Прецизионное поворотное устройство

 

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано в особо точных поворотных столах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем дополнительного поворота планшайбы вокруг горизонтальной оси. При подаче высокочастотного напряжения на электроды секторов полой пьезокерамической полусферы 5 со сдвигом фаз они начинают вибрировать. Башмак 9 получает сложное эллипсообразное движение. При этом в каждом цикле колебаний башмак 9 взаимодействует на части траектории своего движения со сферической поверхностью 4 планшайбы 2, сообщая ей однонаправленное движение. На другой части элипсообразной траектории движения башмак 3 отводится от сферической поверхности 4 планшайбы 2 и, двигаясь в противоположную сторону, не препятствует однонаправленному движению планшайбы 2. При подаче высокочастотного электрического напряжения на электроды пьезокерамического кольцевого элемента 11 в нем возбуждаются волновые колебания. Деформация пьезокерамического кольцевого элемента 11 передается на металлическое кольцо 18. За счет сухого трения между сферической поверхностью кольца 18 и сферической поверхностью 3 планшайбы 2 последняя начинает вращаться. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 16/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ял

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4459906/31-08

- (22) 14.07.88 (46) 23.04. 90. Бюл. Ф 15 .(71) Шяуляйский педагогический институт им. К.Прейкшаса (72) 3.-П.Ю.Алякна и P. — Â.Ê.Óëîçàñ (53) 62-589,08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 878500, кл. В 23 Я 16/02, 1980. (54) ПРЕЦИЗИОННОЕ ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано в особо точных поворотных столах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем дополнительного поворота планшайбы вокруг горизонтальной оси. При подаче высокочастотного напряжения на электроды секторов полой пьезокерамической полусферы 5 со сдвигом фаз они начинают вибрировать. Башмак 9 по„„Я0„„55|637 А1

2 лучает сложное эллипсообразное движение. При этом в каждом цикле колебаний башмак 9 взаимодействует на части траектории своего движения со сферической поверхностью 4 планшайбы 2, сообщая ей однонаправленное движение.

На другой части эллипсообразной траектории движения башмак 9 отводится от сферической поверхности 4 планшайбы 2 и, двигаясь в противоположную сторону, не препятствует однонаправленному движению планшайбы 2. При подаче высокочастотного электрического напряжения на электроды пьезокерамического кольцевого элемента 11 в нем возбуждаются волновые колебания. Деформация пьезокерамического кольцевого элемента 11 передается на металлическое кольцо 18. 3а счет сухого трения между сферической поверхностью кольца 18 и сферической поверхностью

3 планшайбы 2 последняя начинает вращаться. 4 ил.

1558637

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использоваЪ но в особо точных поворотных столах, Цель изобретения — расширение функ5 циональных воэможностей путем дополнительного поворота планшайбы вокруг горизонтальной оси.

На фиг. 1 изображено прецизионное поворотное устройство; на фиг. 2 — се-1ð чение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — пьезокерамической кольцевой элемент, вид сверху; на фиг. 4 — то же, вид снизу, Презиционное поворотное устройство содержит неподвижное основание 1, вы- 15 полненное со сферической поверхностью, и охватывающую ее поворотную планшайбу

2, с внутренней стороны выполненную со сферической поверхностью в двух уровнях 3 и 4. На основании I установлена полая пьезокерамическая полусфера 5, разделенная от ее основания 6 до вершины 7 на идентичные, соединяющиеся в вершине 7 отдельные сектора 8, основанием 6 полусферы 5 25 прикрепленная к основанию 1 устройства. Толщина стенки полой пьезокерамической полусферы 5 может быть как одинаковой во всех ее поперечных сечениях, так и убывающей от основания

6 полусферы 5 до ее вершины 7. Наименьшее число секторов 8 полусферы

5, обеспечивающих передвижение планшайбы 2 на заданный угол вокруг ее горизонтальной оси вращения, три.

Увеличение числа секторов 8 ведет к расширению диапазона управления перемещением планшайбы 2 на заданный угол вокруг ее горизонтальной оси вращения. Электроды секторов 8 полусферы

5 около вершины 7 полусферы 5 отделены друг от друга. Электроды секторов 8 полой пьезокерамической полусферы 5 подключены к блоку управления (не показано). В центре вершины 7 полусферы 5 45 крепится башмак 9, сопряженный со сферической поверхностью 4 планшайбы 2..

На основании 1 образован кольцевой паз 10, в котором с упругим прижимом при помощи. пружины и Регулировочной гайки (не показано) устанавливается пьезокерамический кольцевой элемент

11, с обеих сторон (верх, низ) имеющий электроды, разделенные на три секторных Участка. СектоРные Участки 12 - 55

14) одного электрода расположены асимметрично секторным участкам 15 — 17 другого электрода, причем один из них равен половине кольца (секторные участ ки 12 и 15), а два других — по четверти кольца (секторные участки 13, .

