Устройство для юстировки оптических элементов Советский патент 1986 года по МПК G02B7/00 

11

Изобретение относится к оптичес- кому приборостроению и может быть .использовано для юстирования, в частности оптических элементов переналаживаемых оптических трактов измери- тельных схем.

Целью изобретения является повышение точности юстировки и расширение функциональных возможностей путем увеличения степеней свободы уз- ла крепления оптических элементов.

На фиг.1 схематично приведено предлагаемое устройство, продольное сечение; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - схема изменения угла наклона узла крепления оптических элементов в процессе юстировки по одной из ортогональных осей, лежащих в плоскости наклона узла, при отсутствии силового замыкания и линейно- го контакта с одним из установочных винтов опоры.

Устройство состоит из основания 1 с плоской опорной площадкой 2, на которой установлен с предварительным натягом через, например, пружинный элемент в виде лапок 3 узел 4 крепла ния с посадочными местами 5 под юстируемые элементы.

Узел 4 состоит из опоры 6 с вогну той сферической направляющей 7, скосами 8 и резьбовыми отверстиями 9 и цапфы 10 с выпуклой сферической направляющей 11 , ответной вогнутой сферической направляющей 7 , вогнутой сферической направляющей 2, эквидистантной выпуклой сферической направляющей. 11, отверстиями 3, Шаровая пята 14 жестко соединена с пруж.и нящими лапками 3, а ее выпуклая сфе- рическая направляющая 15 ответна вогнутой сферической направляющей 12 цапфы 10, при этом в пяте 14 выполнены отверстия (пазы) 16. Через отверстия 16 пяты 14 и отверстия 13 цапфы 10 пропущены стяжки 17, к оторые выполнены, например, в виде винтов и ввернуты в опору б узла 4 крепления, обеспечивая при этом одновременно его неразъемность с пружинным элемен том 3 и посадку скольжения цапфы 10 относительно опоры б и пяты 14 (при

сборке). t

В основание 1 ввернуты две пары ориентированных по ортогональным осям диаметрально расположенных установочных винтов 5 которьГе контактируют со скосами 8 опоры б. При этом

132

установочные винты 18 одной из пар винтов выполнены со сферическими концами. Конец одного из установочных винтов 19 второй пары винтов выполнен в виде соединенного в ним с помощью, например, цилиндрического шарнира 20 наконечника 21 с двумя, например, сферическими упорами 22, образующими со скосами 8 опоры 6 кон- тахт в двух точках по линии, параллельной плоской опорной площадке 2 основания 1, цилиндрическими направ- пяюпдлми 23,, фиксирукщими наконечник 21 от проворота относительно основания . Конец другого установочного винта 2АS снабженного фиксатором 25 и гайкой-направляющей 26, зьшолнен в виде, подпружиненного пружиной- 27 че- рег буртик 28 упора 29 со сферическим концом, пропущенным через гайку- направляющую 26, и цилиндрическим хвостовиком 30; пропущенным через фиксатор 25, который снабжен стяжным винтом 31 . Усилие Oj,p пружины 27 выбрано таким образом, чтобы оно во всем диапазоне угловых и линейных перемещений узла крепления бьшо больше составляющей Р упругой силы Р,- фиг.З пружинного элемента 3, направленной вдоль оси упора 29 устано вечного винта 25 и навстречу направлению перемащения этого упора от пружины 27.

В приливы 32 цапфы )0 ввернуты две пары ориентированных по ортогональным осям диаметрально расположенных регулировочных винтов 33 со сферическими KOHuaNffl, которые контактируют с опорой б.

Устройство работает следующим образом,

В исходном положении устройства установочные винты 18519 и 24 находятся в состоянии контакта со скосами 8 опоры б, обеспечивая благодаря установке узла 4 крепления в основании 1 на пружинящих лапках 3 с предварительным натягом возможность его осевого и углового перемещения от действия установочных винтов и силовое замыкание 4 с основанием 1 и опорой 6 и цапфой 10, Pcryra-i- ровочные винты 33 при этом контактируют с опорой 6, причем переменная в диапазоне регулировки узла 4 крепления вдоль оси устройства к углу наклона относительно основания 1 осе вая с:ила Pt пружины 3 выбрана таким

31

образом, что сила веса узла 4 крепления с закрепленными на нем оптическими элементами при произвольном положении его в пространстве уравновешена силой трения между плоской опорной площадкой 2 основания 1 и пружинного элемента 3, и момент от силы веса цапфы 10 с закрепленным на ней оптическим элементом уравновешен моментом трения вращения этой цапфы в сферических шарнирах узла крепления и пяты 14 с направляющей 12 цапфы 10.

Юстировка положения подпружиненного уэла 4 крепления на плоской опорной площадке 2 основания 1 производится при не зафиксированном в фиксаторе 25 подпружиненном упоре 29 по одной из ортогональных осей ввинчиванием - вывинчиванием установоч- ных винтов 18, а по другой оси - установочного винта 19. При этом подпружиненный упор 29, постоянно прижимая через скосы 8 опоры 6 к наконечнику 21 установочный винт 19 и тем самым выбирая люфт между ними, автоматически обеспечивает безлюфто- вое опирание узла 4 крепления на три фиксирующих точки, исключающее его проворот от момента трения верчения любого из толкающих установочных винтов о скосы 8 опоры 6, что позволяет достичь повышенной точности по сох- ранению направления поступательных перемещений узла 4 крепления, а еле- довательно, повысить точность юстировки оптических элементов. I

