Исполнительный механизм линейных перемещений

,Г,Еры меха- пазо- жное и одви ь ижноиияниеботу редствам и еремещени- ц и технопользо н быст онировани Цель изо и перем ыстродеиствия ния ерений,зиционирования. пти 11 а фиг. лнительноа блок-схема исзма линейных пемеханоказ чности и ха ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт(56) Шачнев 1 О.А, и др, Автоматическое управление точностью обработкипри помощи пьезокерамических исполнительных механизмов. - Технологияпроизводства, научная организациятруда и управления. 1979, Р б,с. 18 - 20.Система очувствления и адаптивные промышленные роботы. Под редакцией Е.П.Ионова. - И.: Иашиностроение, 1985, с. 193-200,(54) ИС 110 ЛНИТЬЛЬНЬЙ ИЕХАНИЗИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕР 1;ИЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к средствам автоматического управления перемещением рабочих органов приборныхи технологических систем. Цель изобретения - повышение точности перемещения и быстродействие позиционирования. Для достижения цели механизмлинейных перемещений содержит задатИзобретение относится кавтоматического управленияем рабочих органов приборнылогических систем и может иваться в технике линейных иприборах точной механики итехнологии микроэлектроникиобработки для обеспечения т чик, приводнои двигатель с бло равления, выходное подвижное з выполненное из двух подвижных тов и пьеэопакета, управляемог усилителя напряжения. Такое со ние элементов позволяет получи высокую разрешающую спосабност низма в сочетании с большим ди ном перемещений, Выходное подв звено оснащено двумя измерител линейных перемещений выходного ного звена относительно первого подвижного элемента и выходного подвижного звена относительно неподвижнойбазы отсчета. Исполнительный механизм дополнительно содержит дифференциальный усилитель и алгебраический сумматор, Совокупность всех элементов механизма и их соединений позволяет скомпенсировать нестабильностьскорости перемещения, повысить точность позиционирования до величины,определяемой погреыностью измерителя линейных перемещений выходного подвижного элемента относительно непоазы отсчета, скомпенсироестабилизирующих фактораханизма. 2 ил. твия перемещения и поз етения - повышение точрем щеццй; на Фиг, 2 - пример выполнения выходного подвижного звена.11 сполцительный механизм линейных перемещений состоит из задатчика 1, алгебраического сумматора 2, блока 3 управления, приводного двигателя 4, первого подвижного элемента 5 (например, направляющего цилиндрического штока), дифференциального усилителя 6, 10 усилителя 7 напряжения цьезопакета, цьезопакета 8, второго подвижного элемента 9 (нацример, полого цилиндричес- кого ытока), измерителя 10 линейных перемещений второго подвижного элемента и измерителя 11 линейных неремещений второго подвижного элемента относительно неподвижной базы отсчета,Исполнительный механизм линейных перемещений работает следующим образом.При измерении сигнала на выходе задатчика 1 управляющего сигнала, соответствующего малому перемещению, на выходе дифференциального усилителя 6 появляется сигнал рассогласования между задающим сигналом и выходным перемещением, измеренным измерителем 11. Это рассогласование, уси- . ленное усилителем 7 напряжения, поступает на пьезопакет 8, вызывая перемещение подвижного элемента 9. Одновременно задающий сигнал, сигнал рассогласования и сигнал, пропорциональный перемещению подвижного элемента 9, поступают на входы алгебраического35 сумматора 2, Если компенсация малого 1перемещения может быть осуществлена только за счет перемещения подвижного элемента 9, то, учитывая, что пье 40 зопакет обладает большей чувствительностью и быстродействием, чем приводной двигатель, на выходе алгебраического сумматора выходной сигнал вновь становится равным нулю, а подвижный элемент 5 приводного двигателя не.изменяет своего положения.Исполнительный механизм работаетаналогично при появлении факторов, дестабилизирующих положение второго подвижного элемента относительно неподвижных баз отсчета, например вибрации, изменения нагрузки, температурных деформаций и др., если ихвеличина меньше диапазона перемещений пьезоцакета. В этом случае сигнал на выходе задатчика 1 управляющего сигнала остается неизменным,а рассогласование, появляющееся на выходе дифференциального усилителя 6,компенсируется перемещением подвижного элемента 9, не измецяя подвижного элемента 5, В том случае, когдаизменение задающего воздействия иливлияния дестабилизирующих факторовневозможно компенсировать только перемещением подвижного элемента 9,на выходе алгебраического сумматорапоявляется сигнал ошибки, который,будучи преобразован блоком управления приводным двигателем, вызываетперемещение подвижного элемента 5до тех пор, пока величина рассогласования на выходе дифференциального уси"лителя б не станет меньшей, чем диапазон перемещений второго подвижногозвена. Начиная с этого момента, имеет место стабилизация положения икомпенсация погрешностей перемещения.Таким образом, обеспечивается последовательное включение подвижных элементов, что позволяет получить требуемое качество исполнительного меха. -низма в широком диапазоне перемещений, а значение погрешности перемещения и позиционирования - не большепогрешности измерителя линейных перемещений второго подвижного элементаотносительно неподвижной базы,Одна из возможных реализаций подвижного звена (фиг. 2) содержит направляющий цилиндрический ыток 5,представляющий собой первый подвижный элемент, полый цилиндрическийшток 9 - второй подвижный элемент.Направляющей штока 5 является внутренняя поверхность корпуса механизма 12, а направляющей штока 9 - шейка ытока 5. Внутри полого цилиндрического штока 9 установлен пьезопакет 8, торцы которого неподвижно соединены со штоками 5 и 9. Положениештока 9 относительно штока 5 измеряется измерителем 10 (кольцевым преобразователем, например, емкостцоготипа). Положение отсчетной поверхности штока 9 относительно корпуса 12измеряется измерителем 11, которыйможет быть выполнен в виде системыцилиндрическихконденсаторов. НаФиг. 2 показана также механическаясвязь штока с приводным двигателем 4.о о р м у л а изобретенияИсполнительный механизм линейных перемещений, содержащий эадатчик, вы5 152048 ходное подвижное звено и блок управления, связанный выходом с входом приводного двигателя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем,что,с целью повьппения точности перемещения и быстродействия позиционирования, он содержит дифференциальный усилитель, усилитель напряжения пьезопакета и алгебраический сумматор, а выходное подвижное звено выполнено из двух подвижных элементов и пьезопакета, причем первый подвижный элемент механически связан с приводным двигателем, а второй подвижный элемент механически связан с отсчетной поверхностью пьезопакета, базовая поверхность которого жестко соединена с первым подвижным элементом, выходное подвижное звено снабжено измерителем линейных перемещений второго подвиж О ного элемента относительно первого по" 4 6движного элемента и измерителем линейных перемещений второго подвижногоэлемента относительно неподвижных базотсчета, причем первый вход алгебраического сумматора соединен с первымвходом дифференциального усилителя ивыходом задатчика, второй вход алгебраического сумматора связан с входомусилителя напряжения пьеэопакета ивыходом дифференциального усилителя,второй вход которого подключен к выходу измерителя линейных перемещенийвторого подвижного элемента относительно неподвижных баз отсчета, третий вход алгебраического сумматораподключен к выходу измерителя. линейных перемещений второго подвижногоэлемента относительно первого подвижного элемента, а выход - к входу блока управления.