RU2297072C1 - Инерционный двигатель - Google Patents
Инерционный двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297072C1 RU2297072C1 RU2005134280/28A RU2005134280A RU2297072C1 RU 2297072 C1 RU2297072 C1 RU 2297072C1 RU 2005134280/28 A RU2005134280/28 A RU 2005134280/28A RU 2005134280 A RU2005134280 A RU 2005134280A RU 2297072 C1 RU2297072 C1 RU 2297072C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- movable carriage
- faces
- shaped guide
- carriage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам механического перемещения объекта вдоль одной координаты. Инерционный двигатель содержит основание, пьезомодуль, шток, сопряженный с V-образной направляющей, подвижную каретку и прижим. Пьезомодуль первым концом закреплен на основании, а вторым соединен со штоком, имеющим треугольный профиль с первой, второй и третьей гранями. Каретка содержит V-образную направляющую, сопряженную с первой и второй гранями штока, а прижим выполнен в виде плоской пружины, закрепленной на подвижной каретке и первой плоскостью сопряженной посредством вкладыша с третьей гранью штока. Техническим результатом является повышение точности и надежности устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам механического перемещения объекта вдоль одной координаты. Оно может быть использовано, например, в сканирующем зондовом микроскопе (СЗМ) для сближения зонда и образца.
Известен линейный инерционный шаговый двигатель, содержащий основание, на котором первыми концами закреплены три пьезотрубки, на вторых концах которых установлены сферические опоры, расположенные с возможностью взаимодействия посредством направляющих с подвижной платформой [1].
Недостаток этого устройства заключается в том, что его нельзя использовать для вертикального перемещения объектов.
Известен также инерционный шаговый двигатель, содержащий основание, сопряженное первой V-образной направляющей с первой и второй гранями штока квадратного сечения, третьей и четвертой гранями соединенного с подпружиненным прижимом, имеющим вторую V-образную направляющую. На штоке закреплен пьезомодуль, соединенный с подвижной кареткой, установленной посредством третьей и четвертой V-образных направляющих на пятой и шестой V-образных направляющих основания [2].
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.
Первый недостаток этого устройства заключается в том, что прижим может иметь люфты вдоль оси перемещения, что может приводить к нестабильности шага перемещения и соответственно снижению его точности.
Второй недостаток связан с тем, что пьезомодуль расположен внутри кинематической цепочки устройства, что увеличивает возможность его разрушения и исключает замену.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности и перемещения, а также в повышении надежности устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в инерционном двигателе, содержащем основание, пьезомодуль, шток, сопряженный с V-образной направляющей, подвижную каретку и прижим, пьезомодуль первым концом закреплен на основании, а вторым соединен со штоком, имеющим треугольный профиль с первой, второй и третьей гранями, при этом каретка содержит V-образную направляющую, сопряженную с первой и второй гранями штока, а прижим выполнен в виде плоской пружины, закрепленной на подвижной каретке и первой плоскостью сопряженной посредством вкладыша с третьей гранью штока.
Существует вариант, в котором плоская пружина второй плоскостью сопряжена с первым концом витой цилиндрической пружины, вторым концом сопряженной с подвижной кареткой с возможностью поджима.
Возможен вариант, где длина граней штока в направлении перемещения больше длины V-образной направляющей подвижной каретки.
Возможен также вариант, в котором глубина микроканавок трущихся поверхностей штока, подвижной каретки и вкладыша должна быть в пределах 10-50 мкм, а сами микроканавки расположены таким образом, что их длина до ребер поверхностей минимальна.
На фиг.1 изображен инерционный двигатель - вид сверху.
На фиг.2 - то же, вид сбоку.
Инерционный двигатель содержит основание 1 (фиг.1, 2), на котором первым концом 2 закреплен пьезомодуль 3, вторым концом 4 соединенный со штоком 5, имеющим треугольный профиль с первой 6, второй 7 и третьей 8 гранями. На штоке 5 установлена подвижная каретка 9 с V-образной направляющей 10, сопряженной с первой 6 и второй 7 гранями. Каретка 9 может содержать корпус 11 (при этом V-образная направляющая выполнена в корпусе 11) и скобу 12, в которой закреплена плоская пружина 13, первой плоскостью 14 сопряженная посредством вкладыша 15 с третьей гранью 8. Второй плоскостью 16 пружина 13 может быть сопряжена с первым концом 17 цилиндрической пружины 18, второй конец 19 которой взаимодействует со скобой 12 через переходник 20 с возможностью поджима пружины 18 посредством винта 21. При этом жесткость цилиндрической пружины 18 должна быть больше жесткости плоской пружины 13. Пьезомодуль 3 подключен к блоку управления 22.
