Способ управления линейным шаговым двигателем

(51)5 Н 02 й 2/00 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН О СКОМУ ЕТЕЛЬС 6ионный инсти А.З,Тля вл Т,Кусимов Грахов тельство 41/88, 1 тельство Й 2/00, 1ВЛЕНИЯ ЕЛЕМ осится кможет бы СССР980.СССР987,ЛИНЕЙНЫМлинейным шатьиспользовадвухположЛ два за леме ерем направ оси дв нение онных при ма Юнга Е уи обуВ д Е ЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(21) 4335888/25 (22) 30.11,87 (46) 30.04.93, Бюл. М (71) Уфимский авиа Серго Орджоникидз (72) В.А.Лебедев, С. А.М,Прохоров и П.А. (56) Авторское свиде М 752560, кл, Н 01 1Авторское свиде % 1491299, кл, Н 02 (54) СПОСОБ УПРА ШАГОВЫМ ДВИГАТ (57) Изобретение отн говым двигателям и Изобретение относится к линейным шаговым двигателям со стрикционными движущими элементами и может быть использовано в станках и оптических приборах.Цель изобретения - повышение плавности отработки шага перемещения упругой нагрузки,На фиг.1 схематически изображен линейный шаговый двигатель с магнитострикционным движущим элементом, двумя зажимами и упругой нагрузкой; на фиг.2 изображены две совмещенные, диаграммы отработки двух шагов при сжатии (растяжении) упругой нагрузки магнитострикционным движущим элементом с положительным (отрицательным) магнитострикционным эффектом: диаграмма магнитострикционных напряжений от напряженности магнитного поля и временная диаграмма напряжений от упругой нагрузки; на фиг.З - две совмещенные такой же зависимостью диаграммы анках и оптических приборах. Цель ения - повышение плавности отрашага перемещения. Для перемещерузки производят последовательную ацию управляющих воздействий на жимах и размещенном между ними онном элементе, Освобождение и ию ближнего к нагрузке зажима пров моменты равенства сил, действу- а этот зажим со стороны упругой и и стрикционного элемента. Этим ются рывки при перемещении наповышается срок службы ближнего 3 ил,но Вст изобрет ботки ния наг коммут двух эд стрикци фиксац изводят ющих н нагрузк искл юча груэки и зажима шагов при возвращении в исходное ение. нейный шаговый двигатель содержит жима 1 и 2, магнитострикционный нт 3 с обмоткой 4 намагничивания, ещающий упругую нагрузку 5. ь к как деформации растяжения и сжатия (Ллены вдоль одной оси (продольной д ижущего элемента), перепишем уравпрямого и обратного магнитострикциэффектов, опустим тензорные индексы гнитной восприимчивости ф, модуле 4 , константах, определяющих прямой (Л ратный и = 4 у магнитострикционфекты,=,и Н - р 4 луя =(+1) х55 Иэ них для преобразования магнитнойЛэнергии в механическую ( = О) при зажатом зажимами 1 и 2 движущем элементе имеем сгм,с =у В, а для преобразования 10 механической энергии в магнитную (бН = 0) при зажатом ближнем зажиме и действии упругой нагрузки где О; - мгновенное значение напряжения,вызванное усилиями нагружения упругойнагрузки и внутренними усилиями трения;(714.с. - мгновенное значение магнитострикционных напряжений,Предлагаемый способ управления линейным шаговым двигателем реализуетсяследующим образом. Пусть нужно отработать заданное перемещение за два шага присжатии (растяжении) нагрузки движущимэлементом с положительной (отрицательной) магнитострикцией,В исходном состоянии оба зажима идвижущий элемент обесточены, при этомоба зажима фиксируют движущий элемент,Пусть в исходном положении нагрузкаимеет сжимающий (растягивающий) запасмагнитоупругой энергии, выраженной в ви- Зде упругих напряжений на выходном концедвижущего элемента, и предположим, чтохарактер влияния нагрузки на движущийэлемент линейный.При сжатии (растяжении) упругой нагрузки (см.фиг.2) от исходного положенияподают управляющее воздействие на обмотку 4 намагничивания, и в момент равенства магнитострикционной деформациисжатия (растяжения) и деформации упругой 45нагрузки освобождают ближНий к нагрузкезажим 2, При этом должно выполняться условие что соответствует на фиг.2 точке А (-в),После освобождения ближйего зажимаи до момента Н 1, нагрузку перемещают (дляотработки шага) по закону до ЕЯ+1)д Е б Н4 ЛУ 4 К 1. При этом нагрузка перемещается нашаг где Яе - магнитострикция насыщения;- длина движущего элемента;Р - постоянная масса нагрузки;с - жесткость нагрузки; ВЯI - жесткость движущегося элемента;е - поверхность кбнтакта движущего элемента с нагрузкой,При достижении равенства установившегося значения стрикционной деформации и деформации упругой нагрузки (точка В(Н 1 фиксируют к нагрузке зажим; при этом также должно выполняться условие Затем освобождают дальний зажим 1, снимают управляющее воздействие с обмотка намагничивания и по восстановлении первоначальных размеров магнитострикционного элемента фиксируют дальний зажим (точка О), Второй шаг отрабатывают аналогично, эа исключением того, что напряженность поля НзН.При возвращении упругой нагрузки, согласно фиг,З, в исходное положение за два шага одновременно освобождают дальний от нагрузки зажим 1 и подключают обмотку 4 намагничивания, При достижении установившегося значения стрикционной деформации фиксируют дальний зажим, затем одновременно освобождают ближний зажим, и, сняв управляющее воздействие с движущего элемента (точки С(Н,), В(НО, перемещают нагрузкуРЕЕЕ 71сЕЕЕ 7 Г1542375 30 Упругие и магнитострикционные деформации совпадают.Придостижении равенства ом.с. + сто =0 фиксируют ближний зажим (точки В(Н 1). А(НЗ),Таким образом, по сравнению с прототипом использование предложенного спо.соба управления линейным шаговым двигателем позволяет повысить плавность при пошаговом сжатии (растяжении) и пошаговом возвращении упругой нагрузки. Плавного перемещения нагрузки достигают благодаря тому, что коммутацию ближнего к нагрузке зажима осуществляют в моменты равенства энергии упругой деформации от действия нагрузки и энергии стрикционной деформации сжатия (растяжения). Кроме этого, устранение рывков нагрузки при коммутациях ближнего к нагрузке зажима в моменты равенства энергий повышает срок службы ближнего зажима. Ф о р мул а изобретения Способ управления линейным шаговым двигателем, заключающийся в последовательной коммутации управляющих воздействий на стрикционном движущем элементеС и двух зажимах, причем при одинаковых знаках стрикционной деформации и требуемой деформации нагрузки фиксируют ближний к нагрузке зажим и освобождают 5 дальний, подают управляющее воздействиена движущий элемент, после перемещения дальнего зажима фиксируют его, снимают управляющее воздействие сдвижущего элемента, освобождают ближний зажим и по сле перемещения нагрузки фиксируют его,а при разных знаках стрикционной деформации и требуемой деформации нагрузки управляющее воздействие на движущий элемент подают при зафиксированных обо их зажимах, далее освобождают ближний кнагрузке зажим, фиксируют его вновь, снимают управляющее воздействие с движущего элемента и одновременно освобождают дальний зажим, фиксируют дальний зажим 20 после восстановления первоначальных размеров движущего элемента, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения плавности перемещения, освобождают и фиксируют ближний к нагрузке зажим в момент 25 достижения равенства друг другу сил деформации стрикционного элемента и упругой нагрузки.,Шекмар Редак Заказ 1971 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113055, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина