Координатный вибропривод

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

<111851563 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 021079 (21) 2828086/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 300781, Бюллетень Hо 28

Дата опубликования описания 3рр781 (51)М. Клз

H 01 L 41/08

Н 02 И 11/00

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий (53) УДК S37 228 1 (088. 8) Р. Э. Курыло, Р.П.Шаткус, В. И. Гамзюкас, К,М.Рагульскис и А.К.Шальчюте (72) Авторы изобретения

)

S, Каунасский политехнический институт им.Антанаса Сне (71) Заявитель (54 ) KOOP JIHHATHHA ВИБРОП РИВОД

Известно устройство для прецизионного перемещения изделий в плоскости по трем координатам, содержащее 1S стол, направляющую и привод в виде электромеханических преобразователей, . в котором каждый из электромеханических преобразователей установлен под углом и жестко прикреплен одним кон- цом к координатному столу, причем геометрические оси преобразователей пересекаются в одной точке по вертикали, проходящей через центр тяжести стола (1) . 25

Недостатком этого. устройства является отсутствие возможности движения объекта по нескольким координатам одновременно, осуществляя сложное движение по заданной программе. Зо

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в устройствах позиционирования и ориентации, например матриц и. шаблонов в техническом оборудовании изготовления полупроводниковых элементов и интегральных микросхем, а также может найти применение в оптико-механических приборах в качестве е препаратоводителей или координатных скарующих столов микроскопов.

Известен также координатный вибропривод, содержащий основание, закрепленные на нем пьезокерамнческие преобразователи, подключенные к многофазным источникам высокочастотных электрических колебаний через коммутатор режимов работы. Преобразователи выполнены кольцеобразной формы.

Две пары преобразователей жестко закреплены на двух параллельных образующих прямоугольной подвижной рамы и цилиндрическими поверхностями соприкасаются с плоскостью неподвижного основания, две другие пары преобразователей жестко закреплены на неподвижном основании и цилиндрическими поверхностями соприкасаются с упомянутыми образующими рамы, еще две пары преобразователей жестко закреплены на других двух параллельных образующих рамы и цилиндрическими поверхностями соприкасаются с плоскостью перемещаемого столика и две пары кольцеобразных пьезокерамических преобразователей жестко закреплены на упомянутых последних образующих рамы и цилиндрическими поверхностями соприкасаются с боковыми поверхностями перемещаемого столика, причем электроды всех прерб851563 жтлаая сила перемецая столик 4

Причем все параллельные между собой кольца пьезокерамических преобразователей соединяются между собой и подключаются к одному из источников многофазных электрических колебаний, другие, параллельные между собой кольца, подключаются к второму источнику. разователей разделены на сектора и подключены к многофазному источнику высокочастотных электрических колебаний (2).

Недостатками этого устройства являются сложная конструкция и невозможность осуществления сложного движения столика по заданной программе, Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей, т.е. осуществленйе движения перемещаемого щ объекта по трем координатам с независимым управлением и упрощейие кон-, струкции.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основание, закрепленные на нем пьеэокера.мяческие преобразователи, подключенные к многофазным р источникам высокочастотных электрических колебаний через коммутатор режимов работы и столик, фрикциоино сопряженный с 20 пьезокерамическими преобразователями, преобразователи выполнены в виде пустотелой пьезокерамической сферы с вырезами, образующими два монолитных перекрещивающихся кольца, при- 25 чем преобразователи сопряжены со столиком в зоне пересечения колец.

На фяг.l показано предлагаемое устройство, разрез1 на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - разрез З0

А-A на фиг.2; на фиг.4 - схема раз-, деления электродов колец пьезокерамических преобразователей на электродные сектора и подключение - их к многофазным источникам электрических колебаний через коммутатор режимов работы (не показан) 1 на фиг.5 - схема действуюцих сил в случае движения столика с поворотом; на фиг.6— схема действующих сил в случае движения столика по линии.

Устройство содержит корпус l закрепленные на нем при помощи держателей 3 пьеэокерамнческие преобразователи 2,состояцие из двух перекрещивающихся монолитных колец, и 4$ перемещаемый столик 4, фрикционно сопряженный с гьезокерамяческими преобразователями 2. Пьезокерамические преобразователи 2 соприкасаются со столиком 4 в зонах пересечения колец

S на которых закреплены металлические башмаки 5 (фиг.2), предотвращающие износ пьезокерамики в зоне контакта.

Устройство работает следующим образом.

