Устройство для позиционирования исполнительного органа

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнических устройствах для перемещения различных исполнительных органов . Целью изобретения является повышение точности позиционирования. Для этого подвижное звено, на котором может устанавливаться исполнительный орган и которое имеет возможность линейного перемещения относительно основания , поочередно подключается к приводу грубых (макро-) перемещений и к приводу точных (микро-) перемещений, расположенных на основании. Привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета полых пьезоэлементов. Этот привод механически связывается с подвижным звеном посредством управляемого фиксатора из пьезоэлементов. Положение подвижного звена контролируется датчиком положения. Приводы перемещения подвижного звена, управляемый фиксатор и датчик положения соответствующим образом связаны с блоком управления. При большой ошибке положения подвижного звена логический элемент блока управления включает цепь привода грубых перемещений, а при уменьшении ошибки до определенной величины логический элемент отключает привод грубых перемещений и включает управляемый фиксатор и цепь привода точных перемещений . 3 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 25 J 9/00, 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4457964/08 (22) 11.07.88 (46) 30.04.91. Бюл. М 16 (71) Московский институт приборостроения (72) Ю.Л. Николаев, А.Г. Ершов, В.А. Смирнов и О.И. Петров (53) 621.229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1096095, кл. В 25 J 9/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРО,ВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнических устройствах для перемещения различных исполнительных органов. Цел ь ю изобретения является повышение точности позиционирования.

Для этого подвижное звено, на котором может устанавливаться исполнительный орган и которое имеет возможность линейного перемещения относительно основания, поочередно подключается к приводу

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнических устройствах для перемещения различных исполнительных органов.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования за счет уменьшения числа факторов, определяющих погрешности позиционирования, а также за счет более высокого быстродействия элементов устройства.

На фиг.1 показан пример конструктивного исполнения устройства; на фиг.2- пример выполнения управляемого фиксатора; нэ фиг.3- вариант схемы блока управления.

» . Ж 1645133 А1 грубых (макро-) перемещений и к приводу точных (микро-) перемещений, расположенных на основании, Привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета полых пьезоэлементов, Этот привод механически связывается с подвижным звеном посредством управляемого фиксатора из пьезоэлементов, Положение подвижного звена контролируется датчиком положения. Приводы перемещения подвижного звена, управляемый фиксатор и датчик положения соответствующим образом связаны с блоком управления. При большой ошибке положения подвижного звена логический элемент блока управления включает цепь привода грубых перемещений, а при уменьшении ошибки до определенной величины логический элемент отключает привод грубых перемещений и включает управляемый фиксатор и цепь привода точных перемещений. 3 Mll.

Устройство для позиционирования содержит установленный на основании корпус 1 с цилиндрической направляющей, подвижное звено 2, соединенное с приводом З.макроперемещений, привод микроперемещений, выполненный в виде пакета

4 полых пьезоэлементов с закрепленным на его торцовой поверхности управляемым фиксатором. Пакет 4 неподвижно установлен базой поверхностью на корпусе 1 (фиг.1). Управляемый фиксатор выполнен в виде шайбы 5, внутри которой установлены пьезокерамические элементы фиксации 6, имеющие возможность радиальной деформации и взаимодействующие с подвижным звеном 2. Положение подвижного звена 2

1645133

35

40 на вход усилителя 13 питания, выходное напряжение которого вызывает соответствую- 50 измеряется датчиком 7 положения (например, емкостным), Блок управления (BY фиг,3) состоит, например, из задатчика 8 управляющего сигнала, преобразователя 9 измерительной информации, усилителя 10 сигнала ошибки, сравнивающего сигналы от задатчика 8 с преобразователя 9. К выходу усилителя 10 сигнала ошибки подключены логический элемент 11, а также элемент 12 управления приводом 3 и усилитель 13 питания пьезопакета 4 через ключи 14 и 15 соответственно. Выходы логического элемента 11 соединены со входами триггера 16, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа 14, а второй — к управляющему входу ключа 15 и релейному элементу 17 включения пьезоэлементов 6 фиксатора.

