Способ управления параметрами вибродвигателя с прямыми ударами

 

Изобретение относится к приборостроению . Цель изобретения - обеспечение динамического изменения параметров вибродвигателя с прямыми ударами путем динамического управления коэффициентом восстановления удара. При подаче напряжения генератора 10 на центральную зону электрода 8 преобразователя последний начинает совершать резонансные продольные колебания, а в зоне соударения со стенкой столика 4 возникают однонаправленные ударные импульсные силы, величина которых определяется восс.тановленным ударным импульсом, в свою очередь, зависящим от коэффициента восстановления удара. Режим работы вибродвигателя зависит от стабильности виброударного процесса, которая определяется коэффициентом восстановления удара. 4 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> (И) ОО А1 (5D 4 В 06 В 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3918139/24-10 (22) 25.06,85 (46) 23.05.88. Бюл. Р 19 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.И.Алексеенко, Р.Ю.Бансявичюс. и К.M.Рагульскис (53) 534.232 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 864386, кл. Н 01 L 1/08, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ HAPAMETPAYH

ВИБРОДВИГАТЕЛЯ С ПРЯИЫИИ УДАРАИИ (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения — обеспечение динамического изменения параметров вибродвигателя с прямыми удар ам и путем динами че ск о го упр авления коэффициентом восстановления удара. При подаче напряжения генератора 10 на центральную зону электрода 8 преобразователя последний начи" нает совершать резонансные продольные колебания, а в зоне соударения со стенкой столика 4 возникают однонаправленные ударные импульсные силы, величина которых определяется восстановленным ударным импульсом, в свою очередь, зависящим от коэффициента восстановления удара. Режим работы вибродвигателя зависит от стабильности виброударного процесса, которая определяется коэффициентом восстановления удара. 4 ил, 1397090

Изобретение относится к приборостроению, преимущественно к устройствам, использующим высокочастотные соударения тел, конкретно к устройствам прецизионного позиционирования, основанным на вибродвигателях с прямыми ударами, и может быть использовано при управлении прецизионным перемещением изделий в оптико-механических приборах, в робототехнике и т.д.

Целью изобретения является обеспечение динамического изменения параметров вибродвигателя с прямыми ударами путем динамического управления коэффициентом восстановления удара.

На фиг.1 изображена схема осуществления способа; на фиг.2 — кривая, поясняющая изменение коэффициен-20 та R восстановления удара при изменении амплитуды дополнительных колебаний; на фиг.З вЂ” схематическое изображение устройства прецизионного позиционирования, реализующего способ 25 управления параметрами вибродвигателя с прямыми ударами за счет изменения коэффициента R; на фиг.4 — схема подключения электродов пьезопреобразователей устройства. 30

Способ осуществляется следующим образом.

В упруго поджатом пьезокерамическом стержне 1 к подвижному элементу 2 возбуждают продольные колебания частотой f, . В зоне соударений происходит возбуждение однонаправленных ударных импульсов, приложенных в направлении 7 к подвижному элементу

2 (фиг.1), причем величина этих ударных импульсов характеризуется восстановленным импульсом удара, который определяется коэффициентом восстановления удара R. Коэффициент восстановления удара или коэффициент восстановления скорости удара соот"ветствует параметрам соударяемых тел (отношение соударяемых масс, свойство материалов соударяемых поверхностей, форма соударяемых поверх50 ностей и т.д.). Этот коэффициент восстановления скорости удара Р., является постоянной величиной для определенных параметров данного виброударного механизма (фиг.1 и 2), А = О, дополнительных колебаний нет.

Возбуждая в пьезокерамическом стержне 1 дополнительные резонансные колебания, например изгибные, частотой

f nf,вызывающие колебания ударного наконечника стержня 1 в направлении

Х, т.е. в плоскости нормальной к плоскости основных колебаний, где

n = 2...10, производят уменьшение коэффициента восстановления скорости удара R. С увеличением амплитуды дополнительных колебаний коэффициент В уменьшается (фиг.2). В качестве дополнительных колебаний возможно применение крутильных колебаний, возбуждение которых легко осуществляется для цилиндрическиХ пьезопреобразователей. Степень отличия коэффициента

R от единицы характеризует энергетические потери при ударе.

Процесс удара разделяется на два этапа. Во время первого (активного) этапа контактная сила возрастает, а деформации в зоне контакта соударяющихся тел носят упругопластический характер, т.е. во время активного этапа удара происходит нагружение тел и передача восстановленного импульса силы, при этом центры инерции соударяющихся тел сближаются. Во время второго (пассивного) этапа происходит разгрузка тел, т.е. восстановление упругих деформаций, а расстояние между центрами инерции соударяющихся тел увеличивается, контактная сила при этом уменьшается, как только она станет равной нулю, происходит нарушение контакта соударяющихся тел.

