Синхронный шаговый вибродвигатель

Союз СоветскиеСоциалистическиереспублик АВТО У С ТЕЛЬСТВУ 6 ) Дополнительное 22)Заявлеио 09.10 с присоединением за к авт. свид-ву 29796/18 51)М. Кл.Н 011 41/08 Н 02 И 11/00.79 (2 вударетеенный квинтет СССР ю делам нзебретеннЯ н вткрытнЯ(23) Приоритет Опублнкова бюллетень М 31анид 26,08.81 08.81 УЛК 5 З 7.(7) Заявнтел интанса" Сне аунасский политехнический институт а(54) СИНХРОННЫЙ ШАГОВЫЙ ВИБРОДВИГАТЕЛ эмеений ша оаные дат ост шага пе каа подстрой резонансную конструкцию Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для создании точного шагового углового перемешения в системах автоматики, особенно где требуется синхронное особо точное шаговое перемещение нескольких объектов, привоцимых в движение отдельными приводами.Известен шаговый двигатель, содержаший выходной вал, пьезокерамический двигатель в форме разомкнутого кольца0и приводной вал 1Недостаток двигателя в том, что шаг зависит ог нестабильных механических параметров, таких как, трение между валами и движителем, также от частотнои амплитудной характеристики пьеэокервмического двигателя, что резко уменьшает точность шага. При этом практически невозможно выполнить два идентичных синхронно работающих швговых двщвтеля, ко20 торые могли бы по одному управляющему сигналу, совершать шаговое перемещение с относительно высокой точностью. Известен синхронный шаговый вибродвигатель содержащий ротор, установлен=ный на нем пьезокерамический вибратор, дополнительный пьеэокерамический преобра зователь, упруго прижатый к пьвзокерамическому вибратору, установленному на роторе, источник высокочастотного напряжения (2 .Недостатком известного вибродвигателя является малая точность пола, поскольку величина шага зависит от неустойчивых внешних факторов, таких как температура, изменаюшва резонансную частоту преобразователей, фрикционные свойства в мес ге контакта взаимодействующих деталей и, других. Для исключения этик н перемещения требуютса сл чики измерения равномерн ремешения и автоматчас питающего генератора на величану, что усложнает вибродвнгателя.40 Цель изобретения - повышение точности шага.Поставленная цель достигается тем,что в синхронном шаговом вибродвигателе, содержащем ротор, установленныйна нем пьезокерамический преобразователь, упруго прижатый к пьеэокерамическому вибратору, установленному нароторе, источник высокочастотного напряжения, введен переключатель и блокуправления переключателем, дополнительный преобразователь установлен так,чтобы направление его смещений былопараллельно касательной к ротору, пьезокерамический вибратор выполнен и видесоосного ротору кольца с электродами наторцевык поверхностях, один из которыхразделен на 4 О секторов, где и равнопо крайней мере двум, причем, каждыйсектор электрически соединен с пв:ледовательно расположенными за ним четвертымсектором и через переключатель соединенс источником напряжения. Для обеспеченияреверса вибродвигатель может быть снабжен вторым переключателем, через который дополнительный преобразователь подключается к источнику напряжения.На фиг. 1 схематически изображеноконсТруктивное выполнение вибродвигателя; на фиг. 2 и фиг, 3 - электрическое30соединение электродов щаговых вибродвигателей с шагами перемещения наугол 45 и 30 соответственно; на фиг.4 о одиаграмма продольных смещений дополнительного пьеэокерамического преобразователя; на фиг, 5 и фиг. 6 - формы сдви 35говых деформаций пьезокерамическогокольца в вибродвигателях с шагом перемещения 45 и 30 о соответственно,Синхронный шаговый вибродвигательсодержит ротор 1, пьеэокерамическийвибратор в вийе пьеэокерамическогокольца 2, укрепленного через упругийдержатель 3 на роторе 1. Дополнительныйпьезокерамический вибратор 4 расположен так, чтобы направление его смещенийбыло направлено по касательной к окружности ротора 1 и прижат к цилиндрическойповерхности пьезокерамического кольца 2посредством упруго закрепленного держагеля 5, На торцевых поверхностях пьезокерамического кольца 2 нанесены электроды, один иэ которых, нижний, заэемлен,а другой электрод по периметру разделенна