Ультразвуковой линейный шаговый двигатель

 

1и 502426

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

I ч . (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.07.74 (21) 2051482/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.76. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 19.04.76 (51) М. Кл. Н 011. 41/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621,313.13.537. .228.1(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

О. И. Семенков, А. В, Василевский и О. В. Виноградов

Институт технической кибернетики АН БССР (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ

ДВ И ГАТЕЛ Ь

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в позиционных автоматических системах управления станками с цифровым п рограммным управлением, графопостроителях, устройствах наведения.

Известен пьезоэлектрический шаговый двигатель, выполненный в виде двухсекционной конструкции, каждая секция которой состоит из двух жестко связанных между собой пьезоэлектрических биморфных элементов, соединенных попарно-параллельно и подключенных к сети переменного напряжения через фазосдвигающие цепочки.

Однако конструкция двигателя не полностью использует возможности пьезокерамики по скорости и мощности, позволяет перемещать только безынерционный ненагруженный элемент типа магнитной ленты, что резко снижает возможность применения двигателя в различных системах автоматики.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения двигателя за счет увеличения скорости движения рабочего органа, мощности и .надежности двигателя.

Эта цель достигается тем, что шаговый двигатель выполнен в виде двух идентичных блоков, жестко соединенных между собой основанием, и рабочего органа, размещенного внутри блоков.

Пьезоэлементы так взаимно расположены, что при одной и той же частоте скорость движения рабочего органа и мощность двигателя увеличиваются в 2 раза. Замена пьезоэлемен5 тов, работающих на изгиб, пьезоэлементами, работающими на сжатие и растяжение, позволяет в значительной мере увеличить мощность и надежность двигателя.

Введение рабочего органа (металлического

10 стержня) позволяет широко использовать двигатель в различных системах автоматики.

На чертеже показан описываемый линейный шаговый двигатель.

Двигатель состоит из рабочего органа 1 и

15 лвух идентичных блоков, жестко соединенных между собой основанием 2.

Первый блок содержит два пьезокерамических элемента 3 и 4, жестко соединенных между собой металлической фигурной втулкой 5

20 таким образом, что они работают в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Пьезоэлемент 3 в совокупности с укрепленной на нем стальной пластиной 6, предохраняющей элемент от износа, и втулкой 5 выполняет роль

25 фиксатора.

Второй блок содержит два аналогичных пьезокерамических элемента 7 и 8, жестко соединенных между собой металлической фигурной втулкой 9 так, что они работают в двух

ЗО взаимно перпендикулярных направлениях, при502426

Составитель Е. Артамонова

Техред М. Семенов Корректор О. Тюрина

Редактор Н. Вирко

Заказ 719/15 Изд. № 232 Тираж 977 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий!

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

Типография, пр. Сапунова, 2 чем пьезоэлемент 8 в совокупности с укрепленной на нем пластиной 10 и втулкой 9 выполняет tpOJIb фиксатора.

Для передвижения рабочего органа 1 вправо на пьезоэлемент 8 подается синусоидальное напряжение. Он расширяется и пластиной 10 прижимает рабочий орган 1 к выступу втулки

9. Одновременно на пьезоэлемент 3 подается синусоидальное напряжение другой полярности (сдвинутое по фазе на 180 ), в результате чего элемент 3 сжимается и освобождает зажатый пластиной 6 рабочий орган 1.

Затем синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе на 5 — 45 по отношению к напряжению, подключенному на пьезоэлемент 8, подается на пьезоэлементы 4 и 7, в результате чего они расширяются. Пьезоэлемент 7 передвигает втулку 9, элемент 8 и зажатый между ними рабочий орган 1 вправо, а пьезоэлемент

4 при расширении продвигает влево навстречу рабочему органу 1, свободные от зацепления втулку 5 и пьезоэлемент 3 и готовит первый блок устройства для работы в следующем такте.

В следующем такте знаки напряжения в той же последовательности меняются на обратные, в результате чего первый фиксатор зажимает рабочий орган, а второй освобождает его, Затем пьезоэлемент 4 продвигает первый фиксатор и зажатый в нем,рабочий орган 1 дальше вправо, а пьезоэлемент 7 в это время продвигает разжатый фиксатор навстречу движению рабочего органа назад влево и подготавливает второй блок устройства для работы в следую. щем такте.

5 Для реверсирования направления движения необходимо изменить фазу напряжения на

180 одновременно на пьезоэлементах 3 и 8 либо 4 и 7.

Сдвиг по фазе между напряжениями, пода10 ваемыми на пьезоэлементы 3(4) и 7(8), выбирается с тем условием, чтобы движение рабочего органа начиналось только в момент полного зажима (полного освобождения) его фиксатором.

15 Использование ультразвукового линейного шагового двигателя дает большие преимущества перед применяемыми в системах автоматики электрическими шаговыми двигателями.

Предмет изобретения

Ультразвуковой линейный шаговый двигатель, содержащий жестко связанные между собой пьезоэлементы, отличающийся тем, 25 что, с целью расширения области применения двигателя, он выполнен в виде двух идентичных блоков, жестко соединенных между собой основанием, и рабочего органа, размещенного внутри блоков, причем каждый блок сос30 тоит из двух пьезоэлементов, соединенных фигурной втулкой.