Способ осуществления микроперемещений Советский патент 1979 года по МПК H02N2/00 H01L41/09 

(54) СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ

1

Изобретение относится к точному приборостроению и предназначено, в частности, для осуществления высокоточных линейных и угловых микроперемещений и микроподач в узлах контрольно-измерительных, оптических, оптико-механических приборов. Оно может широко применяться также в точном станкостроении и машиностроении для осуществления аналогичных перемещений в узлах прецизионных металлорежущих станков, микроманипуляторов и т.п.

Известен способ осуществления микроперемещений, заключающийся в том,. что в теле рабочего органа, преобразователя перемещения тем или иным физическим эффектом, например магнитострйкцией, вызывают упругие деформации. Перемещения выходного конца преобразователя, обусловленные этими деформациями, сообщаются перемещаемому объекту непосредственно или через промежуточный механизм 1 Недостатком этого способа является большое время отработки заданного перемещения.

Известен способ :осуществления микроперемещений, заключающийся в созда1ши в исполнительном элементе упругих деформаций воздействием физического поля, например воздействием электрического поля на пьезоэлектрический исполнител ный элемент 2.

Недостаток известного способа заключается в низкой точности и большом времени отработки заданных перемещений.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени отработки заданных перемещений.

Поставленная цель достигается тем, что на исполнительный элемент оказывают воздействие полем повышенной интенсивности, а после отработки перемещения, превышающего заданное, снижают интенсивность поля до уровня, определяемого заданным перемещением. Это позволяет устранить упругое последствие и все отрицательные последствия, обусловленные ими П р им ё р.Лпяосушествлениявысокоточных микроперёмещений с при 1енёнием обратного пьезоэффекта на управляющие электроды пьеооэлектрнческогЪ преобразователя пакетного типа, собранного из отдельнь1Х пьезоэлементов, поДается электрическое напряжение, превьпиаюшее на ли величину УЗ соответствующую задаййому перемещению Хз Затем после отработки преобразователем перемещения .дХ- дополнительное пе|)емещение, обусловленное избыточным напряжением значение няпряжения снижается до велвяины УЗ , определяемой заданным пере : . II - У , Ua л ,где 9) продольный пьезомойул1ь материала преобразователя, и фиксируется на этом уровне. Опыты показали, что в результате выходной конец преобразователя и вместе с ним перемещаемый объект четко останавливалис и фиЙёйрЬйаййсь в заданном положении. На фиг, 1 и 2 приведены графики, иллюстрирующие процессы отработки пе-. ремещений по известному способу (кривая 2 на фиг. 1) и предлагаемому спосо бу (кривая 2 на фиг. 2). Из фиг. 1 вид во, что это перемещение. Отработанное известным способом, содержит две составляющие X с, и X ч. Оейовнйя часть перемещения Х , соответстбуйэщая учас ку ОА кривой 2, происходит практически d йрйложемём упрамяющёГо нШрйжёния. за промежуток времени Т . Допопнительное перемещение Х, обусловленное упругим последействием, носит апериодический характер, аналогично про цессу зарядки егСжости через резистор, и происходит с плавно убывающей до нуЛЯ скоростью. Теоретически этот процесс плавания продолжается бесконечно долго, Предлагаемый способ позволяет исклю чить указанную апериодическую составляющую перемещения. Как видно из (иг. 2, заданное, перемещение отрабатывается четко в течение конечного времени Та , значительно меньшего времени отработки Т -f Т в известном способе. При этом по предлагаемому способу происходит топроцентная отработка заданного перемещения, а по известному способу частичная из-за наличия в нем аперио- . дической составляющей. Значения избыточного напряжения ди и соответствующего ему дополнительного перемещения д X определялись экспериментально в зависимости от величинь и скорости заданных перемещений. Формула и v3 обретения Способ осуществления микроперемещений, заключающийся в создании в испол- ййтельном Элементе упругих деформаций воздействием физического поля, например воздействием электрического поля на пьезоэлектрический исполнительный элемент, отличающийся тем, что, с Целью повыще гая точности и сокращения времени отработки заданных перемещений, на исполнительный элеметгг оказывают воздействие полем повыщенной интенсивности, а после отработки перемещения, превьпиающего заданное, снижают интенсивность поля до уровня, О1феделяемого заданным перемещением. Источники информации, принятые во внимание При экспертизе: 1. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М., ИЛ, 1956, с. 42-62. 2. Глозман И. А. Пьезокерамика. - М., Энергия, 1967, с. 135-142 (прототип).