сектора 6 число которых определяетсяпо формуле 2= 4 К , где Ъ -чжло электро-дов, К -мода колебания пьезокерамическогскольца 2(2,3,4п 3 но не менее, чемна восемь секторов. Каждый сагир 6 электрически соединен с последовательно за ним расположенным каждым четвертым сектором соответственно, а образованные таким образом группы секторов соединены через переключатель 7 с источником 8 высокочастотного напряжения, который выполнен в вире генератора с симметричными выходами и заземлением. Дополнительный пьезокерамический преобразователь 4 через другой переключатель 9 соединен с тем же источником 8 высокочастотного напряжения, Оба переключателя 7 и 9 соединены с блоком 1 0 управления, Величина шага равна 1 Г /2 к, что равно величине угла каждого сектора, где К мода колебаний пьезокерамического кольца 2 (2,3,4,".,)Вибродвигатель работает следующим образом.При включении источника 8 высокочастотного напряжения блоком управления подается сигнал в переключатели 7 и 9, которые устанавливаются, например, в положение 1 и Ш соответственно и подключают пьезокерамическое кольцо 2 и дополнительный преобразователь 4. К источнику 8 в зоне контакта кольца 2 и линейного преобразователя 4 проискодит суммирование двух колебаний: нормальных к продольной оси линейного преобразователя 4, возбуждаемых кольцевым преобразователем 2, и тангенциальнык, т,е, параллельных оси линейного преобразователя 4, возбуждаемык линейным преобразователем 4. При определенной их фазе происходят косые соударения счастотой, равной частоте колебаний, Импульс косого удара разлагается на танген"ф циальную и касательную составляющие относительно кольца 2. Тангенциальная составляющая создает момент вращении кольцу 2 и тем самым ротору 1. Вращение кольца 2 происходит от пучности изгибных колебаний кольца 2 до узловой точки этих колебаний, т.е. где нормальные колебания равны нулю. При изгибных колебаниях кольца 2 число узловых точек равно 2 к; где к=2,3,4д, Это и обуславливает величину шага. При переключении переключателя 7 в положение 11, в том месте кольца 2, где была узловая точка, образуется пучиость и опять проискодят косые соударения с дополнительным преобразователем 4, которые поворачивают кольцо 2 до другой. узловой точки.При испоцьзовании быстродействующик переключателей можно получить и стабильное вращательное движение.Реверс осуществляется переключениемпереключателя 9 с положения Ш в подо"жение 1 У, что изменяет фазу продольныхколебаний дополнительного преобразователя4 на 1805 5Формула изобретения 1. Синхронный шаговый вибродвигатель, содержащий ротор, установленный на нем пьезокерамический вибратор, дополнительный пьезокерамический преобразователь, упруго прижатый к пьезокера мическому вибратору, установленному на роторе, источник высокочастотного напряжения,отличающийся тем, что, с .целью повышения точности шага вибродвигателя, в него введен переклю 20 25 Использование предложенного вибродвигателя с повышенной точностью шагадает:воэможность синхронно перемещатьнесколько объектов отдельными вибро одвигателями по одному управляющемусигналу с точностью, не менее 0,1% отвеличины поля,150 6чатель и блок управлений переключателемдополнительный преобразователь установлен так, чтобы направление его смещенийбыло параллельно касательной к ротору,пьезокерамический вибратор выполнен ввиде соосного ротору кольца с электродами на торцевых поверхностях, одиниз которых разделен на 4 п, секторов,гдей равно по крайней мере двум, причемкаждый сектор электрически соединенс последовательно расположенным эаним четвертым сектором и. через переключатель соединен с источником напряжения,2. Вибродвигатель по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения реверса, он счабжен вторым пере, ключателем, через который дополнительныйпреобразователь подключен к источникунапряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 461470 кл, Н 01 Ь 41/08, 1973.2, Авторское свидетельство СССРМ 609559, кл. В 06 В 1/06 1976858.150 Заказ 7260/87 Тираж ВНИИПИ Государст по делам иэоб 113035, Москва, Ж784 Повенного комитета ССретений и открытий