Юстировочный прибор Советский патент 1980 года по МПК G02B7/00 

(54) ЮСТИРОВОЧНЫЙ ПРИБОР

Изобретение относится к области приборостроения для использования в тех приборах или системах, где тре буются плавные угловые перемещения относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Известно устройство, обеспечивающее плавное изменение положения зеркала в двух взаимно перпендикулярных направлениях, состоящее из основания оправы, упругого элемента, заключенного между основанием и оправой, дву нитей и соответствующих механизмов, обеспечивающих плавное изменение натяжения нитей Щ . Недостатком зтого устройства явля ется неустойчивость к вибрациям. Наиболее близко к изобретению уст ройство, содержащее корпус и регулир вочный механизм 2 . Корпус устройства разделенный на три секции, винты и контрвинты, секции соединены между собой взаимно перпендикулярными перег-плчками 2 . Это устройство обладает устойчиво тью к вибрации, однако оно не обеспе ;чивает высокой точности приведения зеркала в заданное положение, так ка контрвинты при нх затяжке сбивают по ложение зеркала, в которое оно было приведено с помощью регулировочных винтов. Кроме того, это устройство не может быть использовано в качестве жесткого двухкоординатного стенда для юстирования объектов большого веса. Цель изобретения - повышение точносГи юстировки. Указанная цель достигается тем, что регулировочный механизм снабжен полой осью, последовательно расположенными на ней пружиной, замыкающей пластиной, первой парой клиновых пластин разделительной пластиной, второй парой клиновых пластин и приводами одновременного поворота каждой из клиновых пластин пары во взаимно про тивоположных направлениях, при этом клиновые пластины каждой пары выполнены с одинаковыми двугранными углами и установлены так, что в исходном положении двугранные углы пластин одной пары направлены навстречу друг другу, а главные сечения каждой из пар развернуты относительно друг друга на угол 90°. На фиг.1 и 2 представлены пары клиновых пластин п и П, в двух положениях одна относительно другой (на фиг.1 клиновые пластины находятся п исходном (нулевом) положении, что соответствует 0, где Ч - угол поворота клиновых пластин; на фиг.2 нижняя клиновая пластина развернута против часовой стрелки на угол Ч -90°, а верхняя клиновая пластина по часовой стрелке на угол ) Клиновая пластина П установлена на базовую, например, горизонтальную плоскость X, У, Z - система осей, не подвижная относительно базы: оси X и У горизонтальны, ось Z - вертикаль на; Угол клиновой пластины П - ли нейный угол, которым измеряется двугранный угол между верхней и нижней плоскостью клиновой пластины, В исходном положении клиновой пластины угол оС„ находится в плоскости XZ. При повороте клиновой пластины на угол Ч относительно оси Z линейный угол в плоскости XZ (угол BCD) изменяется по закону оС ХдСоб Ч , а в пло кости YZ - по закону ot -ЛоS t Если на верхнюю плоскость клиновой пластины П установить клиновую пластину П, так, что двугранные углы обеих клиновых пластин будут направлены навстречу друг другу, что соответствует Ч 0 (фигЛ) , то очевидно что линии АВ и EF клиновой пластины П будут горизонтальны. Если обе кли новые пластины поворачивать одновременно на углы Ч в противоположные стороны (пластину П. поворачивать относительно оси, перпендикулярной ее нижней рабочей плоскости), то пря мая АВ будет оставаться горизонтальной, (фиг. 2) так как .,. Z.bCD+/. ABC aLpCOS COS(iaoi fJ r COS 4 - d.gCOS4 0. УГОЛ мезэду прямой EF и горизонтальной плоскостью будет изменяться по закону i.+ct...дSiиЧ+oLgS n() 1(1,ов1-пЧ. Приведенные выражения справедливы только при малых углах оСд Таким образом, при вращении клиновых пластин одной пары в противоположные стороны на одинаковые углы происходит изменение углового положения площадки замыкающей пластины относительно одной оси; при вращении пластин другой пары происходит изме нение углового положения площадки замыкающей пластины относительно другой оси, перпендикулярной к перв В результате замыкающая площадка со вершает перемещение относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Плавность угловых перемещений определяется углом клина пластин, который может быть выполнен достаточно малым, например не более 1-3 дуг.ми На фиг.