SU851563A1 - Координатный вибропривод - Google Patents

Description

: Изобретение относитс  к точному приборостроению и может быть использовано в устройствах позиционировани  и ориентации, например матриц и шаблонов в техническом оборудовании изготовлени  полупроводниковых элементов и интегральных микросхем, а также может найти применение в оптико-механических приборах в качестве препаратоводителей или координатных скарующих столов микроскопов. Известно устройство дл  прецизионного перемещени  изделий в плоскос ти по трем координатам, содержащее стол, направл ющую и привод в виде электромеханических преобразователей в котором каждый из электромеханичес ких преобразователей установлен под углом и жестко прикреплен одним коицом к координатному столу, причем геометрические оси преобразователей пересекаютс  в одной точке по вертикали , проход щей через центр т жести стола 1. Недостатком этого устройства  вл етс  отсутствие возможности движени  объекта по нескольким координатам одновременно, осуществл   сложное движение по заданной програкме. Известен также координатный вибропривод , содержащий основание, закрепленные на нем пьезокерамические преобразователи, подключенные к многофазным источникам высокочастотных электрических колебаний через коммутатор режимов работы. Преобразователи выполнены кольцеобразной формы. Две пары преобразователей жестко закреплены на двух параллельных образующих пр моугольной подвижной рамы и цилиндрическими поверхност ми соприкасаютс  с плоскостью неподвижного основани , две другие пары преобразователей жестко закреплены на неподвижном основании и цилиндрическими поверхност ми соприкасаютс  с упом нутыми образующими раил, еще две пары преобразователей жестко закреплены на других двух параллельных образующих рамы и цилиндрическими поверхност ми соприкасаютс  с плоскостью перемещаемого столика и две пары- кольцеобразных пьезокерамических преобразователей жестко закреплены на упом нутых последних образующих рама и цилиндрическими поверхност ми соприкасаютс  с боковыми поверхност ми перемещаемого столика , причем электроды всех преоваэователей разделены на сектора и одключены к многофазному источнику ысокочастотных электрических колеаний 2 .

Недостатками этого устройства  в ютс  сложна  конструкци  и невозожность осуществлени  сложного двиени  столика по заданной программе,

Цель изобретени  - расширение функиональных возможностей, т.е. осуествление движени  перемещаемого бъекта по трем координатам с незаисимым управлением и упрощение кон-, струкции.

Указанна  цель достигаетс  тем, то в устройстве, содержащем основание , закрепленные на нем пьезокерамические преобразователи, подключенные к многофазньп. источникам высокочастотных электрических колебаний через коммутатор режимов работы и столик, фрикционно сопр женный с пьезокерамйческими преобразовател ми , преобразователи выполнены в виде пустотелой пьезокерамической сферы с вырезами, образующими два монолитных перекрещивающихс  кольца, причем преобразователи сопр жены со столиком в зоне пересечени  колец. На фиг.1 показано предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - схема раз-, делени  электродов колец пьезокерамических преобразователей на электродные сектора и подключение их к многофазным источникам электрических колебаний через коммутатор режимов работы (не показан); на фиг.З - схема действующих сил в случае движени  столика с поворотом; на фиг,б схема действующих сил в случае движени  столика по линии.

Устройство содержит корпус 1, закрепленные на нем при покющи держателей 3 пьезокерамические преобразователи 2,состо щие из двух перекрепщвающихс  монолитных колец, и перемещаемый столик 4, фрикционно сопр женный с пьезокерамйческими преобразовател ми 2. Пьезокерамические преобразователи 2 соприкасаютс  со столиком 4 в зонах пересечени  колец на которых закреплены металлические башмаки 5 (фиг.2), предотвращающие износ пьезокераьтки в зоне контакта. Устройство работает следующим образом .

При подключении пьезокерамических преобразователей 2 (фиг.1) к источникам многофазных, например двухфазных , электрических колебаний, через коммутатор режимов работы (не показан) в кольцах пьезокерамических преобразователей возбуждаютс  бегущие волны высокочастотных механических деформаций. В зоне контакта пьезо керамических преобразователей 2 (фиг.1) и столика 4 образуетс  движуша  сила, перемеща  столик 4. Причем все параллельн,ые между собой кольца пьезокерамических преобразователей соедин ютс  между собой и поключаютс  к одному из источников многофазных электрических колебаний, другие, параллельные между собой кольца, подключаютс  к второму источник .

