RU2537363C2 - Indexing device - Google Patents
Indexing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537363C2 RU2537363C2 RU2013107665/11A RU2013107665A RU2537363C2 RU 2537363 C2 RU2537363 C2 RU 2537363C2 RU 2013107665/11 A RU2013107665/11 A RU 2013107665/11A RU 2013107665 A RU2013107665 A RU 2013107665A RU 2537363 C2 RU2537363 C2 RU 2537363C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carriage
- guide
- fragment
- base element
- paired
- Prior art date
Links
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 3
- -1 carriage (2) Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Description
Устройство прецизионного перемещения предназначено для линейных подвижек в точной механике. Например, оно может использоваться в контурографах, профилометрах и сканирующих зондовых микроскопах.The precision movement device is designed for linear movements in precision mechanics. For example, it can be used in contrographs, profilometers, and scanning probe microscopes.
Материалы для направляющих скольжения делят на три группы: упрочненные стали и чугуны, цветные сплавы и пластмассы [1]. Такие направляющие не имеют высокой размерной стабильности во времени, связанной с их аморфной структурой.Materials for slideways are divided into three groups: hardened steels and cast irons, non-ferrous alloys and plastics [1]. Such guides do not have high dimensional stability over time associated with their amorphous structure.
Известна миниатюрная линейная направляющая (устройство перемещения) фирмы INA, содержащая плоскую направляющую скольжения и каретку [2]. Из-за временных дрейфов такую направляющую невозможно использовать в сверхпрецизионных контурографах, профилографах и сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ). Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.Known miniature linear guide (moving device) company INA, containing a flat sliding guide and the carriage [2]. Due to temporary drifts, such a guide cannot be used in super-precision contourographs, profilographs, and scanning probe microscopes (SPM). This device is selected as a prototype of the proposed solution.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении нефункциональных перемещений за счет повышения размерной стабильности направляющих во времени.The technical result of the invention is to reduce non-functional movements by increasing the dimensional stability of the guides in time.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве прецизионного перемещения, содержащем направляющую (1) и каретку (2), сопряженную с ней, направляющая (1) состоит из монокристаллического материала, в частности кремния.The specified technical result is achieved by the fact that in the device of precision displacement containing the guide (1) and the carriage (2) associated with it, the guide (1) consists of a single-crystal material, in particular silicon.
В одном из вариантов в устройство введен привод (6), сопряженный с кареткой (2), при этом привод (6) может быть установлен на направляющей (1).In one embodiment, a drive (6) coupled to a carriage (2) is inserted into the device, while the drive (6) can be mounted on a rail (1).
В другом варианте в устройство введен первый базовый элемент (12), на котором закреплены направляющая (1) и привод (6).In another embodiment, a first base element (12) is inserted into the device, onto which a guide (1) and a drive (6) are fixed.
В третьем варианте в устройство введен второй базовый элемент (16), направляющая (1) имеет форму параллелепипеда, содержащего первую рабочую поверхность (17), вторую рабочую поверхность (18), и закреплена на втором базовом элементе (16), каретка (2) содержит первый фрагмент (19) и второй фрагмент (20), расположенные под углом друг к другу и содержащие соответственно первую пару опорных элементов (21) и вторую пару опорных элементов (22), сопряженных с направляющей (1), при этом в устройство введен первый прижим (23), закрепленный на втором базовом элементе (16) и сопряженный с кареткой (2).In the third embodiment, the second base element (16) is inserted into the device, the guide (1) has the shape of a parallelepiped containing the first working surface (17), the second working surface (18), and is mounted on the second basic element (16), the carriage (2) contains the first fragment (19) and the second fragment (20), located at an angle to each other and respectively containing the first pair of support elements (21) and the second pair of support elements (22), interfaced with the guide (1), while introduced into the device the first clip (23), mounted on the second base element (16) coupled with the carriage (2).
В четвертом варианте в устройство введен третий базовый элемент (27), содержащий первый (28) и второй (29) базовые фрагменты, расположенные под углом друг к другу, направляющая (1) состоит из первой пластины (30), закрепленной на первом базовом фрагменте (28) и второй пластины (31), закрепленной на втором базовом фрагменте (29), а каретка (2) содержит три первых опорных элементов (32), сопряженных с первой пластиной (30) и третью пару опорных элементов (33), сопряженных со второй пластиной (31), при этом в устройство введен второй прижим (35), закрепленный на третьем базовом элементе (27) и сопряженный с кареткой (2).In the fourth embodiment, a third base element (27) is introduced into the device, containing the first (28) and second (29) base fragments located at an angle to each other, the guide (1) consists of the first plate (30), mounted on the first base fragment (28) and the second plate (31), mounted on the second base fragment (29), and the carriage (2) contains the first three support elements (32), paired with the first plate (30) and a third pair of support elements (33), paired with a second plate (31), while the second clip (35) is attached to the device, mounted on the third base element (27) and paired with the carriage (2).
