SU1756138A1 - Micromanipulator drive - Google Patents
Micromanipulator drive Download PDFInfo
- Publication number
- SU1756138A1 SU1756138A1 SU904811034A SU4811034A SU1756138A1 SU 1756138 A1 SU1756138 A1 SU 1756138A1 SU 904811034 A SU904811034 A SU 904811034A SU 4811034 A SU4811034 A SU 4811034A SU 1756138 A1 SU1756138 A1 SU 1756138A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- link
- piezocylinder
- turned
- piezoelectric element
- piezoelectric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : в исходном положении подвижное звено 2 удерживаетс управл емыми фиксаторами 3 и 4. Дл перемещени звена 2, например, вправо на один шаг отключаетс фиксатор 3 и подаетс питание на пьезоцилиндр 1, что приводит к увеличению его длины и диаметра.. Таким образом, дл перемещени звена 2 используетс одновременно радиально|а СЧ|т наклонного положени механйчесшх Швев 5 и 6 и осевое усили , развиваеШШ Же зоэ- лементом 1. После смещени звенаГ2 включаетс фиксатор 3 и выключаетс фиксатдр 4, а затем снимаетс напр жение с пьезоэ- лемента 1.3 ил,,..,.SUMMARY OF THE INVENTION: In the initial position, the movable link 2 is held by the operated clamps 3 and 4. To move the link 2, for example, to the right by one step, the lock 3 is turned off and power is supplied to the piezocylinder 1, which leads to an increase in its length and diameter .. Thus To move link 2, the radial | a midpoint of the inclined position of the mechanical shvev 5 and 6 and the axial force are simultaneously used and the axial force develops with the same element 1. After displacing link 2, lock 3 is turned off and the fixture 4 is turned off, and then the voltage is removed from the power supply Soil element 1.3 Il ,, ,, ..,.
Description
Изобретение относитс к робототехни-;; ке, точному приборо- и машиностроению.The invention relates to robotics ;; ke, precision instrument and mechanical engineering.
Известен привод микроманипул тора, содержащий корпус с размещенным в нем пьезокерамическим вибратором, состо щим из двух пьезокерамических стержней, располЬжейных под углом друг к Другу и сопр женных своими концами с подвижным звеном (Авт. св. СССР № 960004, кл. В 7/00.1982). В пьезбэлементах возбуждаютс импульсные механические колебани , преобразуемые в перемещение подвижного звена благодар фрикционному взаимодействию с ним пьезрэлементов, Устройство имеет малую нагрузочную способность и недолговечно вследствие фрикционно-толчко- вого характера передачи усилий на подвижное звено.A micromanipulator drive is known, comprising a case with a piezoceramic vibrator placed in it, consisting of two piezoceramic rods, arranged at an angle to each other and connected to their ends with a moving link (Ed. USSR №960004, class B 7 / 00.1982 ). In piezoelectric elements, pulsed mechanical oscillations are excited, transformed into movement of a moving link due to frictional interaction of piezoelements with it. The device has a low loading capacity and is short-lived due to the friction-jerking nature of the transmission of forces to the moving link.
Известен привод мйкроманипул тора, содержащий подвижное звено с зубчатой рейкой и два призматических пьезоэлем ен- та с. накладками на концах, сопр женными с зубчатой рейкой. Устройство обеспечива ет невысокую точность перемещЕёний подвижного звена из-за наличи предпочтительных дискретных положений при фиксации вследствие использовани зубчатой рейки, а также имеет малый срок службы из-за износа зубчатой поверхности рейки.A well-known mikromanipul torus drive containing a mobile unit with a toothed rack and two prismatic piezoelectric enthe s. lining on the ends mated to the rack. The device provides low accuracy of movement of the movable link due to the presence of preferred discrete positions during fixation due to the use of a toothed rack, and also has a short service life due to wear of the toothed surface of the rack.
