NL1026509C2 - A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator. - Google Patents

A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator. Download PDF

Info

Publication number
NL1026509C2
NL1026509C2 NL1026509A NL1026509A NL1026509C2 NL 1026509 C2 NL1026509 C2 NL 1026509C2 NL 1026509 A NL1026509 A NL 1026509A NL 1026509 A NL1026509 A NL 1026509A NL 1026509 C2 NL1026509 C2 NL 1026509C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
pneumatic actuator
actuator
foregoing
vacuum
pneumatic
Prior art date
Application number
NL1026509A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Hubertus Leonardus Mat Janssen
Bartholomeus Catharina Th Bree
Original Assignee
Janssen Prec Engineering B V
Hubertus Leonardus Mat Janssen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Janssen Prec Engineering B V, Hubertus Leonardus Mat Janssen filed Critical Janssen Prec Engineering B V
Priority to NL1026509A priority Critical patent/NL1026509C2/en
Priority to PCT/NL2005/000437 priority patent/WO2006001691A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1026509C2 publication Critical patent/NL1026509C2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/183—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/088—Characterised by the construction of the motor unit the motor using combined actuation, e.g. electric and fluid actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20538—Type of pump constant capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/405—Flow control characterised by the type of flow control means or valve
    • F15B2211/40515—Flow control characterised by the type of flow control means or valve with variable throttles or orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/415—Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit
    • F15B2211/41527—Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit being connected to an output member and a directional control valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/42—Flow control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/426—Flow control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/455—Control of flow in the feed line, i.e. meter-in control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/46—Control of flow in the return line, i.e. meter-out control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/625—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6654—Flow rate control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7052—Single-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/765—Control of position or angle of the output member

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

Een lange slag actuator met hoog draagvermogen en nanometer resolutie welke tevens gebruikt kan worden als trillinesisolator 5 De uitvinding heeft betrekking op een actuator die een slag tot enkele tientallen millimeters combineert met een resolutie in het nanometergebied bij een draagkracht tot honderden kilo’s. Dit wordt mogelijk gemaakt door een laagfrequente pneumatische actuator met grote slag en groot 10 draagvermogen te combineren met een hoogfrequente magnetische actuator met grote slag op dusdanige wijze dat de resulterende stijfheid in de aandrijfrichting minimaal gelijk is aan de som van de stijfheden in aandrijfrichting van de pneumatische actuator en magnetische actuator. Met 15 een aanpassing in de regelstrategie is het ook mogelijk deze actuator als t r i 11ingsiso 1 at or'te gebruiken.A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a trilline isolator. The invention relates to an actuator that combines a stroke of a few tens of millimeters with a resolution in the nanometer range with a bearing capacity of up to hundreds of kilos. This is made possible by combining a low-frequency pneumatic actuator with large stroke and large load capacity with a high-frequency magnetic actuator with large stroke in such a way that the resulting stiffness in the drive direction is at least equal to the sum of the stiffnesses in the drive direction of the pneumatic actuator and magnetic actuator. With an adjustment in the control strategy, it is also possible to use this actuator as a test tool.

Dergelijke actuatoren zijn onder andere vereist in de telescopie waar een groot aantal segmenten functioneel 20 gecombineerd wordt tot een enkele telescoop. Deze segmenten kunnen tot enkele honderden kilo’s zwaar zijn en ondervinden pos i t i efouten als gevolg van bijvoorbeeld zwaartekracht, temperatuur en wind. Een actuator in een gesloten regelsysteem biedt een mogelijkheid tot het 25 corrigeren van deze positiefouten.Such actuators are required, inter alia, in the telescopy where a large number of segments are functionally combined into a single telescope. These segments can weigh up to a few hundred kilos and experience positional errors due to, for example, gravity, temperature and wind. An actuator in a closed control system offers a possibility of correcting these position errors.

