Позиционный пьезопривод

(55 НИЯ ЬЭ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский энергетический институт (72) А.А.Никольский, Е.Я.Лопатин и Г.Г,Бычков(56) Патент США гЬ 3179826, кл. 310-8.2, опублик. 1965.Патент США ЬЬ 3684904, кл. 310 в .0, опублик, 1972.Никольский А.А, Точные двухканальные следящие электроприводы с пьезоэлементами, - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.7-9, рис.В.З, с.141, рис,5,5.Никольский А,А., Филиппов В.Г. Динамика высокоточного позиционирования с активными упругими компенсаторами, - Электричество, 1984, М 6, с.27, рис,З.(54) ПОЗИЦИОННЫЙ ПЬЕЗОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано для обеспечения прецизионных перемещений в различных технологических, оптикомеханических и т.п. устройствах. Цель изобретения - расширение диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов. Для этого позиционный пьезопривод, содержащий сумматор 1, интегратор 2, усилитель 5, пьезодвигатель 6 и выходной элемент 7 на направляющей 10, снабжен пороговым элементом 11, ключом 12 и фрикционным элементом 9. 3 ил,10 Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано для обеспечения прецизионных перемещений в различных технологических, оптикомеханических и т,п, устройствах.Цель изобретения - расширение диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов,На фиг. 1 показана функциональная схема позиционного пьезопривода; на фиг.2 - вариант конструкции фрикционного элемента; на фиг.З - вариант конструкции электромеханического узла,Позиционный пьезопривод содержит последовательно соединенные сумматор 1, первый вход которого является входом устройства, интегратор 2, например, выполненный в виде операционного усилителя 3 с конденсатором 4 в цепи обратной связи, усилитель 5, пьезодвигатель 6, выполненный в виде наборного столба из пьезокерамических пластин, сочлененный с выходным элементом 7, датчик 8 положения выходного элемента исполнительного органа, выход которого соединен с вторым входом сумматора 1, фрикционный элемент 9, с помощью которого пьезодвигатель 6 крепится к направляющей 10, пороговый,элемент 11, вход которого соединен с выходом интегратора 2, ключ 12, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента 11, а исполнительные цепи соединены с интегратором 2 параллельно конденсатору 4 в цепи обратной связи.Фрикционный элемент и пьезодвигатель содержат упругое кольцо 13, установленное на направляющей 10, гайку 14, регулировочный винт 15 и стяжки 16,Пьезопривод работает следующим образом.Задающий сигнал поступает на суммаор 1 и сравнивается в нем с сигналом обратной связи, поступающим с датчика 8 положения выходного элемента 7. Сигнал рассогласования с выхода сумматора 1 интегрируется интегратором 2, Полученный интеграл ошибки поступает на вход усилителя 5, выходное напряжение которого управляет пьезодвигателем 6, Пьезодвигатель 6 деформируется, перемещая выходной элемент 7 на расстояние, пропорциональное изменению интеграла ошибки на выходе интегратора 2, Одновременный сигнал с выхода интегратора 2 поступает на вход порогового элемента 11. Когда величина интеграла ошибки на выходе интегратора 2 достигает порога срабатывания порогового элемента 11, что соответствует приближению к границе диапазона деформации пьезодвигателя 6, на выходе порогового 15 20 25 30 35 40 45 50 элемента 11 появляется сигнал, вызывающий срабатывание ключа 12, Исполнительная цепь ключа 12 шунтирует конденсатор 4 в цепи обратной связи интегратора 2, при этом интегратор 2 обнуляется и на выходе усилителя 3 формируется бросок напряжения, вызывающий резкую деформацию пьезодвигэтеля 6. В результате на концах пьезодвигателя 6 возникают динамические усилия, превышающие усилие трения между фрикционным элементом 9 и направляющей 10. При этом конец пьеэодвигателя 6, сочлененный с фрикционным элементом 9, начинает двигаться вдоль направляющей 10 в направлении требуемого перемещения выходного элемента 7, Когда динамическое усилие станет меньше усилия трения скольжения между фрикционным элементом 9 и направляющей 10, их относительное перемещение прекращается, Новая точка сочленения фрикцион нога элемента 9 с направляющей 10 являешься новой опорной точкой для пьезодвигателя 6, который продолжает процесс перемещения выходного элемента,7 в линейном режиме до момента нового срабатывания порогового элемента 11.Выходной элемент 7 предпочтительно сочленять с центром пьезодвигателя 6, В этом случае обеспечивается наиболее плавное движение исполнительного органа 7,Фрикционный элемент 9 предпочтительно выполнять с воэможностью регулирования усилия сцепления с направляющей 10, В фрикционном элементе, приведенном на фиг.2, регулирование усилия сцепления осуществляется с помощью регулировочного винта 15.Возможны варианты конструкции пьезопривода, при которых пьезодвигатель жестко закреплен одним концом на неподвижном основании, а выходной элемент соединен с направляющей, выполненной с возможностью перемещения, причем пьезодвигатель сочленен с направляющей через фрикционный элемент, закрепленный на подвижном конце пьезодвигателя, Сущность пьезопривода и принцип его работы при этом не изменяются. Формула изобретения Позиционный пьезопривод, содержащий последовательно соединенные сумматор, первый вход которого является входом пьезопривода, интегратор, усилитель и пьезодвигатель, выполненный виде наборного столба из пьезоэлектрических пластин, размещенного на направляющей, закрепленный консольно на опоре, и кинематически соединенного с выходным элементом пье1691822 ын оставитель В Прям ехред М. Моргента Реда кто ол инская емчик ррект аказ З 9 ге Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин роизводствен эопривода, а также датчик положения выходного элемента, подключенный выходом к второму входу сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона перемещения при ограниченном количестве пьезоэлементов, в него введены пороговый элемент, ключ и фрикционный элемент, причем выход интегратора соединен с входом порогового элемента, подключенного выходом к управляющему входу ключа, включенного в цепь сброса интегра тора, а наборный столб из пьезоэлектрических пластин закреплен на направляющей с помощью фрикционного элемента.