Следует заметить, что длина L1 штока 5 должна быть больше длины l2 корпуса 11 на величину хода каретки или больше.
Глубина микроканавок трущихся поверхностей штока 5, V-образной направляющей 10 и вкладыша может быть в пределах 10-50 мкм, что обеспечивается диаметром абразивных зерен порядка 20 мкм.
Расположение микроканавок должно быть таким, чтобы их длина до ребер трущихся поверхностей штока 5, V-образной направляющей 10 корпуса 11 и вкладыша 15 была минимальной. Это обеспечивает предварительное удаление жидкости и продуктов адгезии с трущихся поверхностей в том случае, когда устройство помещают в вакуумную камеру, откачивают ее и создают низкую температуру. Как известно из вакуумной техники, чем длиннее и уже закрытые каналы, тем сложнее и дольше происходит откачка газов. Результатом недостаточной откачки может быть залипание трущихся поверхностей вследствие смерзания их при низких температурах. В случае выполнения вкладыша 15 круглым расположение микроканавок на нем может быть любым.
Инерционный двигатель работает следующим образом. От блока управления 22 подают несимметричное пилообразное напряжение на пьезомодуль 3. Шток 5 при этом осуществляет возвратно-поступательное перемещение по координате Z с различными скоростями в разных направлениях. Результатом этого является инерционное проскальзывание каретки 9 по граням 6, 7 и 8 в одном направлении и перемещение вместе со штоком 5 в другом. Таким образом, каретка 9 может перемещаться по штоку 5 в двух направлениях при изменении формы управляющего напряжения. Более подробно режим инерционного перемещения см. в [1, 2, 3, 4].
Данный двигатель в зависимости от расположения штока 5 можно использовать для перемещения каретки 9 как в вертикальном (Z), так и в горизонтальном (X, Y) направлениях.
Следует заметить, что если последовательно собрать три таких двигателя с расположением штоков 5 по координатам X, Y и Z, то в результате может получиться трехкоординатный инерционный двигатель.
Использование пьезомодуля, первым концом закрепленного на основании, а вторым соединенного со штоком, имеющим треугольный профиль с первой, второй и третьей гранями, повышает надежность устройства и точность его перемещения. Это происходит из-за того, что пьезомодуль расположен вне блока перемещения (каретки) и не имеет по сравнению с прототипом пространственных ограничений на сборку, наладку и размещение.
Использование плоской пружины, закрепленной на подвижной каретке и первой плоскостью сопряженной посредством вкладыша с третьей гранью за счет уменьшения смещений прижима по координате Z, повышает точность и надежность перемещения, особенно при смене направления перемещения.
Применение витой цилиндрической пружины с поджимом позволяет регулировать силу трения в трущихся поверхностях и позволяет выбирать оптимальные режимы, повышает точность перемещения и стабильность величины шагов.
Использование длины граней штока, превышающей длину V-образной направляющей подвижной каретки, позволяет за счет постоянства длины соприкасающихся поверхностей стабилизировать силу трения на всем перемещении подвижной каретки и повышает точность перемещения.
Выполнение микроканавок на трущихся поверхностях штока и подвижной каретки и вкладыша с глубиной в пределах 10-50 мкм исключает их залипание и повышает надежность работы устройства.
Минимальная длина микроканавок на трущихся поверхностях обеспечивает возможность удаления жидкости с них в случае использования двигателя в криогенных вакуумных системах, исключает их залипание в результате замерзания жидкости и соответственно повышает стабильность шага, точность перемещения и надежность устройства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент RU 2152103, 1996.
2. Патент ЕР 0823738, 1997.
3. Зондовая микроскопия для биологии и медицины. В.А.Быков и др., Сенсорные системы, т.12, №1, 1998 г., с.99-121.
4. Сканирующая туннельная и атомносиловая микроскопия в электрохимии поверхности. Данилов А.И., Успехи химии, 64 (8), 1995 г., с.818-833.