Gezien het potentieel groot aantal benodigde actuatoren in een telescoop, duizenden is niet ongewoon, is een oplossing tegen beperkte kosten en volume noodzakelijk. Daarnaast 30 zijn een hoge betrouwbaarheid en levensduur tot tientallen j aren vereist.Given the potentially large number of actuators required in a telescope, thousands is not uncommon, a solution at limited costs and volume is necessary. In addition, high reliability and service life of up to tens of years are required.

Er zijn reeds een aantal actuatoren en aandrijfmethodes die mogelijk een oplossing bieden. Een s p i n d e 1 aan dr i j v ί n g heeft 35 echter niet de benodigde resolutie, hetgeen ook geldt voor 1 n?RSQ9_ ___ 2 een tandheugel terwijl w r i j v i n g s w i e 1 e n onvoldoende draagkracht hebben. Een lineaire motor heeft binnen beperkte afmetingen niet de draagkracht, vereist een complexe, dure aansturing en zal continu zeer veel 5 vermogen dissiperen. Het toepassen van overbrengingen om de draagkracht te verhogen is een mogelijkheid, maar dit zal de slag ontoelaatbaar verhogen en vereist een groot volume. Een andere mogelijkheid is het gebruik van een passieve veer als g e w i c h t s c o m p e n s a t i e , maar deze zal een 10 onrealistisch lage stijfheid moeten hebben om te functioneren over de volle slag.There are already a number of actuators and drive methods that may offer a solution. However, an arrangement 1 does not have the required resolution, which also applies to a rack and pinion, while one has insufficient bearing capacity. A linear motor does not have the bearing capacity within limited dimensions, requires a complex, expensive drive and will continuously dissipate a lot of power. The use of transmissions to increase the carrying capacity is a possibility, but this will inadmissibly increase the stroke and requires a large volume. Another possibility is the use of a passive spring as a w i c h t s c o m p n s a t i e, but this will have to have an unrealistically low stiffness in order to function over the full stroke.

De uitvinding betreft dan ook een actuator die aan deze beperkingen tegemoet komt en wel een oplossing biedt die 15 de gewenste eigenschappen combineert.The invention therefore relates to an actuator that meets these limitations and does indeed offer a solution that combines the desired properties.

Dit kan volgens de uitvinder door een pneumatische actuator met lage stijfheid en lage bandbreedte, welke de benodigde draagkracht over een grote slag heeft, te 20 combineren met een magnetische actuator met hoge stijfheid en hoge bandbreedte en relatief beperkte kracht, over een slag die minimaal gelijk is aan die van de pneumatische actuator, op een dusdanige wijze dat de resulterende stijfheid in de aandrij fr i chting minimaal gelijk is aan de 25 som van de stijfheden in a an d r i j f r i c h t i n g van de pneumatische actuator en de magnetische actuator.According to the inventor, this can be done by combining a pneumatic actuator with low rigidity and low bandwidth, which has the required carrying capacity over a large stroke, with a magnetic actuator with high rigidity and high bandwidth and relatively limited force, over a stroke that is at least equal to is similar to that of the pneumatic actuator, in such a way that the resulting rigidity in the drive device is at least equal to the sum of the rigidities in the driving direction of the pneumatic actuator and the magnetic actuator.

Fig.1 een schematisch overzicht van een inrichting volgens de uitvinding, 30 Fig.2 een schematisch overzicht van een vacuüm compatibele inrichting volgens de uitvinding,Fig. 1 a schematic overview of a device according to the invention, Fig. 2 a schematic overview of a vacuum compatible device according to the invention,

Fig.3 een schematisch overzicht van een gewijzigde inrichting volgens de uitvinding, 1026509_ 3Fig. 3 is a schematic overview of a modified device according to the invention, 1026509_ 3

Fig.4 een schematisch overzicht van een mogelijke toepassing van een inrichting volgens de uitvinding,Fig. 4 is a schematic overview of a possible application of a device according to the invention,

Fig.5 een schematisch overzicht van een toepassing van 5 een inrichting volgens de uitvinding als trillingsisolator.Fig. 5 is a schematic overview of an application of a device according to the invention as a vibration isolator.

