Пьезоэлектрическое шаговое устройство для микроперемещения твердого тела
ОПЙCАНЙЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ (I ) 682973
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.06.77 (21) 2492822/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (51) И. К.7.2
Н 011 41/10
Н 02N 11/00
Государственный комитет (53) УДК 537.228 1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
М. С. Каклюгин и Е. Н. Копытко (71) Заявитель (54) ПЪЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ШАГОВОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Изобретение относится к электрическим машинам и аппаратам и может быть использовано в качестве привода в системах автоматической юстировки оптических устройств и газовых лазеров.
Известно разворачивающее устройство для кодирования графической информации, состоящее из источника света, отклоняющего сканирующего зеркала, привода и интерферометрического измерителя перемещений луча. Сканирующее зеркало укреплено на кардановом подвесе и связано с интерферометрическим измерителем через систему оптических отражателей, а привод выполнен в виде двух токовых катушек, закрепленных на коромысле, которое соединено с зеркалом, и помещенных в поле постоянного магнита (1).
Недостатками описанного устройства являются сложность конструкции, связанная с использованием для контроля положения зеркала двух дифференциальных интерферометров и устройства обработки информации, а также невозможность фиксации зеркала в заданном положении при отсутствии управляющего сигнала.
Известно пьезоэлектрическое шаговое устройство для микроперемещений твердого тела, содержащее основание, зажимы на основе пьезоэлектрических преобразователей, исполнительные пьсзопреобразователи и устройство управления, к выходам которого подключены пьезопреобразователи (2).
Функциональные возможности этого устройства ограничены.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительно оправа с закрепленным в ней перемещаемым предметом, выполненная в виде кольца со сферической наружной поверхностью; две обоймы в виде колец разного диаметра и четыре упругис пластины. Прп этом оправа с закрепленным в ней перемещаемым предметом и обоймы расположены концеитрично, одна обойма I ccI I На одной стороне каждой пластины жестко закреплены два испо7нительиых пьезоэлектрических преобразователя. По крайней мере, TpII зажима жестко закреплены иа каждой обойме и рабочими поверхностями упираются в наружиу1о поверхность оправы. 30 На фиг. 1 показано предложенное пьсзо682973 3 электрическое шаговое устройство, оощий вид; на фиг. 2 — разрез Л вЂ” Л. Устройство содержит концентрично расположенные оправу 1 и две обоймы: подвижную 2 и жестко закрепленную íà оспопании устройства неподвижную обойму 3. Обоймы 2 и 3 соединены между собой четырьмя упругими пластинами "", расположенными крестообразно в одной плоскости S, проходящей через центр оправы, и жестко закрепленными обоими концами на обоймах 2, 3. На одной стороне каждой пластины закреплены два исполнительных пьезоэлектрических преобразователя 5 и 6. На обоймах 2 н 3 жестко закреплены, соответственно, зажимы 7 и 8, снабженные, соответственно, пьезоэлектрическими преобразователями 9 и 10 и механизмами 11 регулировки. Рабочие поверхности зажимов 7 и 8 упираются в наружную поверхность оправы 1, причем свободные концы зажимов 8 проходят к оправе через отверстия в обойме 2. В отсутствие управляющего напряжения на преобразователях 9 и 10 упругие зажимы 7 и 8 фиксируют оправу 1 относительно обойм 2 и 3. При подаче управляющего напряжения на преобразователи 9 или 10 упругие зажимы 7 или 8 укорачиваются н расфнксируют оправу относительно обойм. Преобразователи 9 и 10 выполнены из пьезокерамических дисков, склеенных в столбики с параллельным соединением соответствующих токоподводов. При подаче на преобразователи 5 и 6, закрепленные иа пластине 4, управляющего напряжения разной полярности происходит упругая S-образная деформация пластины, возникающая вследствие изменений линейных размеров преобразователей 5 и 6, жестко скрепленных с упругой пластиной 4. Каждый преобразователь 5 и 6 представляет собой пьезокерамический диск. Упругая S-образная деформация двух диаметрально противоположных пластин 4, жестко прикрепленных концами к обоймам 2 и 3, в случае, когда оправа 1 расфиксирована относительно обоймы 3, вызывает перекос подвижной обоймы 2 относительно обоймы 3 на некоторый малый угол, причем положение центра оправы в пространстве сохраняется неизменным. По завершении шагового углового микроперемещення по одной координате устройство работает следующим образом: 1. На преобразователи 10 от устройства управления подается напряжение, прн этом зажимы 8 укорачиваются и расфикснруют оправу 1 OTnocnTcль 10 неподвижной обоймы 3. 2. На преобразователи 5 н 6 диаметрально противоположных пластин 4 от устройства управления подаются напряжения r> 1:э 4.) ,0 разной полярности, при этом подвижная обойма 2 с зафиксированной на ней оправой 1 перекашивается относительно неподвижной обоймы 3. 3. С преобразователей 10 снимается управляющее напряжение, зажимы 8 удлиняются н фиксируют перекошенную оправу 1 относительно обоймы 3. 4. На преобразователи 9 от устройства управления подается напряжение, прн этом зажимы 7 укорачиваются и расфиксируют оправу 1 относительно обоймы 2. 5. С преобразователей 5 и 6 снимается управляющее напряжение, при этом подвижная обойма 2 возвращается в исходное положение относительно неподвижной обоймы 3 за счет упругих свойств пластин 4. 6. С преобразователей 9 снимается управляющее напряжение, зажимы 7 удлиняются и фиксируют оправу 1 относительно обоймы 2. Предложенное устройство обеспечивает прецизионные угловые микроперемещения относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Устройство просто по конструкции, оно исключает необходимость контроля положения перемещаемого тела ввиду постоянства величины шага и позволяет зафиксировать перемещаемое тело в отсутствие управляющего сигнала. Указанные особенности позволяют использовать устройство в качестве привода в системах автоматической юстировки оптических устройств и лазеров. Формула изобретения Пьезоэлектрическое шаговое устройство для микроперемещений твердого тела, содержащее основание, зажимы на основе пьезоэлектрических преобразователей, исполнительные пьезопреобразователи и устройство управления, к выходам которого подключены пьезопреобразователи, о т л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительно оправа с закрепленным в ней перемещаемым предметом, выполненная в виде кольца со сферической наружной поверхностью, две обоймы, выполненные в виде колец разного диаметра, четыре упругие пластины, при этом оправа с закрепленным в ней перемещаемым предметом и обоймы расположены концентрично, одна обойма жестко закреплена на неподвижном основании, а другая соединена с ней упругими пластинами, расположенными крестообразно в одной плоскости, проходящей через центр оправы, и жестко прикрепленными обоими концами к обоймам, на одной стороне каждой пластины 682973 Рие. 1 А-4 Составитель В. Вавер Техред А. Камышникова Редактор Т. Орловская Корректор Л. Орлова Заказ 2114/16 Изд. ¹ 530 Тираж 923 Подписное НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 жестко закреплены два исполнительных пьезоэлектрических преобразователя, причем, по крайней мере, три зажима жестко закреплены на каждой обойме и рабочими поверхностями упираются в наружную поверхность оправы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство ¹ 298912, кл. G 01Т 5/06, 16.06.1969. 2. Патент ГДР № 85691, кл. 47i 1/00, 05.11.1971.
