RU2175601C2 - Привод микроманипулятора - Google Patents
Привод микроманипулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175601C2 RU2175601C2 RU2000101111A RU2000101111A RU2175601C2 RU 2175601 C2 RU2175601 C2 RU 2175601C2 RU 2000101111 A RU2000101111 A RU 2000101111A RU 2000101111 A RU2000101111 A RU 2000101111A RU 2175601 C2 RU2175601 C2 RU 2175601C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformable
- piezocrystal
- piston
- cones
- cylinder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к приводам микроманипуляторов, и может быть использовано для значительного перемещения микроинструмента с высокоточным позиционированием. Привод выполнен в виде пьезонасоса, состоящего из пьезоэлемента, двух эластичных элементов конструкции, двух каналов пьезонасоса, снабженных двумя стаканами, расположенными в них двумя клапанами, цилиндра с поршнем и рабочей жидкости. Пьезоэлемент выполнен деформируемым и подвижным и регулируемым с помощью винта. Каждый из клапанов представляет собой пьезокристалл. При этом каналы соединены с полостью цилиндра. К поршню прикреплен схват. Эластичные элементы конструкции могут быть выполнены в виде деформируемых конусов или деформируемых внутренних поверхностей конусов или в виде накладок на деформируемом и подвижном элементе пьезонасоса. Деформируемый и подвижный пьезоэлемент конструкции может быть выполнен в виде пьезокристалла или в виде рычага, соединенного с пьезокристаллом. Изобретение позволит повысить нагрузочную способность, точность позиционирования и долговечность. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к приводам микроманипуляторов, и может быть использовано в промышленных микророботах для прецизионной сборки изделий, в изготовление микрокомпонентов с объемной структурой, в биологии и медицине, где требуются значительные перемещения микроинструмента с высокоточным позиционированием.
Известен манипулятор, содержащий основание, схват, механизм перемещения схвата, установленный на основании, шток, на котором закреплен схват, и позиционирующее устройство [авт. св. СССР N 1060461, М. Кл. B 25 J 7/00, 1983].
Недостатком является малая величина перемещения.
Известен привод микроманипулятора, содержащий основание, входное звено, соединенное с вибратором и выполненное в виде цилиндра с зубчатым венцом на его боковой поверхности, выходное звено, связанное со столом, снабженным направляющими, и электромагниты [авт. св. СССР N 1366386, М. Кл. B 25 J 7/00, 1988].
Недостатком является невысокая нагрузочная способность.
Известно также устройство для перемещения микроманипулятора, содержащее входное звено, соединенное с вибратором крутильных колебаний, выходное звено, имеющее вал и электромагниты.
Недостатком устройства также является невысокая нагрузочная способность [Авторское свидетельство СССР N 1073088, М. Кл B 25 J 7/00, 1984].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является привод микроманипулятора, содержащий установленный в корпусе пьезопреобразователь, включающий, по крайней мере, две прямоугольные призмы, выполненные из пьезоматериала и расположенные вдоль штока с закрепленной на нем зубчатой рейкой. Шток установлен в корпусе на шариковых направляющих. Призмы соединены обращенными друг к другу основаниями с корпусом, а на одной из граней каждой из призм, обращенной к зубчатой рейке штока, установлена накладка с выступом по форме впадины между зубьями рейки. На каждой из двух других расположенных противоположно гранях закреплены параллельно ребрам призмы два электрода, при этом призмы подпружинены к корпусу пружинами в направлении к штоку [авт. св. СССР N 1271738, М. Кл B 25 J 7/00, 1986].
Недостатком прототипа являются малые величины усилий, создаваемые приводом.
Задача изобретения - повышение нагрузочной способности, диапазона перемещений, долговечности и точности позиционирования за счет использования в конструкции привода микроманипулятора гидравлической системы.
Поставленная задача достигается тем, что привод микроманипулятора, содержащий пьезоэлемент и схват, в отличие от прототипа выполнен в виде пьезонасоса, состоящего из пьезоэлемента, выполненного деформируемым и подвижным и регулируемым с помощью винта, двух эластичных элементов конструкции, двух каналов пьезонасоса, снабженных двумя стаканами, расположенных в них двумя клапанами, каждый из которых представляет собой пьезокристалл, цилиндра с поршнем и рабочей жидкости, причем каналы соединены с полостью цилиндра, а к поршню прикреплен схват.
Кроме того, в приводе микроманипулятора в отличие от прототипа эластичные элементы конструкции выполнены в виде деформируемых конусов.
Кроме того, в приводе микроманипулятора в отличие от прототипа эластичные элементы конструкции выполнены в виде деформируемых внутренних поверхностей конусов.
Кроме того, в приводе микроманипулятора в отличие от прототипа эластичные элементы конструкции выполнены в виде накладок на деформируемом и подвижном элементе пьезонасоса.
Кроме того, в приводе микроманипулятора в отличие от прототипа деформируемый и подвижный пьезоэлемент конструкции выполнен в виде пьезокристалла.