Способ управления параметрами вибродвигателя с прямыми ударами основан на динамическом изменении коэффициента восстановления удара R путем .управления коэффициентом диссипации энергии (рассеянием энергии) в зоне контакта во время удара (первого его этапа). Это реализуется лишь тогда, когда во время удара в зоне контакта совершаются несколько колебаний, приводящих к проскальзыванию одной соударяющейся поверхности относительно

"другой. Частоты ударов и частоты наложенных тангенциальных колебаний должны быть кратными для исключения процесса типа биений, так как при их некратности возможны фазовые рассогласования этих двух колебательных процессов.

Таким образом, динамически управляя коэффициентом R, осуществляется динамическое изменение параметров вибродвигателя с прямыми ударами, к

139709 которым относятся средняя скорость позиционирования, разрешающая способность, быстродействие, взаимовлияние координат и т.д., различных при разных степенях устойчивости виброударного процесса ударной пары, т.е. получаем возможность динамического управления параметрами этих вибродвигателей, переводя их из одного ре- 10 жима движения в другой.

Устройство позиционирования, реализующее предлагаемый способ управления параметрами вибродвигателя с прямыми ударами (фиг.3 и 4) представ-.15 ляет собой основание 3, на котором свободно расположен столик 4, к станкам выемки которого упруго поджаты пружиной 5 два пьезокерамических преобразователя 6 и 7. Электроды каж- 20 дого преобразователя разделены на три продольные эоны 8 и 9. Центральная эона 8 подключена напрямую к генератору 10 высокочастотных колебаний с частотой f» а две другие зоны 9 под- 25 ключены к нему через умножитель 11 частоты и усилитель 12. Кратность умножения частоты n = 2...10.

Устройство работает следующим образом. 30

При подаче напряжения генератора

10 на центральную зону 8 электрода пьезопреобразователя 7 последний начинает совершать резонансные продольные колебания, а в зоне соударения 35 со.стенкой столика 4 возникают однонаправленные ударные импульсы силы, величина которых определяется восстановленным ударным импульсом, зависящим от коэффициента восстановления 40

Удара R, (фиг.1). Режим работы вибродвигателя зависит от стабильности виброударного процесса, которая определяется коэффициентом восстановления удара, и в этом случае для дан- 45 ного режима параметры вибродвигателя (средняя скорость, разрешающая способность и т.д.) имеют свои определенные значения.

При дополнительной подаче напря 5О жения через умножитель 11 частоты и усилитель 12 на две крайние зоны электрода в пьезопреобразователе воз0

4 буждаются дополнительные изгибные колебания частотой f = nf, которые накладываются на зону соударений и уменьшают коэффициент R до величины В (фиг.1), вызывая тем самым уменьшение восстановленного импульса и, как следствие, изменение режима работы вибродвигателя. В этом случае режим работы вибродвигателя характеризуется другими величинами присущих ему параметров (средняя скорость позиционирования уменьшается, разрешающая способность повьппается, а взаимовлияние координат при многокоординатном позици-" онировании повьппается). Такой перевод вибродвигателя из одного режима в другой осуществляется динамически, что позволяет применять предлагаемый способ для динамического управления параметрами вибродвигателя в различных прецизионных. устройствах, например в позиционирующих столах субмикронной. фотолитографии для достижения оптимальных величин параметров при выполнении отличных по предъявляемым к ним требованиям технологических операций (например, скоростное позиционирование, высокоточное выставление и т.д.), к которым предъявляются одновременные требования по быстродействию и точности.

Формула из обретения

Способ управления параметрами вибродвигателя с прямыми ударами, включающий возбуждение вибродвигателя и изменение коэффициента восстановления скорости удара путем подбора характе ристик соударяемых элементов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения динамического управления параметрами вибродвигателя, после подбора характеристик соударяемых элементов в момент соударения в зоне соударения ударяющему элементу сообщают дополнительные колебания в плоскости, нормальной к плоскости ударных колебаний, при этом частота дополнительных колебаний выбирается из условия f = nf., где f — частота ударных колебаний, п = 2... 10.

1397090

Составитель В.Кудрявцев

Техред Л.Олийнык Корректор И.Эрдейи

Редактор И.Шулла

Заказ 2547/6

Тираж 443 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4