Работу координатного привода при подключении обеих источников электрических колебаний к кольцам пьезокерамических преобразователей иллюстрирует схема (фиг.6) действ5тащих сил одного пьезокерамического преобразовател . Если фазы источника электрических колебаний подключить к электродам колец так, чтобы в одном кольце бегуща  волна высокочастотных механических деформаций распростран лась в направлении, создаваемого ек вектора F, , а в другом кольце в направлении вектора Ej (фиг.6), то результирующа  сила, перемеща  столик 4 (фиг.1), будет суммарный вектор F. Перемещение столика 4 будет происходить в направлении суммарного вектора Fg.. Реверс столика 4 осуществл етс  путем изменени  распространени  в кольцах бегущих волн высокочастотных механических деформаций, т.е. путем из- менени  подключени  фаз источника электрических колебаний к электродHfc i секторам колец пьезоэлектрически преобразователей. Если изменить направление распространени  бегущих вол высокочастотных механических деформаций в параллельных между собой кольцах (фиг.6,вектор силы Щ, ) пьезокерамических преобразователей, то перемещение столика будет происходить по нап1равлению суммарного вектора силы F (фиг.6) , Реверсирование движени  происходит аналогично вышеописанному . Перемещение столика по координатам X и У осуществл етс  путем подключени  к источнику электрических колебаний только параллельных направлению движени  колец пьезокерамических преобразователей. Так, дл  движени  столика по координату X к источнику многофазных элек ,трических колебаний подключаютс  только те кольца пьезокерамических преобразователей, движуща  сила которых (фиг.З) обозначена векторами 1/ Ej2,H ° координате У векторами F, , F,ti Fjj. Реверс движени  осуществл етс  аналогично вышеопсанному .

Движение столика с поворотом по углу осуществл етс  путем создани  в пьезокерамических преобразовател х результирун цей движущей силы в разных направлени х.

На фиг.З приведена схема действующих сил дл  случа  движени  столика по углу. Если к преобразовател м фазы источников электрических колебаний подсоединить так, чтобы в кольцах первого.преобразовател  возбуждались бегущие волны в создающие движущие силы , и F, в кольцах третьего преобразовател  в Fj, и fц а в кольцах второго преобразовател  в Fji и Fj,,TO результирующие вектора силы первого F, и третьего Fj преобразователей будут однонаправлены/ а вектор F, второго преобразовател  будет направлен в прютивоположную сторону. Действие сил по указанной схеме приводит к вращательному движению столика. Возможно несколько вариантов осуществлеии  вращательного движени . Если в преобразовател х создать волновые колебани  только в одном кольце создающие, например, движущие силы первого преобразовател  , второго Fi и третьего преобразовател  Fj (фиг.5), то результирук цее движение столика будет происходить по углу поворота. Реверсирование движени  осуществл етс  аналогично вышеописанному.

Амплитуда высокочастотных механических волновых колебаний колец пьезокерамических преобразователей, а тем самьм развиваемое усилие, измен етс  в зависимости от амплитуды нгшр жени  источников электрических колебаний. Возможность изменени  развиваемых усилий пьезокерамических преобразователей и разновидности подключени  их колец к мног,офазным источникам электрических колебаний через коммутатор режимов работы позвол ет осуществл ть сложное движение столика в плоскости.

Шаговый режим перемещени  координатного вибропривода достигаетс 

подсоединением пьезокерамических преобразователей к многофазным источникам электрических колебаний только на некоторое врем  с выбранной частотой подключений.

Экспериментальные исследовани  лабораторного макета показывают, что предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть движение перемещаемого объекта по двум координатам и по углу поворота с независимым управлением и сложное движение в плоскости .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР If 529509, кл. Н 01 L 21/66, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2606358/18-10,

кл. G 02 В 21/32, 1978.