Устройство микроперемещений и способ сборки и монтажа активного биморфного элемента устройства

 

Изобретение относится к области электротехники , касается магнитострикционных устройств микроперемещений и может быть использовано в контрольно-измерительной, оптико-механической технике, лазерных системах , системах наведения и т.д. Целью изобретения является повышение точности и эффективности отработки перемещений. В корпусе устройства размещен активный биморфный элемент, выполненный из магнитострикционных материалов с разными по знаку коэффициентами магнитострикции. До соединения в общий элемент хотя бы одну из пластин подвергают действию продольных напряжений, пластину из материала с отрицательным коэффициентом магиитострИ ции - напряжению растяжения , с положительным - сжатия. После соединения пластин в элемент действие напряжений снимают. После установки в корпусе элемент действием поперечных сил выпрямляют. Активный элемент установлен в корпусе с помощью роликовых подшипников по концам элемента. В средней части элемент подпружинен нагруженным пружинным элементом, напротив которого находится выходной шток устройства. Способ изготовления и монтажа биморфного элемента совместно с описанной конструкцией самого устройства позволяет добиться равномерных по сечению пл§стин упругих напряжений , что повышает линейность магнитомеханических характеристик. Это приводит к повышению точности и эффективности обработки перемещений. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4658774/25 (22) 06,03.89 (46) 15.05.93. Бюл. № 18 (71) Уф с и а иац о ный институт

Серго Орджоникидзе (72) С.Т,Кусимов, П.А.Грахов, А.З.Тлявлин, Л.В.Грахова, А.M.Ïðoõîðîâ, Н.Л.Попов и

С.В,Любарский (56) Патент США ¹ 2542075, кл, 310-26, 1951.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1111651, кл. Н 01 L 41/12, 1984. (54) УСТРОЙСТВО МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ И СПОСОБ СБОРКИ И МОНТАЖА АКТИВНОГО БИМОРФНОГО ЭЛЕМЕНТА

УСТРОЙСТВА (57) Изобретение относится к области электротехники, касается магнитострикционных устройств микроперемещений и может быть использовано в контрольно-измерительной, оптико-механической технике, лазерных си. стемах, системах наведения и т.д. Целью изобретения является повышение точности и эффективности отработки перемещений.

В корпусе устройства размещен активный биморфный элемент, выполненный из магИзобретение относится к области электротехники, касается магнитострикционных устройств микроперемещений и может быть использовано в контрольно-измерительных приборах, оптико-механических и лазерных системах, системах наведения и т.д, Целью изобретения является повйше- . ние точности и эффективности обработки перемещений.

На фиг.1 схематично показано устройство микроперемещений в разрезе; на фиг.2—

ÄÄS&ÄÄ 1612927 А1

yr)s Н 02 N 2/00, Н 01 (41/22 нитострикционных материалов с разными по знаку коэффициентами магнитострикции. До соединения в общий элемент хотя бы одну из пластин подвергают действию продольных напряжений, пластину из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции — нап ряжению растяжения, с положительным — сжатия, После соединения пластин в элемент действие напряжений снимают. После установки в корпусе элемент действием поперечных сил выпрямляют. Активный элемен r установлен в корпусе с помощью роликовых подшипников по концам элемента. В средней части элемент подпружинен нагруженным пружинным элементом, напротив которого находится выходной шток устройства, Способ изготовления и монтажа биморфного элемента совместно с описанной конструкцией самого устройства позволяет добиться равномерных по сечению пластин упругих напряжений, что повышает линейность магнитомеханических характеристик. Это приводит к повышению точности и эффективности обработки перемещений. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил. этапы сборки и установки активного биморфного элемента, являющегося частью уст. ройства.

Устройство содержит активный биморфный магнитострикционный элемент 1, выполненный в виде спая двух пластин 2 и 3 из разных магнитострикционных материа loB, причем материал пластины 2 имеет отрицательный коэффициент магйитострикции, а материал пластины 3 — положительный. Биморфный элемент 1 установлен в корпусе 4

1612927 посредством четырех попарно разнесенных по концам элемента 1 роликовых подшипников 5 и напруженного пружинного элемента 6 в виде тонкой пластины-мембраны

7, закрепленной по периферии на корпусе детали 8. Средняя часть пластины-мембраны 7 соединена с биморфным элементом.

Пружинный элемент регулируется винтом 9.

Свободное пространство между концами биморфного элемента 1 и корпусом 4 по Обе стороны от роликов 5 заполнено эластичным материалом 10 с ферромагнитным наполнением. На корпусе 4 размещена обмотка 11 намагничивания. Выходное перемещение снимается с выходного штока

12, Обьектом данного изобретения является также способ. сборки и монтажа активного биморфного элемента 1, Способ осуществляют следующим образом (фиг.2), До соединения пластик 2 и 3 в общий элемент их подвергают действию продольных напряжений, причем пластину 2 из материала с отрицательным коэффициентом, магнитострикции — напряжению растяже,ния, а пластину 3 из материала с положи тельным коэффициентом магнитострикции напряжению сжатия (фиг.2а). В напряженном состоянии пластины 2 и 3 жестко соединяют, например склеивают, в общий элемент. При снятии напряжений элемент 1 изгибается так, что возникает вогнутость со стороны пластины 2, подвергавшейся до соединения напряжени о растяжения. При этом в сечении пластин возникают напряжения, схематично изображенные на фиг.26 справа. После этого биморфный элемент устанавливают при помощи роликовых подшипников 5 в корпусе 4, и поперечной силой, создаваемой пружинным элементом, воздействуют на центральную часть биморфного элемента, выпрямляя его до плоского состояния. При этом в поперечном сечении пластин возникают напрях<ения, схематично изображенные на фиг.2в справа.