14, 16 и 17). Электроды секторных участков 12-17 пьезокерамического кольцевого элемента 11 подключены к блоку (не показано). На пьезокерамическом кольцевом элементе 11 со стороны планшайбы 2 жестко закреплено металлическое кольцо 18, выполненное со сферической поверхностью со стороны планшайбы 2. Со сферической поверхностью 3 планшайбы 2 сопряжены сферические поверхности основания 1 и металлического кольца 18.

Прецизионное поворотное устройство работает следующим образом.

При подаче от блока управления высокочастотного напряжения на электроды секторов 8 полой пьезокерамической полусферы 5 они начинают вибрировать.

Так .как сектора 8 имеют (в плане) трапецеидальную форму и у основания 6 в- несколько раз шире,. чем около вершины 7, то сектора 8 работают как концентраторы колебаний и башмак 9 вибрирует с увеличенной амплитудой.

При этом, если стенка полусферы 5 выполнена с убывающей от основания

6 к вершине 7 толщиной, то сектора S также работают как концентраторы колебаний, усиливая вибрации с. большей степени. Амплитуда колебаний башмака

9, прикрепленного к самому тонкому месту полой пьезокерамической полусферы 5, связывающей в одно целое как бы несколько концентраторов (секторов

8), усиливается тем больше, чем больше соотношений площадей сечения оснований 6 секторов 8 с площадью сечения вершины 7 полусферы 5, т.е. места, к которому прикреплен башмак 9.

При подаче от блока управления высокочастотного напряжения со сдвигом фаз на электроды отдельных секторов 8 полой пьезокерамической полусферы 5 получают сложное эллипсообразное движение башмака 9. При этом в каждом цикле колебаний башмак 9 взаимодействует на части траектории своего движения со сферической поверхностью 4 планшайбы 2, сообщая последней однонаправленное движение. На другой час- . ти эллипсообразной траектории движения башмак 9 отводится от сферической поверхности 4 планшайбы 2 и, двигаясь в противоположную сторону, не препятствует однонаправленному движению планшайбы 2.

1558б

При изменении фазового сдвига высокочастотного напряжения, подаваемого на электроды отдельных секторов 8 полой пьезокерамической полусферы 5, можно изменить как скорость, так и .направление движения башмака 9 по замкнутой траектории, регулируя тем самым скорость и направление перемещения планшайбы 2. При отключении пи- 10 тания от электродов секторов 8 полой пьезокерамической полусферы 5 башмак

9 перестает совершать эллипсообразные движения и между ним и сферической поверхностью 4 планшайбы 2 резко 15 ,возрастает трение, башмак 9 становится тормозом, планшайба 2 перестает перемещаться, и это обеспечивает высокое быстродействие прецизионного поворотного устройства в старт-стопном режиме работы. Работой полой пьезокерамической полусферы 5 осуществляется обеспечение требуемого угла наклона

e(планшайбы 2 вокруг горизонтальной оси ее вращения.

При подаче от блока управления высокочастотного электрического напряжения на электроды пьезокерамического кольцевого элемента 11 в нем возбуждаются волновые колебания. Угло-. вая скорость волны равна круговой частоте генератора электрических ко.лебаний блока управления. Деформация пьезокерамического кольцевого элемен» f 1 передается. на металлическое коль- 35 цо 18. За счет сухого трения между сферической поверхностью кольца 18 и сферической йоверхностью 3 планшайбы 2 последняя начинает вращаться. Скорость вращения планшайбы 2 несколько мень- 40 ше круговой частоты генератора„ электрических колебаний блока управления из-за проскальзывания планшайбы

37 6

2. Планшайба 2 вращается вокруг оси

08, проходящей через геометрический центр сферы и башмака 9, повернутая на заданный угол вокруг горизонтальной оси ее вращения . При отключении питания от электродов пьезокерамическ6го кольцевого элемента 11, она перестает колебаться, металлическое кольцо 18 надежно фиксирует планшайбу 2 и вращение прекращается.

Прецизионное поворотное устройство может работать как в непрерывном„ так и в шаговом режиме с высокой кинематической точностью останова планшайбы

2.

Формула изобретения

Прецизионное поворотное устройстВо содержащее основание, на котором установлена планшайба и механизм ее поворота вокруг вертикальной оси в виде пьезокерамического кольцевого элемента, расположенного на основании с возможностью контактирования посредством металлического кольца с внутренней поверхностью планшайбы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, механизм поворота снабжен дополнительным полым пьезокерамическим элементом имеющим фщэму полусферы pas деленной на одинаковые сектора, соединенные у ее вершины, и башмаком закрепленным на дополнительном пьезоI электрическом элементе у вершины с возможностью контактирования с внутренней поверхностью планшайбы, которая выполнена сферической, причем металлическое кольцо со стороны планшайбы выполнено со сферической поверхностью.

1558637

A-Л

2

Составитель И.Покрасова

Редактор Н.Тупица Техред Л.Олийнык Корректор .О.Ципле

Заказ 803 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101