Устройство прецизионного позицирования

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

0 П И С А Н И Е ()928470

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 17.11.80 (21) 3005229/18-25 с присоединением заявки М— (23) Привригет— (51)М. Кл.

Н 01 1 41/08

ВвударатвапвВ кенитвт

СССР ав делан язабретевхй и открытий

1 (53) УДК 537.228..1 (088.8) Опубликовано 15.05.82. бюллетень М 18

Дата опубликования описания !50582

В. И. Алексеенко, P. 10. Бансявичус, А. В. Бусилас, . с и К. М. Рагульскис

t

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПРЕЦИЗИОННОГО ПОЗИЦИРОВАНИЯ

Изобретение относится к приборостроению а именно к устройствам точного позицирования, и может быть использовано. в устройствах требующих прецизионного перемещения изделий в координатно-измерительных приборах, в оптико-механических приборах, в робототехнике и т.д.

Известно устройство для прецизионного перемещения иэделий, содержащее основание, объект позицирования и пьезоэлектрический привод (11.

Недостатком устройства является его относительная сложность, поскольку для перемещения по каждой из координатных осей используется самостоятельный пьезопривод.

Известно также устройство прецизионного поэицирования, содержащее основание, объект позицирования и пьезоэлектрический привод (21

В известном устройстве пьезоэлектрические преобразователи привода перемещаются вместе с объектом позицирования и прижаты к нему пружинами, установленными неподвижно относительно основания. Это приводит к ограни- чению хода перемещения и к зависимости параметров позицирования от величины перемещения.

Кроме того, позицирование возможно толькс по трем координатам. Все это ограничивает функциональные возможности устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения позицирования по пяти степеням свободы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве прецизионного позицирования, содержащем основание, объект позицирования и пьезоэлектрический .привод, объект позицирования выполнен в виде шара, снабженного каналами управления с кубической полостью в центре, а привод выполнен в виде пьезокерамического вибратора в форме куба, который расположен с зазорами по трем координатам в указанной полости.

На фиг. 1 изображено устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 — разрез, А — А на фиг.

1; на фиг. 3 и 4 — положение пьезоэлектрического привода при повороте объекта.

В корпусе 1 расположен объект позицирования 2, упруго поджатый к основанию корпу са 1 через втулку 3 и пружину 4 крышкой

928470 объекта 2 производится несимметричным смещением вибратора 6 около оси, вокруг которой производится вращение. (фиг. 4). В этом случае возбуждаемые импульсы создают вращающий момент, поворачивающий объект поэицирования 2. Управляя положением вибратора

6 через каналы управления 10, как показано на фиг. 4 в плоскости ХУ, получают поворот вокруг оси 2, в плоскости ЕУ вЂ” поворот воlo круг оси Х, в плоскости ZX — вокруг оси У.

Таким образом, имея 24 канала управления положением вибратора 6, можно осуществить позицирование по пяти степеням свободы, т.е. иметь десять различных движений (с учетом реверса). Позицирование возможно только последовательно по каждой степени свободы.

Чувствительность предложенного устройства очень велика, так как амплитуды колебаний малы (несколько микрометров), а частбты большие (от 20 до 200 кГц).

Устройство прецизионного позицирования обеспечивает позицирование по пяти степеням свободы при относительной простоте конструкции.

5. Объект позицирования 2 выполнен в виде шара с кубической полостью в центре, в которой с определенным зазором по всем трем координатам располагается пьезоэлектрический вибратор 6, имеющий форму куба, поляризо-, ванного по направлению, перпендикулярному направлению нанесенных на две его параллельные грани электродов 7 и 8, которыми он подключен к генератору высокочастотных ко.лебаний 9, причем в теле объекта 2 симметрично на определенном расстоянии от граней кубической полости выполнены 24. канала управления 10.

Работает устройство следующим образом.

При подключении генератора 9 к пьезоэлектрическому кубическому вибратору 6 последний начинает совершать высокочастотные резонансные колебания с частотой

25 с

f =

28 где с — скорость звука в материале вибратора; г, — высота куба. (Вибратор 6, находясь в кубической полости позицируемого объекта 2, управляется, например, при помощи дискретной струйной техники, для работы которой в теле объекта выполнены 24 канала управления 10. В каждом углу кубической полости расположено по

3 канала, каждый из которых направлен по одной из координат Х, У, Z (фиг. 1 и 3).

Таким образом, в плоскостях, параллельных плоскости ХУ, расположено 8 каналов, и в плоскостях, параллельных плоскостям XZ, YZ, также по 8 каналов. Прижимая вибратор

6 одной из плоскостей куба к соответствующей плоскости полости, производят генерирование импульсов в соответствующую сторону, за счет чего происходит перемещение объекта позицирования 2 в этом направлении (фиг.2).

Управляя положением вибратора 6 через каналы, расположенные в плоскостях, параллельных плоскости ХУ, получают движение объекта 2 или по оси Х или по оси У, в зависимости от направления каналов управления 10, соответственно, илн по Х или по У. Поворот

Формула изобретения

Устройство прецизионного позицирования, содержащее основание, объект позицирования и пьезоэлектрический привод, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения позицирования по пяти степеням свободы, объект нозицирования выполнен в виде шара, 35 снабженного каналами управлены с кубической полостью в центре, а привод выполнен в виде пьезокерамического вибратора в форме куба, который расположен с зазорами по трем координатам в указанной полости.

4О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР N 674123, кл. Н 01 1 41/10, 1978.

2. Патент С16А И 3808488, кл. 310 — 8.2, 45 опублик. 1977 (прототип) .