Устройство для юстировки оптических элементов Советский патент 1984 года по МПК G02B7/18 

110 Изобретение относится к оптическо му приборостроению и может быть использовано, в частности: при креплении крупногабаритных тяжелых юстируемых зеркал в зеркальных и зеркально линзовых оба ективах оптико-механических телевизионных камер. Известно устройство для юстировки оптических элементов,содержащее подвижное основа1ше, по центру которог го на оси расположена сферическая опора, которая контактирует с кониче ским отверстием неподвижного корпуса и к которой жестко закреплена шаровая головка, контактирующая с регули ровочными винтами, установленны ш попарно в корпусе в двух взаимно пер пендикулярных плоскостях, а подвижное основание подпружинено относительно корпуса, причем пружины соеди нены с корпусом через механизм вырав нивания усилий пружин tl. Недостатками такого устройства являются перетяжка оптического элемента из-за наличия изгибной деформа ции жестко связанного с этим элемент том основания, возникающей от действия натяжения соединенной с ним пружины, и непроизвольный TipoBopoT преимущественно несбалансированного основания с закрепленным на нем оптическим элементом, возникающий в процессе юстировки при произвольном положении устройства в пространстве, 4to снижает точность и повышает трудоемкость юстировки, а также пониженная стабильность положения отъюстированного элемента при воздействии механических перегрузок из-за снятия регулировочных винтов и шаровой головки от высоких контактных напряжений возникающих в точках контакта, и увеличенный осевой габарит устройства из-за наличия жестко связанной и соосно установленной со сферической опорой шаровой головкой. Известно также регулировочное при способление, содержащее неподвижное основание с приливом со сферической направляющей, переходник с выступом с ответной направляющей и посадочным местом под юстируемый оптический элемент, подпружиненные опоры, каждая из которых установлена между приливом основания«й переходником и включает юстировочный винт, головку со сферической поверхностью и размещенную между ними пружину, и элементы контровки 2, 7 Однако из-за того, что в процессе юстировки переходник опирается на четыре подпружиненные точечные опоры которые в произвольном положении переходника давят на него с различ- ной силой (каждая пружина сжата неодинаково по отношению к другим), происходит неуправляемая самоустановка переходника и тем самым нарушается основное правила юстировки независимость перемещений тела в каждом из направлений,что снижает точность и повышает трудоемкость юс- тировки, чему в значительной степени способствует и несбалансированность системы переходник - оптический элемент . Цель изобретения - повышенз1е точности при уменьшении трудоемкости юстировки. Цель достигается тем, что в устройство для юстировки оптических элементов, содержащее неподвижное основание с приливом со сферической направляющей, переходник с выступом с ответной направляющей и посадочным местом под юстируемый оптический элемент, подпружиненные опоры, каждая из которых установлена между приливом основания и переходником и включает юстировочный винт, головку со сферической поверхностью и размещенную между ними пружину, и элементы контровки, введены четыре регулировочных винта, каждый из которых щарнирно соединен с плоской опорой , опорная поверхность переходника выполненч1 на его выступе в виде скосов расположенных в плоскостях, пересечение которых образует правильную четырехгранную пирамиду, при этом каждая плоская опора контактирует с соответствующим скосом выступа переходника, а каждая пара диаметрально расположенных плоских опор образует вместе с направляющей основания круговую направляющую, тьшьная поверхность выступа переходника выполнена эквидистантной его направляющей поверхности, а геометрические оси подпружиненных опор нормальны к направляющей переходника, причем сферическая поверхность головки каждой из подпр-ужиненных опор выполнена ответной тыльной поверхности выступа переходника и контактирует с ней. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для юстировки оптических элементов сечение А-А на фиг.; на

фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1, на котором детали позиций 9, 20, 22, 24, 26, 36 и 37 условно сняты.

