Манипулятор

ОП ИСАЙКЕ ИЗОБРЕГЕБКЯ Союз Советских Социалистических Республик с(22) Заявлено 07,0277 (21) 2450213/5-21 В 21 Т 13/10 с присоединением заявки Ио Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(5 З) УДК 621,382, , 002 (088, 8) Опубликовано 3011.79. Боллете ь к(о 44 Дата опубликования описания 041279(54) МАНИПУЛЯТО 1: Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в электронных микроскопах, в лазерной технике и т,д.известен механизм для прямолиней ного 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 15 части. При охлаждении движение происходит с обратным знаком 11).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 силь- Фоков, 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 конструкцииявляется низкая точность перемещенияподложкодержателя,Цель изобретения - повышение точности перемещения,Это достигается тем, что в манипуляторе, содержащем корпус, пьезопреобразователи с закрепленными вних гибкими элементами, например, ввиде плоских ленточных пружин и подложкодержатель,.пьеэопреобразователинеподвижно закреплены на корпусе, вгибкие элементы жестко соединены сподлоккодержателем.Па чертеке схематически показанпрецлагаемый манипулятор.Манипулятор состоит из корпуса 1,.внутри которого расположен подложко,цержатель 2 на опорах, выполненныхн ниде плоских ленточных пружин 3 и4, снязанных между собой в среднихчастях посредством подложкодержателя2, а своими концами жестко соединенных с пьезопреобразователями 5, 6 и7, 8 соответственно, которые в своюочередь жестко, например при помощи сварки закреплены н корпусе. ПьезОпоеобразонатели выполнены н,видеединичных пьезоэлементон (таблеток),сКлеенных или снаренных Между собсйчерез промежуточные лепестки 9, которые по группам соединены с соответствующими полюсами источника питания10, Ла стержне расположена обрабатываемая деталь 11. Упругих опор можетбыть и более двух, при этом расположение их может быть осуществлено водной плоскости относительно подложкодержателя через равные угловые 25промежутки. Для обеспечения однозначности хода упругие опоры при сборкенагружаются до предела потери устойчивости и принимают Форму полунолнысинусоиды с одинаковым направлением 3прогиба средней части,Манипулятор работает следующимобразом.При одновременной подаче напряжения прямой полярности на пьезопреобразонатели, состоящие из одинакового количества пьезотаблеток,. последние в силу обратного пьезоэффектаФспытывают н электрическом поле рас:тяжение, унеличиваются н продольном(осевом) направлении и,цеформируютупругие опоры, сжимая их продольно,от чего последние в силу свойства.умножения увеличивают малые продольные деформации и увеличенные н 1 разпоперечные перемещения, т,е, движение подложкодержателя осуществляется по чертежу влево. При уменьшенииподаваемого напряжения до нуля пьезопреобразователи принимают исходнуюдлину, а затем при перемене знака 50подаваемого напряжения они испытывают сжатие и подложкодержатель перемещается вправо (см, чертеж),Яапример, при числе таблеток 25н каждом пьезопреобразователе (материал ЦТС), величине подаваемого напряжения + 400 В каждый пьезостолбец обеспечивает продольную де=Формацию опоры в 12 мк (6 мк)., Следсвательно, суммарная продольная 6 Одеформация каждой из опор ранна 24мк При оптимальной величине продольной деформации передаточное отношение каждой опоры равно= 20, таким образом, ход стержня равен8 =.,1 = 24 м к 2 о: 4 В о м к - о,5 мКаждой величине напряжения соответствует определенное перемещение подложкодержателя 2,Учитывая то, что можно обеспечить малые величины напряжения, поцанаемого на пьезопреобразонатели,нозможно в пределах укаэанного вышехода получать перемещения подложкодержателя, начиная с десятых и дажесотых долей мк, и, таким образом, получить весьма точные и плавные перемещения обрабатываемой детали,Обладая чрезвычайно малой инерционностью, пьезопреобразователи с высокой частотой способны отрабатыватьуправляющий сигнал с источника питания 10 так как максимальная частотаобработки механизма определяется резонансной частотой упругих опор припоперечных колебаниях массы подложкодержателя, При соответствующей жесткости упругих опор величина этой частоты может достигать сотен герц и более.Таким образом, манипулятор с такими параметрами по быстродействиюможет быть использован в системах савтоматическим управлением перемещением объектов в вакууме.,Высокая точность перемещения подложкодержателя обеспечивается отсутстнием н цепи кинематических пар с ннешним трением, отсутствием люфтов и износа, Отсутствие необходимости применения для работы различного рода смазок делает предлагаемый манипуляторпредпочтительным для использования ввакууме.Формула изобретенияМанипулятор, содержащий корпус,пьезопреобразователи с закрепленнымив них гибкими элементами, например ввиде плоских ленточных пружин и подложкодержатель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью повышения точности перемещений, пьезопреобразователи неподнижно закреплены на корпусе, а гибкие элементы жестко соединены с подложкодержателем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 337448, кл, С 23 С 13/08, 1972,2, Патент ГДР Р 108172, кл.С 23 С 13/00, 1974 (прототип),700266 Составитель Л,БесполовРедактор Е.Караухова Техред Э мужик орректор М.Пож Подписное д, 4 иал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная аказ 7294 ЦНИИ п 113035, 1Государделам иосква,034 комитета и открыт ская наб Тираж ственного обретений Ж, Рауш