Ультразвуковой шаговый двигатель

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ С 1) Дополнительное к авт. с) Зая инением заявк сп Гесудауствеаю веметет 6 ввета Мевестрев СССР ев делам вэебретеев и втхритвй(45) Дата опубликования описания 02.09.76. И. Семенков,иноградов 2) Авторы изобретен 71) Заявитель сй кибернетики АН Белорусской ССР ст(54) УЛЬТРАЗВУК ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛ Изобретение относится к электротехникеи автоматике и может быть использовано1,системах управления станков с цифровымпрограммным управлением, графопостроите- блей, устройствах наведения.Известны устройства, работающие на пье,зоэлементах; лентопротяжные механизмы,устройства для прижима носителей магнит-ной записи, пьезоэлектрические шаговые 10двигатели Ц и 2Наиболее близким по своей конструкциии принципу действия к предлагаемому устройству является ультразвуковой линейный:шаговый двигатель, аОднако такой двигатель имеет ограниченность длины рабочего органа, что сужаетсферу его применеия; двигатель линейный ине приспособлен передавать вращательное1движение, что ограничивает его функциональ ные возможности.Цель изобретения - расширить область.применения двигателя,Это достигается тем, что в идвигателе пары пьезоэлементов в в виде секторов, которые прикреплены Ксимметрично расположенным выступам фигурного диска, причем диск жестко насана ось вращения и расположен между двуодинаковыми, жестко соединенными (напри-,мер, при помощи регулировочных винтов)между собой дисками, свободно насажейньми на эту ось.,Пля того, чтобы не гасились колебанияпьезоэлементов, все диски выполнены изупругого материала,На чертеже изображен предлагаемый Жалговый ультразвуковой двигатель,Двигатель состоит из рабочего органа 3(ось вращения), двух одинаковых стальныхдисков .2 и 3, жестко соединенных междусобой регулировочными винтами 4 (всего8 шт.) и свободно насаженных на рабочийорган 1, стального диска 5, жестко насаженного на рабочий орган 1 и расположенного между дисками 2 и 3, не касаясь их 1четырех идентичных секторов, жестко прикрепленных к выступам внутреннего диска(например, при пбмоши клея), причем, каждый сектор в отдельности состоит из двухже мя редлагаемомыполнены И ОП ИСАНИЕ 5 ид 7ИЗОБРЕТЕНИЯУльтразвуковой и вгогый двигатель, содержвший попарно жесчко соедин тихие между пьезоэлементов 6 и 7. жестко скрепленпых ность рабочего органа рвботать нод нвгрузмежду собой (например, при пом;щш клея), кой и не позволиет ему проскальзывать наУдьтрвзвуковзй щвговый двигатель рабсн- звд н момент сокрашения фиксаторов и возтает следующим образом, вращения секторов и исходное положениеЭлектрическое напряжение одной полярнос-б (фиксаторы то одной, то другой пары симметоти подается одновременно нв пьезоэлементы ричных секторов попеременно находятся в зв 6 (выполняющие роль фиксаторов)и двв сек- цеплении с дисками 2 и 3).тора, расположенных симметрично друг другу. Функционально работа секторов связанаПьезоэлементы 6 расшнряютси и входят в за- ,сдедуюшим образом.цепдение со стальными дисками 2 и 3. О На первую пару симметричных секторовЗатем напряжение той же полярности, но подается прямое напряжение и сектора повосдвинутое по фазе на 10-45 (сдвк" по фазе рачивают диск 5 и ось врашения 1 (рабочийомежду напряжением, подаваемым на пьезоэле- орган) на один швг относительно неподвижныхменты 6 и 7 выбирается твк, чтобы пьезоэде- дисков 2 и 3 (диски 2 и 3 крепятси к любоменты 7 начинали свое движение только в мо- ,му основанию), затем на первую пару сектомент плотного зацепления пьезоэлементов 6 ров подается обратное напряжение и, секторас дисками 2 и 3), подается нв пьезоэлементы , возврашвютси в исходное положение, В это7 (выподняаипих роль подвижки) этих же сек- же самое время на вторую пару симметричныхторов. Пьезоэлементы 7 обоих секторов рас-, секторов подается прямое напряжение, и онвширяются и поворачивают диск 5, а вместе с поворачивает дальше на один швг диск 5 ииям ось 1 против часовой стрелки относитель-ось 1, После этого вторая пара возвращаетсяно дисков 2 и 3 нв один швг, равный амплитудв исходное положение, а первая продолжаетде колебании пьезоэлементов 7, Затем на вращать рабочий орган дальше вперед и такЬьпьезоэлементы 6 обоих секторов подаетси на-далее.