Наиболее близким к изобретению вл етс привод микроманипул тор аТ содержащий расположенные соосно вал (подвижное звено) и пьезоэпемент вформе MtvwH),KnpaffvBo- пспожным концам которого поЛ мые фиксаторь, сопр сенныес валом .Недостатком устройства вл ютс узкиетехнопогичеоадё возможности вследствие малюй величины шага перемещени : Целью изобретени вл етс расшире- ;нйе технологических возможностей за счет увеличени шага перемещени .Closest to the invention is an AT micromanipulator drive containing located coaxial shaft (moving link) and piezoelectric element in the form of MtvwH), KnpaffvBoppochnymi ends of which are fixed with a clamp, mating with the shaft. the invention is the expansion of technological capabilities by increasing the travel step.
Это достигаетс тем, что привод микроманипул тора , содержащий пьезоэлемент, противоположные концы которого св заны через управл емые фиксаторы с подвижным звеном, снабжен механическими звень ми, расположенными в продольнойThis is achieved by the fact that the micromanipulator drive, which contains a piezoelectric element, the opposite ends of which are connected via controlled locking pins to the moving link, is provided with mechanical links located in a longitudinal direction.
соwith
СWITH
vjvj
0101
СА) СОSA) CO
плоскости относительно оси подвижного звена, наклонно к этой оси, при этом один конец каждого из механических звеньев св зан с пьезоэлементом, а другой - с соответствующим фиксатором.plane relative to the axis of the movable link, obliquely to this axis, with one end of each of the mechanical links associated with the piezoelectric element, and the other with a corresponding lock.
Расширение технологических возможностей устройство обусловлено использованием радиального усили , развиваемого пьезоэлементом одновременно с осевым усилием, дл дополнительного перемещени подвижного звена.The expansion of the technological capabilities of the device is due to the use of the radial force developed by the piezoelectric element simultaneously with the axial force for the additional movement of the moving link.
На фиг. 1 показан вариант конструкции привода микрома нигТул тора с полым пьезоэлектрическим цилиндром с радиальной пол ризацией в качестве пьезоэлектрического элемента; на фиг. 2 - то же, с пьезоэлектрическим пакетом с осевой пол ризацией, имеющим сквозное осевое отверстие; на фиг. 3 - геометрическа схема , по сн юща работу устройства.FIG. Figure 1 shows a variant of the drive of a micromotor with a hollow piezoelectric cylinder with radial polarization as a piezoelectric element; in fig. 2 - the same, with a piezoelectric bag with axial polarization having a through axial bore; in fig. 3 is a geometrical diagram, explaining the operation of the device.
Привод микроманипул тора состоит (фиг. 1) из ггьезоэлемента в виде полого пье- зокерамического цилиндра 1 с радиальной пол ризацией, расположенного соосно с ним подвижного звена 2 в виде жесткого стержн , сопр женного с управл емыми фиксаторами 3 и 4, соединенными с пьезо- цилиндром 1 механическими звень ми 5 и 6, направленными наклонно к оси подвижного звена 2, причем углы наклона звеньев 5 и 6 противоположны по знаку.The micromanipulator drive consists (Fig. 1) of a yozezoelement in the form of a hollow piezoceramic cylinder 1 with radial polarization, a movable link 2 coaxially aligned with it in the form of a rigid rod, coupled with controlled clamps 3 and 4 connected to the piezoelectric cylinder 1 by mechanical links 5 and 6, directed obliquely to the axis of the moving link 2, and the angles of inclination of links 5 and 6 are opposite in sign.
В другом варианте конструкции устройства (фиг. 2) в качестве пьезоэлемента использован пьезопакет 7 со сквозным осевым отве рстием.In another embodiment of the device design (Fig. 2), a piezoelectric package 7 with a through axial opening was used as a piezoelectric element.