Устройство состоит из неподвижного основания 1 с вогнутой сферической направляющей поверхностью 2, переходника 3 с выпуклой сферической поверхностью 4, ответной направляющей поверхности 2, и посадочным местом 5 под юстируемый оптический элемент 6, например сферическое зеркало, снабженное упругими в радиальном направлении опорами 7, соединенными с посадочным местом 5 переходника 3 винтами 8.

Основание 1 выполнено с приливом 9, снабженным фланцем 10, а переходник 3-е выступом 11, снабженным четырьмя скосами 12, причем конструктивно прилив с основанием и выступ с переходником могут быть выполнены ;Как сборными, так и за одно целое. Тыльная поверхность 13 вытсупа 11 и наружная поверхность 14 основания 1 выполнены эквидистантными поверхности сферического шарнира, образованного вогнутой сферической направляющей 2 основания 1 и выпуклой направляющей поверхностью 4 переходника 3. В приливе 9 выполнены резьбовые-отверстия 15, в которые ввернуты регулировочные винты 16.

Каждый регулировочный винт 16 снабжен плоской опорой 17, которая соединена с этим винтом с помощью шарнира 18, обеспечивающего возмож-. ность качания опоры 17 вокруг оси, перпендикулярной оси устройства.

Во фланце 10 прилива 9 выполнены равномерно расположенные резьбовые отверстия 19, в которые ввернуты юстировочные винты 20, между которыми и сферической поверхностью 21 головки 22, ответной тыльной поверхности 13, установлены пружины 23.

Каждая головка 22 соединена, например, жестко с осью 24, которая пропущена через пружину 23 в гладкое отверстие 25 юстировочного винта 20 и предохранена от выпадения из этого винта заглушкой 26. Элементы 20, 22, 23, 24 и 26 образуют подпружиненную опору, причем геометрическая ось гладкого отверстия 25 и оси 24, а следовательно, и пружины 23 проходит по нормали к направляюигим поверхностям 2 и 4 сферического шарнира (по его радиусу ) с допуском в пределах

угла тре1шя. Б выступе II выполненырезьбовые отверстия 27, а в приливегладкие отверстия 28, коаксиальные отверстиям 27. В отверстиях 27 жестко закреплены шпильки 29, пропущен- ные с зазором 30 в отверстия 28. На свободном конце 31 шпилек 29 размещены сферические шшЧбы 32, перекрываюп№1е гладкие отверстия 28 с наружной стороны 14 основания 1. Шайбы 32 поджаты гайкой 33 и контргайкой 34. Элементы 29, 32, 33 и 34 образуют механизм контровки переходника 3 относительно основания 1, причем оси коаксиальных отверстий 27 и 28, а следовательно, и шпилек 29 проходят по нормалям к направляющим поверхностям 2 и 4 сферического шарнира (по его радиусам) с допуском в пределах угла трения.

