Микроманипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9) (11 4(5) С 02 В 21/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) МИКРОМАщий корпус из двухство крепления микл и ч а ю щ и й сплавного движениядержания положениякорпус выполнен изпластины с термост В. Межбурд дльство ССС 21/32, 1979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙИзобретение относится к микроманипуляторам, обеспечивающим малые, ноточные перемещения инструмента,Цель изобретения - плавное движение и стабильное поддержание положения микроинструмента,На фиг. 1 схематически представленмикроманипулятор вид сбоку; на фиг.2 -разрез А-А, на фиг, 1, на фиг. 3одна из возможных схем средства задаОния и поддержания температуры каж -дого из термоуправляемых устройствперемещения микроинструмента, нафиг4 - схема поясняющая расчет перемещения конца микроинструмента.5Микроманипулятор содержит (фиг.1)устройство осевого (продольного) перемещения микроинструмента, установленное в корпусе 1. Корпус 1 с устройством осевого перемещения расположен 20в каркасе 2. На корпусе 1 укрепленочервячное колесо 3, связанное с червяком 4. На каркасе 2 установленыприжимная гайка 5 и ограничитель 6,Между корпусом 1 и каркасом 2 расположена конусная фиксирующая втулка 7.Каркас 2 установлен на шарнире 8 сустройством жесткой фиксации каркаса 2, например, стопорным винтом (нафиг. 1 не показан), Шарнир 8 укреп- ЗОлен на теплоизоляторе 9, который установлен на конце горизонтальной биметаллической пластины 10, На биметаллической пластине 10.закреплены термочувствительный элемент 11 и нагрева- Э 5тельный элемент 12, связанные со сред"ством 13 задания и поддержания температуры, причем вход средства связанс термочувствительным элементом 11,а выход " с нагревательным элементом 4 О12. Горизонтальная биметаллическаяпластина 10 другим своим концом закреплена на теплоизоляторе 14, который установлен на конце вертикальнойбиметаллической пластины 15, другой 45конец которой закреплен на теплоизоляторе 16. Теплоизолятор 16 установ"лен на основании, например, микроскопа (не указан). На вертикальной биметаллической пластине 15 расположены 50термочувствительный элемент 11 и на. -гревательный элемент 12, связанные сосредством 13 задания и поддержаниятемпературы. Горизонтальная биметаллическая пластина 10 окружена тепловыравнивающим экраном 17, Вертикаль"ная биметаллическая пластина 15 окружена тепловыравнивающим экраном 18. Для лучшего температурного выравнивания на внешней поверхности каждогоиз тепловыравнивающих экранов 17 и 18расположены термочувствительный элемент и пленочный нагреватель, связанные с регулятором температуры экрана (эти элементы не указаны), обеспечивающие при необходимости поддержание требуемой температуры экрана сточностью 0,1 град и выше,Одна из возможных сред средствазадания и поддержания температурыкаждой из биметаллической пластинпредставлена на фиг. 3 (на фиг. 3представлена схема для горизонтальной ппастины 10, для вертикальнойпластины 15 схема аналогична), Самосредство 13 на фиг. 3 ограниченопунктирной линией, На пластине 10укрешен термочувствительный элемент 11, например термометр сопротивлений. Термометр сопротивлений 11,пассивный резистор 19 и переменныйрезистор 20 соединены по мостовойсхеме, К измерительной диагоналимоста подключен регулятор 21 температуры пластины. Выход регулятора 21 подключен к нагревательному элементу 12,например распределенному пленочномунагревателю, укрепленному на пластине10, Подвижный контакт переменного резистора 20 соединен с валом электродвигателя 22, например шагового, который связан с блоком задания скорости двигателя 23,Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Для выбора правильного положениямикроинструмента вращают червяк 4.Вращение червяка 4 передается червячному колесу 3 и связанному с нимкорпусу 1 с расположенным в нем устройством осевого перемещения микроинструмента и укрепленному на неммикроинструменту, тем самым обеспечивается вращение микроинструментаотносительно оси. Правильность положения микроинструмента относительнообъекта контролируется при помощимикроскопа, Правильным положениемсчитается такое положение, при котором прогиб Микроинструмента направлен вверх, После выбора правильногоположения микроинструмента корпус 1неподвижно фиксируется в каркасе 2прижимной гайкой 5 и конусной втулкой 7. Вращение гайки 5 обеспечиваетперемещение втулки 7 до упора в кор1161пус 1, тем самым обеспечивается фиксация корпуса 1 в каркасе 2. Усилие прижима и воспроиэводимость осевого смещения при фиксации обеспечивается ограничителем 6. Предварительное (на чальное) положение устройства осевого перемещения задается вращением каркаса 2 на шарнире 8. После чего каркас 2 неподвижно фиксируется на шарнире 8, например, стопорным вин том (не указан). Предварительное перемещение обеспечивается микро- метрическими подачами (не указаны) .