SU700266A1 - Манипул тор - Google Patents

Description

Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в элек ронных микроскопах, в лазерной технике и т.д. Известен механизм дл  пр молинейного перемещени  детали при нанесении покрытий в вакууме, где каретка соедин ет средние части нескольких упругих опор, своими конца ш жестко закрепленных в корпусе. Через упругие опоры пропускаетс  электрический ток, вследствие чего последние нагреваютс  , испытывают температурное . удлинение и преобразуют последнее в увеличенную стрелу прогиба средней части. При охлаждении движение проис ходит с обратным знаком 1. Недостатком известного устройства  вл етс  значительна  инерционность действи , так как процесс охлаждени  в вакууме вследствие отсутстви  кон векции идет очень медленно. Принудительное охлаждение, например, с помощью воды вызывает усложнение конст рукции, так как требует наличи  вводов в вакуум хлад-агентов, что не позвол ет использовать преимущества известных устройств ( а именно: исключение необходимости передачи дви:жени  через стенку вакуумной камеры и, следовательно, различного рода герметизирующих элементов типа сильфоков , резиновых манжет и т.д.) полностью . Малое быстродействие ( не менее 5-7 с при наличии принудительного охлаждени  опор) не позвол ет подключить такие устройства к автоматической системе управлени  перемещением рабочих объектов, Из известных технических решений наиболее близким по технической cyiaности к предлагаемому  вл етс  манипул тор , содержащий корпус, пьезопреобразовгтели с закрепленными в них-гибкими элементами, например, в виде плоских ленточных пружин и подложкодержатель 2. Недостатком известной конструкции  вл етс  низка  точность перемещени  по,цложкодержател . Цель изобретени  - повышение точности перемещени . Это достигаетс  тем, что в манипул торе , содержащем корпус, пьезопреобразователи с закрепленными в них гибкими элементами, например, в виде плоских ленточных пружин и подложкодержатель ,. пьезопреобразователи ;неподвижно закреплены на корпусе, а

гибкие элементы жестко соединены с подложкодержателем,

Па чертеже схе1матически показан пре,цлагаемьтй манипул тор«

Манипул тор состоит из корпуса 1. внутри которого располохкен по,цложко-даржатеЛь 2 на опорах, выполненных в }зиде плоских ленточных пружин 3 к 4, св занных меж,цу собой в средних част х посредством подложкодержател  2 f а своими концами жестко соединенных с пьезопреобразовател ми 5 6 и 7, 8 соответственноf которые в свою очередь жестко, например, при помощи сварки закреплены гз корпусе Пьезфпреобразователи выполнены в,виде единичных пьезоэлемектов (таблеток), с слеенных или сваренных между собой через промежуточные лепестки 9, которые по группам соединены с соотЕвтствующими полюсами источника питани  10е На стержне расположена обрабатываема  деталь 11, Упругих опор может быть и более двух, при этом расположение их может быть осуществлено Е; одной плоскости относительно подложкодержател  через равные угловые промежутки,, Дл  обеспечени  однозначности хода упругие опоры при c6opi :e нагружаютс  до предела потери устойчивости и принимают форму полуволны синусоиды с одинаковым направление .м прогиба средней части.

Манипул тор работает следующим образом.

При одновременной подаче напр  сеВИЯ пр мой пол рностр на пьезопреобразователи , состо щие из одинакового количества пьезотаблеток, последние Б силу обратного пьезоэффект (( Юпытывают в электрическом поле расГ жениер увеличиваютс  в продольном (осевом) направлении и дeфop tиpyю:: упругие опоры, сжима  их продольно, от чего последние в силу свойства умножени  увеличивают малые продольные деформации и увеличенные в -i раз поперечные перемещени , т„е« движение подложкодержател  осуществл етс  по чертежу влево. При уменьшении подаваемого напр жени  до нул  пьезопреобразователи принимают исходнут э длину, а затем при перемене знака подаваемого напр жени  они испытывают сжатие и под.ложкодержатель перемещаетс  вправо (см„ чертенс) ,

Например f при числе таблеток 215 в каходом пьезопреобразователе (магериал ЦТС-1Э), величине подаваемого напр жени  ±400 В каждый пьезостолбец обеспечивает продольную деформацию опоры в 12 мк (i6 мк) Следовательно р суммарна  гфодольна  деформаци  каждой из опор равна 24 мк,

При оптимальной величине продольной деформации передаточное отношение каждой опоры равно i 20, таким образом, ход стержн  равен

д л

-i-24 ллК20;46Ол к«о,5м.м..

C IVvWv

Ка-ждой величине напр жени  соответствует определенное перемещение подложкодержател  2,

Учитыва  то, что можно обеспечить малые величины напр жени , подаваемого на пьезопреобразователи, возможно в пределах указанного выше хода получать перемещени  подложкодержател , начина  с дес тых и даже сотых долей мкf и, таким образом, получить весьма точные и плавные перемещени  обрабатываемой детали.

Облада  чрезвычайно малой инерционностью , пьезопреобразователи с высокой частотой способны отрабатывать управл ющий сигнал с источника питани  10f так как максимальна  частота обработки механизма определ етс  резонансной частотой упругих опор при поперечных колебани х массы подложкодержател . При соответствующей жесткости упругих опор величина этой частоты может достигать сотен герц и более .

Таким образом, манипул тор с такими параметрами по быстродействию может быть исгюльзсзван в системах с автоматическим управлением перемещением объектов в вакууме.

Высока  точность перемещени  подложкодержател  обеспечиваетс  отсутствием в цепи кинематических пар с внешним трением, отсутствием люфтов и износа « Отсутствие необходимости -применени  дл  работы различного рода смазок делает предлагаемый манипул тор предпочтительным д;а  использовани  в вакууме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Манипул тор, содержащий корпус, пьезопреобразователи с закрепленными в них гибкими элементс1ми, например, виде плоских ленточных пружин и подложке/держатель , отличающиЯс   тем, что, с целью повышени  точности перемещений, пьезопреобразователи неподвижно закреплены на корпусе , а гибкие элементы жестко соединены с подложкодержателем.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1„ Авторское свидетельство СССР № 337448, кл. С 23 С 13/08, 1972.

   2, Патент ГДР № 108172, кл. С 23 С 13/00, 1974 (прототип).