Устройство прецизионного позиционирования

 

Союз Советских

Социалистически к

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 291279 (21) 2860930/18-25

<»>864386

С51)М. Кл.з с присоединением заявим Но (23) Приоритет—

H 01 L 41/08

Н 02 N 11/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 15.0981.Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 150981 (53) YQK 537. 228.1 (088. 8) Г--=-—

В. И. Алексеенко, Р. I0. Бансевичюс, К. М. Рагульск и В.П.Жекас (72) Автор изс бретения

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ПРЕЦИЗИОННОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к приборостроению,а именно к устройствам точного позиционирования, и может быть использовано при решении задач, требующих прецизионного перемещенйя изделий в сборочном оборудовании, в оптико-механических приборах, в координатных измерительных приборах, в робототехнике и т.д.

Известно устройство для прецизионного перемещения иэделий, содержащее основание, столик, приводные пъеэоэлектрические преобразователи Г13 °

Недостатком данного устройства является отсутствие поворота столика вокруг его центральной оси, обусловленное тем, что продольные оси преобразователей пересекаются в точке, расположенной на центральной оси столика. Поворот столика относительно 20 любой другой оси приводит к изменению всех координат центра столика, что значительно усложняет управление ра- ботой устройства. Кроме того, наклонное расположение пъезопреобразователей между столиком и основанием, заставляющее их нести на себе всю нагрузку от массы столика и перемещаемого иэделия, приводит к возникновению в теле преобразователей 30 сложного напряженного состояния, искажающего форму колебаний преобразователей, в конечном счете сказывающегося на характере движения столика, затрудняющего управление, понижающего надвжность работы устройства.

Известно также устройство для прецизионного перемещения изделий, содержащее основание, столик, приводные пъезоэлектрические преобразователи, подключенные к генератору высокочастотных колебаний 12 .

Недостатками данного устройства являются ограниченный ход столика и зависимость параметров позиционирования от величины его перемещения, а также то, что приводные пьезоэлектрические преобразователи перемещаются вместе со столиком, в то время как поджимающие пружины, расположенные между преобразователями и корпусом, всегда остаются неподвижными относительно корпуса, что приводит к изменению параметров позиционирования в зависимости от величины перемещения столика.

Цель изобретения — расширение

Функциональных воэможностей и обеспечение независимости параметров по864386 зиционирования от величины перемещения столика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основание, столик, приводные пъезоэлектрические преобразователи, подключенные к генератору высокочастотных колебаний, столик выполнен с четырьмя попарно-перпендикулярными выемками, расположенными в плоскости, 1 параллельной основанию, в каждой иэ которых с упругим натягом установле-

„ны по два пъезоэлектрических преобразователя, одним концом упирающихся в стенки выемок.

На фиг.1 показано расположение пъезокерамических стержней в выемке 15 столика, форма колебаний пъезокерамических стержней,разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 — то же, вид сверху беэ( крышки столика.

Устройство прецизионного поэици- 2О онирования состоит из крышки 1 столика с прижимной планкой 2, крепящейся на столике 3, в теле которого выполнены попарно-перпендикулярно— расположенные выемки 4-7 (фиг.2).

В каждой выемке смонтирована в держателе 8 и разжата пружиной 9 пара пъеэокерамических стержней 10 и 11, 12 и 13,14 и 15,16 и 17 соответствен- но, причем каждый стержень одним кон.цом упирается на пружину 9, а другим в стенку выемки столика 3 (фиг.1 и 2), Электроды каждого из стержней 10-17 через коммутирующее устройство 18 подсоединены к генератору 19 высокочастотных колебаний. Столик 3 располагается на основании 20.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения с генератора 19 через коммутирующее устройство 40

18 на электроды одного из пъеэокерамических стержней 10-17 последний начинает совершать высокочастотные резонансные колебания по длине с частотой 45

l где с — скорость звука в материале стержня; длина стержня.

По длине преобразователя укладывается половина волны. Стержень, совершая нысокочастотные колебания, одним концом ударяется в стенку выемки столика 3, а другим своим концом опирается на пружину 9, которая в момент удара сглаживает импульс силы удара стержня, направленный в ее cTQрону. Таким образом, в зоне контакта корпуса столика 3 и стержня происходят высокочастотные пряьые микроудары, направленные в одну сторону. 60

Величина импульса силы удара в момент удара превосходит силу трения между корпусом стОлика 3 и основанием

20, что и заставляет столик совершать микроперемещения относительно основания 20. Комбинируя при помощи коммутирующего устройства 18 подключение различных стержней, получаем неограниченное движение столика по двум координатам Х, Y и поворот вокруг центральной оси на неограниченный угол (фиг.2). При подключении стержней 11 и 13 *олучаем движение, направленное по оси У вправо,для получения обратного движения подключаем стержни 10 и 12. Для получения движения по оси Х аналогичным образом подключаем стержни 14, 16 и 15, 17.

Для получения вращения (фиг.2) по часовой стрелке необходимо подключить стержни 11,15,12 и 16 для обратного" вращения — противоположные стержни.

Чувствительность такого поэиционирующего устройства велика (э изготовленном у заявителя макете пои преобразователях из пъеэокеоамического материала ЦТС-19 получена чувствительность 0,05 мк), так как амплитуды колебаний очень малы (несколько микрометров), а частоты большие от

20 до 200 кГц. Конструкция поэиционирующего устройства предельно проста. Предложенное позиционирующее устройство обладает. неограниченным ходом столика по двум координатам и неограниченным углом поворота столика вокруг его центральной оси, обусловленным тем,что; пружины, поджимающие приводные пъезопреобраэователи перемещаются вместе со столиком и поэтому сила их поджатия не зависит от величины перемещения столика.

Формула изобретения

Устройство прецизионного позиционирования, содержащее основание, столик, приводные пъеэоэлектрические преобразователи, подключенные к генератору высокочастотных колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и обеспечения независимости параметров позиционирования от величины перемещения столика, столик выполнен с четырьмя попарно-перпендикулярными выемками, расположенными в плоскости, параллельной основанию, в каждой из которых с упругим натягом установлены по два пъезоэлектрических преобразователя, одним концом упирающихся э стенки выемок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 529509, кл. Н 01 Ь 21/66, 1976.

2. Патент США М 3808488, кл. 310-8.2, опублик. 1973.

864386

Фиг.1

Составитель Т.Щукина

Редактор Н.Минко ТеяредЖ. Кастелевич Корректор C.Ùîìàê

Заказ 7811/77 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откритий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4