Точные перемещения микроинструмента обеспечиваются следующим образом. Блок задания скорости вращениядвигателя 23 (фиг. 3) задает программу вращения вяла двигателя 22, например непрерывное вращение вала с по- фстоянкой скоростью или дискретноевращение вала с наперед заданной величиной шага и скоростью внутри шага.При этом вал двигателя 22, связанныйс подвижным контактом переменного резистора 20, обеспечивает перемещениеподвижного контакта 8 соответствии с заданной программой. Сигнал с подвижного контакта переменного резистора20 сравнивается мостовой схемой с ЗОсигналом, поступающим с термочувствительного элемента 11. Разностьсигналов поступает на регулятор 21температуры биметаллической пластины(,10. Регулятор 21 температуры усилива ет разностный сигнал и передает егона тепловой исполнительный элемент,который изменяет температуру пластины 10 так, чтобы разность сигналов сизмерительной диагонали моста свестиськ нулю, т.е. при этом обеспечиваетсяравенство, сигналов с термочуствительного элемента 11 и переменного резистора 20, что обеспечивает программный нагрев и охлаждение пластины 10.43При неподвижном контакте переменногорезистора 20 регулятор 21 обеспечивает постоянную температуру пластины 10 с точностью 0,01-0,001 градПодвижный контакт переменного рези- Встора 20 имеет переключение на ручное управление (не указано),котороеобеспечивает ручное задание температуры пластины 10 с точностью 0,05 О, 1 град при поддержании заданной тем- ззпературы пластины с точностью 0,010,001 град., Изменение температурыбиметаллической пластины вызывает ее 910 4изгиб, Горизонтальная биметаллическая пластина 10 закреплена одним концом в теплоизоляторе 14, Поэтому при ее нагреве будет перемещаться вертикально противоположный конец 10 с закрепленным на нем устройством осевого перемещения микроинструмента причем пластина 10 расположена так, что ее нагрев вызывает перемещение конца пластины 10, например, вниз, а ее охлаждение - перемещение конца пластины 10 вверх. Вертикальная биметаллическая пластина 15 одним концом неподвижно закреплена в теплоизоляторе 16, Поэтому при ее нагреве горизонтально будет перемещаться противоположный конец пластины 15 с закрепленным на нем теплоиэолятором 14 и биметаллической пластиной 10, Причем пластина 15 расположена так, что ее нагрев вызывает перемещение конца пластины 15, например, влево, а ее охлаждение - перемещение конца пластины 15 вправо. Таким образом, вертикальный изгиб горизон,тальной биметаллической пластины 10 обеспечивает перемещение микроинструмента в вертикальном направлении, а горизонтальный изгиб вертикальной биметаллической пластины 15 обеспечивает перемещение микроинструмента в горизонтальном направлении. Для уменьшения влияния изменения температуры окружающей среды на температуру пластин и влияния температуры одной пластины на температуру другой пластины каркас 2 закреплен иа конце пластины 10 через теплоизолятор 9, пластина 10 закреплена на конце пластины 15 через теплоизолятор 14, пластина 15 закреплена на основании, например, микроскопа череэ теплоизолятор 16. При этом пластины окружены тепловыравнивающими экранами, температура которых поддерживается с точностью выше 0,1 С. Для обеспе-чения режима охлаждения температура экрана задается на несколько градусов ниже температуры пластины.Точность вертикальных и горизонтальных перемещений микроинструмента составляет (1-2)1(Г мкм.Диапазон необходимых микроперемещений, например от 5 мкм до 10 мкм, обеспечивается подбором материалов биметаллических пластин и выбором их геометрических размеров. Для более равномерного прогрева исполни тельного элемента вместо биметаллических пластин могут быть применены 1161910биметаллические стержни, имеющие в сечении, например, круг,1161910 Фиг.Ф ставитель А. ПешкхредО.Ващишина Редактор М. Банду ектор яскоПодписноСССР каз 39 б 7/49В Тираж 52 б НИИПИ Государственного комитеделам изобретений и откры Москва, Ж, Раушская на 130 илиад ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прое