В пятом варианте третий базовый элемент (27) включает ферромагнитный материал, каретка (2) содержит третий фрагмент (38) и четвертый фрагмент (39), расположенные под углом друг к другу и содержащие три вторых опорных элемента (40), расположенных на третьем фрагменте (38) и четвертую пару опорных элементов (41), расположенную на четвертом фрагменте (39), при этом в каретку (2) введен первый набор магнитов (42), расположенный напротив вторых опорных элементов (40), и второй набор магнитов (43), расположенный напротив четвертой пары опорных элементов (41).In the fifth embodiment, the third base element (27) includes ferromagnetic material, the carriage (2) contains a third fragment (38) and a fourth fragment (39) located at an angle to each other and containing three second support elements (40) located on the third fragment (38) and a fourth pair of support elements (41) located on the fourth fragment (39), while the first set of magnets (42) located opposite the second support elements (40) and the second set of magnets (43) are inserted into the carriage (2) ) located opposite the fourth pair of support elements (41).
В шестом варианте третий базовый элемент (27) включает первую ферромагнитную вставку (44), расположенную напротив первой пластины (30), и вторую ферромагнитную вставку (45), расположенные напротив второй пластины (31) и соединенные с дюралевой вставкой (46), закрепленной на основании (47), выполненном из стали «Армко».In the sixth embodiment, the third base element (27) includes a first ferromagnetic insert (44) located opposite the first plate (30), and a second ferromagnetic insert (45) located opposite the second plate (31) and connected to the duralumin insert (46), fixed based on (47) made of Armco steel.
В седьмом варианте направляющая (1) выполнена в виде первого цилиндра (50), включающего цилиндрическую ферромагнитную вставку (51), а каретка (2) имеет цилиндрическую опорную поверхность (52), по которой сопряжена с первым цилиндром (50), и магнит (53), расположенный с противоположной стороны от опорной поверхности (52).In the seventh embodiment, the guide (1) is made in the form of a first cylinder (50), including a cylindrical ferromagnetic insert (51), and the carriage (2) has a cylindrical supporting surface (52), which is paired with the first cylinder (50), and a magnet ( 53) located on the opposite side of the abutment surface (52).
В восьмом варианте направляющая (1) выполнена в виде второго цилиндра (56), а каретка (2) - в виде кольцевого элемента (57).In the eighth embodiment, the guide (1) is made in the form of a second cylinder (56), and the carriage (2) is in the form of an annular element (57).
В девятом варианте каретка (2) содержит пятый (60) и шестой (61) фрагменты, расположенные под углом друг к другу и содержащие первый (62) и второй (63) опорные модули, сопряженные с поверхностью второго цилиндра (56), а также третий (64) и четвертый (65) прижимы, закрепленные на каретке (2) и сопряженные с направляющей (1).In the ninth embodiment, the carriage (2) contains the fifth (60) and sixth (61) fragments located at an angle to each other and containing the first (62) and second (63) support modules that are conjugated to the surface of the second cylinder (56), and the third (64) and fourth (65) clamps mounted on the carriage (2) and interfaced with the guide (1).
В десятом варианте направляющая (1) состоит из третьего цилиндра (69) и четвертого цилиндра (70), установленных на четвертом базовом элементе (71), каретка (2) содержит первую кольцевую опору (72), сопряженную с третьим цилиндром (69), вторую кольцевую опору (73), сопряженную с четвертым цилиндром (70), третью кольцевую опору (74), сопряженную с третьим цилиндром (69), и четвертую кольцевую опору (75), сопряженную с четвертым цилиндром (70), при этом поджимы первой кольцевой опоры (72) и второй кольцевой опоры (73), а также третьей кольцевой опоры (74) и четвертой кольцевой опоры (75) к третьему цилиндру (69) и четвертому цилиндру (70) разнонаправлены.In the tenth embodiment, the guide (1) consists of a third cylinder (69) and a fourth cylinder (70) mounted on the fourth base element (71), the carriage (2) contains the first annular support (72), conjugated with the third cylinder (69), a second annular support (73) mated to the fourth cylinder (70), a third annular support (74) mated to the third cylinder (69), and a fourth annular support (75) mated to the fourth cylinder (70), while the first an annular support (72) and a second annular support (73), as well as a third annular support (74) and a fourth ring the howling of the support (75) to the third cylinder (69) and fourth cylinder (70) in different directions.
