Прецизионное поворотное устройство Советский патент 1981 года по МПК B23Q17/02 

(54) ПРЕЦИЗИОННОЕ ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано в особо точных поворотных столах.

Известно ирецизиоиное поворотное устройство, содержащее планшайбу, выполненную в аиде стакаНа, и механизм ее поворота (1.

В данном устройстве .из-за наличия в механических передачах неизбежных люфтов при реверсировании движения планшайбы возникает ме ртвый ход, что снижает точность позиционирования при реверсе. Наличие больших масс вызывает большие инерционные силы, что также снижает точность при позиционировании.

Целью даиного изоб ретення является повышение точности позиционирования и остановки поворотной планшайбы.

Указанная цель достигается тем, что в прец изиомном поворотном устройстве, содержащем поворотную планшайбу, выполненную в вн.з,е стакана, и механизм поворота планшайбы, последний выполнен в |Виде пьезокерамического кольцевого элемента, каждый из электродов которого выполнен (В виде тр-ех секторных участков кольца, один -из которых равен половине кольца, а каждый ИЗ двух Д|ругих - его четверти, и металлического кольца, имеющего форму усеченного конуса и жестко

зах,.репленного на .кольцево.м элементе со стороны планшайбы.

Кроме того, сегментные участки кольца одного электрода расположены асимметрично сегментным зчасткам кольца другого электрода, а на пл-аншайбе со стороны, обра-щешной к металлическому кольцу, вылол,нана коническая noBeipxHOCTb для размещения упомянутого металлического кольца и

10 воз.можности вза.имодействия с ним.

На фиг. 1 показано уст|ройство, общий вид; на фиг. 2 - пьезокерамический элемент, вид сверху; на фиг. 3 - иьезокерамический элемент, вид снизу; на фиг. 4 -

15 принцип pai6oTbi устройства.

Устройство содержит неподвижное основание 1, поваротную планшайбу 2, выполненную в виде стакаиа, и механизм поворота планшайбы. Последний выполнен в

20 виде кольцевого пьезокерамического элемента 3 с наклеенным на него металлическим кольцом 4, имеющ1им форму усеченного конуса. Планшайба 2 выполнена в виде стакана, на котором со стороны, обращеи25 ной к металлическому кольцу 4, выполнена коническая поверхность 5 для размещения металлического кольца 4.

Поверхностью 5 планшайбы обжимают коническую поверхность кольца 4. Пьезо керамичгеокий элемент 3 установлен на основанин 1 п крепится на яем с помощью лрижи.мной гайки 6. Усилие прижатия поверх,ности 5 к конической поверхности кольца 4 осуществляется за счет стержня 7, пружины 8 ирегули.ровочной гайки 9. Пьезоксрамический элемент 3 с обеих сторон (верх, низ) имеет электроды, разделанные на три сегмента. Сегменты (10, 11, 12) одного электрода расположены асимметричио сегментам (13, 14, 15) другого электрода, П.ричем один из них равен половине кольца (сегменты 10, 13), а два других то четверти кольца (сегменты И, 12, 14, 15).

Устройство работает следующ им образом.

При Подаче высокочастотного электрического напряжения от генератора (на фигурах не показан) на кольцевой пьезокерамический элемент 3, в последнем возбуждаются волновые лсолебан.ия. Угловая скорость волны равна крутовой частоте генератора электрических колебаний. Деформация льезокерамического элемента 3 передается на металлическое кольцо 4. За счет сухого трения между конической паверХ)Ностыо кольца 4 и поверхностью 5 планшайбы 2, последняя начинает вращаться. Скорость вращения плаищайбы 2 несколько меньще круговой частоты генератора из-за проскальзывания плаишайбы.

Даиное поворотное устройство может работать как в шаговом режиме, так и в непрерывном режиме. Величину шага можво менять Путем квантования собственной частоты пьезокерамического элемента. Так, в Нашем случае величина ш.ага меняется от 0,1 мкм до 100 мкм. Имея дискретность шага 0,1 мкм, устройство позволяет работать с этой же точностью. ПьезокераМИчесиий элемент обесиечивает фИксацию положения в выключенном состоянии до величины МОмента, равной 2 нм.

Особенностью данного устройства является полна.я сим метр и ч-н ость всех характеристик лр.и реверсировании движения и почти лолное отсутствие Мертвого хода (меньше 0,1 угл. секунды). Из-за отсутствия мертвого хода поворотное устройство обеспечивает ;высокую кинематическую точность останова лланшайбы в пределах 10.

Формула .изобретения

1.Ирецизионное поворотное устройство, содержащее планшайбу, вылолнанную в виде стакана, и механизм ее поворота, от л ичающееся тем, что, с целью Повышения точности 1ПОзиционИ|рования я останО|ВК1и ПланН айбы, механизм поворота выполнен в Биде цьезокерамического кольцевого элемента, каждый из электродов которого вылол;неи в виде трех сектОрных участков кольца, одиН из равен половине кольца, а каждый из двух других - его четверти, и металлического кольца, имеющего фО|рму усеченного -конуса и жестко закрепленного на кольцевом элементе со стороны нланшайбы.

2.Устройство по 1П. 1, отличающеес я те.м, что сегментные участки кольца одного электрода расположены асн.мметрично сегментным участкам кольца другого электрода.

3. стройство ло п. I, отличающеес я тем, что на планшайбе со стороны, обращенной к металлическому кольцу, выполнена коническая поверхность для размещения упомянутого металлического кольца н возможности взаимодействия с ним.

40 Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 520229, кл. В 23 Q 17/02, 1975.

Фиг г