Исполнительный механизм линейных перемещений

Исполнительный механизм линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к средствам автоматического управления перемещением рабочих органов приборных и технологических систем. Цель изобретения - повышение точности перемещения и быстродействие позиционирования. Для достижения цели механизм линейных перемещений содержит задатчик, приводной двигатель с блоком управления, выходное подвижное звено, выполненное из двух подвижных элементов и пьезопакета, управляемого от усилителя напряжения. Такое соединение элементов позволяет получить высокую разрешающую способность механизма в сочетании с большим диапазоном перемещений. Выходное подвижное звено оснащено двумя измерителями линейных перемещений выходного подвижного звена относительно первого подвижного элемента и выходного подвижного звена относительно неподвижной базы отсчета. Исполнительный механизм дополнительно содержит дифференциальный усилитель и алгебраический сумматор. Совокупность всех элементов механизма и их соединений позволяет скомпенсировать нестабильность скорости перемещения, повысить точность позиционирования до величины, определяемой погрешностью измерителя линейных перемещений выходного подвижного элемента относительно неподвижной базы отсчета, скомпенсировать влияние дестабилизирующих факторов на работу механизма. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 А1 (19) (11) (5D 4 С 05 D 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4394277/24-24 (22) 18.03.88 (46) 07.11.89. Нюл. И - 41 (7i) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) 10.3I.ÍèêîëàåB и А.Г.Ершов (53) 62-50(088.8) (56) Шачнев 10.А. и др, Автоматическое управление точностью обработки при помощи иьезокерамических исполнительных механизмов. — Технология производства, научная организация труда и управления. 1979, 1."= 6, с. 18 — 20.

Система очувствления и адаптивные промышленные роботы. Под редакцией Е.II.Èoèoâà. — И.: Иашиностроение, !985, с. 193-200. (54) ИС110ЛНИТЕЛЬНЬЙ ИЕХАНИЗИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к средствам автоматического управления перемещением рабочих органов ириборных и технологических систем. Цель изобретения — повышение точности перемещения и быстродействие позиционирования. Для достижения цели механизм линейных перемещений содержит задатИзобретение относится к средствам автоматического управления перемещением рабочих органов приборных и технологических систем и может использоваться в технике линейных измерений, приборах точной механики и оптики, технологии микроэлектроники и механообработки для обеспечения точности

2 чик, приводной двигатель с блоком управления, выходное подвижное звено, выполненное из двух подвижных элементов и иьеэоиакета, управляемого от усилителя напряжения. Такое соединение элементов позволяет получить высокую разрешающую способность механизма в сочетании с большим диапазоном перемещений. Выходное подвижное звено оснащено двумя измерителями линейных перемещений выходного подвижного звена относительно первого подвижного элемента и выходного подвижного звена относительно неподвижной базы отсчета. Исполнительный механизм дополнительно содержит дифференциальный усилитель и алгебраический сумматор, Совокупность всех элементов механизма и их соединений позволяет скомпенсировать нестабильность скорости перемещения, повысить точность позиционирования до величины, определяемой иогреыностью измерителя линейных перемещений выходного подвижного элемента относительно неподвижной базы отсчета, скомпенсировать влияние дестабилизирующих факторов на работу механизма. 2 ил.

1 и быстродействия перемещения и позиционирования.

Цель изобретения — повышение точности перемещения и быстродействия позиционирования.

На фиг. 1 показана блок-схема исполнительного механизма линейных пе1520484 ремещепий; на фиг. 2 — пример выполнения выходного подвижного звена.

Исполнительный механизм линейных перемещений состоит из задатчика 1, алгебраического сумматора 2, блока 3 управления, приводного двигателя 4, первого подвижного элемента 5 (например, направляющего цилиндрического штока), дифференциального усилителя 6, 1ð усилителя 7 напряжения пьезопакета, пьезопакета 8, второго подвижного элемента 9 (например, полого цилиндричес- кого ытока), измерителя 10 линейных перемещений второго подвижного элемен-15 та и измерителя 11 линейных неремещений второго подвижного элемента относительно неподвижной базы отсчета.

Исполнительный механизм линейных перемещений работает следующим образом.

