ЭЛЕКТРОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОДВИЖНЫХ ОРГАНОВ Советский патент 1968 года по МПК G01N1/06 

Известны устройства для микроперемещений, основанные на явлениях магнитострикции, обратного пьезоэффекта и электрострикции.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что блок сегнетодиэлектриков выполнен в виде соединенных через один электрически в две группы сегнетодиэлектрических элементов, подключенных разноименными клеммами к симметричным выходам низковольтного парафазного усилителя постоянного тока, с включением последовательно в цепь каждой группы высоковольтных источников постоянного тока, имеющих различную полярность.

Такое выполнение устройства позволяет повысить к.п.д. электронного сервоусилителя посредством уменьшения управляющих напряжений при сохранении заданной величины максимального перемещения и использования высокоэффективного сегнетодиэлектрика с удлинением, определяемым электрострикцией и обратным пьезоэффектом.

На чертеже дана принципиальная схема описываемого устройства.

Сегнетодиэлектрические элементы представляют собой тонкостенные трубки 1-4, которые расположены одна внутри другой и последовательно соединены между собой металлическими кольцами 5-7 при помощи эпоксидного клея. Блок сегнетодиэлектрических элементов крепится к координатному столу электроискровой установки посредством кольца 8, а обрабатываемая деталь (или электрод-инструмент) - к основанию 9. Кольцо 8 и основание 9 также соответственно приклеены к трубкам 1 и 4.

На внешних и внутренних цилиндрических поверхностях трубок 1 и 4 нанесены тонкие слои серебра 10-17. Причем слои серебра с четными и нечетными номерами, т.е. внешние и внутренние слои являются клеммами сегнетодиэлектрических элементов, на которые поступают управляющие напряжения.

Сегнетодиэлектрические элементы через один соединены электрически в две группы, т.е. элементы 1 и 3 соединены одноименными клеммами между собой, а элементы 2 и 4 - между собой. Эти две группы подключены разноименными клеммами к симметричным выходам 18 и 19 низковольтного электронного парафазного усилителя постоянного тока 20 с включением в цепь каждой группы высоковольтных источников постоянного тока 21 и 22, имеющих различную полярность.

Электронный сервоусилитель постоянного тока состоит из парафазного усилителя напряжения 23, на вход 24 которого поступает сигнал ошибки, и парафазного усилителя мощности 25, собранного на двух половинах лампы 26.

Величины напряжений высоковольтных источников постоянного тока 21 и 22 равны между собой и выбраны таким образом, чтобы в нулевом положении устройства, когда напряжение между выходами 18 и 19 электронного усилителя равно нулю, вызвать одинаковые удлинения всех сегнетодиэлектриков. Начальное удлинение каждого сегнетодиэлектрического элемента по модулю равно разности максимально возможного и половины заданного максимального удлинения элемента.

Это сделано для наибольшей эффективности сегнетодиэлектрика, так как используется наиболее выгодная часть его характеристики удлинение - напряжение управления.

Смещение основания 9 в ту или иную сторону от нулевого положения осуществляется увеличением напряжения питания одной группы, с одновременным уменьшением напряжения другой - за счет алгебраического суммирования напряжений высоковольтных источников и выходных напряжений низковольтного парафазного сервоусилителя, вызывающих увеличение удлинений сегнетодиэлектрических элементов одной группы и уменьшения удлинений другой.

Таким образом в предлагаемом устройстве эффект суммирования осуществляется благодаря предварительному удлинению всех элементов и последующему увеличению удлинений одних элементов и уменьшению удлинений других.

1. Электрострикционное устройство для микроперемещений подвижных органов, например для коррекции динамических ошибок системы программного управления на электроэрозионной установке, выполненное в виде управляющего низковольтного парафазного электронного сервоусилителя постоянного тока с блоком сегнетодиэлектриков, представляющим собой набор тонкостенных трубок из сегнетодиэлектрика, расположенных одна внутри другой и последовательно скрепленных между собой, на выходе, отличающееся тем, что, с целью повышения к.п.д. электронного сервоусилителя посредством уменьшения управляющих напряжений при сохранении заданной величины максимального перемещения, указанные трубки из сегнетодиэлектрика через одну соединены электрически, в две группы и подключены разноименными клеммами к симметричным выходам указанного электронного сервоусилителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности использования высокоэффективного сегнетодиэлектрика с удлинением, определяемым электрострикцией и обратным пьезоэффектом, в цепь каждой группы последовательно включены высоковольтные источники постоянного тока, имеющие разную полярность.