Кроме того, в приводе микроманипулятора в отличие от прототипа деформируемый и подвижный пьезоэлемент конструкции выполнен в виде рычага, соединенным с пьезокристаллом.
Существо устройства пояснено чертежами. На фиг. 1 представлена конструкция привода микроманипулятора; на фиг. 2 - электрическая схема; на фиг. 3 - временная диаграмма сигналов управления пьезокристаллами; на фиг. 4 - вариант конструкции эластичного элемента; на фиг. 5 - варианты конструкций эластичного элемента и деформируемого и подвижного элемента.
Привод микроманипулятора (первый вариант) содержит пьезонасос, состоящий из деформируемого и подвижного элемента 1, который выполнен в виде пьезокристалла, регулируемого с помощью винта 2, и первого и второго эластичных элементов конструкции, которые выполнены в виде первого 3 и второго 4 конусов из эластичного материала, при этом в первом 5 и во втором 6 каналах пьезонасоса расположены первый и второй клапаны, которые представляют собой первый 7 и второй 8 пьезокристаллы, установленные каждый соответственно в первом 9 и во втором 10 стаканах, и рабочей жидкостью. При этом первый 5 и второй 6 каналы соединены с полостью цилиндра 11, к поршню 12 которого прикреплен схват 13.
Привод микроманипулятора (второй вариант) содержит пьезонасос, состоящий из деформируемого и подвижного элемента 1, регулируемого с помощью винта 2, и первого и второго эластичных элементов конструкции, которые выполнены в виде первой 3 и второй 4 внутренних поверхностей конусов из эластичного материала, при этом в первом 5 и во втором 6 каналах пьезонасоса расположены первый и второй клапаны, которые представляют собой первый 7 и второй 8 пьезокристаллы, установленные каждый соответственно в первом 9 и во втором 10 стаканах, и рабочей жидкостью, при этом первый 5 и второй 6 каналы соединены с полостью цилиндра 11, к поршню 12 которого прикреплен схват 13.
Привод микроманипулятора (третий вариант) содержит пьезонасос, состоящий из деформируемого и подвижного элемента 1, выполненного в виде рычага, соединенным с пьезокристаллом, регулируемого с помощью винта 2, и первого и второго эластичных элементов конструкции, которые выполнены в виде первой 3 и второй 4 накладок на подвижном элементе насоса, при этом в первом 5 и во втором 6 каналах пьезонасоса расположены первый и второй клапаны, которые представляют собой первый 7 и второй 8 пьезокристаллы, установленные каждый соответственно в первом 9 и во втором 10 стаканах, и рабочей жидкостью, при этом первый 5 и второй 6 каналы соединены с полостью цилиндра 11, к поршню 12 которого прикреплен схват 13.
Устройство работает следующим образом (первый вариант). Система управления генерирует сигналы, представленные на фиг. 3, где U1 - сигнал, подаваемый на первый 7 и второй 8 пьезокристаллы и вызывающий сокращение их размера, тем самым открывая и закрывая первый 5 и второй 6 каналы. Одновременно генерируется сигнал U2, вызывающий отклонение деформируемого и подвижного элемента 1, выполненного в виде пьезокристалла в сторону, определяемую полярностью сигнала, вызывая смятие первого или второго эластичных элементов, которые выполнены в виде первого 3 и второго 4 конусов из эластичного материала, для создания избыточного давления в соответствующей полости цилиндра 11, что приводит к перемещению поршня 12 с закрепленным на нем схватом 13 в сторону полости с более низким давлением.
Устройство работает следующим образом (второй вариант). Система управления генерирует сигналы, представленные на фиг. 3. где U1 - сигнал, подаваемый на первый 7 и второй 8 пьезокристаллы и вызывающий сокращение их размера, тем самым открывая и закрывая первый 5 и второй 6 каналы. Одновременно генерируется сигнал U2, вызывающий отклонение деформируемого и подвижного элемента 1 в сторону, определяемую полярностью сигнала, вызывая вхождение элемента 1 внутрь конуса и смятие первого или второго эластичных элементов, которые выполнены в виде первой 3 и второй 4 внутренних поверхностей конусов из эластичного материала, для создания избыточного давления в соответствующей полости цилиндра 11, что приводит к перемещению поршня 12 с закрепленным на нем схватом 13 в сторону полости с более низким давлением.
Устройство работает следующим образом (третий вариант). Система управления генерирует сигналы, представленные на фиг. 3, где U1 - сигнал, подаваемый на первый 7 и второй 8 пьезокристаллы и вызывающий сокращение их размера, тем самым открывая и закрывая первый 5 и второй 6 каналы. Одновременно генерируется сигнал U2, вызывающий отклонение деформируемого и подвижного элемента 1, выполненного в виде рычага, соединенным с пьезокристаллом в сторону, определяемую полярностью сигнала, вызывая смятие первого или второго эластичных элементов, которые выполнены в виде первой 3 и второй 4 накладок на подвижном элементе насоса, для создания избыточного давления в соответствующей полостью цилиндра 11, что приводит к перемещению поршня 12 с закрепленным на нем схватом 13 в сторону полости с более низким давлением.
