Пьезопривод

 

г

": - иска г л г лга г

Союз Советских

Социалистических

Республик

П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<о783751

Ф л ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2301.79 (21) 2720071/18-24 с.присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.1180, Бюллетень ¹44

Дата опубликования описания 30,1 1,80 (51)М. Кл.

G 05 В 11/01

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. Н. Бобров (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения AH СССР (54) ПЬЕЗОПРИВОД

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в преобразователях код-перемещение прецизионных оптических устройств и в прецизионных мет аллорежущих станках.

Известны приводы, основу которых составляет набор пьезоэлементов, собранных в монолитный блок для получения амплитуды перемещения необ- 10 ходимой величины 1J.

Недостатком таких пьезоприборов является 3 начительная нелинейность, для компенсации которой приходится применять специальные меры, например 15 испольэовать нелинейные преобразователи код-напряжение P2) 3 .

Наиболее близок к предлагаемому пьезоприводу по технической сущности 20 пьезопривод, содержащий пьезоэлектрический исполнительный механизм, генератор прямоугольных колебаний, выход которого подключен к первому входу логического элемента, второй вход 25 которого соединен с выходом триггера а выход — с первым входом триггера, и входом преобразователя кода 1 4 .

К недостаткам известного привода относятся сложность, выражающаяся в 30 значительных аппаратурных затратах, и недостаточно высокая точность.

Цель изобретения — повышение точности пьезопривода.

Поставленная цель достигается тем, что в пьезоприводе установлены последовательно соединенные датчик вибраций и формирователь импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных колебаний, а выход со вторым входом триггера, выходы преобразователя соединены с соответствующими входами пьезоэлектрическэго исполнительного механизма, выход которого подключен к входу датчика вибраций.

Функциональная схема пьезопривода представлена на чертеже.

Она содержит преобразователь 1 кода, логический элемент 2, триггер 3, пьезоэлектрический исполнительный механизм 4, основание 5, датчик б вибраций, рабочий орган 7, формирователь 8 импульсов, генератор 9 прямоу гольных кол еб аний .

В предлагаемом пьезоприводе преобразователь 1 кода через логический элемент 2 (например, элемент типа И или управляеьжй ключ) подключены к генератору 9 прямоугольных колебаний.

783751 управляющий вход логического элемента 2 соединен с выходом триггера 3, вход установки нуля которого соеди-. нен со входом преобразователя 1. К выходам преобразователя 1 кода подключен пьезоэлектрический исполнительный механизм 4, выполненный в виде раздеI лЕнного на секции (по числу разрядов преобразователя 1 кода) набора пьеэоэлеменгов, установленный на основании 5. На свободном конце пьезоэлектрического исполнительного механизма

4 установлены датчик б вибраций и рабочий орган 7. В качестве датчика ч вибрации в предлагаемом пьезопри воде использован пьезоэлемент, выход которого через формирователь 8 импульсов связан со входом установки единиц триггера 3.

Отдельные пьезоэлементы на чертеже показаны условно. Количество пьезоэЛементов в каждой секции пьезоэлектрического исполнительного механизма пропорционально весу разрядов преобразователя 1 кода. Толщина пьезоэлементов определяется технологическими соображениями в соответствии с напряжением выходов преобразователя кода.

В пределах одной секции все пьезоэлементы включены параллельно. Размещение пьезоэлементов младших разрядов со стороны рабочего органа 7 предпочтительно, так как частота сменц состояний их наиболее высока. При этом в колебаниях участвуют меньшие массы. Это выгодно энергетически.

Работает предлагаемый пьеэопривод следующим образом.

