Исполнительный механизм микроперемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 767 А 1 00 5 ц 5 6 0 О ИДЕТЕЛ ЬСТВУ,К АВТОРСКО ания положен олнительного щений. СО 4 1(ОФИзобретени томатики и мож ве исполнител точных микропе ния и поднастро звеньев техноло тем е относится к с ет использоват ьного механиз ремещений для йки положения гических и при едствам ався в качестма высоко- регулироваподвижныхорных сисГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(22) 02,01.90(46) 28;02;93, БюлЛФ 8(71) Московский институт приборостроения(56) 1; .Ю.,А.Шачнер "Автоматическое управление точностью обработки при помощипьезркерамических исполнительных механизмов", - . Технология производства, научная органиэация труда и управления, 1979,М 6, с. 18-20..2, Авторское свидетельство СССРВ 1427336, кл. 0 05 0 3/00, 1987,(57) Изобретение относится к области автоматики е может использоваться в качестве ис: полнительнога механизма высокоточныхмикроперемещений для регулирования иподнастройки положения подвижнцх звеньев технологических и приборных систем,Цель изобретения - повышение статической и динамической точности регулиро- ф Целью настоящего изобретения является повышение статической и динамической точности регулирования положения поподвижного штока исханиэма микроперемеИсполнительный механизм состоит из электромеханического исполнительного устройства, выполненного на базе многосекционного пьезопакета, и блока управления, Каждая секция пьезопакета оснащена датчиком положения отсчетной поверхности секции относительно ее базовой поверхности, а собственно механизм - датчиком положения его выходного подвижного звена. На основе секционных датчиков положения обеспечивается частичная линеаризация и стабилизация характеристик пьезоэлементов, что достигается путем включения датчи- о ков положения в цепь отрицательной обратной связи контуров управления пьезоэлементами отдельных секций, С помощью датчика. положения выходного подвижного звена механизма формируется сигнал Б ошибки для управления многосекционным пьезопакетом, 1 ил,движного штока исполнительного механиз. ма микроперемещений.На чертеже показан пример выполне ния исполнительного механизма микраперемещений с трехсекционным пьезопакетом.Он состоит иполнительного уния. Электромехустройство соде з электромеханического исстройства и блока управлеаническое исполнительное ржит трехсекционный пье 179076710 20 30 5055 запэкет, включающий первую 1, вторую 3 и третью 3 секции пьезоэлементов, изолированных между собой прокладками 4 и 5, подвижный шток 6, датчик 7 положения подвижного штока, датчики положения 8 - 10 отсчетной поверхности первой, второй и третьей секций, а также элементы корпуса 11. Блок управления включает задатчик 12 перемещения подвижного штока , измерительный преобразователь 13 сигнала с датчика положения подвижйого штока; измерительные преобразователи 14-16 сигналов с датчиков положения отсчетной поверхности первой, второй и третьей сек- ций, дифференциальный Усилитель 17 сигнала ошибки положения подвижного штока, операционный усилитель 18, дифференциальные усилители 19,20 и 21 сигналов ошибки положения отсчетной поверхности первой, второй и третьей секций соответственно, высоковольтнйе усилители напряжения 22,23 и 24 для каждой .йз секций пьезопакета.Исполнительный механизм микроперемещений работает следуюЩим. образом,Требуемое перемещение подвижного штока 6 задается с помощью.задатчика 12,. подключенного к одному из входов дифференциального усилителя 17. На. второй вход дифференциального усилителя 17 поступает сигнал измерительной информации с датчика положения подвижного штока 6, преобразованный измерительным преобразователем 13. В результате сравнения задающего и измерительного сигналов на выходе дифференцйального усилителя 17 формируется сигнал ошибки положения подвижного штока, который усиливается операционным усилителем 18 и поступает на общий вход дифференциальных усилителей 19,20 и 21. На второй вход дифференциальных усилителей 19,20 и 21 поступают:сигналы с датчиков положения 8;9 и 10 соответственно, преобразованные с помощью измерительных преобразователей 14,15 и 16. Сформированный на выходе каждого дифференциального усилителя сигнал ошибки положения отсчетной поверхности соответствующей секции после усиления по напряжению с помощью усилителей 22,23 и 24 поступает для отработки на пьезоэлементы 1,2 и 3 секций. Изменение размеров пьезоэлементов секций под. действием управляющего напряжения приводит к перемещению подвижного штока 6, измеряемого датчика 7: В результате система стремится к ликвидации ошибки положения подвижного штока исполнительного механизма.Благодаря корректирующему действию местных отрицательных обратных связей,выполненных посекционно, повышается запас устойчивости, а тэкже статическая и динамическая точность регулирования положения подвижного штока исполнитель 5 ного механизма,Формула изоб ретенияИсполнительный механизм микроперемещений, содержащий электромеханическое исполнительное устройство,выполненное в виде установленного в корпусе пьезопакета с подвижным штоком исоосным с ним датчиком положения подвижного штока, а также блок управления,включающий задатчик перемещения по 15 движного штока, дифференциальный усилитель сигнала ошибки положения подвижного штока, подключенный первым входом к выходу задатчика перемещения подвижного штока, операционный усилитель напряжения, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя сигнала ошибки положения подвижного штока, и измерительный преобразователь, связанный с датчиком положения подвижного штока и подключенный выходом к второму входу дифференциального усилителя сигнала ошибки подвижного штока, о т л ич э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения статической и динамической точности, пьезопакет выполнен в виде набора отдельных секций из многослойной пьезокерэмики, установленных последовательно и изолированных друг от друга с помощью прокладок, причем каждая секция пьезопакетэ снэбжена датчиком положения отсчетной поверхности секции относительно ее базовой поверхности, неподвижный чувствительный элемент датчиков положения, закреплен на прокладке в основании секции, а подвижный чувствительный элемент закреплен на прокладке, установленной на отсчетной поверхности секции, блок управления оснащен дополнительными измерительными преобразователями, каждый из которых связан с датчиком положения отсчетной поверхности соответствующей секции, дополнительными дифференциальными усилителями, первый вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего дополнительного измерительного преобразователя, э также высоковольтными усилителями напряжения, каждый из которых подключен входом к выходу соответствующего дополнительного дифференциального усилителя, а выходом - к обкладкам пьезоэлементов соответствующей секции пьезопакета, вторые входы дополнительных дифференциальных усилителей подключены к выходу операционного усилителя на-пряжения.1798767 Составитель Ю.Николаевактор Т.Орловская Техред М,Моргентал ектор М,Керецман Гагарина. 10 ательский комбинат "Патент", г, Ужгар Производствен аказ 772 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5