При измерении сигнала на выходе задатчика 1 управляющего сигнала, г соответствующего малому перемещению, на выходе дифференциального усилителя 6 появляется сигнал рассогласования между задающим сигналом и выходным перемещением, измеренным измерителем 11. Это рассогласование, уси. ленное усилителем 7 напряжения, поступает на пьезопакет 8, вызывая перемещение подвижного элемента 9. Одновременно задающий сигнал, сигнал рассогласования и сигнал, пропорциональный перемещению подвижного элемента 9, поступают на входы алгебраического

35 сумматора 2. Если компенсация малого перемещения может быть осуществлена только за счет перемещения подвижного элемента 9, то, учитывая, что пье40 зопакет обладает большей чувствительностью и быстродействием, чем приводной двигатель, на выходе алгебраического сумматора выходной сигнал вновь становится равным нулю, а подвижный элемент 5 приводного двигателя не.изменяет своего положения.

Исполнительный механизм работает аналогично при появлении факторов, дестабилизирующих положение второго подвижного элемента относительно неподвижных баз отсчета, например вибрации, изменения нагрузки, температурных деформаций и др., если их величина меньше диапазона перемещений пьезопакета. В этом случае сиг- 55 нал на выходе задатчика 1 управляющего сигнала остается неизменным, а рассогласование, появляющееся на выходе дифференциального усилителя 6, компенсируется перемещением подвижного элемента 9, не изменяя подвижного элемента 5. В том случае, когда изменение задающего воздействия или влияния дестабилизирующих факторов невозможно компенсировать только перемещением подвижного элемента 9, на выходе алгебраического сумматора появляется сигнал ошибки, который, будучи преобразован блоком управления приводным двигателем, вызывает перемещение подвижного элемента 5 до тех пор, пока величина рассогласования на выходе дифференциального уси" лителя б не станет меньшей, чем диапазон перемещений второго подвижного звена. Начиная с этого момента, имеет место стабилизация положения и компенсация погрешностей перемещения.

Таким образом, обеспечивается последовательное включение подвижных элементов, что позволяет получить требуемое качество исполнительного механизма в широком диапазоне перемещений, а значение погрешности перемещения и позиционирования — не больше погрешности измерителя линейных перемещений второго подвижного элемента относительно неподвижной базы.

Одна из возможных реализаций подвижного звена (фиг. 2) содержит направляющий цилиндрический ыток 5, представляющий собой первый подвижный элемент, полый цилиндрический шток 9 - второй подвижный элемент.

Направляющей штока 5 является внутренняя поверхность корпуса механизма 12, а направляющей штока 9 — шейка ытока 5. Внутри полого цилиндрического штока 9 установлен пьезопакет 8, торцы которого неподвижно соединены со штоками 5 и 9. Положение штока 9 относительно штока 5 измеряется измерителем 10 (кольцевым преобразователем, например, емкостного типа). Положение отсчетной поверхности штока 9 относительно корпуса 12 измеряется измерителем 11, который может быть выполнен в виде системы цилиндрических конденсаторов. На фиг. 2 показана также механическая связь штока с приводным двигателем 4. с> о р м у л а и з о б р е т е н и я

Исполнительный механизм линейных перемещений, содержащий задатчик, вы5 152048 ходное подвижное звено и блок управления, связанный выходом с входом приводного двигателя, о т л и ч а ю— шийся тем,что,с целью повьппения точности перемещения и быстродействия позиционирования, он содержит дифференциальный усилитель, усилитель напряжения пьезопакета и алгебраический сумматор, а выходное подвижное звено выполнено из двух подвижных элементов и пьезопакета, причем первый подвижный элемент механически связан с приводным двигателем, а второй подвижный элемент механически связан с отсчетной поверх-15 ностью пьезопакета, базовая поверхность которого жестко соединена с первым подвижным элементом, выходное подвижное звено снабжено измерителем линейных перемещений второго подвиж- 2п ного элемента относительно первого по4 6 движного элемента и измерителем линейных перемещений второго подвижного элемента относительно неподвижных баз отсчета, причем первый вход алгебраического сумматора соединен с первым входом дифференциального усилителя и выходом задатчика, второй вход алгебраического сумматора связан с входом усилителя напряжения пьеэопакета и выходом дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу измерителя линейных перемещений второго подвижного элемента относи1 тельно неподвижных баз отсчета, третий вход алгебраического сумматора подключен к выходу измерителя. линейных перемещений второго подвижного элемента относительно первого подвижного элемента, а выход - к входу блока управления.