In figuur 1 is een dergelijke actuator weergegeven. De pneumatische actuator bestaat uit een balg die gedefinieerd 10 wordt door het elastische element 1, een wand 2 en deksel 3. Aan deze balg is een aanvoerlijn 4 bevestigd welke een gas bevat met een druk die hoger is dan de druk die maximaal gewenst is in de balg. Tevens is aan de balg een afvoerlijn 5 bevestigd welke een gas bevat met een druk die 15 lager is dan de druk die minimaal gewenst is in de balg. In de aanvoerlijn is een klep 6 geplaatst en in de afvoerlijn een klep 7. Bediening van deze kleppen maakt het mogelijk de hoeveelheid gas in de balg en daarmee de lengte dan wel de aandrij fkracht van de balg te regelen.Such an actuator is shown in Figure 1. The pneumatic actuator consists of a bellows defined by the elastic element 1, a wall 2 and cover 3. A supply line 4 is attached to this bellows which contains a gas with a pressure that is higher than the pressure that is maximally desired in the bellows. A discharge line 5 is also attached to the bellows which contains a gas with a pressure that is lower than the pressure that is minimally desired in the bellows. A valve 6 is placed in the supply line and a valve 7 in the discharge line. Operation of these valves makes it possible to control the amount of gas in the bellows and thus the length or the driving force of the bellows.

2020

De magnetische actuator 8 is zodanig geplaatst dat de resulterende stijfheid van de actuator de som is van de stijfheden van de pneumatische actuator en magnetische actuator. De magnetische actuator wordt gebruikt om een 25 beweging met relatief kleine slag en hoge bandbreedte toe te voegen op de beweging van de pneumatische actuator. Dit vereist dat de slag van de magnetische actuator groter is dan de slag van de pneumatische actuator.The magnetic actuator 8 is positioned such that the resulting stiffness of the actuator is the sum of the stiffnesses of the pneumatic actuator and magnetic actuator. The magnetic actuator is used to add a movement with relatively small stroke and high bandwidth to the movement of the pneumatic actuator. This requires that the stroke of the magnetic actuator is greater than the stroke of the pneumatic actuator.

30 Het geheel wordt in een regellus geplaatst waarbij de beweging 9 gemeten wordt met een sensor. De plaatsing van de magnetische actuator in de pneumatische actuator zal de magnetische actuator afschermen van omgevingsfactoren zoals vocht, hetgeen een positieve invloed heeft op de 35 levensduur en betrouwbaarheid. Verder vertoont een balg, 1026509 4 in tegenstelling tot de in de pneumatiek doorgaans gebruikte zuiger, geen slijtage en behoeft ze geen onderhoud. Ook dit zal de levensduur en betrouwbaarheid verhogen.The whole is placed in a control loop, the movement 9 being measured with a sensor. The placement of the magnetic actuator in the pneumatic actuator will shield the magnetic actuator from environmental factors such as moisture, which has a positive influence on the service life and reliability. Furthermore, a bellows 1026509 4, in contrast to the piston usually used in pneumatics, shows no wear and requires no maintenance. This too will increase the service life and reliability.

55

In figuur 2 is weergegeven met welke extra voorzieningen deze actuator ook geschikt gemaakt kan worden om gebruikt te worden in een vacuümomgeving. Hiervoor dienen de deksel 1, balg 2 en wand 3 van een vacuüm compatibel 10 materiaal gemaakt te worden. Alle deelvlakken moeten vacuümdicht gelast worden of er moeten vacuümdichte afdichtingen gebruikt worden. Tevens moeten de kleppen 4 intern geplaatst worden zodat ze net als de magnetische actuator 5 niet in contact komen met het vacuüm. De 15 aanvoerlijn en afvoerlijn voor het gas dienen een flexibele buis 6 te zijn en van een vacuüm compatibel materiaal gemaakt te worden. De voeding van de magnetische actuator en de aansturing van de kleppen dient te gebeuren met vacuüm compatibele bekabeling 7 welke via een vacuüm 20 compatible connector 8 in de actuator gebracht wordt. Als alternatief kan de bekabeling ook door een flexibele buis van een vacuüm compatibel materiaal geleid worden.Figure 2 shows with which additional provisions this actuator can also be made suitable for use in a vacuum environment. For this purpose, the cover 1, bellows 2 and wall 3 must be made of a vacuum-compatible material. All sub-surfaces must be vacuum-sealed or vacuum-tight seals must be used. The valves 4 must also be placed internally so that they, just like the magnetic actuator 5, do not come into contact with the vacuum. The supply line and discharge line for the gas must be a flexible tube 6 and be made of a vacuum-compatible material. The feeding of the magnetic actuator and the control of the valves must be done with vacuum-compatible cabling 7 which is introduced into the actuator via a vacuum-compatible connector 8. Alternatively, the cabling can also be routed through a flexible tube of a vacuum-compatible material.

In figuur 3 is een uitvoering van de actuator volgens de 25 uitvinding weergegeven waarbij de pneumatische actuator 1 dubbelzijdig is uitgevoerd. De volumes 2 en 3 zijn pneumatisch gescheiden en de druk in volume 2 kan onafhankelijk worden geregeld ten opzichte van de druk in volume 3. Hiermee is het mogelijk een beweging 4 met grote 30 kracht op te wekken die zowel naar boven als naar onder gericht kan zijn.Figure 3 shows an embodiment of the actuator according to the invention, wherein the pneumatic actuator 1 is of two-sided design. The volumes 2 and 3 are pneumatically separated and the pressure in volume 2 can be independently controlled relative to the pressure in volume 3. This makes it possible to generate a movement 4 with great force that can be directed both upwards and downwards. to be.

In figuur 4 is een schematisch overzicht gegeven van een nvo gelijke toepassing van de actuator volgens de uitvinding. 35 Een willekeurig aantal segmenten 1, welke gezamenlijk een 5 telescoop vormen en waarvan er twee zijn weergegeven, wordt elk ondersteund door minimaal één actuator 2, waarbij twee actuatoren per segment zijn weergegeven.Figure 4 shows a schematic overview of an equivalent application of the actuator according to the invention. An arbitrary number of segments 1, which together form a telescope and two of which are shown, are each supported by at least one actuator 2, two actuators per segment being shown.

Door de positie van de segmenten onderling te meten met de 5 sensoren 3 wordt een regelsignaal gecreëerd voor elk van de actuatoren opdat de segmenten naar de vereiste positie geregeld worden. De gasvoorziening bestaat uit een gesloten systeem van droge lucht of bijvoorbeeld stikstof hetgeen bevriezingsprob 1 emen voorkomt bij het mogelijke 10 gebruik op grote hoogte in de open lucht. De afvoerlijnen van de actuatoren zijn verbonden met het lage druk reservoir 4, waaruit pomp 5 het gas pompt naar het hoge druk reservoir 6 dat verbonden is met de aanvoerlijnen van de actuatoren.By measuring the position of the segments with each other with the sensors 3, a control signal is created for each of the actuators so that the segments are controlled to the required position. The gas supply consists of a closed system of dry air or, for example, nitrogen, which prevents freezing problems with the possible use at high altitudes in the open air. The drain lines of the actuators are connected to the low pressure reservoir 4, from which pump 5 pumps the gas to the high pressure reservoir 6 which is connected to the feed lines of the actuators.

1515

In figuur 5 is een schematisch overzicht van het gebruik van de actuator volgens de uitvinding als trillingsisolator weergegeven. Minimaal drie actuatoren 1, waarvan er twee zijn weergegeven, worden onder een object 2 geplaatst met 20 als doel om de vloertrillingen 3 wat betreft de amplitude sterk gereduceerd door te laten naar het object dat gaat trillen met amplitude 4.Figure 5 shows a schematic overview of the use of the actuator according to the invention as a vibration isolator. At least three actuators 1, two of which are shown, are placed under an object 2 for the purpose of passing the floor vibrations 3 strongly reduced in terms of amplitude to the object that will vibrate with amplitude 4.

Dit is mogelijk doordat de pneumatische actuator met zijn 25 lage stijfheid als een 1 aa g d o o r 1 a at f i 11 e r fungeert voor vloertrillingen. De resterende laagfrequente trillingen worden weggeregeld door de magnetische actuator. Voor dit laatste is een regelsignaal nodig dat wordt verkregen door oftewel een krachtmeting met de sensoren 5 tussen iedere 30 actuator en object, oftewel door het meten van de snelheid van het object, oftewel door het meten van de versnelling van het object, oftewel door een combinatie van deze metingen.This is possible because the pneumatic actuator, with its low stiffness, acts as a 1 aa d 1 a at f i 11 e r for floor vibrations. The remaining low-frequency vibrations are controlled by the magnetic actuator. The latter requires a control signal that is obtained by either a force measurement with the sensors 5 between each actuator and object, or by measuring the speed of the object, or by measuring the acceleration of the object, or by a combination of these measurements.

1026509 61026509 6

De regeling zal een dusdanige karakteristiek moeten hebben dat zij over een zo groot mogelijk frequenti egebied r e g e 11 e c h n i s c h e demping introduceert en vooral in het f r e q u e n t i e g e b i e d onder de bandbreedte van de magnetische 5 actuator. Rege1technische stijfheid is vooral vereist in het gebied onder de bandbreedte van de pneumatische actuator.The control should have such a characteristic that it introduces attenuation over as large a frequency range as possible, and especially in the frequency range below the bandwidth of the magnetic actuator. Technical rigidity is especially required in the area below the bandwidth of the pneumatic actuator.

Ook deze applicatie kan in een vacuümomgeving functioneren door het toepassen van een actuator zoals 10 weergegeven in figuur 2.This application can also function in a vacuum environment by using an actuator as shown in Figure 2.

Claims (21)

1. Inrichting die een slag tot enkele tientallen millimeters combineert met een resolutie in het nanometergebied bij 5 een draagkracht tot honderden kilo’s welke is opgebouwd uit een combinatie van een pneumatische actuator en een magnetische actuator met als bijzonder kenmerk dat de magnetische actuator in de drukkamer van de pneumatische actuator is geplaatst op dusdanige 10 wijze dat de magnetische actuator niet in contact komt met de buitenlucht en dat de resulterende stijfheid in aandrij frichting van de inrichting minimaal gelijk is aan de som van de stijfheden in a an d r i j f r i c ht i n g van de pneumatische actuator en de magnetische actuator. 15A device which combines a stroke of a few tens of millimeters with a resolution in the nanometer range at a bearing capacity of up to hundreds of kilos, which is composed of a combination of a pneumatic actuator and a magnetic actuator with the special feature that the magnetic actuator in the pressure chamber of the pneumatic actuator is positioned in such a way that the magnetic actuator does not come into contact with the outside air and that the resulting rigidity in the drive direction of the device is at least equal to the sum of the stiffnesses driven by the pneumatic actuator and the magnetic actuator. 15 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de pneumatische actuator het grootste deel van het draagvermogen verzorgt.Device as claimed in claim 1, characterized in that the pneumatic actuator provides the largest part of the bearing capacity. 3. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de slag van de magnetische actuator groter is dan de slag van de pneumatische actuator.Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the stroke of the magnetic actuator is greater than the stroke of the pneumatic actuator. 4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk dat de pneumatische actuator bestaat uit een zuiger of uit een onder andere door een rubberen, plastic of metalen balg afgesloten volume welke een beweging in aandrij frichting toelaat.4. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the pneumatic actuator consists of a piston or of a volume closed off, inter alia, by a rubber, plastic or metal bellows which allows a movement in the drive direction. 5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de pneumatische actuator verbonden is met een onder hoge druk staande aanvoerlijn van een gas en een onder lage druk staande afvoerlijn van een gas en dat het effectieve debiet door de pneumatische actuator 35 via minimaal één klep gestuurd wordt. 10265 0 9._ _______5. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the pneumatic actuator is connected to a gas supply line under high pressure and a gas discharge line under low pressure and that the effective flow rate through the pneumatic actuator 35 is minimized. one valve is controlled. 10265 0 9._ _______ 6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat minimaal één klep een proportionele klep is.Device according to claim 5, characterized in that at least one valve is a proportional valve. 7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat een tweede pneumatische actuator toegevoegd wordt op dusdanige wijze dat deze een aandrijfkrachtkracht kan uitoefenen die tegengesteld is aan de eerste pneumatische actuator. 10Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that a second pneumatic actuator is added in such a way that it can exert a driving force force that is opposite to the first pneumatic actuator. 10 8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het effectieve debiet door elke pneumatische actuator onafhankelijk van elkaar gestuurd kan worden.Device according to claim 7, characterized in that the effective flow rate can be controlled by each pneumatic actuator independently of each other. 9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de beweging in a an d r i j f r i c h t i n g gemeten wordt en gebruikt wordt als regelsignaal voor de pneumatische actuator en de magnetische actuator.Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the movement in measurement is measured and is used as a control signal for the pneumatic actuator and the magnetic actuator. 10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat 1 a a g f r e q u e n t e bewegingen met grote slag dan wel grote kracht worden uitgevoerd met de pneumatische actuatorDevice as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that movements with a large stroke or large force are carried out with the pneumatic actuator. 11. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat hoogfrequente bewegingen met kleine slag dan wel kleine kracht worden uitgevoerd met de magnetische actuator en worden toegevoegd op de beweging van de pneumatische actuator. 30Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that high-frequency movements with small stroke or small force are carried out with the magnetic actuator and are added to the movement of the pneumatic actuator. 30 12. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat alle met de omgeving in contact komende onderdelen van een vacuüm compatibel materiaal zijn, dat alle deelvlakken welke een 35 verbinding tussen het interne volume van de 1026509 pneumatische actuator en de omgeving vormen vacuümdicht gelast zijn of afgedicht met een vacuüm compatibele afdichting, dat de kleppen in de pneumatische actuator geplaatst zijn, dat de aanvoerlijn 5 en afvoerlijn uit vacuüm compatibele buis bestaan en dat vacuüm compatibele kabel wordt gebruikt welke met een vacuüm compatibele doorvoer in de pneumatische actuator gebracht wordt.12. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that all parts that come into contact with the environment are of a vacuum-compatible material, that all sub-surfaces which form a connection between the internal volume of the 1026509 pneumatic actuator and the environment are welded in a vacuum-tight manner or sealed with a vacuum-compatible seal, that the valves are placed in the pneumatic actuator, that the supply line 5 and discharge line consist of vacuum-compatible tube and that vacuum-compatible cable is used which is introduced into the pneumatic actuator with a vacuum-compatible lead-through. 13. Systeem met het kenmerk dat deze minimaal een tweetal te verplaatsen objecten bevat welke ieder ondersteund wordt door tenminste één inrichting volgens een der voorgaande conclusies.A system, characterized in that it comprises at least two objects to be moved, each of which is supported by at least one device according to one of the preceding claims. 14. Systeem volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de onderlinge positie tussen deze objecten gemeten wordt en dat deze positie dient als regelsignaal voor de inrichting.A system according to claim 13, characterized in that the mutual position between these objects is measured and that this position serves as a control signal for the device. 15. Systeem volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk dat de objecten segmenten zijn welke gezamenlijk functioneel een telescoop vormen.System according to claim 13 or 14, characterized in that the objects are segments which together form a telescope functionally. 16. Systeem met het kenmerk dat deze een object bevat 25 welke ondersteund wordt door tenminste 3 inrichtingen volgens een der conclusies 1-12.16. System characterized in that it contains an object which is supported by at least 3 devices according to one of claims 1-12. 17. Systeem volgens conclusie 16, met het kenmerk dat oftewel een krachtmeting tussen iedere inrichting en 30 object, oftewel een s n e 1 h e i d s m e t i n g van het object in minimaal één vrijheidsgraad, oftewel een v e r s n e 11 i n g s m e t i n g van het object in minimaal één vrijheidsgraad, oftewel een combinatie van deze metingen wordt uitgevoerd. 35 _10265 0 9____ ___ 1 o17. System as claimed in claim 16, characterized in that either a force measurement between each device and an object, or a speed measurement of the object in at least one degree of freedom, or an increase measurement of the object in at least one degree of freedom, or a combination of these measurements. 35 _10265 0 9____ ___ 1 o 18. Systeem volgens conclusie 17, met het kenmerk dat de meetsignalen gebruikt worden om de pneumatische actuator en de magnetische actuator aan te sturen.A system according to claim 17, characterized in that the measurement signals are used to control the pneumatic actuator and the magnetic actuator. 19. Systeem volgens conclusie 18, met het kenmerk dat de regeling van de magnetische actuator een dusdanige karakteristiek heeft dat minimaal het f r e q u e n t i e g e b i e d onder de bandbreedte van de magnetische actuator voorzien wordt van regeltechnische demping en dat 10 regeltechnische stijfheid met name voorzien wordt in het f r e q u e n t i e g e b i e d dat ligt onder de bandbreedte van de pneumatische actuator.19. System as claimed in claim 18, characterized in that the control of the magnetic actuator has such a characteristic that at least the frequency range below the bandwidth of the magnetic actuator is provided with control damping and that control rigidity is in particular provided in the frequency range that lies below the bandwidth of the pneumatic actuator. 20. Inrichting of systeem volgens één der voorgaande 15 conclusies, met het kenmerk dat het pneumatische circuit een gesloten circuit is.20. Device or system according to any one of the preceding claims, characterized in that the pneumatic circuit is a closed circuit. 21. Inrichting of systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het gas voor de 20 pneumatische actuator wordt vervangen door een vloeistof. 102650921. Device or system according to any one of the preceding claims, characterized in that the gas for the pneumatic actuator is replaced by a liquid. 1026509
NL1026509A 2004-06-28 2004-06-28 A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator. NL1026509C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1026509A NL1026509C2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator.
PCT/NL2005/000437 WO2006001691A1 (en) 2004-06-28 2005-06-15 Long stroke position actuator with high load capacity and manometer resolution

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1026509 2004-06-28
NL1026509A NL1026509C2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1026509C2 true NL1026509C2 (en) 2005-12-30

Family

ID=34955629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1026509A NL1026509C2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator.

Country Status (2)

Country Link
NL (1) NL1026509C2 (en)
WO (1) WO2006001691A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100495103C (en) * 2006-07-21 2009-06-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 Locking mechanism of sampling reflector driving platform
JP6545165B2 (en) 2013-11-07 2019-07-17 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Fluoropolymer coatings comprising aziridine compounds and non-fluorinated polymers
JP6478998B2 (en) 2013-11-07 2019-03-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Fluoropolymer coatings containing aziridine compounds
CN103913847B (en) * 2014-03-19 2015-12-02 京东方科技集团股份有限公司 A kind of three-dimensional display system
CN104808309B (en) * 2015-04-15 2017-10-20 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 The electromechanical magneto force actuator actively supported for astronomical telescope minute surface
CN110133820B (en) * 2019-05-17 2021-03-05 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 Nanometer-scale precision displacement actuator of large-scale spliced mirror surface optical telescope

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427097A (en) * 1965-08-24 1969-02-11 Dryden Hugh L Pneumatic mirror support system
US4484798A (en) * 1981-05-01 1984-11-27 U.S. Philips Corporation Method of manufacturing a multiple mirror reflector for a land based telescope
US4950063A (en) * 1989-02-28 1990-08-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Automatic compensation of optical path for gimbaled phased array telescope
WO1993001577A1 (en) * 1991-07-12 1993-01-21 Denne Developments Limited Motion imparting apparatus
DE4326561A1 (en) * 1993-08-07 1995-02-09 Zeiss Carl Fa Method for supporting a mirror, and a mirror support
DE19727344A1 (en) * 1996-07-12 1998-02-05 Smc Corp Linear actuator
US6138458A (en) * 1998-12-02 2000-10-31 Griffin; William S. Electro-pneumatic actuator and servo-valve for use therewith
US6268667B1 (en) * 1998-02-20 2001-07-31 Advanced Motion Technologies, Llc Apparatus for producing linear motion
US20030155194A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-21 Kienholz David A. Hybrid pneumatic-magnetic isolator-actuator
DE10244260A1 (en) * 2002-09-24 2004-04-01 Festo Ag & Co. Linear drive device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427097A (en) * 1965-08-24 1969-02-11 Dryden Hugh L Pneumatic mirror support system
US4484798A (en) * 1981-05-01 1984-11-27 U.S. Philips Corporation Method of manufacturing a multiple mirror reflector for a land based telescope
US4950063A (en) * 1989-02-28 1990-08-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Automatic compensation of optical path for gimbaled phased array telescope
WO1993001577A1 (en) * 1991-07-12 1993-01-21 Denne Developments Limited Motion imparting apparatus
DE4326561A1 (en) * 1993-08-07 1995-02-09 Zeiss Carl Fa Method for supporting a mirror, and a mirror support
DE19727344A1 (en) * 1996-07-12 1998-02-05 Smc Corp Linear actuator
US6268667B1 (en) * 1998-02-20 2001-07-31 Advanced Motion Technologies, Llc Apparatus for producing linear motion
US6138458A (en) * 1998-12-02 2000-10-31 Griffin; William S. Electro-pneumatic actuator and servo-valve for use therewith
US20030155194A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-21 Kienholz David A. Hybrid pneumatic-magnetic isolator-actuator
DE10244260A1 (en) * 2002-09-24 2004-04-01 Festo Ag & Co. Linear drive device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006001691A1 (en) 2006-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1292138C (en) Large manipulator having a vibration damping capacity
JP4805740B2 (en) Support device for supporting vibration sensitive elements
NL1026509C2 (en) A long-stroke actuator with a high bearing capacity and nanometer resolution which can also be used as a vibration isolator.
US5927699A (en) Damping apparatus
US7608984B2 (en) Motion amplification using piezoelectric element
JP6419226B2 (en) Exciter with load compensation
JP2008525709A (en) Reaction drive energy transmission device
CN101718327A (en) Precise vibration isolation system
JP6957227B2 (en) How to operate pneumatic actuators and active anti-vibration systems
AU2006325578A1 (en) Gas volume damping device for damping discharge pulsations in a medium being pumped
CN104514833A (en) Spring-damper system used in support or damper
US8991169B2 (en) Method for adapting stiffness in a variable stiffness actuator
US11260968B2 (en) Maintenance apparatus for a shock absorber of a landing gear, and method for maintaining such a shock absorber
US11396980B2 (en) Low vibration cryocooled cryostat
US20090200718A1 (en) Spring Shock Absorber for a Motor Vehicle
NL8901778A (en) DAMPING AID CONSTRUCTION.
KR101239167B1 (en) Supporting Apparatus for Vibration Test using Air Spring
CN201679901U (en) Precise vibration isolation device
JP2007024888A (en) Device and method for measuring fluid density
US5676353A (en) Hydraulic lever actuator
JPH04205113A (en) Sample table driving device
US11079035B2 (en) Preloaded piezo actuator and gas valve employing the actuator
NL1036221C2 (en) AN ELECTRO-PNEUMATIC ACTUATOR WITH NANOMETER RESOLUTION.
CN103363180B (en) Butterfly valve with pole
NL1042960B1 (en) High Dynamic Planar Motion Stage for use in low-temperature environments

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20090101