В одиннадцатом варианте направляющая (1) дополнена обоймой (86), включающей первый упор (87), второй упор (88) и третий упор (89), соединенные с направляющей (1), а каретка (2) содержит V-образную опорную поверхность (90), сопряженную со вторым упором (88) и третьим упором (89), а также каретка (2) содержит первую плоскую опорную поверхность (91), сопряженную с первым упором (87).In the eleventh embodiment, the guide (1) is supplemented by a cage (86), including a first stop (87), a second stop (88) and a third stop (89) connected to the guide (1), and the carriage (2) contains a V-shaped support surface (90), conjugated with the second stop (88) and the third stop (89), as well as the carriage (2) contains a first flat bearing surface (91), conjugated with the first stop (87).
В двенадцатом варианте направляющая (1) дополнена обоймой (86), включающей первый упор (87), второй упор (88) и третий упор (89), соединенные с направляющей (1), а каретка (2) содержит вторую плоскую опорную поверхность (96), сопряженную со вторым упором (88) и третьим упором (89), а также каретка (2) содержит третью плоскую опорную поверхность (97), сопряженную с первым упором (87).In the twelfth embodiment, the guide (1) is supplemented by a cage (86), including a first stop (87), a second stop (88) and a third stop (89) connected to the guide (1), and the carriage (2) contains a second flat supporting surface ( 96), conjugated with the second stop (88) and the third stop (89), as well as the carriage (2) contains a third flat bearing surface (97), conjugated with the first stop (87).
На фиг.1 изображено устройство прецизионного перемещения в общем виде.Figure 1 shows the device of precision movement in General.
На фиг.2, фиг.3 изображены варианты установки привода.Figure 2, figure 3 shows the installation options of the drive.
На фиг.4, фиг.5 изображены варианты установки направляющей на базовых элементах.Figure 4, figure 5 shows the installation options guide on the base elements.
На фиг.6, фиг.7, фиг.8 изображены варианты магнитного прижима каретки к направляющей.In Fig.6, Fig.7, Fig.8 depicts options for magnetic clamping of the carriage to the guide.
На фиг.9, фиг.10, фиг.11 изображены варианты использования одиночных цилиндрических направляющих.In Fig.9, Fig.10, Fig.11 depicts the use of single cylindrical guides.
На фиг.12 изображен вариант использования в устройстве двух цилиндрических направляющих.Figure 12 shows an embodiment of the use of two cylindrical guides in the device.
На фиг.13, фиг.14 изображены варианты установки каретки через промежуточные элементы на направляющих.In Fig.13, Fig.14 shows the options for installing the carriage through the intermediate elements on the rails.
Устройство прецизионного перемещения содержит направляющую 1 (фиг.1) и каретку 2, сопряженную поверхностью скольжения 3 с ее базовой поверхностью 4, при этом направляющая 1 состоит из монокристаллического материала, например, кремния с шероховатостью Ra 0.32-0.04 мкм и неплоскостностью менее 0.1 мкм. Получение этих параметров описано в [3, 4, 5]. Длина направляющей 1 может быть порядка 100-200 мм, а ее толщина должна быть более 1 мм.The device for precision movement contains a guide 1 (Fig. 1) and a
В одном из вариантов в устройство введен привод 6 (фиг.2), установленный на направляющей 1 и сопряженный с кареткой 2 первым передаточным механизмом 8. В качестве привода 6 могут использоваться электрические приводы, описанные в [6], а также пружинные обоймы инерционных шаговых двигателей. При этом направляющая 1 может иметь квадратное сечение и быть закреплена на пьезоэлементе, как в [7, 8].In one embodiment, a
Во втором варианте в устройство введен первый базовый элемент 11 (фиг.3), на котором закреплены направляющая 1, а на выступе 12 привод 6, сопряженный с кареткой 2 вторым передаточным механизмом 13. В качестве привода 6 могут использоваться приводы, описанные в [9]. В качестве передаточных механизмов могут использоваться плоские пружины из оловянистой бронзы [10] толщиной 0.2-0.4 мм, а также торсионы, обеспечивающие высокую осевую жесткость и одновременный изгиб в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения (см., например, в [11]).In the second embodiment, the first base element 11 is introduced into the device (Fig. 3), on which the
Во всех последующих графических материалах с целью их упрощения приводы 6 не показаны, разумеется, в большинстве случаев приводы используются. Хотя в отдельных вариантах их использование необязательно и даже невозможно. Например, внутри сверхвысоковакуумных установок с агрессивной средой, высокими температурами и радиацией, где перемещение каретки 2 по направляющей 1 будет осуществляться с помощью сверхвысоковакуумных манипуляторов путем точечного воздействия с разных сторон.In all subsequent graphic materials, in order to simplify them, the
