Исполнительный механизм микроперемещений

 

Изобретение относится к области аетоматики I может использоваться в качестве исполнительного механизма высокоточных микроперемещений для регулирования и поднастройки положения подвижнцх звеньев технологических и приборных систем. Цель изобретения - повышение статической и динамической точности регулирования положения подвижного штока исполнительного механизма микроперемещений . Исполнительный механизм состоит из электромеханического исполнительного устройства , выполненного на базе многосекционного пьезопакета, и блока управления. Каждая секция пьезопакета оснащена Датчиком положения отсчетной поверхности секции относительно ее базовой поверхности , а собственно механизм - датчиком положения его выходного подвижного звена. На основе секционных датчиков положения обеспечивается частичная линеаризация и стабилизация характеристик пьезоэлементов, что достигается путем включения датчиков положения в цепь отрицательной обратной связи контуров управления пьезозлементами отдельных секций. С помощью датчика положения выходного подвижного звена механизма формируется сигнал ошибки для управления многосекционным пьезопакетом, 1 ил.4 (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 0 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, 4

О

СО

1О"

1 (21) 4846169/24 (22) 02,07.90 (46) 28;02;93. БюлЛФ 8 .. (71) Московский институт приборостроения (72) К).Л;Николаев, A.Ã.Åðâîâ, В,М;Сапрыкин и А.В.Вишнеков (56) 1; .Ю A.Шачнев "Автоматическое управление точностью обработки при помощи пьезркерамических исполнительных меха-низмов". —. Технология производства, научная организация труда и управления, 1979, М 6, с. 18-2О. .2. Авторское свидетельство СССР

% 1427336, кл. 0 05 0 3/00, 1987, (54) ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

MMKPOflEPÅ ÌEÙE HÈ É (57) Изобретение относится к области автоматики @ может использоваться в качестве ис-

: полнительного механизма высокоточных микроперемещений для регулирования и поднастройки положения подвижнцх звеньев технологических и приборных систем.

Цель изобретения — повышение статической и динамической точности регулирог

Изобретение относится к средствам автоматики и может использоваться в качестве исполнительного механизма высокоточных микроперемещений для регулирования и поднастройки положения подвижных звеньев технологических и приборных систем.

Целью настоящего изобретения является повышение статической и динамической точности регулирования положения по„„ Ы„„1798767 Al вания положения подвижного штока исполнительного механизма микроперемещений.

Исполнительный механизм состоит из электромеханического исполнительного устройства, выполненного на базе многосекционного пьезопакета, и блока управления.

Каждая секция пьезопакета оснащена датчиком положения отсчетной поверхности секции относительно ее базовой поверхности, а собственно механизм — датчиком положения его выходного подвижного звена.

На основе секционных датчиков положения обеспечивается частичная линеаризация и стабилизация характеристик пьезоэлементов, что достигается путем включения датчиков положения в цепь отрицательной обратной связи контуров управления пьезоэлементами отдельных секций. С помощью датчика положения выходного подвижного звена механизма формируется сигнал ошибки для управления многосекционным пьезопакетом, 1 ил. 4 движного штока исполнительного механизма микроперемещений.

На чертеже показан пример выполне ния исполнительного механизма микроперемещений с трехсекционным пьезопакетом.

Он состоит из электромеханичес кого исполнительного устройства и блока управления. Электромеханическое исполнительное устройство содержит трехсекционный пье1798767 запакет, включающий первую 1, вторую 3 и третью 3 секции пьезоэлементов, изолированных между собой прокладками 4 и 5, подвижный шток 6, датчик 7 положения подвижного штока, датчики положения 8 — 10 отсчетнай поверхности первой, второй и третьей секций, а также элементы корпуса

11. Блок управления включает задатчик 12 перемещения подвижного штока <., измерительный преобразователь 13 сигнала с датчика положения подвижйого штока; измерительные преобразователи 14-16 сигналов с датчиков положения отсчетной поверхности первой, второй и третьей сек- ций, дифференциальный усилитель 17 сигнала ошибки положения падвижнога штока, операционный усилитель 18, дифференциальные усилители 19,20 и 21 сигналов ошибки положения отсчетной поверхности первой, второй и третьей секций соответственна, высоковальтнйе усилители напряжения 22,23 и 24 для каждой .йз секций пьезапакета.

