Патент ссср 412302

 

О П И С А Н И Е 4!2302

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 29.!Х.1971 (¹ 1701194/22-1) М. Кл. С 23с 13/10 с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 25ЛЛ974. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 11.Х1.1974

Государственный комитет

Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.793,14.002. .52 (088.8) Авторы изобретения

А. Ф. Скляров, В. А. Борискин и Г. И. Дебков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЕТАЛИ ПРИ НАНЕСЕНИИ

ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к области нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано для перемещений технологических масок, подложек или других объектов в условиях высокого и сверхвысокого вакуума, например в колпаках напылительных установок и электронных микроскопах.

Известно устройство для прямолинейного перемещения детали при нанесении покрытий в вакууме, содержащее корпус, внутри которого расположена каретка, укрепленная на упругих опорах, выполненных в виде жестко заделанных обоими концами в корпусе упругих стержней, длина которых одновременно и в ровной степени изменяется; по заданной программе, а средние части последних соединены жестко между собой посредством каретки. Длина упругих стержней изменяется, например, путем нагрева при пропускании через них электрического тока.

Каждая из упругих опор, получив удлинение, испытывает действие реакций со стороны корпуса и подвергается продольному изгибу. При величине сил, действующих вдоль оси, равных так называемым критическим, указанные стержни теряют устойчивость, принимая устойчивую форму в виде полуволны синусоиды. При этом малыеудлинения вдоль оси преобразуются в увеличенные перемещения средней точки каждой из опор в направлении, перпендикулярном к оси.

Однако такое устройство имеет ограниченную величину хода. Например, при длине опор 100 мм и нагреве на 100 С перемещение каретки составляет несколько сот микрон. Дальнейшее увеличение хода требует существенного увеличения длины упругих опор или увеличения степени их нагрева, что не всегда допустимо.

Цель изобретения — увеличение хода. Для этого устройство снабжено дополнительными каретками, расположенными симметрично относительно основной, причем упругие опоры каждой предыдущей каретки жестко закреплены противоположными концами в последующей, а упругие опоры последней— в корпусе.

На фиг. 1 и 2 изображено предлагаемое устройство и схема его работы.

Устройство состоит из корпуса 1, основной каретки 2, укрепленной на упругих опорах 3 и 4, дополнительных кареток 5, б и 7, каждая из которых жестко соединена со средними точками упругих опор 8, 9, 10 и 11, 12, 18 с помощью накладок 14, винтов 15 и штифтов lб. Рабочий объект 17 крепится на каретке 2. Упругие опоры последней каретки

7 жестко закреплены в неподвижном корпусе 1. Закрепление концов упругих опор, а

412302 также соединение опор с каретками также возможно осуществить с помощью сварки, пайки и склейки. Таким образом, каждая предыдущая каретка, начиная с каретки 2, покоится на упругих опорах, закрепленных жестко обоими концами в каждой последующей каретке. Конструктивно каретки могут располагаться в одной или разных плоскостях. Количество кареток зависит от хода.

Упругие опоры выполнены в виде, например, плоских пружпн, плоскость наименьшей жесткости которых перпендикулярна к направленшо движения каретки 2. Устройство подключено к источнику тока.

С целью исключения пластических деформаций при потере устойчивости упругих опор в условиях повышенных температур материал для последних выбирается с высокими ,механическими свойствами, например сплав

Н36ХТЮ. Каретки из готовля ются из материала с существенно отличающимся коэффициентом линейного расширения, например из ипвара.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения электрический ток проходит от каретки 2 через все упругие опоры к корпусу 1. При этом последние вследствие выделения джоулева тепла получают температурные удлинения, пропорциональные степени нагрева. Так как температуры упругих опор существенно отличаются от температуры кареток, а в случае выравнивания указанных температур коеффнциенты линейного расширения существенно отличаются, то каждая из упругих опор подвергается распорным усилиям н работает кaê упругая балка, защемленная обоими концами и подвергаемая продольному изгибу. Из курса сопротивления материалов известно, что при величине продольных усилий, равной критическим, балка теряет устойчивость в плоскости наименьшей жесткости и занимает новое устойчивое положение в виде полуволны синусоиды. При этом средняя точка каждой из балок получает перемещение в направлении, перпендикулярном к первоначальной оси.

Кроме того, каждая балка работает как множительный механизм, преобразуя малые температурные удлинения вдоль продольной оси в увеличенные в несколько раз перемещения средней точки. Если сила, действующая вдоль балки, больше критической, то малым приращениям длины, как известно, соответствуют значительные перемещения средней точки. Например, при нагреве всех упругих опор на 100 С каретка 2 получит перемещение:

S = (li At n) i+ (l> At а) . i+

+ (Уз At а) i (14 At а) - i, где l(, lg, 4, l, — длина соответственно упругих опор 8, 8, 9, 10, мм;

At — изменение температуры упругих опор, C;

a, — коэффициент линейного расширения для стали

Н36ХТЮ, 17 10 1/град;

1 — передаточное отношение единичной упругой опоры, равное 4.

После преобразования имеем

S = At а 1(1,+i +le+ l4) =100 Ñ -17 1О

1/гра,д 4 (100+ 95+90+ 85) =

=100 17 . 10-" 4 370=2,516 мл .

При увеличении температуры нагрева до

200 С рабочий столик получит перемещение

5,032 мл и т.д.

С целью восприятия каждой последующей кареткой опорных реакций со стороны упру гих опор каждой предыдущей каретки жесткость упругих опор, начиная с опор каретки б, увеличивается. Таким образом, опоры

l0 и И имеют наибольшую жесткость, что достигается увеличением толщины опор при прочих равных размерах.

Предлагаемый механизм не содержит кинематичвских пар с внешним трением, поэтому может быть применен в условиях высоких температур, сверхвысокого вакуума, а также в агрессивных средах. В каждом конкретном случае применения следует подобрать соответствующие материалы.

Для нагрева упругих опор возможно применение нагревательных спиралей, навитых на указанные опоры, и других способов наг4р рева. В случае использования для упругих опор материалов, обладающих магнитострикционным эффектом, и помещения последних в электромагнитное поле, возможно получить механизм, обладающий значительно боль45 шим быстродействием, нежели в случае использования температурного удлинения.

Предмет изобретения

Устройство для прямолипейного переме5р щения детали при нанесении покрытий в вакууме, содержащее корпус, внутри которого расположена каретка, укрепленная на упругих опорах, отличающееся тем, что, с целью увеличения хода, оно снабжено дополнитель55 ными каретками, расположенными симметрично относительно основной, причем упругие опоры каждой предыдущей каретки жестко закреплены противоположными концами в последующей, а упругие опоры последней — в корпусе.

412302

77

Фиг 7

Фиг 2

Составитель Л. Анисимова

Техред Т. Ускова

Корректор Н. Аук

Редактор Г. Фадеева

Тип. Харьк. фнл. пред. «Патент»

Заказ 1184 Изд. № 427 Тираж 875 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5