З представлен юстировочны прибор, предназначенный для юстиров ки двухкоординатного фотооптического устройства, продольный разрез; на фиг.4 - юстировочный прибор, вид сверху с частичным разрезом. Корпус 1 (фиг. 3,4) имеет два взаимно перпендикулярные базовые плоскости 2 и 3, предна1значенные для установки и крепления прибора на основании или фундаменте (на чертеже не показан), полую ось 4, фланец 5 и две базы б и 7. На полой оси 4 установлены клиновые пластины 8,9,10 и 11, имеющие отверстия 12. Диаметр отверстий 12 пластин 9,10,11 превышает наружный диаметр полой оси 4. Кахсдая клиновая пластина 8,9,10 и 11 имеет три радиальных выступа 13, расположенных друг относительно друга под углом 120°, один из которых может быть подпружинен. Выступы 13 касаются наружной поверхности оси 4. Клиновые пластины 8 и 9 образуют одну пару, а клиновые пластины 10 и 11 - другую пару. Клиновые пластины 8,9 в исходном (нулевом) положении юстировбчного прибора расположены дург относительно друга так, что их главные сечения совпадают и находятся в вертикальной плоскости, а двугранные углы, образуемые их рабочими плоскостями, обращены навстречу друг другу. Главные сечения пластин 10 и 11 находятся в горизонтальной плоскости. Между двумя парами клиновых пластин на полой оси 4 установлена без свободеа вращения относильно нее разделительная пластина 14, имеющая как и клиновые пластины, плоские рабочие поверхности, отверстия 12 и выступы 13, касающиеся полой оси 4. Кроме того, разделительная пластина 14 имеет штифт 15, который входит в паз 16 полой оси 4, причем диаметр штифта 15 равен поперечному размеру паза 16 Снаружи клиновой пластины 11 на полой оси 4 установлена замыкающая пластина 17, имеющая одну рабочую плоскость и отверстие 12, а также три выступа 13 и штифт 15, который входит в паз 16 полой оси 4. Кроме того, замыкающая пластина имеет оправу 18 с зеркалом. 19. Весь пакет пластин (8,9,10,11,14 и 17) сжат в осевом направлении пружиной 20, удере живаемой на полой оси 4 с помощью гайки 21. Усилие пружины подобрано таким, чтобы клиновые пластины 8,9, 10 и 11, разделительная пластина 14 и замыкающая пластина 17 находились в механическом контакте между собой, касаясь друг друга рабочими плоскостями, и могли поворачиваться вокруг полой Оси 4. На базах 6 и 7 закреплены привбды 22 и 23 одновременного поворота каждой из клиновых пластин пары в противоположных направлениях. Привод 22 содержит два зубчатых колеса 24 и 25, закрепленных на клиновых пластинах 8 и 9, шестерни .26 и 27,. состоящие соответственно в зацеплении с зубчатыми колесами 24 и 25. Шест-ерни 26 и 27 установлены на валиках 28 и 29 со свободой вращения относительно кронштейна 30 и состоят в зацеплении между собой. Кронштейны 30 винтами 31 закреплены на базе 6 корпуса 1. На валике 29 закреплена ручка 32, предназначенная для приведения в движение шестерни 27 от руки оператора Привод 23 устроен аналоги но приводу 22. Каждое зубчатое колесо 24,25,24 и 25 имеет риску 33. На каждой ручке 32 и на соответствующих: кронштейнах 30 и ЗО нанесены риски ЗЗ. Одно временное совпадение рисок 33 зубчатых колес 24,25 и 24, 25между собой, а также рисок 33на ручках 32 и кронштейнах 30 и ЗО соответствует исходному (нулевому) положению пар клиновых пластин 8,9 и 10,11. На одном основании (фундаменте) с юстировочным прибором установлены эталонное оптическое устройство автоколлиматор 34 - и двухкоординатное фотооптическое устройство 35 (юстируемый объект). Объектив автоколлиматора 35 направлен на плоскост 36 зеркала 19. ЕОстируемый объект направлен своим объективом на плоскость 37 зеркала 19. Юстировочный прибор работает следующим образом. Согласовывают оптическую ось авто коллиматора 34 с нормалью к плоскост 36 зеркала 19. Предварительное согла сование производят угловыми перемеще ниями автоколлиматора 34. Окончатель ное . (тонкое) согласование производят 1C помощью юстировочного прибора, для чего при наличии рассогласования относительно горизонтальной оси вращают ручку 32 привода 22. При этом шестерня 27 приводит во вращение . зубчатое колесо 25 и через шестерню 26 - зубчатое колесо 24, вместе с ними..