В третьем варианте в устройство введен второй базовый элемент 16 (фиг.4), направляющая 1 имеет форму параллелепипеда, содержащего первую рабочую поверхность 17, вторую рабочую поверхность 18, и закреплена на втором базовом элементе 16. Каретка 2 содержит первый фрагмент 19 и второй фрагмент 20, расположенные под углом друг к другу и содержащие соответственно первую пару опорных элементов 21 и вторую пару опорных элементов 22, сопряженных с направляющей 1. При этом в устройство введен первый прижим 23, закрепленный на втором базовом элементе 6 и сопряженный с кареткой 2. Опорные элементы 21 и 22 могут быть выполнены из стали ШХ15 [10]. Первый прижим может быть изготовлен из оловянистой бронзы или пружинной бронзы БрБ2 [10] толщиной 0.2-0.4 мм.In the third embodiment, a
В четвертом варианте в устройство введен третий базовый элемент 27 (фиг.5), содержащий первый 28 и второй 29 базовые фрагменты, расположенные под углом друг к другу. Направляющая 1 состоит из первой пластины 30, закрепленной на первом базовом фрагменте 28 и второй пластины 31, закрепленной на втором базовом фрагменте 29. При этом каретка 2 содержит три первых опорных элементов 32, сопряженных с первой пластиной 30, и третью пару опорных элементов 33, сопряженных со второй пластиной 31. Кроме этого в устройство введен второй прижим 35 (аналогичный первому прижиму 23), закрепленный на третьем базовом элементе 27 и сопряженный с кареткой 2.In the fourth embodiment, a third base element 27 (FIG. 5) is introduced into the device, containing the first 28 and second 29 base fragments located at an angle to each other. The
В пятом варианте третий базовый элемент 27 (фиг.6) включает ферромагнитный материал (в частном случае может быть выполнен из никеля), каретка 2 содержит третий фрагмент 38 и четвертый фрагмент 39, расположенные под углом друг к другу и содержащие три вторых опорных элемента 40, расположенных на третьем фрагменте 38 и четвертую пару опорных элементов 41, расположенную на четвертом фрагменте 39, при этом в каретку 2 введен первый набор магнитов 42, расположенный напротив вторых опорных элементов 40, и второй набор магнитов 43, расположенный напротив четвертой пары опорных элементов 41. Все магниты могут быть выполнены из сплава самарий-кобальт.In the fifth embodiment, the third base element 27 (Fig.6) includes ferromagnetic material (in the particular case it can be made of nickel), the
В шестом варианте третий базовый элемент 27 (фиг.7) включает первую ферромагнитную вставку 44 (например, выполненную из никеля), расположенную напротив первой пластины 30, и вторую ферромагнитную вставку 45, расположенные напротив второй пластины 31 и соединенные с дюралевой вставкой 46, закрепленной на основании 47, выполненном, например, из стали «Армко». Это соединение может быть осуществлено эластичным герметиком ВГО1.In the sixth embodiment, the third base element 27 (Fig. 7) includes a first ferromagnetic insert 44 (for example, made of nickel) located opposite the
В одном из вариантов сопряжение опорного элемента с магнитом (см. фиг.5, фиг.6) может быть выполнено следующим образом. Например, во фрагменте 38 (фиг.8) закрепляют подшипник 48 (например, номер 25), описанный в [12], внутри которого установлен опорный элемент 40 (например, выполненный из никеля) с плоской поверхностью, имеющей диаметр порядка 5 мм. При этом магнитные силовые линии замыкаются через элемент 40, ферромагнитный фрагмент 29 и наружную часть подшипника 48. Базовые элементы 11, 16, 27 могут быть выполнены из дюрали Д16Т.In one embodiment, the coupling of the support element with a magnet (see figure 5, figure 6) can be performed as follows. For example, in fragment 38 (Fig. 8), a bearing 48 (for example, number 25) is fixed, described in [12], inside of which a support element 40 (for example, made of nickel) is installed with a flat surface having a diameter of about 5 mm. In this case, the magnetic lines of force are closed through the
В седьмом варианте направляющая 1 (фиг.9) выполнена в виде первого цилиндра 50, включающего цилиндрическую ферромагнитную вставку 51, а каретка 2 имеет цилиндрическую опорную поверхность 52, по которой сопряжена с первым цилиндром 50, и магнит 53, расположенный с противоположной стороны от опорной поверхности 52. Вариант изготовления цилиндра 50 диаметром порядка 8 мм из кремния с шероховатостью Ra 0.32-0.04 мкм и отклонением от линейности менее 0.1 мкм описан в [3].In the seventh embodiment, the guide 1 (Fig. 9) is made in the form of a