Итак, преимущество достигается тем, что используются пьезокристаллы в качестве запирающих клапанов, которые перекрывают каналы в отсутствие напряжения. Достигается большая нагрузочная способность за счет того, что механические усилия создаются не напрямую пьезокристаллом, а передаются через рабочую жидкость, несжимаемость которой обеспечивает жесткость конструкции и соответственно точность позиционирования. Повышение долговечности достигается за счет одновременной смазки деталей конструкции рабочей жидкостью и малого числа механических контактов, а следовательно, и трения.
Claims (6)
1. Привод микроманипулятора, содержащий пьезоэлемент и схват, отличающийся тем, что привод выполнен в виде пьезонасоса, состоящего из пьезоэлемента, выполненного деформируемым и подвижным и регулируемым с помощью винта, двух эластичных элементов конструкции, двух каналов пьезонасоса, снабженных двумя стаканами, расположенньми в них двумя клапанами, каждый из которых представляет собой пьезокристалл, цилиндра с поршнем и рабочей жидкости, причем каналы соединены с полостью цилиндра, а к поршню прикреплен схват.
2. Привод по п.1, отличающийся тем, что эластичные элементы конструкции выполнены в виде деформируемых конусов.
3. Привод по п.1, отличающийся тем, что эластичные элементы конструкции выполнены в виде деформируемых внутренних поверхностей конусов.
4. Привод по п.1, отличающийся тем, что эластичные элементы конструкции выполнены в виде накладок на деформируемом и подвижном пьезоэлементе пьезонасоса.
5. Привод по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что деформируемый и подвижный пьезоэлемент конструкции выполнен в виде пьезокристалла.
6. Привод по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что деформируемый и подвижный пьезоэлемент конструкции выполнен в виде рычага, соединенного с пьезокристаллом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101111A RU2175601C2 (ru) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Привод микроманипулятора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101111A RU2175601C2 (ru) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Привод микроманипулятора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000101111A RU2000101111A (ru) | 2001-10-27 |
RU2175601C2 true RU2175601C2 (ru) | 2001-11-10 |
Family
ID=20229446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000101111A RU2175601C2 (ru) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Привод микроманипулятора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2175601C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475354C2 (ru) * | 2011-01-27 | 2013-02-20 | Вадим Израилович Раховский | Устройство для точного позиционирования |
RU2576389C1 (ru) * | 2015-03-16 | 2016-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Способ синхронизации движения поршней пьезонасоса в противофазе |
-
2000
- 2000-01-12 RU RU2000101111A patent/RU2175601C2/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475354C2 (ru) * | 2011-01-27 | 2013-02-20 | Вадим Израилович Раховский | Устройство для точного позиционирования |
RU2576389C1 (ru) * | 2015-03-16 | 2016-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Способ синхронизации движения поршней пьезонасоса в противофазе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7205704B2 (en) | Valve control device | |
US5229679A (en) | Microdrive apparatus | |
US6291928B1 (en) | High bandwidth, large stroke actuator | |
US20220066239A1 (en) | Shape changing optical device for ophthalmic testing devices | |
US11799397B2 (en) | Inertia drive motor and method for controlling such motor | |
RU2175601C2 (ru) | Привод микроманипулятора | |
JP6810328B2 (ja) | 圧電アクチュエータおよび圧電式バルブ | |
Miyoshi et al. | Proposal of a multiple ER microactuator system using an alternating pressure source | |
US11396928B2 (en) | Actuator with a parallel eccentric gear train driven by a mechanically amplified piezoelectric assembly | |
US20180226902A1 (en) | Actuator for operating an adjusting element | |
JPH11103583A (ja) | 電気機械変換素子を使用した駆動装置及びその駆動に適した駆動パルス発生装置 | |
JP2009050142A (ja) | 駆動装置 | |
JPWO2016006333A1 (ja) | アクチュエータ | |
CN1526483A (zh) | 一类全柔性三自由度微型激振台 | |
RU2475354C2 (ru) | Устройство для точного позиционирования | |
Kanda et al. | A small three-way hydraulic valve using particle excitation controlled by one piezoelectric transducer | |
CN1845443B (zh) | 一种任意行程高精度直线驱动器 | |
CN108063564B (zh) | 一种新型摩擦式直线压电驱动器 | |
RU2266811C1 (ru) | Ротационный привод микроманипулятора | |
JP4198853B2 (ja) | ハイブリッドアクチュエータ | |
RU2259913C1 (ru) | Двухсторонний пьезоэлектромеханический микропривод | |
CN204577109U (zh) | 二维串联小体积工作台 | |
RU2266808C1 (ru) | Пьезоэлектрический привод микроманипулятора | |
CN109883639B (zh) | 三自由度电液控制式微激振*** | |
JP2611784B2 (ja) | 電歪駆動装置の制御方法 |