Устройство для точной установки положения объекта

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11> 783892

К АЗЕРСКОМУ СВИДИ ЕПЬСТВУ (61) Дополнительное кавт.свид-ву Р 752559 (22) Заявлено 25.1228 (21) 2711540/18-25 с присоединением заявки Мо (51)М. Кл.

Н 01 L 41/00

Госу«арствеииый «оиитет

СССР no «ел ам изобретений и от«рытий (23) Приоритет

Опубликовано 3511.80. Бюллетень йо» 44

Дата опубликования описания 10. 12. 80 (53) УДК 621. 313. .13(088.8) Е.A.Èâàíoâ, В.В.Сильченкова, С.И.Афонин, О.К.Каганова, Г.П.Тарасов и Е.П.Архаткин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Иосковский институт электронной техники (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОЧНОЙ УСТАНОВКИ

ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области. электротехники и автоматики и может быть использовано как исполнительное устройство в позиционных автоматических системах управления оптикомеханическим оборудованием, например, телескопами, спектроскопическими анализаторами, в технологическом оборудовании микроэлектроникидля рентгеновскрй и электронной фотолитографии и является усовершенст-. вованием известного устройства, В основном изобретении по авт.. св. Р 752559 описано устройство для точной, установки положения объекта.

Устройство содержит корпус, координатный стол и пьезоэлектрические приводы по координатным осям, центральный держатель, подвижно установленный в корпусе на элементах разгрузки и поджатый к приводам силовыми мембранами, причем приводы жестко прикреплены к корпусу, силовые мембраны также прикреплены к корпусу с противоположных от приводов сторон, а координатный стол укреплен на центральном держателе. ,Известное устройство не позволяе вести позиционирование по углу поворота вокруг координатных осей, что

2 сужает возможности применения устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за

5 счет позиционирования по углу поворота вокруг координатных осей, Для достижения этой цели устройство для точной установки положения объекта по авт. св. Р 752559 снабжено дополнительными элементами разгрузки и дополнительными пьезоэлектрическими приводами по координатным осям, выполненными аналогично основным и расположенными с ними в одной

15 плоскости.

На чертеже в двух проекциях изображено устройство для точной установки положения объекта.

Устройство для точной установки

20 положения объекта содержит координатный стол 1, жестко прикрепленный к центральному держателю 2, выполненному из титанового сплава, помещенному в корпус 3, выполненный также

25 из титанового сплава. K корпусу жест. ко крепятся три взаимно перпендикулярных пьезоэлектрических привода

4, -5 и 6 для позиционирования по координатам Х, У, 2, причем приводы

39 4 и 5 расположены параллельно плос783892 кости координатного стола. С противоположных от приводов сторон к корпусу жестко крепятся три силовые гофрированные стальные мембраны 7, 8, и 9, осуществляющие постоянный прижим центрального держателя к при» водам. К корпусу также жестко крейятся три дополнительных привода по координатным осям X, Y, Z 10, 11, 12. Постоянный прижим приводов 10, 11 и 12 к центральному держателю осуществляется теми же тремя силовыми гофрированными стальными мембранами.

Каждый привод состоит из пьезоэлектрического составного толкателя 13, жестко закрепленного между основанием 14 и стальной мембраной

15 с торсионом 1б, передающего перемещение толкателя через торсион центральному держателю и помещенного внутри стакана 17, выполненного из титанового сплава, жестко связанного с основанием и мембраной и жестко, прикрепленного к корпусу со стороны мембраны. Титановый сплав применяется в качестве основного конструкционного материала, так как имеет близкий к пьезокерамике температурный коэффициент линейного расширения.

