Узел крепления оптического зеркала и автоматический фиксатор Советский патент 1985 года по МПК G02B7/182 

7 S3

2.Узел по П.1, о т л и ч а roll; и и с я тем, что, с целью повышения упругой податливости к радиальным усилиям, упругая цилиндрическая оболочка выполнена перфорированной.

3.Автоматический фиксатор, содержащий столбик пьёзокерамических элементов закрепленный на опоре зеркала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем повьшения развиваемого усилия, он дополнительно снабжен последовательно установленнымк один внутри другого и соосиыми с первым столбиком пьёзокерамических элементов иарзпкным столби00224

ком пьёзокерамических элементов, одним торцом жестко связанным с опорой, а другим - с торцом дополнительно введенного стакана, и внутренним столбиком пьёзокерамических элементов, одним торцом жестко связанным с дном стакана, а другим - с торцом стакана, с дном которого жестко связан последний столбик пьёзокерамических элементов,

4. Фиксатор по п.З, отличающийся тем, что последний столбик выполнен из двух частей, одна из которых является датчиком развиваемого усилия, а другая исполнительным элементом.

1. Узел крепления оптического зеркала, содержащий оправу с размещенными на ней осевыми и радиальными автоматическими фиксаторами и средства дистанционного управления ими, отличаю,щийся тем, что, с целью увеличения точности фиксации зеркала в оправе при действии инерционных перегрузок, он снабжен упругой цилиндрической оболочкой, размещенной коаксиально .между боковой цилиндрической поверхностью зеркала и оправой, каждый радиальный автоматический фиксатор своим основанием жестко соединен с оправой, а свободным концом шарнирно связан с упругой цилиндрической оболочкой, осевые автоматические фиксаторы размещены попарно и соосно со стороны рабочей и нерабочей поверхностей зеркала и каждый из них основанием жестко (Л соединен с оправой, а концом шарнирно связан с соответствующей поверхностью зеркала.

Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к устройствам крепления оптических элементов.

Целью изобретения является увеличение точности фиксации зеркала в оправе, а также увеличение жесткости фиксации автоматического фиксатора.

На фиг.1 изображен узел крепления оптического зеркала за внутренний обод, в разрезе , на фиг.2 узел крепления оптического зеркала за внешний обод, в разрезе на фиг.З - узел крепления оптического зеркала в рабочем состоянии, фрагмент на фиг.4 - автоматический фиксатор, в разрезе.

Узел крепления оптического зеркала содержит зеркало 1, оправу 2 с жестко закрепленными на ней стаканами 3, в которых крепятся автоматические осевые фиксаторы 4 и радиальные фиксаторы 5, причем каждый автоматический осевой фиксатор соединен с соответственно расположенной поверхностью зеркала посредст-вом шарнира 6, а каждый радиальный автоматический фиксатор 5 соединен посредством шарнира 7 с упругой цилиндрической оболочкой 8. Управление работой автоматических фиксаторов осзпцествляется средствами

дистанционного управления 9, которые включают блок 10 формирования управляющих напряжений, блок 11 регистрации создаваемых автоматическими фиксаторами усилий и регистратор 12 инерционных перегрузок, установленный на оправке 2.

На лицевой и тыльной поверхности зеркала 1 имеются площадки для установки шарниров 6. Оправа 2 вы-

полнена в виде жесткой конструкции с посадочными местами под стаканы 3.

Крепление зеркала 1 в оправе 2 можно осуществлять как за внутренний, так и за внешний его обод.

Автоматические фиксаторы 4 и 5 вьлполнены в виде столбиков из пьёзокерамических элементов, реагирующих на электрический сигнал, поступающий из блока 10 формирования

управляющих напряжений. Часть каждого столбика, граничащая с шарниром, работает в режиме регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий и электрически

связана с блоком 11 регистрации усилий, который связан с блоком 10 формирования управляющих напряжений.

Количество осевых 4 и радиальных автоматических фиксаторов 5 зависит от принятой схемы закрепления и требуемой для обеспечения точной фиксации зеркала 1 на всех этапах его работы суммарной величи нагрузки, создаваемой ими на поверхность зеркала. Упругая цилиндрическая оболочка 8 выполнена из упругого материала с фигурньми отверстиями (перфорацией) . Параметры отверстий зависят от требуемого закона передачи усилий от радиальных автоматических фиксаторов 5 на поверхность виутреннего или внешнего обода зеркала 1. Такая конструкция обусловлена необходимостью получения на поверхности внутреннего или внешнего обода зеркала 1 распределенных усилий ( J имеющих равнодействующую силу Р и лежащих в плоскости я-а проходящей через центр масс зеркала точку С и перпендикулярной оптической оси зеркала 1. Автоматический фиксатор содержи опору 13, столбики из пьезокерамических элементов 14-17, соединител ные стаканы 18 и 19 и шарнир 20. Усилие от автоматического фиксатор передается на фиксируемую деталь 21, а управление работой столбиков производится средствами дистанцион ного управления 22, которые включают в себя блок 23 формирования управляющих напряжений, осуществля щий управление работой столбиков 14-16, блок 24 регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий и регистратор 25 инерционных перегрузок, закрепленный на опоре 13.

В узле крепления оптического зеркала опорой является оправа 2, а фиксируемой деталью - зеркало 1.

Первый столбик 14 автоматического фиксатора жестко крехштся одним своим концом к опоре 13, а вторым к Фланцу соединительного стакана

18,внутри которого жестко закреплен одним концом столбик 15, второй конец которого жестко соединен с фланцем соединительного стакана

19,внутри которого жестко крепится столбик 16, продолжением которого является элемент 17.