Регулировочные винты 16 размещены на приливе 9 основания 1 через 90° и контактируют своими опорами 17 с плоскими скосами 12 выступа 11 переходника 3, которые при пересечении плоскостей, совмещенных с плоскостями этих скосов, образуют опорную поверхность в виде правильной, например, усеченной пирамиды с вершиной, совпадающей с центром С сферического шарнира, при этом каждая пара диаметрально расположенных опор 17 в случае, когда две другие опоры не нахо,дятся в контакте с соответствующими скосами выступа I 1, образует вместе со сферическим шарниром замкнутую круговую направляющую типа ласточкин хвост, которая предохраняет переходник от самопроизвольного выпадания из незамкнутого сферического шарнира. На свободном конце 35 каждого регулировочного винта 16 размещены устройства выборки люфтов и фиксатор например гайка 36 и контргайка 37.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении сферические головки 22 подпружиненных опор находятся в состоянии контакта с тыльной поверхностью 13 выступа II переходника 3, обеспечивая силовое замыкание (прижатие ) переходника 3 к основанию , причем суммарная сила прижатия этих опор в общем случае выбрана из условия, что момент трения в сферическом шарнире уравновешивает момент от силы веса переходника с закрепленным на нем олтическнл, элементом или больше этого момента, при этом усилия прижатия переходник 3 к основанию 1 подпружиненными опо рами устанавливаются и выравниваются друг относительно друга с помощью юстировочных винтов 20. Элементы юстировки обеспечивают натяг между направляняцими поверхнос тями 2 и 4 основания 1 переходника 3 с целью создания на них (под напр вляющими 2 и 4) базовых опорных центров, изменяемых в процессе юстировки. Юстировка оптического элемента 6 закрепленного в переходнике 3, осуществляется по двум ортогональным осям, например при последовательном ввинчивании-вывинчивании каждого из одной пары диаметрально расположенных регулировочных винтов 16 при неподвижных и установленных по отношению к соответствующим скосам переходника с минимальным зазором (посадка скольжения) другой пары регулировочных винтов, при этом пло кие. опоры 17 второй пары регулировочных винтов 16 вместе со сферичес кой направляющей 2 основания 1 образуют замкнутую круговую направлякяцую типа ласточкин хвост. Аналогичным образом осуществляется подвижка вокруг другой оси, перпендик лярной первой. По достижению требуемого положения оптического элеменfa в пространстве подвижка регулировочными винтами 16 прекращается. При этом затягиваются регулировочны винты 16 и гайки 36 и 33, обеспечив предельный натяг между направляющими поверхностями 2 и 4 основания 1 переходника 3, и контрятся соответственно контргайками 37 и 34. Размещение щпилек 29 и подпружиненных опор по радиусу сферического шарнира обеспечивает отсутствие перемещения переходника 3 при контровке, так как нагрузка прикладывается в предблах угла трения этого шарнира. Использование предложенного устройства позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость юстировки, так как в нем сведены до минимума при юстировке качания (разворот ) и неуправляемая самоустановка переходника за счет выполнения опорной поверхности в виде правильной четырехгранной пирамиды,исключающей возможность кругового поворота переходника при контакте с ним регулир вочных винтов, обеспечения автономности и независимости друг от друга впроцессе юстировки функций упругого замыкания переходника с основанием с помощью подпружиненных опор и функции юстировкИуС помощью регулировочных винтов HjKecTKoro плоскостного контакта опор регулировочных винтов с гранями (скосами) пирамиды,обеспечивающего в процессе юстировки меньшее влияние между неподвижной парой диаметрально расположенных опор и соответствуюшимгд скосами переходника по сравнению с точным контактом в известном устройстве, а также минимальнута величину взаимной упругой деформации регулировочных винтов и скосов переходника, которой определяется зона неуправляемости нечувствительности) переходника к силовому воздействию регулировочных винтов,.

Фиг,2

Т

А

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, содержащее неподвижное основание с приливом со сферической направляющей, переходник с выступом с ответной направляющей и посадочным местом под юстируемый оптический элемент., подпружиненные опоры, каждая из которых установлена между приливом основания и переходником и включает юстировочный винт, головку со сферической поверхностью и размещенную между ними пружину, и элементы контровки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при уменьшении трудоемкости юстировки, в него введены четьфе регулировочных винта,каждый из которых шарнирно соединен с плоской опорой,опорная поверхность переходника выполнена на его выступе в виде скосов, расположенных в плоскостях, пересечение которых образует правильную четырехгранную пирамиду, при этом каждая плоская опора контактирует с соответствующим скосом выступа переходника, а каждая пара диаметрально,расположенных плоских опор образует вместе с направляющей основания круговую направляющую, тыльная поверхность выступа переходника выполнена эквидистантной его направляющей поверхности, а геометрические оси подпружиненных опор нормальны к направляющей переходника, причем сферическая поверхность головки каждой из подпружиненных опор выполнена ответной тыльной поверхнос-. ти выступа переходника и контактирует с ней.