В восьмом варианте направляющая 1 (фиг.10) выполнена в виде второго цилиндра 56, а каретка 2 - в виде кольцевого элемента 57, выполненного, например, из фторопласта. Разрезное пружинное кольцо может быть изготовлено из бериллиевой бронзы толщиной 0.3-0.5 мм.In the eighth embodiment, the guide 1 (figure 10) is made in the form of a
В девятом варианте каретка 2 (фиг.11) содержит пятый 60 и шестой 61 фрагменты, расположенные под углом друг к другу и содержащие первый 62 и второй 63 опорные модули, сопряженные с поверхностью второго цилиндра 56, а также третий 64 и четвертый 65 прижимы, закрепленные на каретке 2 и сопряженный с направляющей 1. Элементы 64 и 65 могут быть изготовлены из фторопласта, а 66, 67 - из пружинистой бронзы.In the ninth embodiment, the carriage 2 (11) contains the fifth 60 and sixth 61 fragments, located at an angle to each other and containing the first 62 and second 63 support modules, mated to the surface of the
В десятом варианте направляющая 1 (фиг.12) состоит из третьего цилиндра 69 и четвертого цилиндра 70, установленных на четвертом базовом элементе 71. Каретка 2 содержит первую кольцевую опору 72, сопряженную с третьим цилиндром 69, вторую кольцевую опору 73, сопряженную с четвертым цилиндром 70, третью кольцевую опору 74, сопряженную с третьим цилиндром 69, и четвертую кольцевую опору 75, сопряженную с четвертым цилиндром 70. В одном из вариантов каретка 2 может содержать ориентирующий элемент 77, в котором посредством винтового или клеевого соединения (не показаны) закреплены кольцевые опоры 72, 73, 74 и 75, при этом свободные их части соединены элементом жесткости 78, например, при помощи винтов (также не показаны). Ориентирующий элемент 77 и элемент жесткости 78 могут быть выполнены из титана. Кольцевые опоры 72, 73, 74 и 75 могут быть изготовлены из оловянистой бронзы и иметь чистоту обработки внутренних поверхностей порядка Ra 0.08. Зазоры между цилиндрами 69, 70 и кольцевыми опорами 72, 73, 74 и 75 могут быть в диапазоне 10-20 мкм. Третий цилиндр 69 и четвертый цилиндр 70 могут быть закреплены по плотной посадке своими свободными концами в первом плече 79 и втором плече 80, соединенных перемычкой 82 четвертого базового элемента 71. Поджимы первой кольцевой опоры 72 и второй кольцевой опоры 73, а также третьей кольцевой опоры 74 и четвертой кольцевой опоры 75 к третьему цилиндру 69 и четвертому цилиндру 70 выполнены разнонаправленными за счет первой плоской пружины 81 и второй плоской пружины 82, первыми концами, закрепленными в ориентирующем элементе 77. При этом вторые концы пружин 81 и 82 соединены с фрикционными элементами 83, расположенными в пазах 84 с возможностью подвижки и изготовленными, например, из оловянистой бронзы или фторопласта. При габаритных размерах, как на фиг.12, плоские пружины 81 и 82 могут иметь толщину 0.2-0.3 мм, ширину 20 мм и при изгибе 2-3 мм обеспечивать усилия поджима 3-8 н. В качестве материала пружин 81 и 82 целесообразно использовать бериллиевую бронзу БрБ2.In the tenth embodiment, the guide 1 (Fig. 12) consists of a
В одиннадцатом варианте направляющая 1 (фиг.13) дополнена П-образной обоймой 86, включающей первый упор 87, второй упор 88 и третий упор 89 (промежуточные элементы), сопряженные с направляющей 1. Закрепление упоров 87, 88 и 89 в обойме 86 может быть посредством герметика ВГО-1 (не показано). Каретка 2 содержит V-образную опорную поверхность 90, сопряженную со вторым упором 88 и третьим упором 89, а также каретка 2 содержит первую плоскую опорную поверхность 91, сопряженную с первым упором 87. Опорные поверхности 90 и 91 могут быть изготовлены из поликора ИК-100, описанного в [13], первый упор 87, второй упор 88 и третий упор 89 - из стали ШХ15. Опорные поверхности 90 и 91 могут быть посредством клея ВК9 закреплены на пластине 92. Направляющая 1 может быть закреплена в обойме 86 посредством планок 93.In the eleventh embodiment, the guide 1 (Fig. 13) is supplemented by a
В двенадцатом варианте каретка 2 (фиг.14) содержит вторую плоскую опорную поверхность 96, сопряженную со вторым упором 88 и третьим упором 89, а также каретка 2 содержит третью плоскую опорную поверхность 97, сопряженную с первым упором 87. Направляющая 1 может быть закреплена в обойме 86 клеем (не показано).In a twelfth embodiment, the carriage 2 (FIG. 14) comprises a second
