем каждый сектор электрически соединен с последовательно расположенным эа ним четвертым сектором и. через переключатель соединен с источником напряжения.

2. Вибродвигатель по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения реверса, он счабжен вторым пере. ключателем, через который дополнительный преобразователь подключен к источнику напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 461470, кл. Н 01. L, 41/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 609559, кл. В 06 B 1/06 1976 (прототип) .

Фиг.5

= ЯО

Составитель Т. Щукина

Редактор H. Пу ненкова Tele@ И,Асталош Корректор Е. Рашко

Закал 7260/87 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4