Манипулятор

Манипулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАННЫЕ

ИЗОБРЕГЕИКЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 070277 (21) 2450213/25" 21 (51)M. Кл, В 21 Х 13/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.382. .002 (088,8) Опубликовано 30-1179. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования списания 041279 (72) Автор изобретения

A. Ф.Скляров (7т) Заявитель (54) МАНИПУЛЯТО1-

Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в электронных микроскопах, в лазерной технике и т.д.

Известен механизм для прямолинейного перемещения детали при нанесении покрытий в вакууме, где каретка соединяет средние части нескольких упругих опор, своими концами жестко закрепленных в корпусе. Через упругие опоры пропускается электрический ток, вследствие чего последние нагреваются, испытывают температурное

° удлинение и преобразуют последнее в увеличенную стрелу прогиба средней ll5 части. При охлаждении движение происходит с обратным знаком (1j.

Недостатком известного устройства является значительная инерционность действия, так как процесс охлаждения 20 в вакууме вследствие отсутствия конвекции идет очень медленно. Принудительное охлаждение, например, с помощью воды вызывает усложнение конструкции, так как требует наличия вводов в вакуум хлад-агентов, что не позволяет использовать преимущества известных устройств (а именно: исключение необходимости передачи дви,жения через стенку вакуумной камеры 30 и, следовательно, различного рада герметизирующих элементов типа сильФоков, резиновых манжет и т.д.) полностью. Малое быстродействие (не менее 5-7 с при наличии принудительного охлаждения опор) не позволяет подключить такие устройства к автоматической системе управления перемещением рабочих обьектов.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является манипулятор, содержащий корпус, пьеэопреобраэователи с закрепленными в них.гибкими элементами, например, в виде плоских ленточных пружин и подложкодержатель (2).

Недостатком известной конструкции является низкая точность перемещения подложкодержателя.

Цель изобретения — повышение точности перемещения.

Это достигается тем, что в манипуляторе, содержащем корпус, пьезопреобразователи с закрепленными в них гибкими элементами, например, в виде плоских ленточных пружин и под ложкодержатель,.пьеэопреобразователи неподвижно закреплены на корпусе, а

700266

35 гибкие элементы жестко соединены с подло>ккодержателем.

Па черте>ке схематически показан прецлагаемый манипулятор.

Манипулятор состоит из корпуса 1,. внутри которого расположен подложкоР ,цержатель 2 на опорах, выполненных в виде плоских ленточных пружин 3 и

4, связанных между собой в средних частях посредством подложкодержателя

2, а своими концами жестко соединенных с пьезопреобразователями 5„. 6 и

7, 8 соответственно, которые в свою очередь жестко например,, при помо= щи сварки закреплены в корпусе. ПьезОпоеобразователи выполнены в,виде единичных пьезоэлементов (таблеток), сКлеенных или сваренных Между собсй через промежуточные †. епестки 9,,которые по группам соединены с соответствующими полюсами источника питания

10, Ла стержне расположена обрабаты- 20 ваемая деталь 11. Упругих опор может быть и более двух, при этом расположение их может быть осуществлено в одной плоскости относительно подложкодержателя через равные угловые 25 промежутки. Для обеспечения однозначности хода упругие опоры при сборке нагружаются до предела потери устойчивости и принимают форму полуволны синусоиды с одинаковым направлением 30 прогиба средней части.

Манипулятор работает следующим образом.

При одновременной подаче напряжения прямой полярности на пьезопреобразователи, состоящие из одинакового количества пьезотаблеток,. последние s силу обратного пьезоэффекта

;Лспытывают в электрическом поле рас:тяжение, увеличиваются в продольном (осевом) направлении и,цеформирую..

gïpóãèå опоры, сжимая их продольно, от чего последние в силу свойства. умножения увеличивают малые продольные деформации и увеличенные в 1 раз поперечные перемещения, т.е. движение подложкодержателя осуществляется по чертежу влево. При уменьшении подаваемого напряжения до нуля пьезопреобразователи принимают исходную длину, а затем при перемене знака подаваемого напряжения они испытывают сжатие и подложкодержатель перемещается вправо (см. чертеж), Яапример, при числе таблеток 25 в каждом пьезопреобразователе (ма- 55 териал ЦТС-19), величине подаваемого напряжения + 400 В каждый пье;зостолбец обеспечивает продольную де=

Формацию опоры в 12 мк (б мк), Следсвательно, суммарная продольная 0 деформация каждой из опор равна 24 мк, При оптимальной величине продольной деформации передаточное отношение каждой опоры равно = 20, таким образом, ход стержня равен

8=ь q=z4мк2о=4Вомк о,5мм

Каждой величине напряжения соответствует определенное перемещение подложкодержателя 2.

Учитывая то, что можно обеспечить малые величины напряжения, поцаваемого на пьезопреобразователи, возможно в пределах укаэанного выше хода получать перемещения подложкодержателя, начиная с десятых и даже сотых долей мк, и, таким образом, получить весьма точные и плавные перемещения обрабатываемой детали.

Обладая черезвычайно малой инерционностью, пьезопреобразователи с высокой частотой способны отрабатывать управляющий сигнал с источника питания 10,. так как максимальная частота обработки механизма определяется резонансной частотой упругих опор при поперечных колебаниях массы подложкодержателя. При соответствующей жесткости упругих опор величина этой частоты может достигать сотен герц и более.

Таким образом, манипулятор с такими параметрами по быстродействию может быть использован в системах с автоматическим управлением перемещением объектов в вакууме., Высокая тс>чность перемещения подложкодержателя обеспечивается отсутствием в цепи, кинематических пар с внешним трением, отсутствием люфтов и износа. Отсутствие необходимости применения для работы различного рода смазок делает предлагаемый манипулятор предпочтительным для использования в вакууме.

Формула изобретения

Манипулятор, содержащий корпус, пьезопреобразователи с закрепленными в них гибкими элементами, например„ в виде плоских ленточных пружин и подложкодержатель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности перемещений, пьезопреобразователи неподвижно закреплены на корпусе, а гибкие элементы жестко соединены с подложкодержателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 337448, кл. С 23 С 13/08, 1972, 2„, Патент ГДР Р 108172, кл.

С 23 С 13/00, 1974 (прототип) .

700266

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Л. Бесполова

Редактор E.Kàðàóõîâà Техред g.мужик

Заказ 7294/11 Тираж 1034

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Корректор М. Пожо

Подписное