SU502426A1 - Ультразвуковой линейный шаговый двигатель - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и автоматике и может быть использовано в позиционных автоматических системах управлени  станками с цифровым программным управлением , графопостроител х, устройствах наведени .

Известен пьезоэлектрический шаговый двигатель , выполненный в виде двухсекционной конструкции, кажда  секци  которой состоит из двух жестко св занных между собой пьезоэлектрических биморфных элементов, соединенных попарно-параллельно и подключенных к сети переменного напр жени  через фазосдвигающие цепочки.

Однако конструкци  двигател  не полностью использует возможности пьезокерамики по скорости и мощности, позвол ет перемещать только безыне|рционный ненагруженный элемент типа магнитной ленты, что резко снижает возможность применени  двигател  в различных системах автоматики.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  расширение области применени  двигател  за счет увеличени  скорости движени  рабочего органа, мощности и надежности двигател .

Эта цель достигаетс  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 движени  рабочего органа и мощность двигател  увеличиваютс  в 2 раза. Замена пьезоэлементов , работающих на изгиб, пьезоэлементами, работающими на сжатие и раст жение, позвол ет в значительной мере увеличить мощность и надежность двигател .

Введение рабочего органа (металлического стержн ) позвол ет широко использовать двигатель в различных системах автоматики.

На чертеже показан описываемый линейный шаговый двигатель.

Двигатель состоит из рабочего органа 1 и двух 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 таким образом, что они работают в двух взаимно перпендикул рных направлени х. Пьезоэлемент 3 в совокупности с укрепленной на нем стальной пластиной 6, предохран ющей элемент от износа, и втулкой 5 выполн ет роль 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 взаимно перпендикул рных направлени х, причем пьезоэлемент 8 -в совокупнсюти с укрепленной на нем пластиной 10 и втулкой 9 выполн ет роль фиксатора.

Дл  передвижени  рабочего органа 1 вправо на пьезоэлемент 8 подаетс  синусоидальное напр жение. Он расшир етс  и пластиной 10 прижимает рабочий орган 1 к выступу втулки 9. Одновременно на пьезоэлемент 3 подаетс  синусоидальное напр жение другой пол рности (сдвинутое по фазе на 180°), в результате чего элемент 3 сжимаетс  и освобождает зажатый пластиной 6 рабочий орган 1.

Затем синусоидальное напр жение, сдвинутое по фазе на 5-45° по отношению к напр жению , подключенному на пьезоэлемент 8, подаетс  на пьезоэлементы 4 и 7, в результате чего они расшир ютс . 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 зацеплени  втулку 5 и пьезоэлемент 3 и готовит первый блок устройства дл  работы в следующем такте.

В следуюш.ем такте знаки напр жени  в той же последовательности мен ютс  на обратные, в результате чего пе|рвый 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 врем  продвигает разжатый фиксатор навстречу движению рабочего органа «азад влево и подготавливает второй блок устройства дл  работы в следующем такте.

Дл  реверсировани  направлени  движени  необходимо изменить фазу напр жени  на 180° одновременно на пьезоэлементах 3 и 8 ли бо 4 и 7.

Сдвиг по фазе между напр жени ми, подаваемыми на пьезоэлементы 3(4) и 7(8), выбираетс  с тем условием, чтобы движение рабочего органа начиналось только в момент полного зажима (полного освобождени ) его фиксатором .

Использование ультразвукового линейного шагового двигател  дает большие преимущества перед примен емыми в системах автоматики электрическими шаговыми двигател ми.

Предмет изобретени 

Ульт1развуковой линейный шаговый двигатель , содержащий жестко св занные между собой пьезоэлементы, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  двигател , он выполнен в виде двух идентичных блоков, жестко соединенных между собой основанием, и рабочего органа, размещенного внутри блоков, причем каждый блок состоит из двух пьезоэлементов, соединенных фигурной втулкой.

iO