Подвижное соединение централЬного держателя с силовыми гофрирбванными стальными мембранами и торойойа- ми приводов осуществляется с помо щью элементов разгрузки, выполненных, например, в виде опорных систем качения, расположенных по три по каждой координатной оси. Так, по оси Х расположены опорные систейы качения 18, 19 и дополнительная система качения 20. Три опорные системы качения, расположенные по одной координатной оси, осуществляют силовое замыкание силовой гофрированной стальной мембраны, центрального держателя и приводов по этой оси и создают подвижное соединение центрального держателя с другими вэа» имно перпендикулярными приводами.

Устройство работает следующим образом. для перемещения координатного стола 1 вдоль оси Х на пьезоэлектрические составные толкатели приводов 4 и 10 подаются напряжения в диапазоне от 0 до+300 В, вызывающие равную деформацию толкателей 4 и 10 (aC+= tE ), и центральный держатель о

2 с прикрепленным к нему координатным столом 1 перемещается вдоль оси

Х. Направляющими являются снловая гофрированная стальная мембрана 8 торсионы приводов 5 и 11, сиЛовая мембрана 9 — торсионы приводов б и

12. В процессе работы силовая гофрированная стальная мембрана 7 постоянно прижимает центральный держатель 2 через опорные системы качения

19, 18 и 20 к торсионам приводов 4 и 10, отслеживания перемещение пьезоэлектрических толкателей приводов

4 и 10.

Аналогичным образом происходит. перемещение по осям т и Z, отдельно по каждой оси или по всем осям одновременно. для перемещения координатного стола 1 вдоль оси Х с одновременным поворотом вокруг оси Y на пьезоэлектрические составные толкатели приводов

® 4 и 10 подаются напряжения в диапазоне от 0 до 00 В, вызывающие неравную деформацию толкателей приводов

4 и 10 (Р ФсЮ 1, и центральный держатель 2 с прикрепленным к нему коор15 динатным столом 1 перемещается вдоль оси X с одновременным поворотом вокруг оси Y.

Направляющими являются силовая гофрированная стальная мембрана 8

Щ торсионы приводов 5 и 11, силовая гофрированная стальная мембрана 9 торсионы приводов 6 и 12, При работе изгибную деформацию имеют силовая гофрированная стальная мембрана 9 и торсионы приводов б и 12.

Силовая гофрированная стальная мембрана 7 постоянно прижимает центральный держатель 2 через опорные системы качения 19, 18 и 20 к торсионам приводов 4 и 10, отслеживаЗ® ния перемещение пьезоэлектрических толкателей приводов 4 и 10.

Перемещение и поворот по другим осям происходит аналогично.

Устройство обеспечивает позиционирование по координатным осям с одновременным поворотом вокруг координатных осей при сохранении высокого быстродействия и точности позиционирования по координатным до осям. Устройство по сравнению с многослойными координатными столами, применяемыми в настоящее время для совмещения и позиционирования в технологическом оборудовании микроэлектроники для электронной, рентгеновской фотолитографии, имеет вес в 10-15 раз меньше, более прочную, жеСткую и виброустойчивую конструкцию, обладает высоким быстродействием и точностью позиционирования.

Макет устройства для точной установки положения объекта при лабораторных испытаниях показал следующие технические характеристики: диапазон перемещения по осям Х, Y, Z

SS 0-90 мкм; точность позицирования по осям -. +0,1 мкм; диапазон углов поворота вокруг осей — X, У, 2 — 15 ; точность позиционирования по углам сос- тавляет «+1"; полоса пропускания по любой координате — 100 Гц; нагрузочная способность - 10 кг.

Формула изобретения устройство для точной установки положения объекта по авт.св.Р 752559, 783892

Составитель Б. Баев

Техред М.петко Корректор Г.Назарова

Редактор E. Абрамова

Заказ 8562/57 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал .АППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, .с целью расширения функциональных воэ.можностей путем позицирования по углу поворота вокруг координатных осей,оно снабжено дополнительными элементами разгрузки и дополнительными пьезоэлектрическими приводами по координатным осям, выполненными аналогияно основным и расположенными с ними в одноЯ плоскости.