Угловое перемещение узла 4 крепления в плоскости, проходящей через оси установочных винтов 19 и 24, про изводят при зафиксированном в винте 24 с помощью фиксатора 25 подпружиненном упоре 29 путем ввинчивания одного из установочных винтов 19 или 24 (в зависимости от направления на- клона) при неподвижном другом (работа в распор), при зтом под действием вертикальной составляющей О. нормальной составляющей 0 осевой силы Q толкаюп его установочного винта 19 (фиг.З) происходит неравномерное сжатие пружинящих лапок 3 (Лиг.З/, и узел 4 крепления, обкатывая скосом 8 сферический упор 29 или сферические упоры 22 наконечника 21 установочно- го винта 19 (в зависимости от того, какой из винтов 19 и 24 неподвижен, устанавливается по отношению к плос 3«

кой опорной площадке 2 основания I в наклонное положение.

При перемещении наклонно расположенного узла 4 крепления по оси, лежащей в плоскости наклона, следует снять с подпружиненного упора 29 фиксирующее усилие фиксатора 25, так ка в противном случае из-за зазора между скосом 8 опоры 6 (Лиг.З) и вывинченным для обеспечения возможности перемещения, например, установочным винтом 19 под действием усилий Р и Р„ распрямления неравномерно сжатых лапок 3, создающих вращающий момент М относительно точечных опор установочных винтов 18, произойдет нежелательный поворот узла 4 крепле ния на угол (и , oпpeдeляe fый зазором i;, и он займет положение, обозначенное на фиг.З штрихпунктирными линиями. При этом поступательного перемещения узла 4 вдоль оси установочных винтов 19 и 24 из-за жесткого контакта скосов 8 опоры 6 с ними осуществить не удастся, т.е. сократится число степеней свободы узла.крепления, что недопустимо.

Осевое перемещение узла 4 следует производить при зафиксированном фиксатором 25 в установочном винте 24 подпружиненном упоре 29 путем одновременного ввинчивания - вывинчивания установочных винтов 19 и 24 при вывинченных для обеспечения возможности перемещения узла 4 в обоих направлениях установочных винтах 18. Хотя осевое перемещение узла 4 можно обеспечить путем ввинчивания - вьшин чивания установочных винтов 18 при вьшинченных установочных винтах 19 и 24, делать это нецелесообразно, так как в этом случае одновременно с осевым перемещением будет происходить поворот несбалансированного узла крепления от неравномерно сжатых пружинящих лапок 3 (особенно при наклонном положении узла 4 относительно плоской опорной площадки 2 основания l) относительно точечного контакта скосов 8 опоры 6 со сферическими концами установочных винтов 18, что приведет к низкой точности и повышенной трудоемкости юстировки.

Угловое перемещение цап11ы 10 относительно опоры 6 в двух ортогональных плоскостях осуществляется при последовательном чередующемся вывинчивании одного и ввинчивании друго512101

го из одной пары диаметрально распо ложенных регулировочных винтов 33 при неподвижных и установленных по отношению к соответствующим скосам 8 опоры 6 с минимальным зазором (по- садка скольжения установочных винтов 33 другой пары.

Формула изобретения

Устройство для юстировки оптических элементов, содержащее основание с установленным на нем через пружинный элемент узлом крепления оптических элементов, выполненным из сочлененных по сферическим поверхностям опоры и цапфы, скрепленных стяжкой, связанной с опорой по резьбовому соединению, установочные винты, размещенные в основании и взаимодейст- вующие с выполненными на опоре скосами, и регулировочные винты, размещенные в цапфе и взаимодействующие с опорой, отличающееся

0

5

0

13

тем, что, с целью повышения точности юстировки и расширения функциональных возможностей путем увеличения степеней свободы узла крепления оптических элементов, узел крепления оптических элементов дополнительно снабжен шаровой пятой, вза- имодействукдей по сферической поверхности с цапфой и выполненной с пружинящими лапками, взаимодействующими с основанием, дополнительными стяжками, оси которых расположены по окружности, при этом стяжки размещены в отверстиях цапфы и шаровой пяты с зазором, а один из установочных винтов дополнительно снабжен шарнирно установленным наконечником с закрепленными в нем двумя упорами и с размещенными в отверстиях основания направляющими, оси которых параллельны оси винта, а противолежа- )щий установочный винт выполнен подпружиненным с фиксатором его положения.

2J

25

(put. 2

а

Фиг.З

Изобретение относится к области оптического приборостроения. Целью изобретения является повьшение точности юстировки и расширение функциональных возможностей путем увеличения степеней свободы узла крепления оптических элементов. На основании 1 установлен с предварительньм натягом узел 4 крепления (УК) с посадочными местами 5 под юстируемые элементы, выполненный из сочлененных по сферическим поверхностям опоры (0)6, цапфы 10 и шаровой пяты 14, жестко соединенной с пружинящими лапками 3. Неразъемность УК 4 обеспечивается стяжками 17 в виде винтов, размещенных в отверстиях цапфы и пяты с зазором и ввернутых в опору. Юстировка положения УК 4 производится установочными винтами, а подпружиненный упор 29, постоянно прижимая через скосы 8 О 6 к наконечнику установочного винта, выбирает люфт между ними. Наконечник с двумя сферическими упорами фиксируется от поворота относительно основания цилиндрическими направляющими. Угловое перемещение цапфы 10 относительно О 6 в двух ортогональных плоскостях производится диаметрально -расположенными регулировочными винтами 33, 3 ил. § (Л 6,7 6 262928 S7 II I ,у