Pjezoelektrinė slenkamojo - sukamojo judesio pavara

Abstract

Išradimas skirtas sukurti didelio tikslumo pjezoelektrinę pavarą, užtikrinant varomosios grandies nepriklausomą sukamąjį ir slenkamąjį judesį arba slenkamąjį judesį plokštumoje. Pjezoelektrinė pavara susideda iš pjezoelektrinio vykdiklio, sudaryto iš tampraus dvigubos elipsės formos statoriaus, keturių daugiasluoksnių pjezoelektrinių keitiklių, išdėstytų po du kiekviename elipsės formos virpesių keitiklyje ilgosios ašies kryptimi ir standaus frikcinio kontaktinio elemento, pritvirtinto ant statoriaus tiltelio, jungiančio elipsės formos virpesių keitiklius. Kontaktinis elementas slystamai kontaktuoja su prie jo prispausta pavaros varomąja grandimi, kuri gali būti realizuota kaip cilindro formos strypas arba plokščias slankiklis. Varomosios grandies sukamasis - slenkamasis judesys arba slenkamasis judesys plokštumoje gaunamas žadinant daugiasluoksnius pjezoelektrinius keitiklius dviem elektriniais signalais, kurio dažnis lygus vienam iš statoriaus lenkimo virpesių rezonansiniam dažniui, o fazių skirtumas lygus π/2. Sukamasis judesys generuojamas, kai du pjezoelektriniai keitikliai, esantys vienoje vykdiklio tvirtinimo plokštelės pusėje, žadinami tos pačios fazės elektriniu signalu, o slenkamasis judesys gaunamas, kai tos pačios fazės elektriniu signalu žadinami abu pjezoelektriniai keitikliai, esantys tame pačiame elipsės formos virpesių keitiklyje. Pavaros poslinkio skyra padidinama kai vykdiklis žadinamas dviem nesimetriniais elektriniais signalais, kurių dažnis artimas vienam iš statoriaus lenkimo virpesių rezonansiniam dažniui.

The invention discloses a high-precision piezoelectric actuator that provides independent rotational and sliding motion of the rotor or sliding motion of the flat slider in a plane. The piezoelectric drive comprises a piezoelectric actuator (1) consisting of an elastic double elliptical-shaped stator (6), four multilayer piezoelectric transducers (7) arranged two in each elliptical-shaped vibration transducer (11, 12) in the direction of the major ellipse axis and a rigid frictional contact element (9) attached to the elastic bridge (10) that connects the two elliptical-shaped vibration transducers. The contact element is in the sliding contact with the preloaded rotor that can be implemented as a cylindrical rod (3) or a plate-shaped slider (13). Rotary - sliding motion of a cylindrical rod or sliding motion of the slider in a plane is obtained when multilayer piezoelectric transducers are excited by two electrical signals having a frequency equal to one of the resonant frequencies of the stator bending oscillations and a phase difference of π/2. The rotational motion of the cylindrical rod (3) is generated when two piezoelectric transducers located on the same side of the mounting plate (8) are excited by an electrical signal of the same phase, while the sliding motion is obtained when two piezoelectric transducers (7) located in the same elliptical-shaped vibration transducer (11, 12) are excited by an electrical signal of the same phase. The displacement resolution of the drive is increased when piezoelectric actuator (1) is excited by two asymmetric electrical signals with a frequency close to one of the resonant frequency of bending oscillations of the stator (6).