Устройство для юстировки дискового растра Советский патент 1986 года по МПК G02B27/62 

ю

со

00 О5 со 112 Изобретение относится к технической физике, а именно к измерительной технике, и может быть применено в про изводстве растровых преобразователей кругового перемещения при юстировке дискового растра. Цель изобретения - Йовышение точности и производительности юстировки На фиг,1 схематически изображено устройство; на фиг.2 - характерная кривая процесса юстировки дискового растра; на фиг.З - схема подключения зон электродов пьезокерамического стержня для возбуждения продольных колебаний и эпюра этих колебаний на фиг,4 - схема подключения зон электродов для возбуждения изгибных колебаний и эпюра этих колебаний; на фиг.З - узел I на фиг.1. Устройство для юстировки дискового растра состоит из корпуса 1, в котором установлен юстируемьй дисковьй растр 2 на валу 3 преобразователя 4 угловых перемещений. Дисковый растр 2оптически сопряжен с датчиком 5 положения и закреплен на валу 3 .преобразователя 4 круговых перемещений при помощи вязкой массы, например герметика. К наружному диаметру дискового растра 2 упруго поджат тарированной пружиной 6 пьезокерамический стержень 7 прямоугольного сечения, расположенный параллельно оси вала 3и закрепленньй местом узловой точ.ки колебаний в корпусе 1. На Двух противолежащих гранях стержня 7 раз-, мещены электроды. Один электрод пьезокерамического стержня 7 заземлен, а. четыре других попарно подключены через коммутирующее устройство 8 к генератору высокочастотных колебаний 9, Коммутирующее устройство 8 управляется блоком 10 управления. К выходному концу вала 3 преобразователя 4 подсоединен двигатель 11 привода, управляемый блоком 10 управления через реле 12выключения двига- ля. Система обратной связи, подающая информацию о сьюстированности дискового растра 2 в блок 10 управления состоит из датчика 5 положения, поди- , ющего сигналы в блок 13 сравнения, сравнивающий эти сигналы с эталонным сигналом и передающий сигналы в блок 1-4 индикации знака, подсоединенный на входе к блоку 10 управления. . Устройство работает следующим образом. Преобразователь круговых перемещений 4 устанавливается в корпусе 1. К выходному концу вала подсоединяется двигатель 11 привода, а к наружной цилиндрической поверхности дискового растра 2 поджимается пьезокерамический стержень 7.. При включении устройства блок 10 управления включает двигатель 11 привода и вал 3 с дисковым растром 2 начинает вращаться. Проскальзывание наружной поверхности дискового растра относительно пьезокерамического стержня 7 обеспечивается регулировкой силы поджатия пружины 6 (фиг.1). Датчик 5 положения, оптически сопряженный с дисковым растром 2, выдает сигнал о перемещении дискового растра 2. Характер этого сигнала зависит от юстировки дискового растра 2, т.е. от величины зазора между растром 2 и датчиком положения 5 и от эксцентричности растровой дорожки диска 2 относительно оси вращения вала 3. .Величина амплитуды действительного сигнала по сравнению с амплитудой эталонного сигнала несет информацию о снивелйрованносуи дискового растра 2, т.е. о величине зазора мелоду растром 2 и датчиком 5 положения. Блок 13 сравнения сравнивает действительный сигнал с эталонным и передает сигнал рассогласования в блок 14 индикации знака, который определяет знак погрешности дискового растра 2 для каждого мгновенного его положения (т.е. определяет, в какую сторону надо изменять зазор мезкду растром 2 и датчиком положения 5,- уменьшать его или увеличивать),. Блок 10 управления Учитьшает знак погрещности сопряжения по зазору и через коммутирующее устройство 8 подключает электроды пьезокерамического стержня 7 к генератору 9 высокочастотных колебаний (Фиг.З). При таком подключении в теле пьезокерамического стержня 7 по закону обратного пьезоэффекта возникают продольные и поперечные высокочастотные резонансные колебания , Форма распределения которых по длине стержня приведена на фиг.З. В месте контакта дискового растра 2 с пьезокерамическим стержнем 7 возникает зона косых соударений, приводящих к возникновению импульсов силы, направленных параллельно оси вращения вала 3 и производящих нивелирование плоскости дискового растра 2 в ту или