Логический элемент 11 имеет два порога срабатывания, которые устанавливаются с учетом диапазона регулирования привода микроперемещений, т.е. пьезопакета 4, При

<пор.1 = Uo, а Unop.2 = -Uo, где величина 20О соответствует полному диапазону регулирования .пьезопакета 4, работа элемента 11 определяется следующими зависимостями: пои -Uo Usx Uo, т.е,/ Us» О, — >

Usvxs =1, 0вых2 = 0; при Uex> Ua или Usx -Uo, т.е. )Uexj> Uo ->

Овых1 = О, Овых2 =1.

На подвижном звене 2 может быть установлен какой-либо исполнительный орган (условно не показан).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда сигнал ошибки на выходе усилителя 10 находится в пРЕДелах от Unop.1 ДО Unop.2, т.e. Usx Uo, триггер 16 находится в нулевом состоянии.

При этом ключ 14 выключен, ключ 15 включен, а релейный элемент 17 удерживает фиксатор во включенном состоянии, обеспечивая механическую связь корпуса 1 с подвижным звеном 2 через пьезопакет 4, привод 3 отсоединен от подвижного звена

2. Измеренная с помощью датчика 7, преобразователя 9 и усилителя 10 ошибка положения поступает через замкнутый ключ 15 щее изменение размера пьезопакета 4 в осевом направлении..В результате этого происходит перемещение отсчетной поверхности пьезопакета 4, приводящее в соответствующее движение подвижное звено 2 и регулирующее его положение. Так осуществляется точное позиционирование, Если сигнал ошибки превышает 0пор.1 или меньше Uoop.2, т.е.1 4х > Uo, элемент 11 переклю5

15 чает триггер 16 в единичное состояние. При этом происходит быстрое отключение пьезоэлементов 6 фиксатора, что обеспечивается подачей обратного напряжения с релейного элемента 17 на них, что вызывает уменьшение линейного размера пьезоэлементов 6 и их отсоединение от звена 2, Одновременно выключается ключ 15, устанавливая пьезопакет 4 в нулевое положение, и включается ключ 14. Привод 3 подсоединяется к звену 2, B результате этого посредством элемента 12 управления и привода 3 осуществляется макроперемещение подвижного звена 2 в направлении, зависящем от знака сигнала ошибки, т.е. производится грубое позиционирование. При достижении сигнала ошибки соответствуюЩЕГО ПОРОГОВОГО ЗНаЧЕНИЯ Uopp.1 ИЛИ Uopp,2 происходит установка триггера 16 в нулевое положение, в результате чего привод 3 отключается и включаются фиксатор и цепь управления пьезопакетом 4, Устройство переходит в режим точного позиционирования с регулированием заданного положения посредством пьезопакета 4.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить многопозиционный цикл работы посредством поочередного подключения к подвижному звену 2 привода 3 грубых (макро-) перемещений и привода точных (микро-) перемещений.

Формула изобретения

Устройство для позиционирования исполнительного органа, содержащее установленное в направляющих, расположенных на основании, подвижное звено с линейным перемещением, связанное с приводами его макро- и микроперемещений, датчик положения подвижного звена, управляемый фиксатор, имеющий возможность взаимодействия с подвижным звеном, при этом привод макроперемещений установлен на . основании, а датчик положения, управляемый фиксатор и приводы соответствующим образом связаны с блоком управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, cöåëûî повышения точности позиционирования, привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета полых пьезоэлементов, расположенных соосно и вдоль подвижного звена с зазором относительно него, причем один торец пакета закреплен на основании, а на другом его торце установлен управляемый фиксатор, выполненный в виде шайбы с пьеэоэлементами, охватывающими подвижное звено и имеющими возможность радиальной деформации.

1645133

Составитель И,Афонин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1315 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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