Устройство для точной установки положения объекта

ОЛИС Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 01 . 41/00 Государственный омитет СССР но делам изобретениЯ и отрытий(23) Приоритет Опубликовано Зц 1180. Бюллетень Йо 44Дата опубликования описания 10, 12, 80(71) Заявитель Иосковский институт электронной техники(54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ ТОЧНОЙ УСТАНОВКИ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТАИзобретение относится к области. электротехники и автоматики и может быть использовано как исполнительное устройство в позиционных автоматических системах управления оптикомеханическим оборудованием, например, телескопами, спектроскопическими анализаторами, в технологическом оборудовании микроэлектроникидля рентгеновскрй и электронной фотолитографии и является усовершенст- вованием известного устройства ,В основном изобретении по авт. св. Р 752559 описано устройство дляточной, установки положения объекта.Устройство содержит корпус, координатный стол и пьезоэлектрические приводы по координатным осям, центральный держатель, подвижно установленный в корпусе на элементах разгрузки и поджатый к приводам силовыми мембранами, причем приводы жестко прикреплены к корпусу, силовые мембраны также прикреплены к корпусу с противоположных от приводов сторон, а координатный стол укреплен на центральном держателе.,Известное устройство не позволяе вести позиционирование по углу поворота вокруг координатных осей, что 2сужает возможности применения устройства.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за 5 счет позиционирования по углу поворота вокруг координатных осей,Для достижения этой цели устройство для точной установки положенияобъекта по авт. св. Р 752559 снаб жено дополнительными элементами разгрузки и дополнительными пьезоэлектрическими приводами по координатнымосям, выполненными аналогично основным и расположенными с ними в одной 15 плоскости.На чертеже в двух проекциях изображено устройство для точной установки положения объекта.Устройство для точной установки 20 положения объекта содержит координатный стол 1, жестко прикрепленныйк центральному держателю 2, выполненному из титанового сплава, помещенному в корпус 3, выполненный также 25 из титанового сплава. К корпусу жест.ко крепятся три взаимно перпендикулярных пьезоэлектрических привода4, -5 и б для позиционирования покоординатам Х, т, 2, причем приводы 3 О 4 и 5 расположены параллельно плоскости координатного стола. С противоположных от приводов сторон к корпусу жестко крепятся три силовые гофрированные стальные мембраны 7, 8, и 9, осуществляющие постоянный прижим центрального держателя к при водам. К корпусу также жестко крейятся три дополнительных привода по координатным осям Х, У, 2 10, 11, 12. Постоянный прижим приводов 10, 11 и 12 к центральному держателю осуществляется теми же тремя силовыми гофрированными стальными мембранами.Каждый привод состоит из пьезоэлектрического составного толкателя 13, жестко закрепленного между основанием 14 и стальной мембраной 15 с торсионом 1 б, передающего перемещение толкателя через торсион центральному держателю и помещенного внутри стакана 17, выполненно го из титанового сплава, жестко связанного с основанием и мембраной и жестко, прикрепленного к корпусу со стороны мембраны. Титановый сплав применяется в качестве основного 25 конструкционного материала, так как имеет близкий к пьеэокерамике температурный коэффициент линейного расширения.Подвижное соединение централЬно" го держателя с силовыми гофрированными стальными мембранами и торСйойа" ми приводов осуществляется с помо щью элементов разгрузки, выполненных, например, в виде опорных систем качения, расположенных по три по каждой координатной оси. Так, по оси Х расположены опорные систейы качения 18, 19 и дополнительная система качения 20. Три опорные системы качения, расположенные по од ной координатной оси, осуществляют силовое замыкание силовой гофрированной стальной мембраны, центрального держателя и приводов по этой оси и создают подвижное соединение 4 центрального держателя с другими вэа имно перпендикулярными приводами.Устройство работает следующим обрзом. Для перемещения координатно" го стола 1 вдоль оси Х на пьезоэлектрические составные толкатели приводов 4 и 10 подаются напряжения в диапазоне от 0 доф 300 В, вызывающие равную деформацию толкателей 4 и 10 ЬРд= Ю ), и центральный держатель 2 с прикрепленным к нему координатным столом 1 перемещается вдоль оси Х. Направляющими являются снловая гофрированная стальная мембрана 8 торсионы приводов 5 и 11, сиЛовая мембрана 9 - торсионы приводов б и Ц) 12, В процессе работы силовая гофрированная стальная мембрана 7 постоянно прижимает центральный держатель 2 через опорные системы качения 19, 18 и 20 к торсионам приводов 4 б 5 и 10, отслеживания перемещение пьезоэлектрических толкателей приводов4 и 10,Аналогичным образом происходит.перемещение по осям У и 2, отдельно по каждой оси или по всем осямодновременно.Для перемещения координатного стола 1 вдоль оси Х с одновременным поворотом вокруг оси У на пьезоэлектрические составные толкатели приводов4 и 10 подаются напряжения в диапазоне от 0 доОО В, вызывающие неравную деФормацию толкателей приводов4 и 10 ( Р ФМр, и центральный держатель 2 с прикрепленным к нему координатным столом 1 перемещается вдольоси Х с одновременным поворотом во"круг оси У.Направляющими являются силоваягофрированная. стальная мембрана 8торсионы приводов 5 и 11, силоваягофрированная стальная мембрана 9торсионы приводов б и 12, При работе изгибную деформацию имеют силовая гофрированная стальная мембрана 9 и торсионы приводов б и 12.Силовая гофрированная стальная мембрана 7 постоянно прижимает центральный держатель 2 через опорныесистемы качения 19, 18 и 20 к торсионам приводов 4 и 10, отслеживания перемещение пьезоэлектрическихтолкателей приводов 4 и 10.Перемещение и поворот по другимосям происходит аналогично.Устройство обеспечивает позиционирование по координатным осям содновременным поворотом вокруг координатных осей при сохранении высокого быстродействия и точностипозиционирования по координатнымосям. Устройство по сравнению с многослойными координатными столами,применяемыми в настоящее время длясовмещения ипозиционирования в технологическом оборудовании микроэлектроники для электронной, рент-геновской Фотолитографии, имеет весв 10-15 раз меньше, более прочную,жеСткую и виброустойчивую конструкцию, обладает высоким быстродействием и точностью позиционирования,Макет устройства для точной установки положения объекта при лабораторных испытаниях показал следующиетехнические характеристики: диапазон перемещения по осям Х, У, 2 -ъ0-90 мкм; точность позицирования поосям в , +0,1 мкм; диапазон углов поворота вокруг осей - Х, У, 2 - 15;точность позиционирования по углам сос"тавляет +1"; полоса пропускания полюбой координате - 100 Гц; нагрузочная способность - 10 кг.формула изобретения Устройство для точной установки положения объекта по авт.св.Р 752559,783892 Составитель Б.Баевр Е. Абрамова Техред М,петко Корректор Г.Назаров 56 7 а Заказ 8 2/5 ВН ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фили о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, .с целью расширения функциональных воэможностей путем позицирования по углу поворота вокруг координатных осей,оно снабжено дополнительными элементами Тираж 844 ПИ Государственног по делам изобретен 35, Иосква, Ж, разгрузки и дополнительными пьезоэлектрическими приводами по координатнымосям, выполненными аналогияно основным и расположенными с ними в одноЯплоскости. Подписное