Привод микроманипул тора работает следующим образом. В исходном положении подвижное звено 2 удерживаетс относительно пьезоцилиндра 1 управл емыми фикбатор ами 3 и 4. Дл перемещени подвижного звена 2 вправо отключаетс фиксатор 3 и подаетс питание на пьезоцилиндр 1. При этом увеличибаютс длина и диаметр пьезоцилиндра 1, Подвижное звено 2, зажатое фиксатором 4, св занным с правым концом пьезоцилиндра 1, перемещаетс впр аво за счет удлинени пьезоцилиндра 1 и дополнительно за счет преобразовани изменени его диаметра в линейное перемещение фиксатора 4 и зажатого им подвижного звена 2 с помощью на- клонных звеньев 6 После того, как пьезоцилиндр 1 достигает максимальной деформации, включаетс фиксатор 3 и выключаетс фиксатор 4 Напр жение с пьезо- цилиндра 1 снимаетс . При этом уменьшаетс его длина и диаметр Уменьшение диаметра пьезоцилиндра 1 преобразуетс в линейное перемещение фиксатора 3 и зажатого в нем подвижного звена 2 сThe micromanipulator drive works as follows. In the initial position, the movable link 2 is retained relative to the piezocylinder 1 controlled by fictor 3 and 4. To move the movable link 2 to the right, the lock 3 is turned off and power is supplied to the piezocylinder 1. This increases the length and diameter of the piezocylinder 1, the movable link 2, clamped by the lock 4 associated with the right end of the piezocylinder 1, is moved right by extending the piezocylinder 1 and additionally by converting its diameter change into a linear movement of the fixture 4 and the movable link clamped by it 2 seconds by the force of the tilted links 6 After the piezocylinder 1 reaches the maximum deformation, the clamp 3 is turned on and the clamp 4 is switched off. The voltage from the piezo-cylinder 1 is released. At the same time, its length and diameter are reduced. A decrease in the diameter of the piezocylinder 1 is converted into a linear movement of the clamp 3 and the mobile link 2 clamped in it
помощью наклонных звеньев 5. Так осуществл етс использование обратного хода пьезоцилиндра 1 дл дополнительного перемещени подвижного звена 2. После того,using inclined links 5. This is how the use of the reverse stroke of the piezocylinder 1 for the additional displacement of the movable link 2 is carried out.
как пьезоцилиндр 1 возвращаетс в исходное состо ние, включаетс фиксатор 4, отключаетс фиксатор 3, и весь процесс повтор етс . Перемещение подвижного звена 2 влево осуществл етс при обратномas the piezocylinder 1 returns to its original state, latch 4 is turned on, latch 3 is turned off, and the whole process is repeated. Moving link 2 to the left is carried out at the reverse
пор дке подключени фиксаторов 3 и 4.order of connection clamps 3 and 4.
Привод микроманипул тора с полым пьезопакетом 7 с осевой пол ризацией в качестве пьезоэлемента (фиг. 2) работает аналогично с той лишь разницей, что приA micromanipulator drive with a hollow piezopacket 7 with axial polarization as a piezoelectric element (Fig. 2) works in a similar way with the only difference being that
увеличении длины пьезопакета 7 его диаметр уменьшаетс .by increasing the length of the piezoelectric package 7, its diameter decreases.
Величина смещени подвижного звена 2 А I при изменении радиуса пьезоэлемента 1 (7) на Д h (фиг. 3) определ етс поThe magnitude of the displacement of the mobile link 2 А I when the radius of the piezoelectric element 1 (7) changes by D h (Fig. 3) is determined by
формулеformula
1& (-Щ«, 1 & (-SH ",
где а - угол наклона звеньев 5 (6) к продольной оси подвижно звена 2; h - рассто ние от пьезоэлемента 1 (7) до фиксатора 3where a is the angle of inclination of the links 5 (6) to the longitudinal axis of the movable link 2; h is the distance from the piezoelectric element 1 (7) to the latch 3
(4).(four).
Изменение длины L пьезоцилиндра 1 под действием напр жени U, приложенного через его толщину Ь, выражаетс уравнениемThe change in the length L of the piezocylinder 1 under the action of the voltage U applied through its thickness b is expressed by the equation
3535
AU d3iUL/b,AU d3iUL / b,
где бз1 - пьезомодуль в перпендикул рном вектору предварительной пол ризации направлении .where bz1 is the piezomodule in the direction perpendicular to the vector of preliminary polarization.
Изменение радиуса A h пьезоцилинд- ра 1 при этом определ етс по формулеThe change in the radius A h of the piezocylinder 1 is hereby determined by the formula
hi U(d3iR/b + d33/2).hi U (d3iR / b + d33 / 2).
где ds3 пьезомодуль в параллельном век- тору предварительной пол ризации направлении .where ds3 is the piezomodule in the direction parallel to the vector of pre-polarization.