Соединение кремниевых направляющих с сопряженными элементами может быть осуществлено эпоксидной смолой под давлением 1.5-2.5 н на кв. см, с толщиной остаточного слоя 1-3 мкм.The connection of silicon rails with paired elements can be carried out with epoxy resin under a pressure of 1.5-2.5 n per square. cm, with a thickness of the residual layer of 1-3 microns.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Устройство по фиг.1 можно использовать внутри сверхвысоковакуумных установок с агрессивной средой, высокими температурами и радиацией, где перемещение каретки 2 по направляющей 1 будет осуществляться с помощью сверхвысоковакуумных манипуляторов путем точечного воздействия с разных сторон. В этом случае будет сохраняться строгое плоскопараллельное перемещение каретки 2.The device of FIG. 1 can be used inside ultra-high vacuum installations with an aggressive environment, high temperatures and radiation, where the movement of the
В работе устройства по фиг.2, фиг.3 важно осуществлять поджим каретки 2 к направляющей 1 передаточными механизмами 8 и 13. Это возможно осуществить плоскими пружинами и торсионами. Привод 6 должен формировать линейное перемещение, обычно это осуществляют передачей винт-гайка (отдельно не показаны, условно входят в привод 6).In the operation of the device of FIG. 2, FIG. 3, it is important to press the
При работе устройства по фиг.4, фиг.5 возможно использование антифрикционных составов между прижимами 23, 35 и кареткой 2. Использование таких составов между опорными элементами 21, 22, 32, 33 и элементами 1, 30, 31 - нецелесообразно, т.к. за счет неконтролируемости их количества в зонах контакта нефункциональные перемещения каретки 2 могут увеличиться.When the device of Fig. 4, Fig. 5, it is possible to use anti-friction compositions between the
При работе устройства по фиг.6, фиг.7 выбор усилия прижима каретки 2 к пластинам 30 и 31 можно осуществлять подбором магнитов 42 и 43.When the device of FIG. 6, FIG. 7 is selected, the pressing force of the
При работе устройства по фиг.8 важен размер площадки 49 в зависимости от радиального люфта подшипника 48. Для инженерных расчетов достаточно, чтобы погрешность (в линейных размерах) неперпендикулярности площадки 49 (на всем ее диаметре) цилиндрической образующей опорного элемента 40 не превышала радиального люфта подшипника 48. В этом случае площадка 49 будет полностью самоустанавливаться на любую опорную поверхность.In the operation of the device of Fig. 8, the size of the
При работе устройства по фиг.9, фиг.10 и фиг.11 возможен вариант, когда закрепляют направляющую 1 и двигают каретку 2. В том случае, если необходимо исключить проворот каретки 2 можно использовать передаточный механизм от привода (не показаны), в виде плоской направляющей, как это было показано на фиг.2, фиг.3. При закреплении каретки 2 можно перемещать направляющую 1, например, сверхвысоковакуумным манипулятором, а если нет необходимости сохранять ее угловое положение, то это можно сделать точечным воздействием без использования передаточного механизма.When the device of Fig. 9, Fig. 10 and Fig. 11 is possible, it is possible that the
При использовании устройства по фиг.12 возможен следующий вариант его сопряжения с приводом. Учитывая, что поджим и ориентация в нем обеспечены, то от привода (не показан) может идти вращающийся или невращающийся винт и толкать каретку 2, в обратном направлении может использоваться зацеп (не показан). Вариант такого механизма представлен в [14]. Этот пример одновременно использует внешнее закрепление привода при экстремальной эксплуатации устройства.When using the device of Fig. 12, the following variant of its interface with the drive is possible. Given that the preload and orientation are provided in it, then a rotating or non-rotating screw can go from the drive (not shown) and push the
При использовании устройства по фиг.13, фиг.14 важно обеспечить постоянное усилие контакта между упорами 87, 88, 89 и направляющей 1. В одном из вариантов это может обеспечиваться постоянным давлением каретки 2 на упоры 87, 88 и 89, не закрепленные в обойме 86. В другом варианте упоры 87, 88 и 89 можно закрепить герметиком ВГО-1 (не показан) в обойме 86, чтобы они выступали ниже поверхности 94 (например, на 0.1 мм), после чего необходимо деформировать эластичный герметик и поджать планками 93 направляющую 1 к поверхности 94 обоймы 86. Это уменьшит деформирующее влияние обоймы 86 на направляющую 1.When using the device of Fig.13, Fig.14 it is important to ensure a constant contact force between the
Выполнение направляющей 1 из кристаллического материала, в частности кремния, сохраняет ее размерную стабильность во времени и уменьшает нефункциональные перемещения, а это расширяет функциональные возможности устройства за счет его возможного использования в более широком круге приборов, например, контурографах, профилометрах и СЗМ.The implementation of the
