Механизм шагового перемещения Советский патент 1980 года по МПК H02K41/02 

1

Изобретение относится к устройствам позиционирования в микроэлектронике, может йлть использовано в других устройствах двухкоординатного шагового перемещения.

Известно устройство для линейного перемещения по двум координатам, содержащее две направляющие рейки из ферромагнитного материала, верхняя поверхность которых имеет зубья поперечного направления, траверсу из ферромагнитного материала, поверхность которой имеет зубья поперечного направления, три подвижных элемента, каждый из которых имеет два параллельных ряда магнитов.Каждый ряд содержит несколько отдельных магнитов. Подвижные элементы перемещаются по направляющим и по траверсе на воздушной подушке без механических соединений 1,

Прототипом является магнитное устройство для перемещенияf содержащее основание, верхняя поверхность которого несет решетку из немагнитного материала, внутри которогО располагаются участки из ферромагнитного материала, каретку, имеющую дба параллельных ряда магнитов по каждой

из двух перпендикулярных осей,схему управления 2.

Устройство имеет по два магнита в каждом ряду каретки с двунаправленными токами в каждой катушке и действует как четырехфазное.

Оба эти устройства имеют относительно малое быстродействие и низ10кую надежность,

Цель изобретения - повышение надежности и ал стрО деист ВИЯ устройства.

15

Поставленная цель достигается тем, что в механизме шагового пере-, мещения, содержащем ферромагнитное зубчатое основание, на котором установлена: каретка с расположенными на

20 ней П-образными магнитопроводами и постоянными магнитами,, и обмотки управления, постоянный магнит выполнен в виде стержня прямоугольной фор-.

25 мы/ установленного между двумя Побразными марнитопроводами; на которых распр.ложены обмотки управления, а также тем, что постоянный магнит выполнен из редкоземельных матерка- .

30 .-д На фиг, 1 показан общий вид устройства; на фиг, 2 поясняется физик работы устройства. Магнитное усггройство перемещения содержит ферромагнитное зубчатое основание 1 и каретку 2, Основание 1 илполнено в виде листа из ферромагнитного материала с показательными канавками 3 на вахней поверхности, заполненными немагнитным материалом. Канавки рас положенные по осям X и У, образуют реМетку, внутри которой располагают ся yiacTKH (зубья) 4 из ферромагнит ного материала. Каретка 2 содержит два параллельных ряда эяектромагнитов 5 для движения по оси X и два п ралЛельнйх ряда электромагнитов 6 для движения по оси У, Каждый электромагнит каретки .(, 2) имеет обмотку управления If два П-образных магнитопровода 8 и постоянный магнит в виде стержня .прямоугольной формл 9, Электромагнит А имеет четыре грани а, а{ , а. f электромагнит Б - б, ,б2, и 6j .Расстояние между центральными линиями граней а и а , и alj , б, и б, б11 и равно P(Kt )f где К - любое число и Р - период зубчатой структу ры ферромагНИтного зyбчatдf6 6cнoвa ния 1, Электромагнит Б cMeiusH по от нсшению к электромагнитному А на величину, равную P(Kt i ) . Устройство работает следующим об разом. Для создания воздушной подушки в каретку 2 подают сжатый воздух,Сила притяжения, создаваемая магнитно связью между кареткой 2 и ферромагнитным. зубчатым основанием 1, и сила отталвикания, создаваемая давле нием воздуха, создают стабилизированный зазор между основанием И кареткой , Каретка перемещается по ферромаг нитному зубчатому основанию вдоль оси X электромагнитами 5 следующим , В обмотку: электромагнита А на. (4иг 2а) подается ток, в результа те чего увеличивается магнитный П&тоК с 3:Дау ёюШ &гШуШем нях ai и аЦ ,а магнитный поток в гра нях и aij уменьшается до нуля. Грани а и а , устанавливаются против зубьев основания 1,.. При подаче тока в обмотку элект ,рс 4агйита Б (фиг, 26) а,отключении тока в обмотке электромагнита А Иаг нцтйый поток, срздаваекый стержней 9, переключается в грани б и б и каретка 2 перемещается вправо на ри подаче тока в обмотку электгнита А в другом направлений (фиг, 2в) и отключении тока в обмот. ке электромагнита Б магнитный поток, создавае ай стержнем 9, переключается в грани а и а f и каретка 2 перемещается вправо еще на 1/4 Р, При подаче тока в обмотку электромагнита Б в другом направлении (фиг, 2г) и отключении тока в обмотке электромагнита А магнитный поток, создаваемый стержнем 9, переключается в грани 6j. и б, и каретка 2 перемещается вправо еще на 1/4 Р ит,д. Для передвижения клетки 2 вдоль оси X влево изменяется порядок коммутации обмоток управления. Перемещение каретки 2 по ферромагнитному зубчатому основанию 1 вдоль оси У осуществляется электромагнитамк 6 (фиг. 1) аналогично перемещению вдоль оси X, Расположение стержня прямоугчэльной формы 9 между двумя П-образными магнитопроводами 8 (фиг, 2) позволяет уменьшить вес каретки 2 (фиг,1) на 40-45% при применении постоянных магнитов из редкоземельных материалов, что ведет к улучшению диналшческих параметров механизма шагового перемещения. Такое расположение постоянного магнита 9 ведет к тому, что центр тяжести каретки 2 лежит ниже (фиг, 1), а следовательно повышаются надежность и быстродействие механизма шагового переметцения,уменьшаются вибрации каретки при перемещении. Расположение же постоянного магнита 9 из редкоземельных элементов между двумя П-образными магнитопроводами 8, как у прототипа, позвояяет уменьшить вес каретки не более чем на 15%, Формула изобретения 1,Механизм шагового перемещения, содержащий ферромагнитное зубчатое основание, на котором установлена каретка с расположенными на ней.Побразными магнитопроводами и постоянными магнитами, и обмотки управления, о т л и ч а ю щ и Иг с я тем, что, с целью повышения надежности и &дстродействи5 механизма, постоянный магнит выполнен в виде стержня прямоугольной формл, уста- новленного между двумя П-образными магнитощзоводами, на которых расположены обмотки управления, 2,Мехо(ниэм поп, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что постоянный магнит в апйпн0н из редкоземельных материалов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США .№ 3837075, кл, 318-38, опублик, 15,01,73. 2,naiPeHT США 3457482, л.,опублик.22.07.69Хпрототип)

w

S,

LJlIlTlJlJ4Jl ri,

3)