Ультразвуковой линейный шаговый двигатель

Союз Советских Социалистических Республик) Приоритет заявкиГооударственнын комитет Совета Министров СССР Опубликовано 05,02,76. Бюллетень К 53) УДК 621,313,13.537228 1(088 8) о делам изобретений и открытий. И. Семенков, А. В, Василевский иног адов Институт технической кибернетики АН(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЬ ДВ И ГАТЕЛ ЬИзобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в позиционных автоматических системах управления станками с цифровым программным управлением, графопостроителях, устройствах наведения.Известен пьезоэлектрический шаговый двигатель, выполненный в виде двухсекционной конструкции, каждая секция которой состоит из двух жестко связанных между собой пьезоэлектрических биморфных элементов, соединенных попарно-параллельно и подключенных к сети переменного напряжения через фазосдвигающие цепочки.Однако конструкция двигателя не полностью использует возможности пьезокерамики по скорости и мощности, позволяет перемещать только безынерционный ненагруженный элемент типа магнитной ленты, что резко снижает возможность применения двигателя в различных системах автоматики.Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения двигателя за счет увеличения скорости движения рабочего органа, мощности и надежности двигателя.Эта цель достигается тем, что шаговый двигатель выполнен в виде двух идентичных блоков, жестко соединенных между собой основанием, и рабочего органа, размещенного внутри блоков. Пьезоэлементы так взаимно расположены,что при одной и той же частоте скорость движения рабочего органа и мощность двигателяувеличиваются в 2 раза, Замена пьезоэлемен 5 тов, работающих на изгиб, пьезоэлементами,работающими на сжатие и растяжение, позволяет в значительной мере увеличить мощность и надежность двигателя.Введение рабочего органа (металлического10 стержня) позволяет широко использовать двигатель в различных системах автоматики.На чертеже показан описываемый линейныйшаговый двигатель.Двигатель состоит из рабочего органа 1 и15 двух идентичных блоков, жестко соединенныхмежду собой основанием 2.Первый блок содержит два пьезокерамических элемента 3 и 4, жестко соединенных между собой металлической фигурной втулкой 520 таким образом, что они работают в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Пьезоэлемент 3 в совокупности с укрепленной нанем стальной пластиной 6, предохраняющейэлемент от износа, и втулкой 5 выполняет роль25 фиксатора,Второй блок содержит два аналогичныхпьезокерамических элемента 7 и 8, жестко соединенных между собой металлической фигурной втулкой 9 так, что они работают в двухЗО взаимно перпендикулярных направлениях, при502426 Составитель Е. Артамонова Техред М. Семенов Корректор О. Тюрина Редактор Н. Вирко Заказ 719/15 Изд.232 Тираж 977 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытийТипография, пр, Сапунова, 2 чем пьезоэлемент 8 в совокупности с укрепленной на нем пластиной 10 и втулкой 9 выполняет роль фиксатора.Для передвижения рабочего органа 1 вправо на пьезоэлемент 8 подается синусоидальное напряжение. Он расширяется и пластиной 10 прижимает рабочий орган 1 к выступу втулки 9. Одновременно на пьезоэлемент 3 подается синусоидальное напряжение другой полярности (сдвинутое по фазе на 180), в результате чего элемент 3 сжимается и освобождает зажатый пластиной 6 рабочий орган 1,Затем синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе на 5 - 45 по отношению к напряжению, подключенному на пьезоэлемент 8, подается на пьезоэлементы 4 и 7, в результате чего они расширяются, Пьезоэлемент 7 передвигает втулку 9, элемент 8 и зажатый между ними рабочий орган 1 вправо, а пьезоэлемент 4 при расширении продвигает влево навстречу рабочему органу 1, свободные от зацепления втулку 5 и пьезоэлемент 3 и готовит первый блок устройства для работы в следующем такте,В следующем такте знаки напряжения в той же последовательности меняются на обратные, в результате чего первый фиксатор зажимает рабочий орган, а второй освобождает его, Затем пьезоэлемент 4 продвигает первый фиксатор и зажатый в нем,рабочий орган 1 дальше вправо, а пьезоэлемент 7 в это время продвигает разжатый фиксатор навстречу движению рабочего органа назад влево и подготавливает второй блок устройства для работы в следую щем такте.5 Для реверсирования направления движениянеобходимо изменить фазу напряжения на 180 одновременно на пьезоэлементах 3 и 8 ли бо 4 и 7,Сдвиг по фазе между напряжениями, пода ваемыми на пьезоэлементы 3(4) и 7(8), выбирается с тем условием, чтобы движение рабочего органа начиналось только в момент полного зажима (полного освобождения) его фиксатором.15 Использование ультразвукового линейногошагового двигателя дает большие преимущества перед применяемыми в системах автоматики электрическими щаговыми двигателями. 20 Предмет изобретения Ультразвуковой линейный шаговый двигатель, содержащий жестко связанные между собой пьезоэлементы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 25 что, с целью расширения области применениядвигателя, он выполнен в виде двух идентичных блоков, жестко соединенных между собой основанием, и рабочего органа, размещенного внутри блоков, причем каждый блок сос тоит из двух пьезоэлементов, соединенных фигурной втулкой.