Исполнительный механизм микроперемещений работает следуюЩим. образом.

Требуемое перемещение подвижного штока 6 задается с помощью.задатчика 12,. подключенного к одному из входов дифференциального усилителя 17. На. второй вход дифференциального усилителя 17 поступает сигнал измерительной информации с датчика положения подвижного штока 6, преобразованный измерительным преобразователем 13. В результате сравнения задающего и измерительного сигналов на выходе дифференцйального усилителя 17 формируется сигнал ошибки положения подвижного штока, который усиливается операционным усилителем 18 и поступает на общий вход дифференциальных усилителей

19,20 и 21. На второй вход дифференциальных усилителей 19,20и 21 поступают:сигналы с датчиков положения 8;9 и 10 соответственно, преобразованные с помощью измерительных преобразователей

14,15 и 16. Сформированный на выходе каждого дифференциального усилителя сигнал ошибки положения отсчетной поверхности соответствующей секции после усиления па напряжению с помощью усилителей 22,23 и

24 поступает для отработки на пьезоэлементы 1,2 и 3 секций. Изменение размеров пьезоэлементов секций под. действием управляющего напряжения приводит к перемещению подвижного штока 6, измеряемого датчика 7: В результате система стремится к ликвидации ошибки положения подвижного штока исполнительного механизма.

Благодаря корректирующему действию местных отрицательных обратных связей, нота механизма, Формула изаб ретения

Исполнительный механизм микраперемещений, содержащий электрамеханическае исполнительное устройства, выполненное в виде установленного в корпусе пьезопакета с подвижным штоком и саосным с ним датчиком положения подвижнага штока, а также блок управления, включающий задатчик перемещения по15 движного штока, дифференциальный усили10

55 выполненных посекцианна, повышается запас устойчивости, а также статическая и динамическая точность регулирования положения подвижного штока исполнительтель сигнала ошибки положения падвижнага штока, подключенный первым входом к выходу задатчика перемещения подвижного штока, операционный усилитель напряжения, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя сигнала ошибки пало>кения подвижного штока, и измерительный преобразователь, связанный с датчиком положения подвижного штока и подключенный выходом к втарому входу дифференциального усилителя сигнала ошибки подвижного штока, а т л ич а ю шийся тем, чта, с целью повышения статической и динамической точности, пьезапакет выполнен в виде набора отдельных секций из многослойной пьезокерамики, установленных последовательно и изолираванных. друг ат друга с помощью прокладок, причем каждая секция пьезопакета снабжена датчиком положения отсчетнай поверхности секции относительно ее базовой поверхности, неп<одвижный чувствительный элемент датчиков положения, закреплен на прокладке в основании секции, а подвижный чувствительный элемент закреплен на прокладке, установленной на отсчетнай поверхности секции. блок управления оснащен дополнительными измерительными преобразователями, каждый из которых связан с датчиком положения атсчетной поверхности соответствующей секции, дополнительными дифференциальными усилителями, первый вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего дополнительного измерительного преобразователя, а также высоковольтными усилителями напряжения, каждый из которых подключен входом к выходу соответствующего дополнительного дифференциального усилителя, а выходом — к обкладкам пьезаэлементав соответствующей секции пьезапакета, вторые входы дополнительных дифференциальных усилителей падключены к выходу операционного усилителя на- пряжения.

1798767

Составитель Ю.Николаев

Редактор Т.орловская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M,Êåðåöìàí

Заказ 772 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101