Устройство для юстировки оптических элементов Советский патент 1985 года по МПК G02B7/18 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности крепления шаров в эксцентричных отверстиях втулок, упорными винтами и шарами, дополнительно введены разрезные упругие кольца с конической внутренней поверхностью.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвижное основание снабжено прокла-. дочными кольцами из эластичного материала, установленными на оптическом элементе на его торцовых сторонах по периметру.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, содержащее корпус с регулировочными элементами и подвижное основание с желобками полукруглого сечения, посредством трех шаров, размещенных в желобках, и регулировочных элементов механически связанное с корпусом, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, повыщения точности и чувствительности регулировки, оно снабжено втулками, каждая из которых выполнена с зубчатым червячным колесом и эксцентричным отверстием, снабжена упорным винтом, размещенным в эксцентричном отверстии, и установлена в корпусе, регулировочные элементы выполнены в виде червяков и кинематически соединены с зубчатыми червячными колесами, желобки выполнены цилиндрической формы на подвижном основании с осями симметрии, лежащими в одной плоскости, при этом щары, один из которых подпружинен, установлены в эксцентричных отверстиях втулок и взаимодействуют с упорными винтами.

Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению и может быть использовано для прецизионной юстировки зеркал автоколлиматоров в труднодоступных местах.

Известно устройство для юстировки зеркала объектива коллиматора, содержащее подвижное основание, образующее кинематическую связь с корпусом-стойкой посредством втулки с щаровым щарниром и трех юстировочных винтов со сферическими шайбами 1.

Недостатками указанного устройства являются сложность конструкции, недостаточно высокая точность и чувствительность регулировки, особенно при воздействии внешних факторов (температуры, тряски, вибрации и ударов), влияющих на разъюстировку, и неудобство эксплуатации в труднодоступных местах, обуслрвленные большим числом кинематических связей, консольным креплением подвижного основания-оправы с оптическим элементом, задним расположением регулировочных элементов и их взаимовлиянием при юстировке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является юстировочное устройство, содержащее подвижное основание, образующее кинематическую связь с корпусом посредством трех щаров, контактирующих с желобками полукруглого сечения, и регулировочные элементы, установленные в корпусе и кинематически связанные с шарами 2.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, недостаточно высокие точность и чувствительность регулировки. Особенно при воздействии внещнйх фактор91В (температуры, тряски, вибрации и ударов) влияющнх на разъюстировку, и неудобство эксплуатации в труднодоступных местах, обусловленные недостаточной жесткостью конструкции из-за пружинного силового замыкания составных элементов, невозможностью обеспечения углового совпадения желобков полукруглого сечения, расположенных на подвижном основании (на сфере) и корпусе, консольным креплением подвижного основания с оптическим элементом, а также задним расположением регулировочных элементов, имеющих ограниченный угол поворота.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности и чувствительности регулировки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для юстировки оптических элементов, содержащее корпус с регулировочными элементами и подвижное основание с желобками полукруглого сечения посредством трех шаров, размещенных в желобках, и регулировочных элементов механически связанное с корпусом, снабжено втулками, каждая из которых выполнена с зубчатым червячным колесом и эксцентричным отверстием, снабжена упорным винтом, размещенным в эксцентричном отверстии, и установлена в корпусе, регулировочные элементы выполнены в виде червяков и кинематически соединены с зубчатыми червячными колесами, желобки выполнены цилиндрической формы на подвижном основании с осями симметрии, лежащими в одной плоскости, при этом 1йары, один из которых подпружинен, установлены в эксцентричных отверстиях втулок и взаимодействуют с упорными винтами.

Целесообразно с целью повышения надежности крепления щаров в эксцентричных отверстиях втулок, между упорными винтами и шарами дополнительно введены разрезные упругие кольца с конической внутренней поверхностью.

Целесообразно подвижное основание снабдить прокладочными кольцами из эластичного материала, установленными на оптическом элементе на его торцовых сторонах по периметру.

