Шаговый двигатель для прецизионного перемещения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Союз Советснмн

Соцмалистн маори

Республик

««674123

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 23,02.78{21) 2583798/18-25 с присоединением заявки №{51) М. Кл

Н 01 Ь 41/10.

Н 02 ф Il/00

Гевударстввннмй юатвт

СССР нв делам нзвврвтвннк н вткритнй (2З) Приоритет

Опубликовано15.07.79.Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 20.07.79 (53) УПК 537.228. . 1 (088. 8) (72) Авторй изобретения Е. А. Ива ов, Б. И. Литинецкий, А. А. Сазонов, В. В. Силь ченкова, А. В. Чудакова и Г. П. Тарасов (74) Заявитель

Московский институт электронной техники (54) ШАГОВ6!Й ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО

OEPEMPÙEHÈß

Изобретение относится к области электро. техники, автоматики и может быть использова1но как исполнительный элемент для прецизионнык перемещений, например, в измерительных приборах, оптико механических устройствах, оборудовании полупроводниковой промы шленнос. ти.

Недостаток известного устройства сос тоит в неравномерности движения пере мешаемого обьекта.

Известен линейный шаговый двит атель,. содержащий направляющую, два фиксатора и пьезоэлемент, закрепленный между фик-!О саторами, недостатком которого является нераВиомерность перемешения объекта gl).

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является шаговый двигатель для прецизионного переме- 1Á шенин, содержащий две плоско-параллель-; ные направляюшие, исполнительный пьезоэлемент, фиксаторы, перемещаемый обьект

СЛ.

2

Белью изобретения является повышение равномерности движения перемешаем объекта.

Бель достигается тем, что предлагаемый двигатель снабжен дополнительным пьезоэлементом, помешенным между исполнительным пьезоэлементом и перемешаемым обьектом.

На фнг. 1 представлены две проекции предлагаемого шагового двигателя; на фиг. 2 - временная диаграмма работы двигателя в шаговом линейном режиме.

Двигатель содержит исполнительный пьезоэлемент 1, торцы которого жестко соединены с накладками 2, имеющим две плоско-параллельные поверхности. Пьезоэлемент 1 с накладками 2 заключен мемеду двумя плоско-параллельными направляюшими 3, на которых с внешней сторо» ны установлены четыре фиксатора 4-7, каждый иэ которых цредставляет собой пару фнксирукнлих элементов, установленных на соответствуюшей направлявшей соосно друг с другом, Каждый иэ фикси674123 рдеющих элементов гомешен в металлический стакан 8, который жестко прикреплен к направляющей и снабжен юстировочным устройством 9. Усилие прижима каждого фиксируюшего элемента к ротору передается через мембрану 10, которая служит для снятия касательных напряжений с фиксируюшего элемента. В качестве фиксируюших элементов могут быть использованы магнитострикторы, пьезоэлементы и т. д. На верхней поверхности 11 накладки

2 жестко закреплен одним торцем дополнительный пьезоэлемент 12; на второмторце 13 которого крепится приводной вал.

Устройство работает следуюшим образом.

Для перемешепия ротора необходимо подавать напряжения в виде периодических импульсов, форма и фазовые соотношения ,которых показаны на фиг. 2, где Ц >унапряжения на фиксаторах 4,5; U >- напряжения на фиксаторах 6,7; Q< - напряжения на пьезоэлементе 1. Пля организации шагового перемешения ротора приме нен шестптактный рабочий цикл. В начальный момент работы на все фиксируюшие элементы подается положительное напряженце и происходит зажатие ротора фиксаторами 4, 5, 6„7, на пьезоэлементе 1при этом отрицательное напряжение, и он находится в сжатом состоянии. На первом такте на фиксаторы 5, 4 йодается отри цательное напряжение, и онц освобождают верхний конец ротора. На втором такте на пьезоэлемент 1 подается положительное нацряжение и происходит перемешение приводного вала вверх. На третьем такте фиксаторы 4,5 зажимают ротор и на четвертом такте фиксаторы 6,7 освобождают ротор и на пятом такте происходйт подтягивание нижнего конца ротора за счет сжатия пьезоэлемента 1. На шестом такте происходит зажатие ротора фиксаторами 6,7. Лалее цикл повторяется. Реверс осуществляется изменением порядка ра боты фиксаторов 4,8 и 6,7. Дополнительный пьезоэлемент 12 позволяет осуше- ствлять движение по любому заданному закону (синусопдальному, пилообразному, ступенчатому и т. д.). и, как в частном случае, может быть применен для осушествленйя "ра>зйомерного переме>денйя приводного вала. Для этого на пьезоэлемент

12 необходимо. подавать напряжение Ugg

4 как показано на фиг. 2, а принцип действия устройства остается прежним, Максимальное перемешение пьезоэлемента

12 составляет 5/6 от рабочего хода пьезоэлемента 1. На втором такте пьезоэлемент 1 расширяется, а пьезоэлемент

12 сжимается; но суммарное перемешение остается положительным, т. е. вверх, B течение остальных пяти тактов, пока

10 происходит перекоммутация фиксаторов 47 и подтягивание нижнего конца ротора, пьезоэлемент 12 расширяется. Величина перемешения.за шесть тактов остается такой же, как и в шаговом режиме без

1 пьезоэлемента 12. Таким образом, достигается равномерность и непрерывность перемешения, Шаговый двигатель обладает более широкими функциональными возможностя20 ми. Введение дополнительного пьезоэлемента позволяет осушествлять более равномерное перемешение. Шаг овый двигатель обладаетвысЬкой нагрузочнойспособностью за счет того, что каждый фиксатор представляет собой пару фиксируюших элемен-" тов, установленных жестко на соответствуюшей направляюшей с внешней стороны соосно друг с другом. А также за счет того, что при работе влинейном ша30 говом режиме фиксация осушествляется двумя фиксаторами одновременно. При необходимости форма управляюших импульсов, подаваемых на активные элементы, может быть любой (синусоидальной, пило

ЗБ образной, прямоугольной и т. д.).

Формула из обре тени я

Шаговый двигатель для прецизионного перемешения, содержаший две плоско-параллельные направлявшие, исполнительный пьезоэлемент, фиксаторы, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью по45 вышения равномерности движения переме« шаемого объекта, он снабжен дополнительным пьезоэлементом, помешенным между исйолнительйым пьезоэлементом и перемешаемым объектом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США % 3902084, кл.

310 8.1, 1975. атент Великобритании кл. Н 2 А, 1972.

674123

Фиг.Р

Составитель В. Вввер

Редактор И, Шубина Техред С. Мигай Корректор Е. Лукач

Заказ 4098/51 Тираж 922 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R»35, Раушсквя нвб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4