Каждый столбик из пьезокерами- ческих элементов и соединительный стакан образуют секцию, число которых может меняться в зависимости от требуемой величины усилий (дефор

Узел крепления оптического зеркала работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения от средств дистанционного управления 9 на осевые и радиальные автоматические фиксаторы, выбираются

зазоры между шарнирами 6 и соответствукяцими поверхностями зеркала 1, а также между упругой цилиндрической оболочкой 8 и ободом зеркала, при этом давление на поверхности

зеркала со стороны фиксирующих элементов отсутствует, и в данном случае оно точно зафиксировано от носительно оправы 2. Это, однако, не исключает возможность корректировки

положения зеркала 1 относительно оправы 2 за счет перераспределения управляющих напряжений, подаваемых от средств дистанционного маций), развиваемых автоматическим фиксатором. Соединительные стаканы 18 и 19 выполнены в виде тонкостенных цилиндрических оболочек. Дпя обеспечения работы столбиков 15 и 16 необходимо, чтобы соединительные стаканы имели механическую жесткость, значительно превосходящую жесткость столбиков. Это можно достичь за счет увеличения толщины дна и фланцев соединительного стакана, а также за счет максимально возможного уменьшения зазора между опорой 13 и тьшьной поверхностью дна соединительного стакана 18, между тьшьной поверхностью дна соединительного стакана 19 и внутренней поверхностью соединительного стакана 18. Телескопическая конструкция автоматического фиксатора, состоящая из трех секций, обеспечивает увеличение числа активных элементов - столбиков из пьезокерамических элементов, при фиксированных осевых размерах автоматического фиксатора. Столбик 17 соединен с фиксируемой деталью 21 посредством шарнира 20. Столбик 17 электрически связан с блоком 24 регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий, который вместе с блоком 23 формирования управлякдцих напряжений образует единую замкнутую систему по отработке заданных параметров закрепления .

управления 9 на автоматические фиксаторы 4 и 5.

При возникновении в процессе эксплуатации зеркала 1 зафиксированных таким образом в узле крепления инерционных перегрузок регистрируемых блоком 12 средств дистанционного управления 9, на столбики автоматических фиксаторов 4 и 5 от блока 10 средств дистанционного управления поступает дополнительный управляющий сигнал, обеспечивающий создание жесткого силового замыкания фиксирующих элементов 9 с поверхностью зеркала. Таким образом, достигается жесткая фиксация зеркала 1 в оправе 2, не приводя- щая к искажениям оптической поверхности зеркала. При этом возможность смещения зеркала относительно оправы практически исчезает.

Величины усилий, с которыми автоматические ксаторы 4 и 5 действуют на поверхность зеркала, регистрируются блоком 11 средств дистанционного управления 9. В случае превышения значения этих усилий заданной величины, которая определяется теоретическим или экспериментальным путем, блок 11 формирует управляющий сигнал, который поступает в блок 10 средств дистанхщонного управления, который, в свою очередь, корректирует управляющие сигналы, поступакнцие на столбики автоматических фиксаторов.

Таким образом, в процессе эксплуатации на зеркало 1 со стороны элементов узла крепления действуют усилия, изменяющиеся в строго ограниченном диапазоне, нижний предел которого обуславливается величиной усилия, достаточного для точной фиксации зеркала относительно оправы, находящейся в неподвижном положении, верхний - усилия, достато. ного для точной фиксации зеркала в оправе при действии инерционных перегрузок. Номинально указанные величины зависят от конструкции зеркала и элементов узла крепления

Автоматический ксатор работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения от блока 23 формирования управляющих напряжений средств дистанционного управления 22 на столбики 14-16, которые жестко связаны с опорой 14, они изменяют свой размер, выбирая зазоры в шарнире 20 и зазор между шарниром 20 и фиксируемой деталью 21. При этом расстояние между опорой и фиксируемой деталью имеет строго определенное значение, т.е. деталь зафиксирована относительно опоры.

При напичии возмущающих факторов (например, знакопеременных инерционных воздействий, регистрируемых блоком 25 средств дистанционного управления 22) необходим гарантированный контакт шарнира 20 автоматического фиксатора с поверхностью фиксируемой детали. Для этого на столбики 14-16 подается дополнительное управляющее напряжение от блока 23 формирования управляющих напряжений средств дистанционного управления 22, пропорциональное электрическому сигналу, поступающему из регистратора 25 инерционных перегрузок. В результате этого автоматический фиксатор создает дополнительное усилие на фиксируемую деталь и столбик 17 с которого информация о величине созданной нагрузки поступает в блок 24 регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий средств 22 дистанционного управления. На этом основании происходит формирование сигнала для корректировки создаваемых автоматическим фиксатором усилий до требуемой величины.

Технике-экономическая эффективность крепления предлагаемых оптического зеркала и автоматического фиксатора по сравнению с известным узлом заключается в том, что изобретение обеспечивает точную фиксацию зеркала в оправе на всех этапах его эксплуатации, при этом исключается возможность появления ударов зеркала об упоры -(фиксаторы); в 2-3 раза меньшими по сравнению с известным узлом являются искажения оптической поверхности при закреплении зеркала в предлагаемом узле крепления допускается возможность автоматической корректировки положения зеркала в оправе на всех этапах его эксплуатацииjпри этом в 2 раза уменьшается время на установку зеркала в оправку для контроля его во время изготовления.

Использование автоматических фиксаторов телескопической конструкции S узле крепления оптического зеркала обеспечивает расширение диапазона действия прижимных усилий в 22,5 раза и увеличение диапазона автоматической корректировки положени1я зеркала в оправе в 2 раза (на 0:02 мм).