При подключении пьеэокерамических преобразователей 2 (фиг.l) к источникам многофазных, например двухфазных, электрических колебаний, через коммутатор режимов работы (не показан) в кольцах пьезокерамических 4© преобразователей возбуждаются бегущие волны высокочастотных механических деформаций. В зоне контакта пьезокерамическнх преобразователей 2 (фиг.l) и столика 4 образуется дви- 4$

Работу координатного привода при подключения обеих источников электрических колебаний к кольцам пьезокерамнческих преобразователей иллюстрирует схема (фиг.6) действующих сил одного пьезокерамического преоб» раэователя. Если фазы-источника электрических колебаний подключить к электродам колец так, чтобы в одном кольце бегущая волна высокочас" тотных механических деформаций распространялась в направлении, создаваемого ею вектора F, а в другом кольце в направлении вектора F (фиг.6}, то результирующая сила, перемещая столик 4 (фиг.l), будет суммарный вектор РЕ Перемещение столика 4 будет происходить в направления суммарного вектора F,. Реверс столика 4 осуществляется путем изменения распространения в кольцах бегущих волн высокочастотных механических .цеформаций, т.е. путем изменения подключения фаз источника электрических колебаний к электродным секторам колец пьезоэлектрических преобразователей. Если изменить направление распространения бегущих волн высокочастотных механических деформаций в параллельных между собой кольцах (фиг.б,вектор силы F> ) пьезокерамических преобразователей, то перемецение столика будет происходить по направлению суммарного вектора силы Г. (фиг.б) . Реверсирование движения происходит аналогично вышеописанному. Перемещение столика по координатам Х и Y осуцествляется путем подключения к источнику электрических колебаний только параллельных направлению движения колец пьезокерамических преобразователей.

Так, для движения столика по координату Х к источнику многофазных электрических колебаний подключаются только те кольца пьезокерамических преобразователей, движущая сила которых (фиг.5) обозначена векторами

F«s F<«z FMs., а по кооРдинате Y— векторами F, Р я F><". Реверс движения осуцествляется аналогично вышеописанному.

Движение столика с поворотом по углу осуцествляется путем создания в пьезокерамических преобразователях результирующей движущей силы в разных направлениях.

На фиг.5 приведена схема действуиицих сил для случая движения столика по углу. Если к преобразовате"851563 лям фазы источников электрических колебаний подсоединить так, чтобы в кольцах первого;преобразователя возбуждались бегущие волны в создающие движущие силы F и F„ в кольцах третьего преобразователя в Г и F а в кольцах второго преобразователя в F gи Г „то результирующие векторы силы первого F и третьего F> преобразователей будут однонаправлены а вектор Г второго преобразователя будет направлен в противоположную сторону. Действие сил по указанной схеме приводит к вращательному движению столика. Возможно несколько вариантов осуществления вращательного движения. Если в преобразователях создать волновые колебания только в однбм кольце создающие, например, движущие силы первого преобразователя Г, второго Fqq и третьего пре( образователя Г (фиг.5), то резуль- . Щ тирующее движение столика будет происходить по углу поворота. Реверсирование движения осуществляется аналогично вышеописанному.

Амплитуда высокочастотных механи- р .ческих волновых колебаний колец пьеэокерамических преобразователей, а тем самым развиваемое усилие, изменяется в зависимости от амплитуды напряжения источников электрических колебаний. Возможность изменения развиваемых усилий пьезокерамических преобразователей и разновидности подключения их колец к многофаэным источникам электрических колебаний через коммутатор режимов работы позволяет осуществлять сложное движение столика в плоскости.

Шаговый режим перемещения координатного вибропривода достигается подсоединением пьеэокерамических преобразователей к многафазным источникам электрических колебаний только на некоторое время с выбранной частотой подключений.

Экспериментальные исследования лабораторного макета показывают, что предлагаемое устройство позволяет осуществлять движение перемещаемого объекта по двум координатам и по углу поворота с независимым управлением и сложное движение в плоскости.

Формула изобретения

Координатный вибропрнвод, содержащий основание, закрепленные на нем пьезокерамические преобразователи, подключенные к многофаэным источникам высокочастотных электрических колебаний через коммутатор режимов работы и столик, фрикцнонно сопряженный с пьезокерамическими преобразователями, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей н упрощения конструкции, преобразователи выполнены в виде пустотелой пьезокерамической сферы с вырезами, образующими два монолитных перекрещивающихся кольца, причем преобразователи сопряжены со столиком в зонах пересечения колец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 529509, кл. Н 01 L 21/66, 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2606358/18-10,. кл. С 02 В 21/32, 1978,