BRPI0802940A2 - microposicionador com seis graus de liberdade - Google Patents

Abstract

MICROPOSICIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADE. Microposicionador com seis graus de liberdade, composto por um cubo de aço inoxidável, ao qual estão ligadas seis hastes de aço inox, que possuem dois elos fracos cada uma, cujos movimentos apropriados proporcionam movimentos de transiação e rotação. As hastes elásticas permitem o movimento elástico do cubo, assegurando grande estabilidade e repetitividade em aplicações que exigem grande precisão, como alinhamento de componentes ópticos. A ausência de atuadores mecânicos ou eletrónicos e a operação manual facilitam o seu uso. Esta invenção também permite uma grande variedade de usos e de fixação de amostras, de acordo com a necessidade do operador. Este dispositivo mecânico é uma alternativa de baixo custo com alcance, acurácia, resolução, repetitividade e estabilidade termo-mecânica aos atuais posicionadores existentes no mercado. A invenção possui as características necessárias para o microposicionamento de componentes nos setores científicos e industriais.

Description

MICROPOSICIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADE

A presente invenção refere-se a um dispositivo mecânico, de baixocusto, grande acurácia e alcance dinâmico para microposicionamento deamostras, com seis graus de liberdade e alta resolução e estabilidade termomecânica. O seu funcionamento baseia-se no princípio elástico, ou seja, naelasticidade de barras metálicas.

Atualmente existem no mercado vários dispositivos microposionadores,de alto custo e não oferecem simultaneamente alta resolução, alcancedinâmico e estabilidade.

O dispositivo descrito nesse documento oferece uma alternativa debaixo custo, mantendo as características necessárias, para omicroposicionamento de componentes nos setores científicos e industriais.

A invenção proposta consiste de um cubo, chamado de base móvel, aqual estão ligadas seis hastes, cujos movimentos elásticos apropriadosproporcionam translação e rotação, totalizando os seis graus de liberdade (trêsgraus de rotação e três de translação).

O posicionador é composto de seis hastes de aço, com dois elosflexíveis em cada uma, uma base de aço inox, apoios para as hastes emalumínio e um pino de latão. Os elos fracos dão flexibilidade para realizarmovimentos de translação e rotação. As hastes estão aos pares e paralelas,fixas ao cubo em três faces ortogonais. A fixação se dá parafusando a haste nocubo.

A outra ponta da haste está livre para se mover e está apoiada em umaplaca de alumínio. Nesta ponta da haste há uma rosca interna na qual se insere um parafuso. Uma pequena placa de latão está colocada sobre oparafuso, de maneira a impedir o seu movimento de translação.

Ao girar o parafuso, como este está impedido de transladar, é transferidomovimento de translação à haste, a qual por meio dos elos fracos aumenta ou\ diminui seu comprimento. Ao girar os parafusos paralelos de uma mesma faceno mesmo sentido, dá-se o movimento de translação e girando os parafusosem sentidos opostos acontece a rotação do cubo.

A figura 1 apresenta um esquema da invenção proposta.O cubo móvel mede 50x50x50 mm, as hastes 100 mm de comprimentoe diâmetro de 6,25 mm, estão dispostas paralelamente e distam entre si de 40mm (centro a centro), o diâmetro do elo fraco é de 2,4 mm, o passo doparafuso utilizado para os movimentos é de 0,5 mm, o diâmetro do pino parafixação da invenção é de 15 mm e seu comprimento é de 95 mm.

O pino possui uma rosca interna pela qual é fixada à invenção por umparafuso.

A invenção permite uma translação total, em cada eixo, de 1,5 mm erotação máxima, em cada plano, de 1,94°. A estabilidade termo-mecânicamedida, usando-se difração de raios x em monocristais de silício num arranjode duplo-cristal não dispersivo de alta sensibilidade, foi melhor que doissegundos de arco por hora.

Os movimentos elásticos das hastes asseguram grande resolução erepetitividade em aplicações que exigem grande precisão, como alinhamentode componentes ópticos.

Outra vantagem desta invenção é a ausência de atuadores motorizadosou automatizados, cujos movimentos de vibração e choques afetariam aacurácia do dispositivo. A operação manual facilita o manuseio.

Os furos feitos no cubo permitem diversas possibilidades para a fixaçãode componentes ou amostras, de acordo com a necessidade do operador.Características da invenção:

- as hastes e o cubo são feitos de aço;

- as hastes são fixas ao cubo (parafusadas);

- os movimentos de translação e rotação do cubo se dão por movimentoselásticos das hastes;

- as paredes de apoio das hastes são em alumínio;

- os materiais utilizados são materiais comerciais;

- a translação total em cada eixo é de 1,5 mm;

- a rotação máxima é de 1,94o;

- a estabilidade termomecânica é melhor que 2"(segundos de arco) por hora;

- a resolução angular é melhor que 0,02 °;

- a resolução espacial é melhor que 7 um.

Claims (9)

1. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por movimentos elásticos sem peças deslizantes e semrolamentos.

2. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por não fazer uso de atuadores automatizados oumotorizados.

3. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por movimentos de rotação e translação.

4. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado pelo fácil manuseio, fácil construção e baixo custo.

5. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por grau de estabilidade angular da invenção melhor que 2" (dois segundos de arco) por hora.

6. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por resolução angular melhor que 0,02° e resolução detranslação melhor que 7 um.

7. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado pelo alcance angular de 1,94° e alcance linear de 1,5 mm,em cada uma das três direções.

8. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por várias possibilidades de fixação dos componentes ouamostras para o alinhamento de componentes ópticos.

9. MICROPOSIONADOR COM SEIS GRAUS DE LIBERDADEcaracterizado por um cubo de aço ao qual estão fixas seis hastes de açocom elos flexíveis.