SU1645133A1 - Устройство дл позиционировани исполнительного органа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнических устройствах дл  перемещени  различных исполнительных органов . Целью изобретени   вл етс  повышение точности позиционировани . Дл  этого подвижное звено, на котором может устанавливатьс  исполнительный орган и которое имеет возможность линейного перемещени  относительно основани , поочередно подключаетс  к приводу грубых (макро-) перемещений и к приводу точных (микро-) перемещений, расположенных на основании. Привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета полых пьезоэле- ментов. Этот привод механически св зываетс  с подвижным звеном посредством управл емого фиксатора из пьезоэлемен- тов. Положение подвижного звена контролируетс  датчиком положени . Приводы перемещени  подвижного звена, управл емый фиксатор и датчик положени  соответствующим образом св заны с блоком управлени . При большой ошибке положени  подвижного звена логический элемент блока управлени  включает цепь привода грубых перемещений, а при уменьшении ошибки до определенной величины логический элемент отключает привод грубых перемещений и включает управл емый фиксатор и цепь привода точных перемещений . 3 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнических устройствах дл  перемещени  различных исполнительных органов .

Цель изобретени  - повышение точности позиционировани  за счет уменьшени  числа факторов, определ ющих погрешности позиционировани , а также за счет более высокого быстродействи  элементов устройства.

На фиг.1 показан пример конструктивного исполнени  устройства; на фиг.2 - пример выполнени  управл емого фиксатора; на фиг.З - вариант схемы блока управлени .

Устройство дл  позиционировани  содержит установленный на основании корпус 1 с цилиндрической направл ющей, подвижное звено 2, соединенное с приводом 3 макроперемещений, привод микроперемещений , выполненный в виде пакета 4 полых пьезоэлементов с закрепленным на его торцовой поверхности управл емым фиксатором. Пакет 4 неподвижно установлен базой поверхностью на корпусе 1 (фиг.1). Управл емый 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

о сл

CJ

ы

измер етс  датчиком 7 положени  (например , емкостным). Блок управлени  (БУ фиг.З) состоит, например, из задатчика 8 управл ющего сигнала, преобразовател  9 измерительной информации, усилител  10 сигнала ошибки, сравнивающего сигналы от задатчика 8 с преобразовател  9, К выходу усилител  10 сигнала ошибки подключены логический элемент 11, а также элемент 12 управлени  приводом 3 и усилитель 13 питани  пьезопакета 4 через ключи 14 и 15 соответственно. Выходы логического элемента 11 соединены со входами триггера 16, первый выход которого подключен к управл ющему входу ключа 14, а второй - к управ- л ющему входу ключа 15 и релейному элементу 17 включени  пьезоэлементов 6 фиксатора.

Логический элемент 11 имеет два порога срабатывани , которые устанавливаютс  с учетом диапазона регулировани  привода микроперемещений, т.е. пьезопакета 4. При Unop.1 Uo, a Unop.2 -Uo, где величина 2U0 соответствует полному диапазону регулировани  пьезопакета 4, работа элемента 11 определ етс  следующими зависимост ми: пои -Uo Uex 5U0, т.е./ U0 -з

UBUXS 1, Usbix2 0;

при UBx Uo или UBX -Uo, т.е. UBX Uo J

UBbix1 0, UBbix2 1.

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

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии, когда сигнал ошибки на выходе усилител  10 находитс  в пределах от Unop.1 до Unop.2, т.е. UBx U0, триггер 16 находитс  в нулевом состо нии. При этом ключ 14 выключен, ключ 15 включен , а релейный элемент 17 удерживает фиксатор во включенном состо нии, обеспечива  механическую св зь корпуса 1 с подвижным звеном 2 через пьезопакет 4, привод 3 отсоединен от подвижного звена 2. Измеренна  с помощью датчика 7, преобразовател  9 и усилител  10 ошибка положени  поступает через замкнутый ключ 15 на вход усилител  13 питани , выходное напр жение которого вызывает соответствующее изменение размера пьезопакета 4 в осевом направлении. В результате этого происходит перемещение отсчетной поверхности пьезопакета 4, привод щее в соответствующее движение подвижное звено 2 и регулирующее его положение. Так осуществл етс  точное позиционирование, Если сигнал ошибки превышает Unop.1 или меньше Unop.2, T.e.j UBx| Uo, элемент 11 переключает триггер 16 в единичное состо ние. При этом происходит быстрое отключение пьезоэлементов 6 фиксатора, что обеспечиваетс  подачей обратного напр жени  с

релейного элемента 17 на них, что вызывает уменьшение линейного размера пьезоэлементов 6 и их отсоединение от звена 2. Од- новременно выключаетс  ключ 15, устанавлива  пьезопакет 4 в нулевое положение , и включаетс  ключ 14. Привод 3 подсоедин етс  к звену 2. В результате этого посредством элемента 12 управлени  и привода 3 осуществл етс  макроперемещение подвижного звена 2 в направлении, завис щем от знака сигнала ошибки, т.е. производитс  грубое позиционирование. При достижении сигнала ошибки соответствующего порогового значени  Unop.1 или Unop.2 происходит установка триггера 16 в нулевое

положение, в результате чего привод 3 отключаетс  и включаютс  фиксатор и цепь управлени  пьезопакетом 4. Устройство переходит в режим точного позиционировани  с регулированием заданного положени 

посредством пьезопакета 4.

Таким образом, устройство позвол ет обеспечить многопозиционный цикл работы посредством поочередного подключени  к подвижному звену 2 привода 3 грубых

(макро-) перемещений и привода точных (микро-) перемещений.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  позиционировани  исполнительного органа, содержащее установленное в направл ющих, расположенных на основании, подвижное звено с линейным перемещением , св занное с приводами его макро- и микроперемещений, датчик положени  подвижного звена, управл емый

   фиксатор, имеющий возможность взаимодействи  с подвижным звеном, при этом привод макроперемещений установлен на - основании, а датчик положени , управл емый фиксатор и приводы соответствующим

   образом св заны с блоком управлени , о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  точности позиционировани , привод микроперемещений выполнен в виде охватывающего подвижное звено пакета

   полых пьезоэлементов, расположенных со- осно и вдоль подвижного звена с зазором относительно него, причем один тооец пакета закреплен на основании, а на другом его торце установлен управл емый фиксатор,

   выполненный в виде шайбъ с пьезоэлемен- тами, охватывающими подвижное звено и имеющими возможность радиальной деформации .

   /

   фиг. 1

   Фиг, 2

   Фиг. 3