иную сторону (в зависимости от знака погрешности зазора между растром 2 и датчиком положения 5). Реверсирование производится измерением фазы напряжения генератора 9 на 180, Нивелирование плоскости дискового растра 2 обеспечивает неизменность зазора для любого положения дискового растра 2, в этом случае величины амплитуды действительного и эталонного сигналов одинаковы и блок 13 сравнения не выдает сигнала рассогласования.Затем блок 13 сравнения сравнивает действительный сигнал датчика 5 -положения с эталонным сигналом по величине расхождения фаз, характеризующей эксцентричность растровой дорожки диска 2 относительно оси вращения, передает сигнал в блок 14 индикации, в котором определяется знак погрешности по эксцентричности растровой дорожки для ка вдого данного положения дискового растра 2. Лз блока 14 сигнал поступает в блок 10 управления, которьм по этому сигналу череэ коммутирующее устройство 8 переключает генератор 11 к другой комбинации электродов пьезокерамического стержня 7 (фиг.4), При таком подключении в теле пьезокерамического стержня 7 возникают изгибные высокочастотные резонансные колебания Q , форма расп ределения которых по длине стержня 8 показана на фиг.4, а в месте контакта стержня 7 с дисковым растром 2 воз никает зона соударений, нормальных к цилиндрической поверхности диска 2, что вызывает импульсы силы, перемещающие этот диск в радиальном направлении , устраняя его эксцентричность относительно оси вращения. Примерная траектория движения центра диска при ;юстировке представлена на фиг.2.Процесс юстировки дискового растра протекает в динамике и длится до тех пор, пока сигнал с датчика 5 положения не будет равен эталонному сигналу в блоке 13 сравнения как по фазе, так и по амплитуде. В этом случае блок 10 управления через реле 12 выключения двигателя привода выключает двигатель 11.

При проведении операций юстировки дискового растра последний должен находиться на такназываемой технологической фиксации., т.е. должен быть закреплен на валу 3 при помощи вязкой массы, которая позволяет упруго фиксировать его и одновременно перемещать (фиг.5). После юстировки дисковьй растр 2 жестко закрепляется на валу 3 при помощи клеевого соединения.

Юстировка дискового растра при помощи вибропреобразователя позволяет достигнуть точность выставления дискового растра в пределах 0,1 0,01 мкм. В то же время конструкция устройства проста, для перемещения дискового растра применяется один пьезокерамический стержень,

о Формула изобретения

Устройство для юстировки-дискового растра, содержащее привод, соединенный с валом дискового растра,механизм перемещения дискового растра и датчик положения дискового растра, отличающееся тем-, ч,то, с целью повышения точности и производительности юстировки, механизм перемещения дискового растра выполнен в виде пьезокерамического стержня прямоугольного сечения, установленного параллельно оси вала дискового растра и взаимодействующего с поверхностью дискового растра, с электродами, один из которых р азмещен на боковой грани стержня, а четыре других в виде равных прямоугольных четырехугольников, примыкающих смежными сторонами друг к другу, - на противоположной грани пьезокерамического стержня, а датчик Положения дискового растра оптически сопряжен с поверхностью дискового растра и через - последовательно включенные блок сравнения и блок индикации знака подключен к блоку управления, один из выходов которого соединен с реле выключения привода, а другой - с коммутирующим устройством, связанным с электродами пьезокерамического стержня, к коммутирующему устройству подключен генератор высокочастотных колебаний.

V

f fФиг2

пр.

Фиэ.Э

Изобретение относится к ехнической физике и позволяет повысить точность и производительность юстировки, В пьезокерамическом стержне 7 возникают изгибные высокочастотные колебания и в месте его контакта с растром 2 возникает зона соуда11ения, что вызывает импульсы силы, перемещающие диск в радиальном направлении, устраняя его эксцентричность относительно оси вращения. Юстировка длится до тех пор, пока сигнал с датчика 5, положения не будет равен эталонному сигналу, в блоке 13 сравнения как по фазе,так и по амплитуде. В этом слу- чаек блок 10 управления чере реле выключения двигателя привода 12 выключает двигатель 11. 5 ил. (О с

1

ФиЗ.

г

// //

Bff /fCfff cxcccff fPue. 5