《机电一体化技术》课件_第三章 3.1-3.2.ppt

3.2.3新型执行元件（3）、典型的压电式驱动器当压电陶瓷管1通电时向左伸长,推动刀体中的滑柱2、方形楔块4和圆柱楔块8左移。借助于楔块8的斜面,克服压板弹簧5的弹力,将固定镗刀6的刀套7项起,实现镗刀6的一次微量位移。相反,当对压电陶瓷管通反向直流电压时,则压电陶瓷管1向右收缩,楔块4右侧出现空隙。在圆柱弹簧3的作用下,方形楔块4向下移动,以填补由于压电陶瓷管收缩时所腾出的空隙。3.2.3新型执行元件4、磁致伸缩执行器磁致伸缩执行器是利用某些材料在磁场作用下具有尺寸变化的磁致伸缩效应来实现微量位移的一种执行元件。磁致伸缩效应是指某些材料在磁场作用下产生应变,其应变大小与磁场强度成正比。（1）、工作原理3.2.3新型执行元件图3.8给出了磁致伸缩式微量进给的工作原理。磁致伸缩棒的左端固定在机座上,其右端与运动部件相连。当绕在伸缩棒外的线圈通入励磁电流后,在磁场作用下伸缩棒将产生相应的变形,使运动部件实现微量移动。改变线圈的通电电流可改变磁场强度,使磁致伸缩棒产生不同的伸缩变形,从而使运动部件得到不同的微量位移。3.2.3新型执行元件（2）、磁致伸缩执行器的特点a、重复精度高,无间隙;b、刚性好,转动惯量小,工作稳定性好;c、结构简单、紧凑;d、进给量有限。3.2.3新型执行元件5、电热式驱动器（1）、工作原理电热式驱动器利用电热元件(如金属棒)通电后产生的热变形来驱动执行机构的微小直线位移,可通过控制电热器(电阻丝)的加入电流来改变位移量,利用变压器或变阻器可调节传动杆的加热速度,以实现位移速度的控制。3.2.3新型执行元件（2）、电热式驱动器的特点电热式驱动器具有刚度高、无间隙等优点,但是存在热惯性,且难于精确地控制冷却速度,故只能用于行程较短、工作频率不高的场合。3.2.3新型执行元件在图3.10所示的热变形微动装置中,传动杆的一端固定在机座上,另一端固定在沿导轨移动的运动件上。当安装在杆腔内部的电阻丝通电加热时,传动杆受热伸长,推动运动杆实现微量位移。式中,?l为传动杆的伸长量;为传动杆材料的线膨胀系数;为传动杆长度;为加热前后的温差。第3章伺服驱动技术机电一体化技术3.1伺服系统概述3.1伺服系统概述伺服系统是自动控制系统的一类，它的输出变量通常是机械或位置的运动，它的根本任务是实现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出变量的某种状态能够自动、连续。精确地复现输入指令信号的变化规律。3.1.1伺服系统的构成从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。检测环节比较环节控制器输入指令执行元件被控对象输出量*1、比较环节3.1.1伺服系统的构成比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。2、控制器控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。3、执行环节执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。*4、被控对象3.1.1伺服系统的构成被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目标的主体，包括传动系统、执行装置和负载，如工业机器人的手臂、数控机床的工作台以及自动引导车的驱动轮等。5、检测环节检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。*3.1.2伺服系统的类型伺服系统的种类有很多，采用不同的分类方法，可得到不同类型的伺服系统。1、按控制原理分类按控制原理的不同分为开环、闭环和半闭环伺服系统2、按驱动方式分类3、按控制对象和使用目的分类按驱动方式的不同分为电气、液压和气动伺服系统按控制对象和使用目的的不同可分为进给、主轴、辅助等伺服系统*1、按控制原理分类（1）开环伺服系统3.1.2伺服系统的类型开环伺服系统没有位置检测元件，伺服驱动元件为步进电动机或电液微冲马达。*1、按控制原理分类（1）开环伺服系统3.1.2伺服系统的类型这种系统对机床传动机构的传动或工作台移动的实际情况不进行检测。没有被控对象的反馈信息。输入量和输出量之间只有顺向左右，没有反向联系，