На фиг. 1 показано устройство, вид спереди; на фиг; 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Устройство для юстировки оптических элементов содержит подвижное основание 1 с оптическим элементом 2, установленное в корпусе 3 на трех шарах 4, контактирующих с желобками 5, выполненными в подвижном основании 1, причем желобки 5 имеют полукруглое сечение с радиусом, равным радиусу щара 4, цилиндрическую форму и расположены радиально в одной плоскости. Шары 4 размещены в эксцентричных отверстиях втулок 6, снабженных зубчатыми червячными колесами 7 и установленных в корпусе 3 при помощи подпятников 8. В эхсценгриковых втулках 6 в осевом направлении шары 4 удерживаются упорными винтами 9 посредством разрезных упругих колец 10 с конической внутренней поверхностью через распорные втулки 11, причем один из шаров 4 через пружину 12. Регулировочные элементы 13 выполнены в виде червяков 14, входящих в зубчатое зацепление с червячными колесами 7 втулок 6, и установлены в корпусе 3 при помощи штифта 15, шайбы 16 с пазом 17, пружинной шайбы 18 и гайки 19.

Оптический элемент 2 закреплен в подвижном основании при помощи прокладочных колец 20 из эластичного материала, например, фторопласта, установленных с обеих сторон по периметру, и при помощи прижимного кольца 21.

Работа устройства основана на положении стереометрии о том, что три точки пространства, не лежащие на одной прямой, определяют пространственное положение плоскости, а также на преобразовании вращательного движения эксцентриковых втулок 6 с эксцентриситетом и шарами 4 в угловое или поступательное перемещение подвижного основания 1 относительно корпуса 3.

Перед началом регулирования подпружиненный шар 4 освобождают от упорного винта 9 путем его вывинчивания с поворотом, например на 180°, при этом на щарик 4 через разрезное упругое цилиндроконическое кольцо 10 воздействует усилие пружины 12, и подвижное основание 1 получает пружинное силовое замыкание через шарики 4 с корпусом 3.

Юстировку по двум взаимно перпендикулярным направлениям производят путем попеременного вращения регулировочных элементов 13, добиваясь заданного направления оси оптического элемента 2, например зеркала автоколлиматора, при этом поворот подвижного основания 1 происходит вокруг оси, проходящей через центры двух неподвижных противоположных шаров 4.

Для получения плоскопараллельного перемещения оптического элемента 2 в пределах ±е необходимо выставить эксцентриковые втулки 6 в исходное положение, при котором максимальные значения эксцентриситетов -е должны быть расположены в одном направлении в одной плоскости.

„.

Например по риске, нанесенной на видимый торец эксцентриковой втулки 6 в процессе изготовления, движение происходит при одновременном повороте в одну сторону всех трех регулировочных элементов 13.

После выставленного положения оптического элемента 2 необходимо повернуть упорный винт 9 до замыкания с подпружиненным шаром 4, тем самым обеспечив жесткое си..(овое замыкание подвижного основания 1 с корпусом 3.

Устройство для юстировки оптических элементов является прецизионным и обеспечивает ориентировку в двух взаимно перпендикулярных направлениях юстируемого элемента в небольшом диапазоне углов в зависимости от величины принятого эксцентриситета -е эксцентриковых втулок 6 и от выбранного расстояния между центрами шаров 4.

По сравнению с прототипом данное устройство обладает следующими преимуществами:

более простой конструкцией и технологией изготовления за счет применения в подвижном основании желобков полукруглого сечения цилиндрической формы и их радиального расположения в одной плоскости;

более удобной эксплуатацией за счет применения в кинематической связи регулировочных элементов с шарами самотормозяшейся червячной передачи и эксцентриковых втулок, позволяющих производить более плавную регулировку путем вращения без ограничения и в любую сторону;

обеспечивает устойчивость в отъюстированном положении и стабильность при динамических нагрузках за счет силового замыкания подвижного основания с корпусом посредством упорного винта, фиксирующего положение подпружиненного щара, и за счет применения разрезных упругих цилиндроконических колец, которые, разжимаясь, заклиниваются в эксцентричных отверстиях эксцентриковых втулок и устраняют возможные люфты шаров;

обеспечивает возможность регулировки в труднодоступных местах за счет переднего расположения регулировочных элементов;

обеспечивает сравнительно небольшие габариты (компактность) и вес за счет внешнего расположения регулировочных механизмов;

позволяет сравнительно просто установить электроприводы к регулировочным элементам для дистанционного управления.

В качестве базового объекта можно принять устройство для юстировки зеркала типа М 9702-01, изготавливаемое заводом ВНИИ Метрологии, имеющее следуюшие основные параметры:

диаметр юстируемого

зеркала, мм100

диапазон юстировки по

двум плоским углам±3°

точность юстировки по

двум плоским углам0,5

диапазон дополнительной

регулировки в плоскости

измеренияОтсутствует

время юстировки (сред-с

нее), мин.