Устройство для прецизионного перемещения изделий

 

Всесо -.;

n N C Д,ЯЫ,9)фью, ggggpg изоьеитиния

4:Оюа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.04.75 (21) 2124556/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл. Н 01 L 21/66

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано25.09.76,Бюллетень №З5 (53) УДК 621.882 (088. 8) (45} Дата опубликования описания 28.12.76 (72) Авторы изобретения

Е. А. Иванов, А. А. Сазонов и В. В. Сильченкова

Московский институт электронной техники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ПЕРЕМЕШЕНИЯ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к радиотехнике и микроэлектронике и может найти применение в сборочном оборудовании, в координатных измерительных устройствах, в оптико-механических инструментах и других устройствах.

Известно устройство для прецизионного перемещения изделий, содержащее привод в виде пьезоэлектрических преобразователей, один из которых центрально расположен и предназначен для превращения статического опорного трения перемещаемого объекта в кинетическое с помощью вибрации, а два других преобразователя смонтированы с противоположных сторон объекта на одной оси для перемещения объекта в любом из двух противоположных направлений (1)

Известно устройство для точного перемещения, которое для перемещения тела по одной координате, содержит стол с прижимны- gp ми опорами, испытывающими воздействие привода в виде двух групп пьезопреобразователей с направляющей 2 ) .

Однако известные устройства имеют сложную конструкцию, требующую прецизионной 5 обработки деталей, большое количество пье,зокерамическпх преобразовате.тей, сложны

B управлении, обладаю-. неве. сокой на ежностью, малым бь.стродействце.п, так как за одним рабочим циклом следуют два -.одготсвительных.

Целью изобретения является упрощение конструкции v управления, повы ление быст— родействия и надежности устройства.

3то достигается Te%1, что каждый из элсктромеханических преобразова-.елей установлен под углом и жестко прикреплен одним концом к координатному стог-.у, причем геометрические осп преобразователей пересекаются в одной — î÷êå по вертикали, проходящей через центр тяжести стола.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — векторное разложение сил в опорах при: а) сжатии электромеханического преобразователя; б) расширении электромеханического преобразователя, Устройство содержит Kooрдинатный стол

1, привод для его перемещения в плоскости по координатам Х, У и углу поворота

d, представляющий собой три электромеха529509 нических (пьезоэлектрических) преобразователя 2, и опоры 3 с точечным контактом (например, сферические).

Преобразователи 2 одними концами жестко присоединены к координатному столу 1, а другим через опоры 3 подвижно установлены на направляющей 4 под острым углом к плоскости последней, к электродам которых подводится управляющее напряжение (соединительные провода на фиг. 1 не по- 6 казаны).

При подаче управляющего напряжения на электроды пьезоэлектрических преобразователей 2 последние согласно обратному пье,зоэффекту деформируются. При сжатии пьезоэлемента (фиг, 2а) вертикальная составляющая силы сжатия F» пьезоэлемента обеспечивает уменьшение силы трения опоры о поверхность направляющей 4, горизонтальная составляющая Fg- перемещение опор.

26

При расширении пьезоэлемента (фиг. 2б) вертикальная составляюшая сильr расширения Fg увеличивает силу трения опоры 3 о поверхность направляющей 4, при этом за счет горизонтальной составляющей I L, И происходит перемещение координатного стола 1. ри подаче на пьезоэлементы управляющего напряжения высокой частоты частота выбирается из условия возникновения механического резонанса в пьезоэлементах и

30 может постигать единиц или десятков килогерц, попеременное расширение и сжатие пьезоэлементов приводит к попеременному перемещению опор 3 и координатного стоМ ла 1, Направление перемещения определяется геометрической суммой скоростей перемещения коорцинатного стола при подаче на.пряжения на все три пьезоэлемента. Изме46 непие амплитуды управляющих напряжении на пьезоэлементах обеспечивает перемещение координатного стола 1 в любом направлении в плоскости координат X,Ó и разворот его по углу А

Угол наклона пьезоэлементов относитель- 4б но плоскости перемещения выбирается из условия необходимой скорости перемещения и массы координатного стола, При малом угле наклона (фиг. 2) увеличивается горизонтальная составляющая силы расшире56 ния пьезоэлемента F q и скорость перемещения. Однако при этом уменьшается вертикальная составляющая 3, à следовательно, на меньшую величину уменьшается сила трения в опоре, т.е. уменьшается допустимая масса коорпинатного стола.

Как показывают теоретические исследования пля увеличения устойчивости прямолинейного движения необходимо, чтобы геометрические оси пьезоэлементов пересекались в одной точке, совпадающей с проекцией центра тяжести устройства на плоскость, параллельную плоскости направляющей и проходящую через эту точку. Причем достигается больший эффект, если точка каса- ния опоры направляющей располагается ближе к вертикальной оси, проходящей через центр тяжести, чем точка крепления пьезоэлементов к координатному столу, т.е. подвижные концы пьезоэлементов должны быть направлены в сторону центра тяжести координатного стола.

Устройство содержит минимальное количество преобразователей пля перемещения координатного стола по трем координатам, требует простой схемы управления, обеспечивает высокую плавность перемешения,за счет малой дискретности за оцин период управляющего напряжения (дискретность менее 0,1 мкм) и высокую скорость перемещения благодаря минимальному количеству (оцин) вспомогательных циклов (перемещение опоры).

Формула изобретения

Устройство пля прецизионного перемещения изделий в плоскости по трем координатам, содержащее стол, направляющую и привод в виде электро".леханических преобразователей, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и управления, повьгшения быстродействия и надежности, каждый из электромеханических преобразователей установлен поц углом и жестко прикреплен одним концом к координатному столу, причем геометрические оси преобразователей пересекаются в одной точке по вертикали, проходящей через центр тяжести стола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Патент США № 3808488, Класс 310-8.2, 1973 г.

2. Авторское свидетельство СССР № 295491, М, кл. Н 01 Y 7/00, от 1971г. (прототип).

529509

Составитель Н. Сменов

Редактор Л. Народная Техред А. Демьянова Корректор С. Шекмар

Заказ 5359/143 Тираж 963 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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