Способ перемещения подвижного звена и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B25J7/00 

Изобретение относится к точному при- боро- и машиностроению, может применяться в робототехнике для изготовления микроманйпуляторов.

Целью изобретения является расширение диапазона перемещений, повышение линейности характеристики и улучшение температурной стабильности.

На фиг. 1 показана схема устройства для перемещения подвижного звена, реализующего заявляемый способ перемещения; на фиг. 2 - характеристика электрострикци- онного элемента, поясняющая принцип работы устройства.

Устройство для перемещения подвижного звена содержит электромеханический элемент 1 изгибного типа, состоящий из двух соединенных между собой по всей поверхности слоев электрострикционнрго материала, например керамики (Исупрв В.А. Электрострикционная керамика: - В сб. Применение пьезоактивных материалов в промышленности. - Л.: ЛДНТП. 1985, с. 33). Электромеханический элемент 1 соединен с подвижным звеном 2. Один из слоев элемента 1 соединен с выходом суммирующего усилителя 3, а другой - с выходом вычитающего усилителя 4. К одному из входов каждого усилителя подключен источник 5 управляющего напряжения, а к другому - источник б опорного напряжения.

Типичная зависимость деформации электрострикционного элемента Дот управляющего напряжения Uy показана на фиг. 2 под номером 7. Здесь же под номером 8 показана для сравнения типичная характеристика пьезоэлектрического элемента.

Устройство для перемещения подвижного звена работает следующим образом. На оба слоя электромеханического элемента 1 подают одинаковые по величине (в случае равенства толщины слоев) опорные напряжения Uo от источника 6 через усилители 3 и 4. Максимальный диапазон перемещений обеспечивается при выборе Uo равным половине от максимальной величины Uy. При этом оба слоя деформируются по радиусу на одинаковую величину и изгиба электромеханического элемента 1 не происходит. Управляющее напряжение от источника 5 на одном из слоев суммируется с опорным при помощи суммирующего усилителя 3, а на другом вычитается из него с помощью вычитающего усилителя 4. В результате напряжение на одном слое увеличивается и деформация его возрастает, а на другом - снижается и деформация его

уменьшается. Двуслойный электромеханический элемент 1 изгибается и перемещает подвижное звено 2. При смене полярности управляющего напряжения элемент 1 изгибается в противоположную сторону. Управляющее напряжение меняется в диапазоне Ли (фиг, 2), чем обеспечивается высокая линейность работы устройства.

Суммирующий и вычитающий усилителиЗ и4, атакже источникиби бнапряжения могут быть изготовлены по любым известным в электронике схемам.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить двунаправленную деформацию электрострикционного двуслойного элемента с высокой линейностью и значительно уменьшить гистерезис по сравнению с двуслойными пьезоэлектрическими элементами.

: , ; . ;. V.:,,-. . , . .. . . -.

Ф о р м у;.я-а й:з о 6р е т е н и я

1. Способ перемещения подвижного звена путем подачи управляющего электрического напряжения на выполненный из

электрострикционного материала слой дву- слойного гибкого электромеханического элемента, соединенного с подвижным звеном, отличающийся тем что, с целью расширения диапазона перемещений, повышения линейности характеристики и температурной стабильности, на другой слой электромеханического элемента подают управляющее электрическое напряженней на оба слоя электромеханического элемента

одновременно с управляющими подают опорные электрические напряжения, обеспечивающие одинаковое изменение радиальных размеров слоев.

2. Устройство для перемещения подвижного звена, содержащее соединенный с подвижным звеном двуслойный электромеханический элемент, один из слоев которого выполнен из электрострикционного материала, и источник управляющего напряжения,

отличающееся тем, что. с целью расширения диапазона перемещений, повышения линейности характеристики и температурной стабильности, второй слой электромеханического элемента также выполнен из электрострикционного материала, при этом один из слоев подключен к выходу суммирующего усилителя, а другой - к выходу вычитающего усилителя, причем к одному из входов каждого усилителя подключей источник управляющего напряжения, а к другому - источник опорного напряжения.

Использование: точное машиностроение, в конструкциях микроманипуляторов. Сущность изобретения: устройство содержит соединенный с подвижным звеном двухслойный электромеханический элемент 1, суммирующий усилитель 3, вычитающий усилитель 4, источник 5 управляющего напряжения и источник 6 опорного напряжения. Слои электромеханического элемента выполнены из электрострикционного материала. Один из слоев подключен к выходу суммирующего усилителя 3, а другой - к выходу вычитающего усилителя 4. Причем к одному из входов каждого усилителя подключен источник 5 управляющего напряжения, а к другому - источник б опорного напряжения. Управляющее напряжение от источника 5 на одном из слоев суммируется с опорным при помощи суммирующего усилителя 3, а на другом вычитается из него при помощи вычитающего усилителя 4. При этом напряжение на одном слое увеличивается и деформация его возрастает, а на другом напряжение снижается и деформация его уменьшается. Элемент 1 изгибается и перемещает подвижное звено 2.2 с.п.ф-пы. 2 ил. ел с