Устройство с активн ым биморфн ым элементом, собранным и смонтированным способом, описанным выше, работает следующим образом.

При подключении обмотки 11 намагничивания к истОчнику постОянного TQKB HBгруженные пластины 2 и 3 намагничива отся и активный биморфный элемент 1, преодолевая силу сопротивления пружинного элемента 6, получает прогиб в сторону пластины 3 из материала с положительной магнитострикцией. При этом происходит перемещение выходного штока 12. Величина этого перемещения может регулироваться величиной тока в обмотке намагничивания. Нагруженный пружинный элемент может использоваться для предварительной юстировки нагрузки. Если необходимо получить колебательные движения на выходном штоке, то обмотка намагничивания подключается к источнику переменного тока непосредственно или при наличии постоянного подмагничивающего тока. При этом эластичный материал 10 служит эффек10 тивным демпфером, и при достаточно высоких частотах закрепление концов активного элемента приближается к условиям жесткого защемления.

Предварительное формирование равномерных по сечению пластин упругих напряжений повышает линейность магнитомеханических характеристик, что совместно с увеличением х<есткости активного элемента позволяет повысить точность перемещений. С другой стороны, наличие напряжений соответству ощего знака B пластинах вызывает увеличение величины относительной магнитострикционной деформации, что, в конечном счете, позволяет увеличить эффективность прогиба активного элемента на 25 — 30;ь.

Формула изобретения

1. Устройство микроперемещений, содержащее активный биморфный элемент в виде двух жестко соединенных пластин, выполненных из материалов с разными по значению коэффициентами магнитострикции, обмотку намагничивания и корпус из магнитопроводящего материала, в котором би35 морфный элемент установлен с помощью нагруженного пружинного элемента, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и эффективности обработки перемещений, биморфный элемент закреплен в корпусе обоими концами посредством роликов,. выполненных из ферромагнитного материала и размещенных попарно на обеих плоскостях биморфного элемента таким образом, что их оси расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости биморфного элемента и его боковым граням, а пружинный элемент установлен в центральной части биморфного элемента, являющейся выходом устройства, при этом пространство между концами биморфного элемента и корпусом по обе стороны от роликов заполнено эластичным демпфирующим материалом.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что пружинный элемент выполнен в виде пластины-диафрагмы, закрепленной по периферии на корпусе, а средней частью соединенной с биморфным элементом.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что пружинный элемент выполнен регулируемым, 4. Устройство по пп,1 — 3. о т л и ч а ю щ ее с я тем, что диаметр роликов меньше толщины биморфного элемента, а эластичный материал выполнен с ферромагнитным напол н ителем. 5

5. Способ сборки и монтажа активного биморфного элемента устройства, заключающийся в том, что пластины из разных магнитострикционных материалов соединяют, устанавливают в корпус и подвергаютдейст- 10 вию поперечных сил, о тл и ч а ю шийся тем, что до соединения пластин по крайней мере одну из них подвергают действию продольных напряжениЙ, причем пластину, выпол15 иенную из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции,— напряжению растяжения, а пластину с положительным коэффиц;,.во том магнйто „"трикции напра:кению сх атия, после соединения действи) . напряжений снимают, а после услгановки п корпус подвергаютдействию поперечных сил, направленных на выпр.:,. 1ленкз биморфногс элемента.

Я.Способпоп5,отли ающийся тем, -и."". деР,ствием поперечных сил биморфный элем .н=. Bf»l.ðëìëÿþ-: да плоского сос1-оя н ив.

Устройство микроперемещений и способ сборки и монтажа активного биморфного элемента устройства Устройство микроперемещений и способ сборки и монтажа активного биморфного элемента устройства Устройство микроперемещений и способ сборки и монтажа активного биморфного элемента устройства 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике , а именно к исполнительным устройствам малых перемещений, и может быть использовано в станкостроении, приборостроении и других областях техники

Изобретение относится к исследованию поверхности, в частности туннельными микроскопами и литографами

Изобретение относится к устройствам высокоточного позиционирования волоконных световодов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах ;позицирования - носителей информации и других объектов

Изобретение относится к области автоматики и приборостроения

Изобретение относится к исследованию поверхности, в частности туннельными микроскопами и литографами

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при разработке вибродвигателей

Изобретение относится к линейным шаговым двигателям со стрикцяонными движущими элементаг1и и может быть использовано в станках и оптических приборах

Изобретение относится к устройствам высокоточного позиционирования волоконных световодов

Изобретение относится к пьезоэлектрическим приборам, а именно к пьезодвигателям на основе пьезоэлектрических вибровозбудителей

Привод // 1330601

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах ;позицирования - носителей информации и других объектов

Изобретение относится к малогабаритным пьезодвигателям для систем автоматики и приборостроения

Изобретение относится к механизмам, предназначенным для преобразования радиального перемещения пьезокерамики в линейное перемещение подвижного элемента, и может использоваться в исполнительных органах автоматических устройств
Наверх