клиновые пластины 9 и 8 в протйвоположных направлениях. Клиновые пластины 8 и 9 перемещаются с трением их рабочих плоскостей между со бой, а также между фланцем 5 и разде лительной пластиной 14. Трение обусловлено усилием, создаваемым пружиной 20. При этом разделительная плас тина 14, удерживаемая от вращения относительно полой оси 4 с помощью штифта 15, клиновые пластины 10 и 11 и замыкающая пластина 17, прижатые к клиновой пластине 9,- повторяют угловые перемещения относительно горизонтальной оси, совершаемые плос костью клиновой пластины 9, прилегающей к разделительной пластине 1.4. Штифты 15 разделительной пластины 14 и замыкающей пластины 17 совершают при этом поступательные перемещения в пазах 16. В момент устранения рассогласования между оптической осью автоколлиматора 34 и плоскостью 36 зеркала 19 относительно горизонтальной оси вращение ручки 32 прекращают. Аналогично согласовывают оптическую ось автоколлиматора 34 с положением плоскости 37 зеркала 19 относительно вертикальной оси, пользуясь ручкой 32 привода 23. При вращении ручки 32 привода 23 клиновые пластины 10 и 11 поворачиваются на равные углы в противоположные стороны. Клиновые пластины 10 и 11 при этом перемещаются с трением между неподвижной разделительной пластиной 14 и замыкающей пластиной 17, удерживаемой от вращения относительно полой оси 4 с помощью штифта 15 и паза 16. Замыкающая пластина 17, прижатая к клиновой пластине 11 повторяет углогвые перемещения относительно вертикальной оси, совершаемые плоскостью клиновой пластины 11, прилегающей к замыкающей пластине 17. Штифт 15 замыкающей пластины 17 совершает при этом в пазу поступательные перемещения. Вращение ручки 32 привода 23 прекращают в тот момент, когда будет достигнуто согласование оптической оси автоколлиматора 34 с нормалью к плоскости 37 зеркала 19. Таким образом, зеркало 19 совершает плавные угловые перемещения относительно двух взаимно перпендикулярных осей - вертикальной и горизонтальной. Если двугранные углы клиновых пластин, составляющих одну пару, выполнены равными, то эти угловые перемещения будут независимыми. Далее согласовывают юстируемый объект 35 в соответствии с положением нормали к плоскости 37 зеркала 19 средствами юстируемого объекта 35. Задавая с помощью автоколлиматора 34 определенные фиксированные значения углов относительно горизонтальной оси, каждый раз отслеживают значения этих углов вращением ручки 32 привода 22. В каждом положении з-еркала 19, соответствующем угловому положению оптической оси автоколлиматора 34, отсчитанном от начального согласованного положения, согласовывают положение юстируемого объекта с положением нормали к плоскости 37 зеркала 19 и определяют погрешность юстируемого объекта 35 принимая за эталон положение зеркала 19 юстировочного прибора. Аналогично определяют погрешности юстируемого объекта 35 при юстировке его от-носительно вертикальной оси. Юстировочный прибор может быть также использован для горизонтирования объектов, или для юстировки устройств чувствительныхх к изменению положения относительно горизонта. В этих случах юстиррвочный прибор устанавливают базовой плоскостью 3 на горизонтальное основание (фундамент), объект располагают на замыкакндую пластину 17, для чего на ней предусматривают опоры. При этом вес объекта и средств для установки и крепления объекта на замыкающей пластине 17 будет дополнительно сжимать пластины 8,9,10,11,14,17 аналогично пружине 20. Благодаря действию фрикционных сил между фланцем 5 и пластиной 8, а также между пластинами 8,9,10,11,14 и 17 исключается самопроизвольное, изменение угловых положений замыкгиощей пластины 17, а следовательно и объекта относительно горизонта.

Формула изобретения

Юстировочный прибор, содержащий корпус и регулировочный механизм, отли ч. ающи йс я тем, что.

с целью повышения точности, регулировочный механизм снабжен полой осью последовательно расположенными на ней пружиной, замыкающей пластиной, первой парой клиновых пластин, разделительной пластиной, второй парой клиновых пластин и приводами одновременного поворота каждой из клиновых пластин во взаимно противоположных направлениях, при этом клиновые пластины каждой пары выполнены с одинаковыми двугранными углами и установлены так, что в исходном положении двугранные углы пластин одной пары направлены навстречу друг другу, а главные сечения каждой из пар развернуты одно относительно другого на угол 90°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР f 509852, кл. G 02 В 7/00, 04.12.74 (прототип).