Claims (5)
1. Инерционный двигатель, содержащий основание, пьезомодуль, шток, сопряженный с V-образной направляющей, подвижную каретку и прижим, отличающийся тем, что пьезомодуль первым концом закреплен на основании, а вторым соединен со штоком, имеющим треугольный профиль с первой, второй и третьей гранями, при этом каретка содержит V-образную направляющую, сопряженную с первой и второй гранями штока, а прижим выполнен в виде плоской пружины, закрепленной на подвижной каретке и первой плоскостью сопряженной посредством вкладыша с третьей гранью штока.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоская пружина второй плоскостью сопряжена с первым концом витой цилиндрической пружины, вторым концом сопряженной с подвижной кареткой с возможностью поджима.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина граней штока в направлении перемещения больше длины V-образной направляющей подвижной каретки.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что глубина микроканавок трущихся поверхностей штока, подвижной каретки и вкладыша должна быть в пределах 10-50 мкм.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что микроканавки на трущихся поверхностях штока, подвижной каретки и вкладыша расположены таким образом, что их длина до ребер этих поверхностей минимальна.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005134280/28A RU2297072C1 (ru) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | Инерционный двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005134280/28A RU2297072C1 (ru) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | Инерционный двигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2297072C1 true RU2297072C1 (ru) | 2007-04-10 |
Family
ID=38000460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005134280/28A RU2297072C1 (ru) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | Инерционный двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2297072C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461098C2 (ru) * | 2008-10-06 | 2012-09-10 | ЗАО "Нанотехнология МДТ" | Инерционный шаговый двигатель |
RU2465712C2 (ru) * | 2008-10-27 | 2012-10-27 | ЗАО "Нанотехнология МДТ" | Инерционный шаговый двигатель |
RU2490752C1 (ru) * | 2012-04-24 | 2013-08-20 | Владимир Михайлович Нелюбов | Инерционный пьезоэлектрический привод (варианты) |
RU2587984C1 (ru) * | 2015-03-16 | 2016-06-27 | Ивентьева Ольга Олеговна | Способ крепления пьезоэлемента в инерционном пьезоэлектрическом двигателе и инерционный пьезоэлектрический двигатель |
RU2635341C2 (ru) * | 2016-03-23 | 2017-11-16 | Владимир Михайлович Нелюбов | Инерционный пьезоэлектрический двигатель с составной опорой |
RU2644409C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-02-12 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Прецизионный привод линейного перемещения |
-
2005
- 2005-11-08 RU RU2005134280/28A patent/RU2297072C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461098C2 (ru) * | 2008-10-06 | 2012-09-10 | ЗАО "Нанотехнология МДТ" | Инерционный шаговый двигатель |
RU2465712C2 (ru) * | 2008-10-27 | 2012-10-27 | ЗАО "Нанотехнология МДТ" | Инерционный шаговый двигатель |
RU2490752C1 (ru) * | 2012-04-24 | 2013-08-20 | Владимир Михайлович Нелюбов | Инерционный пьезоэлектрический привод (варианты) |
RU2587984C1 (ru) * | 2015-03-16 | 2016-06-27 | Ивентьева Ольга Олеговна | Способ крепления пьезоэлемента в инерционном пьезоэлектрическом двигателе и инерционный пьезоэлектрический двигатель |
RU2635341C2 (ru) * | 2016-03-23 | 2017-11-16 | Владимир Михайлович Нелюбов | Инерционный пьезоэлектрический двигатель с составной опорой |
RU2644409C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-02-12 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Прецизионный привод линейного перемещения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2297072C1 (ru) | Инерционный двигатель | |
EP2586204B1 (en) | Oscillating microtome with flexure drive | |
US20220018748A1 (en) | Traceable In-Situ Micro- and Nano-Indentation Testing Instrument and Method under Variable Temperature Conditions | |
US7180650B2 (en) | Electromechanical drives adapted to provide three degrees of mobility | |
US7301257B2 (en) | Motion actuator | |
EP3164882B1 (en) | Multi-axis positioning device | |
CN1232860C (zh) | 光学元件移动机构 | |
CN101681986A (zh) | 使用基于机械放大器的惯性马达的精确定位*** | |
WO2015113998A1 (en) | Positioning motor and method of operation | |
CN101231932B (zh) | 用于旋转和平移样品支架的操纵器 | |
US10103001B2 (en) | Double-tilt in-situ mechanical sample holder for TEM based on piezoelectric ceramic drive | |
CN102528472A (zh) | 垂直轴宏微复合直线运动平台装置 | |
Hii et al. | Design, operation, and motion characteristics of a precise piezoelectric linear motor | |
CN111261480B (zh) | 具有双倾功能的透射电镜原位样品杆 | |
US10103000B2 (en) | Double-tilt sample holder for transmission electron microscope | |
US20160336504A1 (en) | Positioning Device | |
US7071595B2 (en) | Translation and rotation positioning motor | |
EP1947675B1 (en) | Manipulator for rotating and translating a sample holder | |
Bergander et al. | Development of miniature manipulators for applications in biology and nanotechnologies | |
JP4051881B2 (ja) | 制動機構および電子顕微鏡用試料ステージ | |
RU2347300C2 (ru) | Инерционный шаговый двигатель | |
US11383273B2 (en) | Piezo motor | |
CN105700108A (zh) | 用于光学镜面振动控制的压电陶瓷微驱动器 | |
CN110869723A (zh) | 用于干涉仪的反射镜轴承 | |
RU2461098C2 (ru) | Инерционный шаговый двигатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121109 |