пряжение обратной полярности. Они сокращают- Ддя вращения двигателя в обратную сто,ся и выходят из зацепления с дисками 2 и 3.рону достаточно изменить полярность напряПосле этого напряжение той же полярности, жения на пьезоэлементах 7 относитель.со нао"но сдвинутое по фазе нв 10-45, подается нв пряжении, подаваемого на пьезоэлементы 6,пьезоэлементы 7 обоих секторов. Они сокрв- на обратную.шаются, передвигрют уже пьезоэлементы 6 про- Конструкция двигателя позволяет изменять,тив часовой стрелки на один швг, равный ам мошность и скорость двигателя в широкихпдитуде колебания пьезоэлементов 7, и тем пределах нри применении различных типовсамым сектора возврашаются в исходное подо- пьезоэлементов, а также любых других актив,жение. ных элементов,В .гот момент, когда на пьезоэлементы 6 Таким образом, использование ультразвукопервой пары секторов подается обратное на- вого шагового двигателя расширяет функциопряжение, на пьезоэлементы 6 второй пары нальные возможности линейных шаговых двигвсимметричных секторов подается напряжение телей, содержаших пьезоэлементы,прямое. Они расшир 5 потся и входят в запепде- Кроме того, такой двигатель лучше обычняе с дисками 2 и 3, Затем напряжение той же. ных электрических шаговых двигателей, при-, подярности, но сдвинутое по фазе на 10-45меняемых в системах автоматики.оподаетсЯ на пьезоэлементы 7 втоРой паРы ек, Он повышает на поРЯдок и выше частотУтоРов и эти пьезоэлементы, расширяясь, пово- работы шаговых двигателей (20 + 100 кгц),Рачивают диск 5 и ось 1 относительно дисков что увеличивает максимальную скорость вра2 и 3 против чвсовой стрелки еше на олин щения, дает возможность плавного регулиро-.швг. После этого, в такой ясе последователь- вания величины шага от тысячных долей микности нв пьезоэлементы второй пары екторов врона до десятков микрон, что позволяет регуподается обратное напряженке и, онк воз- лироввть скорость двигателя от фползучихф сковрвшаются в исходное положение ростей до максимальных, уменьшает времяНапряжение нв вторую пвру симметричныхРазгона и останова, обеспечивает более вы-секторов подается в последовательностисокую точность позиционирования, предлвгввнвлогичной первой пары, но сдвинутое на емое конструктивное решение значительноо унрощвет изготовление швговых двигателей.180 , что дает возможность использоватьпри работе двигателя, как положительную, Ьтак и отрицательную части скнусокль управ Формула изобретенияляюшего сигналаа это увеличивает скоростьвращения в двв рвзв,Кроме т:ин, наличие лнух ивр фцкеитиров,рнботвюи.х попеременно, обеспечиниеч 1 зосуларственного номнтета С но делам наооретеннй н о Москва 1 Ж 15 Рауньскан,л и ч а к 1 щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения двигателя, он:выполнен в виде жестко насаженного на рабочий орган металлического фигурного диска, бк симметрично расположенным выступам которого прикреплены пары пьезоэлементов,выполненные в виде секторов, фигурный дискпомещен между двумя одинаковыми металлическими дисками, свободно насаженными на 1 на рабочий орган, н жестн 1 с н 1 н плопныни между собой, наттрнмер, винта;1 ц,Источники информя(ттн, прилиты но внимание при экспертизе1,АВторское ГвидетРльсчво ( ( (3 Ф 396713, М,Кл, С 11 В 1 Л/(0, проорите т 29.08,732.Авторское свидетельство ГС(; Ч.353273, М,КЛ, С 11 Н 1 Л/М, прт ри 29.09. 72