Появление импульса на входе установки единиц триггера 3 "Пуск" переводит его выходы в состояние, разрешающее прохождение сигналов генератора

9 прямоугольных колебаний через логический элемент 2 на вход преобразователя 1 кода. Триггер 3 возвращается в исходное положение любым из этих импульсов. В соответствии с количеством прошедших через логический эле- g$ мент 2 импульсов на выходах преобра.зователя 1 кода формируется двоичный параллельный код, в соответствии с которым в пьезоэлектрическом исполнительном механизме 4 воз- gp бу>кдается определенное количество пьезоэлементов. Для изображения варианта преобразователя 1 кода числу 33, например, будет соответствовать возбуждение всего пакета пьезоэлементов пьезоэлектрического исполнительного механизма 4. Возбуждение очередного пьезоэлемента сопровождается прохождением силового импульса в направлении рабочего органа 7. В датчике б вибраций, возникает им- 60 пульс ЭДС, который поступает на вход формирователя 8 импульсов. Выходной иМпульс формирователя 8 имеет прямоугольную форму, засинхронизирован с . сигналами генератора 9 прямоугольных 65 колебаний и задержан по времени (относительно импульса, вызвавшего возбуждение очередного пьезоэлемента в пьезоэлектрическом исполнительном механизме 4) на величину, определяемую скоростью распространения звуковых колебаний в пьезокерамике и размерами преобразователя. Выходной импульс формирователя 8 импульсов аналогичен команде "Пуск" для триггера 3.

Вся описанная последовательность событий многократно повторяется до переполнения разрядов на выходе преобразователя 1 кода. При этом приращение длины пьезоэлектрического исполнительного механизма 4 ступенчато накапливается, а затем он резко

{при обнулении выходов преобразователя 1) возвращается к исходному размеру. Если к моменту переполнения преобразователя 1 подать команду "Реверс"

У то возврат к исходному размеру пьезоэлектрического исполнительного механизма 4 будет также ступенчатым . Это расширяет функциональные возможности пьезопривода.

Бинарный характер сигналов, поступающих на пьезоэлементы пьезоэлектрического исполнительного механизма 4, обеспечивает срабатывание всех пьезоэлементов по одному и тому же частному циклу обратного пьезоэффекта. Этим обеспечивается постоянство крутиз ны преобразования по перемещению на любом участке суммарной характеристики пьезоэлектрического исполнительного механизма 4. Таким образом, средством линеаризации этой характеристики становят ся с ами п ье з оэл еме нты.

Превышение частоты генератора 9 прямоугольных колебаний по отношению к резонансной частоте пьезоэлектрического исполнительного механизма 4 позволяет оптимально использовать его добротность, так как задержка между импульсом обратной связи и выходным сигналом преобразователя 1 кода становится пренебрежимо малой.

Предложенный пьезопривод работоспособен при любом параллельном коде на выходе преобразователя 1 кода.

Положительный эффект от использо вания данного пьезопривода заключается в повышении точности на 30% и частоты сканирования на 40%. Это упрощает систему обработки информации при анализе микроструктур. В целом предложенное техническое решение ведет к . удешевлению привода и увеличению его производительноети.

Формула изобретения

Чьезопривод, содержащий пьезоэлектрический исполнительный механизм, генератор прямоугольных колебаний, выход которого соединен с первым входом логического элемента, второй вход кото783751

Составитель Ю. Гладков

Техред Л.Пекар Корректор Е. Папп

Редактор И. Грузова

Заказ 8547/50

Тираж 956 Подписное

ВНИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Ъ рого соединен с выходом триггера, а выход — с первым входом триггера и входом преобразователя кода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности пьеэопривода, в нем установлены последовательно соединен ные датчик вибраций и формирователь импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных колебаний, а выход — co вторым входом триггера, выходы преобразователя кода соединены с соответствующими входами пьезоэлектрического ис полнительного механизма, выход которого соединен со входом датчика вибраций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 93179826,кл .310-8 2, опублик. 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9652528 кл . G 05 В 11/01, 23.03.76.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 92344580/18-24, кл. g 05 В 11/01, 22.03.76.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке 92463164/18-24, кл. Я 05 В 11/01, 10.03.77 (прототип)