Устройство для позиционирования исполнительного органа

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧ Е СРЕСПУБЛИК 1645133 А 1 19) 5 3 9/00, 13/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛ Ь СТВУ. К АВТОР еЦель изобретения - и сти позиционирования за числа факторов, определ сти позиционирования, а лее высокого быстродей устройства. На фиг.1 и ного исполнени мер выполнени нэ фиг.3- вариовышение точно- счет уменьшения ющих погрешнотакже за счет боствия элементов оказан пример конструктивя устройства; на фиг.2- прия управляемого фиксатора; ант схемы блока управления.(71) Московский институт приборостроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 1096095, кл. В 25 1 9/ОО, 1984,(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например,в робототехнических устройствах для перемещения различных исполнительных органов. Цел ь ю изобретения являетсяповышение точности позиционирования.Для этого подвижное звено, на которомможет устанавливаться исполнительныйорган и которое имеет возможность линейного перемещения относительно основания, поочередно подключается к приводу Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнических устройствах для перемещения различных исполнительных органов,грубых макро-) перемещений и к приводу точных микро-) перемещений, расположенных на основании, Привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета полых пьезоэлементов, Этот привод механически связывается с подвижным звеном посредством управляемого фиксатора из пьезоэлементов, Положение подвижного звена контролируется датчиком положения. Приводы перемещения подвижного звена, управляемый фиксатор и датчик положения соответствующим образом. связаны с блоком управления. При большой ошибке положения подвижного звена логический элемент блока управления включает цепь привода грубых перемещений, а при уменьшении ошибки до определенной величины логический элемент отключает привод грубых перемещений и включает управляемый фиксатор и цепь привода точных перний. 3 ил. Устройство для позиционирования содержит установленный на основании корпус 1 с цилиндрической направляющей, подвижное звено 2, соединенное с приводом З.макроперемещений, привод микро- перемещений, выполненный в виде пакета 4 полых пьезоэлементов с закрепленным на его торцовой поверхности управляемым фиксатором. Пакет 4 неподвижно установлен базой поверхностью на корпусе 1 (фиг.1). Управляемый фиксатор выполнен в виде шайбы 5, внутри которой установлены пьезокерамические элементы фиксации 6, имеющие возможность радиальной деформации и взаимодействующие с подвижным звеном 2, Положение подвижного звена 21645133 20 25 30 40 на вход усилителя 13 питания, выходное напряжение которого вызывает соответствую измеряется датчиком 7 положения (например, емкостным), Блок управления (БУ фиг,3) состоит, например, из задатчика 8 управляющего сигнала, преобразователя 9 измерительной информации, усилителя 10 сигнала ошибки, сравнивающего сигналы от задатчика 8 с преобразователя 9. К выходу усилителя 10 сигнала ошибки подключены логический элемент 11, а также элемент 12 управления приводом 3 и усилитель 13 питания пьезопакета 4 через ключи 14 и 15 соответственно. Выходы логического элемента 11 соединены со входами триггера 16, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа 14, а второй - к управляющему входу ключа 15 и релейному элементу 17 включения пьезоэлементов 6 фиксатора.Логический элемент 11 имеет два порога срабатывания, которые устанавливаются с учетом диапазона регулирования привода микроперемещений, т.е. пьезопакета 4, При Опор.1 = Оо, а Опор,2 = -Оо, где величина 2 Оо соответствует полному диапазону регулирования .пьезопакета 4, работа элемента 11 определяется следующими зависимостями: пои -ОоОвхОо, т.е, / ОвхОо -Овых 1 =1, Овых 2 = 0;при ОвхО, или Овх -Оо,т.е.Овх ОоОвых 1 = О, Овых 2 =1,На подвижном звене 2 может быть установлен какой-либо исполнительный орган(условно не показан).Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии, когда сигнал ошибки на выходе усилителя 10 находится в пРЕДелах от Опор,1 ДО Опор,2, Т.Е. ОвхОо, триггер 16 находится в нулевом состоянии, При этом ключ 14 выключен, ключ 15 включен, а релейный элемент 17 удерживает фиксатор во включенном состоянии, обеспечивая механическую связь корпуса 1 с подвижным звеном 2 через пьезопакет 4, привод 3 отсоединен от подвижного звена 2. Измеренная с помощью датчика 7, преобразователя 9 и усилителя 10 ошибка положения поступает через замкнутый ключ 15 щее изменение размера пьезопакета 4 в осевом направленииВ результате этого происходит перемещение отсчетной поверхности пьезопакета 4, приводящее в соответствующее движение подвижное звено 2 и регулирующее его положение. Так осуществляется точное позиционирование, Если СИГНаЛ ОШИбКИ ПрЕВЫШаЕт Опор.1 ИЛИ МЕНЬ- ше Опор.2, т.е.1 Овх Оо, элемент 11 переклю 5 10 15 чает триггер 16 в единичное состояние. При этом происходит быстрое отключение пьезоэлементов 6 фиксатора, что обеспечивается подачей обратного напряжения с релейного элемента 17 на них, что вызывает уменьшение линейного размера пьезоэлементов 6 и их отсоединение от звена 2, Одновременно выключается ключ 15, устанавливая пьезопакет 4 в нулевое положение, и включается ключ 14. Привод 3 подсоединяется к звену 2, В результате этого посредством элемента 12 управления и привода 3 осуществляется макроперемещение подвижного звена 2 в направлении, зависящем от знака сигнала ошибки, т.е. производится грубое позиционирование. При достижении сигнала ошибки соответствуюЩЕГО ПОРОГОВОГО ЗНаЧЕНИЯ Опор,1 ИЛИ Опор,г происходит установка триггера 16 в нулевое положение, в результате чего привод 3 отключается и включаются фиксатор и цепь управления пьезопакетом 4, Устройство переходит в режим точного позиционирования с регулированием заданного положения посредством пьезопакета 4.Таким образом, устройство позволяет обеспечить многопозиционный цикл работы посредством поочередного подключения к подвижному звену 2 привода 3 грубых (макро-) перемещений и привода точных(микро-) перемещений.Формула изобретения Устройство для позиционирования исполнительного органа, содержащее установленное в направляющих, расположенных на основании, подвижное звено с линейным перемещением, связанное с приводами его макро- и микроперемещений, датчик положения подвижного звена, управляемый фиксатор, имеющий возможность взаимодействия с подвижным звеном, при этом привод макроперемещений установлен на основании, а датчик положения, управляемый фиксатор и приводы соответствующим образом связаны с блоком управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с"целью повышения точности позиционирования, привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета полых пьезоэлементов, расположенных саосно и вдоль подвижного звена с зазорам относительно него, причем один торец пакета закреплен на основании, а на дРугом его торце установлен управляемый фиксатор, выполненный в виде шайбы с пьеэоэлементами, охватывающими подвижное звено иимеющими возможность радиальной деформации.1645133 оставитель И,Афон хред М,Моргентал орректор Э.Лончако Редактор А.Долинич ул. Гагарина, 1 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Заказ 1315 Тираж 481 ВНИИПИ Государственного комите 113035, Москва, Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР