DISPOSITIVO DE ACCIONAMIENTO DE ELEMENTOS EN ENTORNOS DE ULTRA ALTO VACIO.

1. Dispositivo (1) de accionamiento de elementos (13) en entornos de ultra alto vacío que comprende medios

(2) de motor y medios (6, 10, 11) de transmisión asociados a dichos medios (2) de motor, caracterizado por el hecho de que los medios de transmisión comprenden medios (6) de árbol giratorio y medios (10, 11) de leva asociados a dichos medios (6) de árbol giratorio, estando dispuestos dichos medios (10, 11) de leva para contactar con una superficie (16a) de accionamiento independiente con respecto a dicho dispositivo (1).

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios (10, 11) de leva comprenden un tramo excéntrico (10) de los medios (6) de árbol que está desplazado radialmente con respecto al eje (G) de giro longitudinal de los medios (6) de árbol y una rueda (11) que gira alrededor de dicho tramo excéntrico (10) y dispuesta para contactar con la superficie (16a) de accionamiento.

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que los medios (6) de árbol comprenden un árbol (6) alineado en la dirección longitudinal de un eje (5) de salida de los medios (2) de motor.

4. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende al menos dos puntos (8) de apoyo que incluyen rodamientos (9) para soportar con capacidad de giro los medios (6) de árbol.

5. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios (2) de motor comprenden un motor (2) paso a paso.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201431338.

Solicitante: CONSORCI PER A LA CONSTRUCCIÓ, EQUIPAMENT I EXPLOTACIÓ DEL LABORATORI DE LLUM DE SINCROTRÓ.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: COLLDELRAM PEROLIU,Carles, NIKITINA,Liudmila, NICOLAS ROMAN,Josep.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente... > H02K7/08 (Asociación estructural con cojinetes)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > G02B7/00 (Monturas, medios de regulación o uniones estancas a la luz para elementos ópticos)
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Fragmento de la descripción:

DESCRIPCION

Dispositivo de accionamiento de elementos en entornos de ultra alto vacío.

Objeto de la invención.

La presente invención se refiere a un dispositivo de accionamiento de elementos en entornos de ultra alto vacío (Ultra-High Vacuum (UHV) en inglés) .

Antecedentes de la invención.

La necesidad de mover, inclinar o variar la posición de elementos dispuestos en entornos de ultra alto vacío, por ejemplo, en aceleradores de partículas, hace necesario el uso de dispositivos de accionamiento para tal función capaces de trabajar en este entorno y no empeorar la calidad del mismo.

Los entornos de ultra alto vacío hacen que la lubricación de las piezas de estos dispositivos sea muy difícil, ya que la humedad ambiente es inexistente y existen muy pocos lubricantes para trabajar en estas condiciones. Las piezas que trabajan en este tipo de entorno deben ser fabricadas ex profeso y estar hechas de materiales especiales que permiten su funcionamiento prácticamente sin necesidad de lubricación. 20

Además, en entornos de ultra alto vacío, es necesario realizar un calentamiento de las piezas entre 80 y 300 grados centígrados durante varias semanas mientras se bombean los gases todavía presentes en el entorno. Esto permite que el nivel de vacío sea mucho mejor a temperatura ambiente. A este proceso se le denomina horneado (bake-out) . Por otro lado, el 25 entorno de ultra alto vacío comprende normalmente unas cámaras aisladas con respecto al entorno exterior mediante juntas especiales de vacío que se deforman plásticamente, de modo que estas cámaras son difíciles de abrir y cerrar.

Debido a la larga duración de este proceso y a las dificultades técnicas que conlleva, es 30 necesario que el mantenimiento de los dispositivos en estos entornos se reduzca al mínimo o se elimine, ya que cada intervención de mantenimiento debe realizarse fuera del entorno de ultra alto vacío e implica tener que repetir el proceso descrito previamente.

En la actualidad, uno de los dispositivos de accionamiento utilizados conocidos comprende un 35 mecanismo de husillo que gira mediante un motor paso a paso y que desplaza longitudinalmente una tuerca que se mueve por enroscamiento a lo largo del husillo. La tuerca está asociada a un punto de apoyo, que consiste normalmente en una bola que contacta con una superficie de accionamiento.

La disposición directa de este tipo de mecanismo en un entorno de ultra alto vacío no es posible, ya que no está diseñado para soportar las condiciones de falta de lubricación presentes en estos entornos. La elevada fricción presente entre el husillo y la tuerca hace necesaria una lubricación que es incompatible con este tipo de entorno. Por lo tanto, es necesario encapsular el mecanismo en aire para aislarlo del entorno de ultra alto vacío y permitir su funcionamiento en 45 condiciones normales y con la lubricación necesaria. Este encapsulado implica una mayor complejidad, voluminosidad y coste del sistema.

Por otra parte, se ha comprobado que este tipo de mecanismo presenta varios problemas a lo largo de su vida útil. Además del problema de la necesidad de encapsulamiento para poder 50 funcionar en entornos de ultra alto vacío y de las elevadas fricciones entre el husillo y la tuerca, el mecanismo tiende a calentarse demasiado, puede presentar demasiado juego y también se producen fricciones entre la bola y la superficie de accionamiento.

