Устройство прецизионного линейного перемещения Советский патент 1987 года по МПК F15B11/12 

Изобретение относится к прецизионной механике для метрологических применений, в частности для рентгенооптической интерферометрии.

Целью изобретения является увеличение динамического диапазона.

На фиг. 1 нредставлена принципиальная схема предлагаемого устройства; па фиг. 2 - схема выполнения регулятора слива.

Устройство прецизионного линейного перемещения содержит (фиг. 1) подвижную и неподвижную направляющие платформы 1 и 2, соединенные упруго деформируемыми перемычками 3, сильфон 4 с опорными площадками 5, установленный между платформами 1 и 2, и управляющий аппарат, выполненный в виде подключенного трубопроводом 6 к сильфону 4 резервуара 7 со стержнем 8, размещенным внутри последнего и связанным через редуктор 9 с шаговым электродвигателем 10. Резервуар 7 снабжен регулятором 11 слива, а уровень жидкости в не.м выще уровня жидкости в сильфоне 4. Жидкость из резервуара 7 может вытекать через регулятор 11 слива по капиллярной трубке 12 в сливной резервуар 13. Трубка 12 перекрывается зажимным механизмом 14.

Корпус 15 соединен с резервуаром 7 трубкой 16 с установленным па ней игольчатым кла 1аном, состоящим из седла 17 и иглы 18. Игла 18 опирается на рычаг 19, соединенный с поплавком 20.

Капиллярная трубка 12 соединена с корпусом 15 в его нижней (по чертежу) части. Трубка 21 соединяет внутренний объем корпуса 15 с атмосферой. Во избежание капле- образования седло 17 по.мещепо ниже уровня жидкости в корпусе 15.

Появлепие рентгеновских интерферометров открыло качественно новые метрологические возможности для проведения абсо- лютпых измерений периодов кристаллической решетки с погрешностью порядка 10 пм, длин волн рентгеновского и у-излучения, ряда фундаментальных физических констант. Принцип измерения основан на линейном перемещении третьего кристалла (анализатора) рентгеновского интерферометра с одновременной регистрацией этого перемещения по двум каналам - рентгеновскому и оптическому. Период интерференционных полос по рентгеновскому каналу при этом равеп периоду кристаллической решетки (-0,2 пм), а по оптическому - длине световой волны эталонного лазера. Отношение числа полос по двум каналам дает значение периода решетки, выраженное в длинах световой ВОЛНЕ) эталонного источника, т.е. в абсолютных единицах, метрах. Практическая реализация этого принципа ставит качественно новые требования к механическим элементам конструкции, в частности для

достижения теоретически возможной точности требуется линейное поступательное перемещение анализатора в диапазоне несколько сотен микрон с порогом реагироваПИЯ не хуже 10 нм, т.е. отношение диапазона перемещения к чувствительности и стабильности подачи (динамический диапазон подачи) должно составлять не менее 10 . Устройство работает следующим образом.

Внутри сильфона 4 создается гидростатическое давление за счет разности уровня рабочей жидкости в резервуаре 7 и уровня жидкости в сильфоне 4. Это давление уравновешивается в основном упругостью де5 формируемых перемычек 3 и частично самого сильфона 4.

При этом подвижная платформа 1 сдвигается от положения равновесия на величину, пропорциональную созданному гидроста- тичееко.му давлению. Получение динамичес0 кого диапазона подачи порядка 10® и более обеспечивается возможностью точного дозирования количества рабочей жидкости в резервуаре 7 при любом большом его объеме, что дает возможность управлять с за5 данной точностью величиной гидростатического давления. Непрерывное из.менение давления внутри сильфона 4 (временная развертка) осуществляется путем слива жидкости из резервуара 7 через регулятор 11 слива. При перекрытии слива происходит останов0 ка развертки. Многократное возвратно-поступательное прохождение выбранного участка развертки обеспечивается устройство.м многократной развертки путем больщего или меньшего погружения в резервуар 7 стержня 8, что приводит соответственно к повьщ1е5

кию или понижению уровня жидкости в резервуаре 7 с коэффициентом редукции, равным квадрату отношения диаметров резервуара 7 и стержня 8.

Стабильность параметров привода тесно

0 связана с температурной стабилизацией устройства в цело.м, поскольку плотность жидкости и ее вязкость зависят от температуры. Однако поско 1ьку рентгенооптичес- кие интерферометры раз.мещаются в термостатированных помещениях со стабилпза5 цией температуры до 0,01 °С и даже 0,001°С, этой стабильности вполне достаточно, чтобы температурные эффекты не сказывались на работе привода. Основным источником шумов и погрецц остей привода являются коQ лебательные движения жидкости. Для их подавления резервуар 7 должен размещаться на виброизолирующей подвеске (не показана), а соединяющий резервуар 7 с силь- фоном 4 должен быть достаточно длинный и тонкий, чтобы служить демпфером. Дина5 мический диапазон подачи определяется- отнощением емкости резервуара 7 к точности дозирования рабочей жидкости, которое в принципе ничем не ограничено.

Формула изобретения Устройство прецизионного линейного перемещения, содержащее подвижную и неподвижную направляющие платформы, соединенные упруго деформируемыми перемычками, сильфон, установленный между платформами, и управляющий аппарат, отличающееся тем, что, с целью увеличения

динамического диапазона, управляющий аппарат выполнен в виде подключенного к сильфону резервуара со стержнем, размещенным внутри резервуара с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом резервуар снабжен регулятором слива, а уровень жидкости в нем выше уровня жидкости в сильфоне.

изобретение м.б. использовано для рентгенооптической интерферометрии. Цель изобретения - увеличение динамического диапазона. Для этого управляюш,ий аппарат выполнен в виде резервуара (Р) 7 с размещенным в нем с возможностью возвратно- поступательного перемещения стержнем 8. Р 7 подключен к сильфону (С) 4, установленному между платформами 1 и 2, и снабжен регулятором 11 слива, а уровень жидкости в нем выще уровня жидкости в С 4. Благодаря этому внутри С создается гидростатическое давление, к-рое уравновещива- ется упругостью деформируемых перемычек 3 и самого С 4. Подвижная платформа 1 сдвигается на величину, пропорциональную этому давлению, непрерывное изменение к-рого осуществляется путем слива жидкости из Р 7 через регулятор 11. Динамический диапазон подачи определяется отношением емкости Р 7 к точности дозирования рабочей жидкости. 2 ил. & 10 & (Л 05 СО 01 Oi 00

фиа.2