Возможность использования привода 6 позволяет расширить область применения устройства. Например, вариант по фиг.2 можно использовать для подвода зонда в СЗМ. Вариант по фиг.3 можно использовать для подвижки образца для смены зоны измерения в СЗМ.The possibility of using
Варианты, изображенные на фиг.4 и фиг.5, за счет использования базовых элементов 16 и 27, обеспечивающих повышенную надежность элементов 1, 30 и 31, можно использовать при значительных (более 100 мм) перемещениях каретки 2 в профилометрах и контурографах, а также в широкопольных СЗМ.The options depicted in figure 4 and figure 5, through the use of
Магнитные варианты прижима (фиг.6, фиг.7) могут применяться в сверхвысоковакуумном оборудовании, где необходимо минимизировать доны трения. В варианте, изображенном на фиг.7, толщина дюралевой вставки 46 может быть порядка 2-х мм, а ферромагнитных вставок 44 и 45 - порядка 1-го мм. В этом случае временной дрейф вставки 46 не будет деформировать пластины 30 и 31, и перемещение каретки 2 по ним останется прямолинейным.Magnetic clamping options (Fig.6, Fig.7) can be used in ultrahigh-vacuum equipment, where it is necessary to minimize friction donations. In the embodiment shown in Fig. 7, the thickness of the
Использование подшипника 48 (фиг.8) повышает эффективность магнитного прижима, а также обеспечивает возможность использование площадки 49, что обеспечивает долговечность работы кремниевых направляющих.The use of a bearing 48 (Fig. 8) increases the efficiency of the magnetic clamp, and also allows the use of the
Использование направляющих в виде цилиндров 50 и 56 (фиг.9, фиг.10, фиг.11) позволяет использовать устройство в точной измерительной технике, размещая на торцах цилиндров зеркала (не показаны) и перемещая цилиндры, обеспечивать точное плоскопараллельное перемещение зеркал. Также на торцах цилиндров 50 и 56 можно располагать зонды СЗМ и сохранять их угловое положение при осевом перемещении.The use of guides in the form of
Направляющие в виде цилиндров 69 и 70 с разнонаправленным поджимом целесообразны, например, в координатных столах СЗМ для перемещения массивных объектов.Guides in the form of
Устройство по фиг.13 и фиг.14 при сохранении прямолинейности перемещения кареток 2 обеспечивает большую долговечность работы за счет возможности оптимального подбора трущихся пар.The device of Fig.13 and Fig.14 while maintaining the straightness of movement of the
Все описанные варианты расширяют функциональные возможности предложенного устройства.All the described options extend the functionality of the proposed device.
ЛитератураLiterature
1. www.Machinebuilder.ru/1. www.Machinebuilder.ru/
2. www.remen.ru/2. www.remen.ru/
3. Александров С.Е. Технология полупроводниковых материалов. - М.: «Лань», 2012. - 240 с.3. Alexandrov S.E. The technology of semiconductor materials. - M .: "Doe", 2012. - 240 p.
4. Файнштейн С.М. Обработка и защита поверхности полупроводниковых приборов. Обработка и защита поверхности полупроводниковых приборов. - М.: «Энергия», 1970. - 296 с.4. Feinstein S.M. Processing and surface protection of semiconductor devices. Processing and surface protection of semiconductor devices. - M .: "Energy", 1970. - 296 p.
5. Мазель Е.С. и Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. - М.: «Энергия», 1974. - 384 с.5. Mazel E.S. and Press F.P. Planar technology of silicon devices. - M .: "Energy", 1974. - 384 p.
6. Дюбей П. Основные принципы устройства электроприводов. - М.: Техносфера, 2009. - 480 с.6. Dubey P. Basic principles of electric drives. - M .: Technosphere, 2009 .-- 480 p.
7. Патент RU 2347300. Инерционный шаговый двигатель. 20.02.2009.7. Patent RU 2347300. Inertial stepper motor. 02/20/2009.
8. Патент RU 2461098. Инерционный шаговый двигатель. 10.09.2012.8. Patent RU 2461098. Inertial stepper motor. 09/10/2012.
9. Москаленко В.В. Электрический привод. - М.: Академия, 2011. - 368 с.9. Moskalenko V.V. Electric drive. - M.: Academy, 2011 .-- 368 p.
10. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.; Энергоатомиздат, 1991.10. Physical quantities: Reference book / A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky and others; under the editorship of I.S. Grigoryeva, E.Z. Meilikhova. - M .; Energoatomizdat, 1991.
11. Патент RU 2297078. Позиционер трехкоординатный. 10.04.2007.11. Patent RU 2297078. The positioner is three-coordinate. 04/10/2007.
12. Семейкин А.Н. Справочник снабженца №89: подшипники. - М.: Торговый дом снабженца ЛТД, 2009. - 530 с.12. Semeykin A.N. Provider Handbook No. 89: Bearings. - M .: Trading house of the supplier of LTD., 2009. - 530 p.