Estas fricciones, además del reducido diámetro del husillo debido a la falta de espacio en estos entornos, pueden provocar el fallo del mecanismo por rotura o mal funcionamiento, siendo la reparación de estas averías costosa y complicada y estando limitado el uso de este tipo de 5 mecanismo a cargas reducidas.

Finalmente, el dispositivo de accionamiento descrito no puede funcionar de manera continua y prolongada, ya que las fricciones y los aumentos de temperatura en el mecanismo hacen necesario realizar periodos de descanso como mínimo de 3 minutos por cada minuto de 10 funcionamiento.

Sería deseable un dispositivo para mover elementos en entornos de ultra alto vacío que no necesita ser encapsulado para funcionar en entornos de ultra alto vacío, que es más robusto, que presenta menos rozamientos y menos juegos entre sus componentes y que, por lo tanto, no 15 requiere de mantenimiento ni lubricación, tiene una vida útil mucho más prolongada y permite accionar los elementos correspondientes de manera más fiable y precisa y con la presencia de cargas mucho más grandes.

Descripción de la invención. 20

El objetivo de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los dispositivos conocidos en la técnica, proporcionando un dispositivo de accionamiento de elementos en entornos de ultra alto vacío que comprende medios de motor y medios de transmisión asociados a dichos medios de motor, caracterizado por el hecho de que los medios 25 de transmisión comprenden medios de árbol giratorio y medios de leva asociados a dichos medios de árbol giratorio, estando dispuestos dichos medios de leva para contactar con una superficie de accionamiento independiente con respecto a dicho dispositivo.

Preferiblemente, los medios de leva comprenden un tramo excéntrico de los medios de árbol 30 que está desplazado radialmente con respecto al eje de giro longitudinal de los medios de árbol y una rueda que gira alrededor de dicho tramo excéntrico y dispuesta para contactar con la superficie de accionamiento.

El dispositivo de la presente invención permite accionar un elemento en un entorno de ultra alto 35 vacío (entornos con presiones inferiores a aproximadamente 10-9 mbar) mediante el giro de un árbol y de un elemento de leva asociado a dicho árbol. Es decir, todos los componentes móviles del mecanismo del dispositivo de la presente invención se mueven de manera giratoria entre sí y no existe ningún movimiento relativo lineal entre dichos componentes. Esto permite reducir fricciones entre los componentes, ya que es posible disponer rodamientos entre los 40 mismos. Además, el elemento de leva ocupa poco espacio en comparación con los mecanismos de desplazamiento lineal usados en la técnica anterior.

Por otra parte, el hecho de utilizar una rueda como elemento de leva permite prácticamente eliminar los rozamientos entre el dispositivo y la superficie de accionamiento ya que el contacto 45 entre la rueda y la superficie de accionamiento es un contacto por rodadura.

La superficie de accionamiento puede formar parte de un elemento fijo, en cuyo caso el dispositivo estará montado en un elemento a accionar, o puede formar parte del elemento a accionar, en cuyo caso el dispositivo estará montado en el elemento fijo. 50

También preferiblemente, los medios de árbol comprenden un árbol alineado en la dirección longitudinal de un eje de salida de los medios de motor.

Ventajosamente, el dispositivo comprende al menos dos puntos de apoyo que incluyen rodamientos para soportar con capacidad de giro los medios de árbol.

El árbol queda montado y apoyado para girar de manera sólida, ocupando el mínimo espacio y 5 pudiendo soportar cargas considerables aplicadas en la rueda gracias a los puntos de apoyo con rodamientos.

Preferiblemente, los medios de motor comprenden un motor paso a paso.

El motor paso a paso permite realizar giros precisos de manera controlada, de modo que hace posible el giro del árbol del dispositivo hasta una posición determinada y precisa que se corresponderá con una posición determinada y precisa del elemento a accionar a través del elemento de leva. Además, el motor paso a paso está diseñado de modo que, cuando se produce una ausencia de potencia eléctrica, el mismo mantiene siempre su posición...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (1) de accionamiento de elementos (13) en entornos de ultra alto vacío que comprende medios (2) de motor y medios (6, 10, 11) de transmisión asociados a dichos medios (2) de motor, caracterizado por el hecho de que los medios de transmisión comprenden 5 medios (6) de árbol giratorio y medios (10, 11) de leva asociados a dichos medios (6) de árbol giratorio, estando dispuestos dichos medios (10, 11) de leva para contactar con una superficie (16a) de accionamiento independiente con respecto a dicho dispositivo (1) .

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios (10, 10 11) de leva comprenden un tramo excéntrico (10) de los medios (6) de árbol que está desplazado radialmente con respecto al eje (G) de giro longitudinal de los medios (6) de árbol y una rueda (11) que gira alrededor de dicho tramo excéntrico (10) y dispuesta para contactar con la superficie (16a) de accionamiento.

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que los medios (6) de árbol comprenden un árbol (6) alineado en la dirección longitudinal de un eje (5) de salida de los medios (2) de motor.

4. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el 20 hecho de que comprende al menos dos puntos (8) de apoyo que incluyen rodamientos (9) para soportar con capacidad de giro los medios (6) de árbol.

5. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios (2) de motor comprenden un motor (2) paso a paso. 25