Пьезоэлектрический привод Советский патент 1993 года по МПК H02N2/00 H01L41/09 

ел

С

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.

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 конструкция пьезоэлектрического привода; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - эпюры напряже- ний, подаваемых в определенной последовательности на секции обоих звеньев во время работы пьезопривода.

Пьезоэлектрический привод содержит два трехсекционных звена..каждое из которых 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,

6 - тормозные элементы. Звенья расположены между пластинами 11-13, которые играют роль вертикальных направляющих. Имеются также боковые направляющие 7- 10, фиксирующие оба звена в горизонтальной плоскости.. Последние жестко соединены между собой с помощью тяги 14, которая свободно перемещается в жел,обе 15. ..

Управление пьезоэлектрическим приводом характеризуется следующей последовательностью операций (фиг.4):

LH и L/2 напряжения, подаваемые, соответственно на 1 и 2 рабочие элементы;

U3.4 - напряжения, подаваемые соответственно на 3 и 4 стояночные элементы;

Us и Ue - напряжения, подаваемые со- . ответственно на 5 и 6 тормозные элементы.

В начальный момент времени на обе пластины 3 и 4 подают напряжения Уз.4 они сжимаются и растормаживаются. Одновременно на один из рабочих элементов (на00 О О

от

а

пример, элемент 2) подают напряжение пилообразной формы U2 (так как он связан с зафиксированным элементом 6), сообщая, таким образом, равномерное прямолинейное движение нагрузке (точка Н, фиг,1). Через 0,5 мс после этого на тормозной элемент 5 подают напряжение Us, 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 Ui 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 Us (через 4,5 мс. после начала возбуждения рабочего элемента 2) и приводят в зацепление с направляющими, Одновременно с этим подают напряжение Ue на тормозной элемент 6, выводя его из зацепления с направляющими, и плавно снимают напряжение U2 с рабочего элемента 2, который приобретает первоначальную длину. После А мс хода рабочего элемента 1 на элемент 2 вновь подают пилообразное напряжение U2, а через 4,5 мс хода рабочего элемента снимают напряжение с тормозного элемента 6 и он входит в зацепление с направляющими. Через 0,5 мс после начала хода рабочего элемента 2 подают напряжение Us на тормозной элемент 5, выводя его из зацепления с направляющими, плавно снимают напряжение Ui с рабочего элемента 1, и процесс повторяется,

При необходимости получения величины перемещения, не кратной целому числу шагов, имеется режим, обеспечивающий дробление шага путем остановки пилообразного напряжения на рабочих элементах 1 и/или 2 в любой его фазе,

По окончании движения снимают напряжения Ua,4 со стояночных элементов 3 и

4 и они приводятся в зацепление с направляющими. Одновременно с этим подают напряжение Ug и U6 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, содержа- чций пьезокерамические преобразователи в виде плоских пьезоэлементов прямоугольной формы, установленных в вертикальных и горизонтальных направляющих, одни из которых ориентированы перпендикулярно к направлению движения, а другие располо- жены между ними, жестко с ними соединены и ориентированы параллельно направлению движения,о тличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности хода, пьезоэлементысгруппи- рованы в трехсекционные звенья, расположенные в параллельных плоскостях, состоящие из двух пьезоэлементов, ориентированных перпендикулярно направле- нию движения, и одного пьезоэлемента, ориентированного параллельно направлению движения, и соединенных между собой жесткой связью по одному из пьезоэлементов, ориентированных перпендикулярно направлению движения.