13. Вакуумная техника: Справочник / Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев, А.Т. Александрова и др.: Под общ. ред. Е.С. Фролова, В.Е. Минайчева. - М: Машиностроение, 1992. - 480 с.13. Vacuum technology: Reference / E.S. Frolov, V.E. Minaichev, A.T. Alexandrova et al .: Under the general. ed. E.S. Frolova, V.E. Minaicheva. - M: Mechanical Engineering, 1992. - 480 p.
14. Патент RU 2258901. Малогабаритный сканирующий зондовый микроскоп. 20.08.2005.14. Patent RU 2258901. Small-sized scanning probe microscope. 08/20/2005.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107665/11A RU2537363C2 (en) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Indexing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107665/11A RU2537363C2 (en) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Indexing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013107665A RU2013107665A (en) | 2014-08-27 |
| RU2537363C2 true RU2537363C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=51456020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107665/11A RU2537363C2 (en) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Indexing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537363C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204327U1 (en) * | 2021-02-08 | 2021-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью «Микролазер» (ООО «Микролазер») | Precision movement platform |
| RU2822275C1 (en) * | 2023-11-27 | 2024-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Станкорус" | Method of mounting guides on inclined bed of modular bearing system of machine |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU611041A1 (en) * | 1974-11-10 | 1978-06-15 | Korgichev Eduard V | Slide guides |
| US5407280A (en) * | 1992-07-06 | 1995-04-18 | Joachim Heinzl | Miniature air bearings |
| JP2003197706A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Guide rail |
| RU2348952C2 (en) * | 2007-04-18 | 2009-03-10 | Институт прикладной физики РАН | Device for precision linear travel of optical devices |
| JP2011012776A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Ismanj:Kk | Silicon alloy sliding guide device and method for manufacturing the same |
-
2013
- 2013-02-21 RU RU2013107665/11A patent/RU2537363C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU611041A1 (en) * | 1974-11-10 | 1978-06-15 | Korgichev Eduard V | Slide guides |
| US5407280A (en) * | 1992-07-06 | 1995-04-18 | Joachim Heinzl | Miniature air bearings |
| JP2003197706A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Guide rail |
| RU2348952C2 (en) * | 2007-04-18 | 2009-03-10 | Институт прикладной физики РАН | Device for precision linear travel of optical devices |
| JP2011012776A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Ismanj:Kk | Silicon alloy sliding guide device and method for manufacturing the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204327U1 (en) * | 2021-02-08 | 2021-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью «Микролазер» (ООО «Микролазер») | Precision movement platform |
| RU2822275C1 (en) * | 2023-11-27 | 2024-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Станкорус" | Method of mounting guides on inclined bed of modular bearing system of machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107665A (en) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11971578B2 (en) | Multi-axis positioner | |
| Torralba et al. | Large range nanopositioning stage design: A three-layer and two-stage platform | |
| CN105627875B (en) | Length measuring device | |
| US8179621B2 (en) | Apparatus for manipulation of an optical element | |
| US3720849A (en) | Magnetic-kinematic precision stages | |
| Aggogeri et al. | Precision Positioning Systems: An overview of the state of art | |
| CN103528683A (en) | Moving mirror scanning device for FT-IR (Fourier transform infrared spectrometer) | |
| Polit et al. | Design of high-bandwidth high-precision flexure-based nanopositioning modules | |
| US20250306280A1 (en) | Multi-axis positioner | |
| RU2537363C2 (en) | Indexing device | |
| CN111664323A (en) | Assembly comprising a main support, an intermediate support arranged on the main support and a scale arranged on the intermediate support | |
| Zhang et al. | Design of a parallel XYθ micro-manipulating system with large stroke | |
| TWI410295B (en) | Two - degree - of - freedom nano - level piezoelectric alignment platform mechanism | |
| CN209615416U (en) | A kind of gantry is double to drive structure | |
| EP2756354B1 (en) | Target processing tool | |
| Yu et al. | Calibration of non-contact incremental linear encoders using a macro–micro dual-drive high-precision comparator | |
| US9933249B2 (en) | Dynamic mechanical analyzer and sample fixtures for a dynamic mechanical analyzer | |
| RU2306621C1 (en) | Two-coordinate micro-positioner | |
| RU2348952C2 (en) | Device for precision linear travel of optical devices | |
| RU2254640C1 (en) | Coordinate table | |
| KR102149381B1 (en) | Micro transfer mechanism and high-precision positioning aparatus comprising the same | |
| US11201533B2 (en) | Planar positioning device | |
| US7705323B2 (en) | Microscope stage with flexural axis | |
| JPH04258711A (en) | Scale device | |
| RU2255321C1 (en) | A coordinate table |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160222 |