Изменение длины пьезопакета 7 под действием напр жени U, приложенного через толщину t составл ющих его пьезоди- сковThe change in the length of the piezoelectric package 7 under the action of the voltage U applied through the thickness t of the piezoelectric components
A L dsaUN,A L dsaUN,
где N - количество пьезодисков. Изменение радиуса пьезопакета 7 при этом составл етwhere N is the number of piezo discs. The change in the radius of the piezoelectric package 7 in this case is
Ah7 d3iUR/t.Ah7 d3iUR / t.
Изобретение иллюстрируетс следующим примером. Пусть L 30 мм, R 20 мм, h 5 мм, а - 20°, b 2,5 мм, t 1 мм, U 1 кВ, d33 - 2. Кл/м, d3i -1. Кл/м.The invention is illustrated by the following example. Let L be 30 mm, R 20 mm, h 5 mm, a - 20 °, b 2.5 mm, t 1 mm, U 1 kV, d33 - 2. C / m, d3i -1. C / m
Дл пьезоцилиндра 1 получаем A LI -1,2 мкм, A hi -0,7 мкм, A h 1,4 мкм. Следовательно, за один рабочий цикл осуществл етс перемещение A Ij. A Li + 2 АН 4мкм.For the piezocylinder 1, we get A LI -1.2 µm, A hi -0.7 µm, A h 1.4 µm. Consequently, during one working cycle, the displacement A Ij is performed. A Li + 2 AN 4µm.
Дл пьезопакета 7 получаем A L 6 мкм, Дг17 -2мкм, А I 5,5 мкм. Следовательно , за один рабочий цикл осуществл етс перемещение A lЈ A L + 2 A мкм.For the piezoelectric package 7, we get A L 6 µm, Dg17 -2 µm, And I 5.5 µm. Consequently, during one working cycle, A lЈ A L + 2 A µm is displaced.
Управл емые фиксаторы 3 и 4 могут быть изготовлены с применением электроManaged latches 3 and 4 can be made using electro
5five
реологической жидкости, а звень 5 и б - в виде металлических мембран.rheological fluid, and links 5 and b - in the form of metal membranes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904811034A SU1756138A1 (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | Micromanipulator drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904811034A SU1756138A1 (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | Micromanipulator drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1756138A1 true SU1756138A1 (en) | 1992-08-23 |
Family
ID=21506556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904811034A SU1756138A1 (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | Micromanipulator drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1756138A1 (en) |
-
1990
- 1990-04-06 SU SU904811034A patent/SU1756138A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Харди Дж.У. Активна оптика - ТИИЭР, 1978, т. 66, № 6, с. 63, рис. 29. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR970010616B1 (en) | Micro manipulator | |
JPH10508544A (en) | Electromechanical positioning unit | |
US6188161B1 (en) | Driving apparatus using transducer | |
US3583752A (en) | Vibratory article handling device | |
Codourey et al. | A robot system for automated handling in micro-world | |
Newton et al. | A linear piezoelectric motor | |
WO1993019494A1 (en) | Piezoelectric motor | |
SU1756138A1 (en) | Micromanipulator drive | |
US6611080B2 (en) | Linear piezoelectric motor with self locking means | |
CN109514594A (en) | A kind of piezo mechanical hand and its control method based on spherical joint | |
US6452307B1 (en) | Device for micropositioning of an object | |
JPH02152808A (en) | Rectilinear drive | |
KR101177139B1 (en) | Ultrasonic lead screw motor | |
RU1802737C (en) | Multipurpose forging machine | |
US20190032759A1 (en) | Method and precision nanopositioning apparatus with compact vertical and horizontal linear nanopositioning flexure stages for implementing enhanced nanopositioning performance | |
IT8909590A1 (en) | MICRO-CONTROL DEVICE | |
SU1226140A1 (en) | Installation for material fatique durability testing | |
JPH01187402A (en) | Scan tunnel microscope | |
WO2004077584A1 (en) | Piezoelectric actuator with passive gap for push-pull motion | |
SU1535715A1 (en) | Grip | |
SU1587403A1 (en) | Installation for fatigue tests of samples of materials | |
SU1521588A1 (en) | Manipulator | |
RU2190920C1 (en) | Precision piezoelectric drive | |
SU1633258A1 (en) | Device for checkup of linear movements | |
RU2044620C1 (en) | Capturing device |