Пьезоэлектрический привод

/00, Н 01 1 41/09 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Е ИЗОБРЕТЕНИ ИСА МУ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТО%9 техники и электроники С,И.Васильев, ров, А,Г.Амельирево СССР И.ПаноД,Алекпе .Ф,Бала етельст й 2/00, явка 3 41/О 986,Изобретение относится к пьезотехнике,а именно к пьезоэлектрическим приводам,и может быть использовано при созданиипрецизионных приводов поступательногодвижения различных лабораторных установок, манипуляторов и т.п,Цель изобретения - повышение точности и стабильности хода пьезоэлектрического привода.На фиг,1 изображена схематически конструкция пьезоэлектрического привода; нафиг,2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг,4 - эпюры напряже- .ний, подаваемых в определеннойпоследовательности на секции обоих звеньев во время работы пьезопривода.Пьезоэлектрический привод содержитдва трехсекционных звена. каждое из кото-,рых состоит из прямоугольных пьезоэлектрических пластинок 1, 3, 5 и 2, 4, 6соответственно, При этом 1, 2 - рабочиеэлементы, 3, 4 - стояночные элементы, а 5, евай(71) Институт радиАН СССР(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД (57) Использование; в прецизионных приводах поступательного движения. Сущность изобретения: привод выполнен в виде по крайней мере двух трехсекционных звеньев, пьезоэлементов, расположенных в параллельных плоскостях, состоящих из двух плоских прямоугольных пьезоэлементов, перпендикулярных направлениюдвижения, и жестко связанного с ними пьезоэлемента, параллельного направлению движения, и соединенных между собой жесткой связью по одному иэ пьезоэлементов, перпендикулярных направлению движения, 4 ил,ФЩ 6 - тормозные элементы, Звенья располо- Рч жены между пластинами 11-13, которые играют роль вертикальных направляющих. Имеются также боковые направляющие 7- 10, фиксирующие оба звена в горизонталь- ОО ной плоскости. Последн ие жестко С) соединены между собой с помощью тяги 14, С) которая свободно перемещается в желобе (Я 15,Управление пьезоэлектрическим при- у . водом характеризуется следующей последовательйостью операций (фиг,4):01 и 02 - напряжения, подаваемые, соответственно на 1 и 2 рабочие элементы;0 з,4 - напряжения, подаваемые соответственно на 3 и 4 стояночные элементы;05 и 06 - напряжения, подаваемые со- . ответственно на 5 и 6 тормозные элементы.В начальный момент времени на обе пластины 3 и 4 подают напряжения Оз,4 они сжимаются и растормаживаются, Одновременно на один из рабочих элементов (например, элемент 2) подают напряжение пилообразной формы О 2 (так как он связан сзафиксированным элементом 6), сообщая,таким образом, равномерное прямолинейное движение нагрузке(точка Н, фиг,1), Через 0,5 мс после этого на тормозной элемент5 подают напряжение Ов, он сжимается ирастормаживается, Начало движения является единственным моментом (не считая остановки), когда весь узел испытывает рывок.После 4 мс хода рабочего элемента 2 подаютпилообразное напряжение О 1 на рабочийэлемент 1, который также начинает равномерно уменьшаться в длине с той же скоростью, что и элемент 2. В результате элемент 15.5 оказывается в состоянии покоя относительно направляющих, поэтому с него снимают напряжение О (через 4,5 мс посленачала возбуждения рабочего элемента 2) иприводят в зацепление с направляющими, 20Одновременно с этим подают напряжениеОб на тормозной элемент 6, выводя его иззацепления с направляющими, и плавноснимают напряжение О 2 с рабочего элемента 2, который приобретает первоначальную 25длину. После 4 мс хода рабочего элемента 1на элемент 2 вновь подают пилообразноенапряжение О 2, ачерез 4,5 мс хода рабочегоэлемента снимают напряжение с тормозного элемента 6 и он входит в зацепление с З 0направляющими, Через 0,5 мс после началахода рабочего элемента 2 подают напряжение Ои на тормозной элемент 5, выводя егоиз зацепления с направляющими, плавноснимают напряжение О 1 с рабочего элемен- З 5та 1, и процесс повторяется,При необходимости получения величины перемещения, не кратной целому числушагов, имеется режим, обеспечивающий фдробление шага путем остановки пилообразного напряжения на рабочих элементах1 и/или 2 в любой его фазе,По окончании движения снимают напряжения Оз,4 со стояночных элементов 3 и 4 и они приводятся в зацепление с направляющими, Одновременно с этим подают напряжение ОБ и Об соответственно на тормозные элементы 5 и 6, что выводит их из зацепления с направляющими и исключает таким образом влияние временной ползучести ходовых элементов 1 и 2 из кинематической схемы включения нагрузки.Таким образом, пьезоэлектрический привод, состоящий по крайней мере из двух связанных между собой пьезоэлементов, возбуждение которых осуществляется с временным перекрытием, обеспечивает за счет последнего более равномерное линейное перемещение при меньшей величине проскальзывания за счет наличия тормозных элементов. Это, в итоге, позволяет получить более высокую точность хода и стабильность пьезоэлектрического привода,Формула изобретения Пьезоэлектрический привод, содержащий пьезокерамические преобразователи в виде плоских пьезоэлементов прямоугольной формы, установленных в вертикальных и горизонтальных направляющих, одни из которых. ориентированы перпендикуля рно к направлению движения, а другие расположены между ними, жестко с ними соединены и ориентированы параллельно направлению движения,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности хода, пьезоэлементы сгруппированы в трехсекционные звенья, расположенные в параллельных плоскостях, состоящие из двух пьезоэлементов, ориентированных перпендикулярно направлению движения, и одного пьезоэлемента, ориентированного параллельно направлению движения, и соединенных между собой жесткой связью по одному из пьезоэлементов, ориентированных перпендикулярно направлению движения,,ч Составитель В,КисловТехред М,Моргентал Редактор А,Купрякова Корректор Л.Фи Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж л. Гагарина,Заказ 1172 Тираж, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5