Юстировочное устройство Советский патент 1982 года по МПК G02B7/18 

I

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам юстировки оптических элементов, например зеркал, и может быть применено в оптико-механических приборах.

Известно юстировочное устройство, содержащее неподвижное основание,оптический элемент, опорный сферический шарнир, прижимной механизм и регулирующее устройство .

Однако это устройство не позволяет проводить юстировку с необходимой точностью, имеет малую жесткость конструкции из-за наличия пружины и oi- раниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической cyщнoctи к изобретению является устройство, содержащее оправу с юстируемым элементом, неподвижное основание ,,приводы, взаимодействующие по взаимно перпендикулярным осям с опорным шйрниром, одна часть которого жестко связана с оправой, а другая - с неподвижным основанием 2.

Недостатками известного устройства являются ограниченное число степеней свободы, например отсутствие возможности поперечного перемещения юстируемого элемента, и недостаточная жесткость устройства из-за применения прижимного элемента в виде пружины.

Цель изобретения - увеличение степеней свободы и жесткости устройства.

Указанная цель достигается тем, что S юстировочное устройство, содержащее оправу с юстируемым элементом, неподвижное основание, приводы, взаимодействующие по взаимно перпендикулярным осям с опорным шарниром, одна часть которого жестко связана с оправой, а другая с неподвижным основанием, дополнительно введены промежуточные шармирные элементы с соответствующими им приводами, последовательно расположенные между двумя частями опорного шарнира, а между поверхностями их соприкосновения, выполненными в виде эквидистантных плоскрстей и сфер, введена смачивающая жидкость, этом количество промежуточных (шарнирных элементов при четном числе степеней свободы п равно п-2 п-1 -у-, а при нечетном - -т- На фиг. 1 представлено юстировочное устройство с четырьмя степенями свободы перемещения оптического элемента , разрез А-А; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиГ.1 (устройство с одним промежуточным шарнирным элементом). Юстироэочное устройство содержит неподвижное основание 1, опорный шарнир, состоящий из двух частей 2, оптический элемент, например зеркало в оправе 3, промежуточный шарнирный элемент 4, соприкасающийся с частями 2 опорного шарнира соответственно эквидистантными плоской и сферической поверхностями. Между поверхностями соприкосновения содержится смачивающая жидкость 5. Механические приводы 6, например пьезо электрические или шаговые электродвигатели с редукторами, закрепленные по взаимно перпендикулярным осям, кинематически связывают с помощью тяг 7. направляющих серьг 8 с прямоугольными пазами и направляющих стоек 9 имеющих возможность перемещения по этим пазам,- неподвижное основание 1 и опорный шарнир 2 с промежуточным шарнирным элементом Поверхности соприкосновения промежуточного шарнирного элемента k имеют питатели 10 и сильфоны 11. Благодаря смачивающей жидкости 5 в зазорах между поверхностями соприкосновения шарнирных элементов возникают силы молекулярного взаимодействия, обеспечивающие жесткое и прочное соединение элементов между собой и одновременно не препятствующие перемещению их относительно друг друга вдоль поверхности соприкосновения. Величина силы, необходимой для удержания элементов относительно друг друга, зависит Ьт зазора между поверхностями, коэффициента поверхностного натяжения жидкости и площа ди соприкосновения поверхностей. За зор в свою очередь зависит кроме шероховатости и точности формы изготовления поверхностей от вязкости и количества введенной жидкости. Питатели 10 представляют собой, например, прокладки из пористого материала, пропитанные смгчивающей жидкостью. Сильфоны 11 уменьшают испарение жидкости, а коаксиальное расположение их не препятствует перемещению подвижных элементов относительно друг друга. В качестве жидкости может быть использована, например, полисилоксановая марки ПМС-10Р. Юстировочное устройство работает следующим образом. При подаче электрического сигнала приводы 6 с помощью выходных звеньев, совершающих возвратно-поступательное движение, перемещают подвижные элементы. Перемещение подвижных элементов в перпендикулярном направлении осуществляется с помощью аналогичных приводов. При этом возможно как одновременное, так и раздельное включение этих приводов по командам, например автоматической системой управления, так как стойка 9 имеет возможность скользить по пазам серьги 8 в направлении, перпендикулярном направлению движения каждой из тяг 7. Если сигналы поданы наприводы, закрепленные на оправе 3, то жестко связанная с ней часть опорного шарнира 2 перемещается по сферической поверхности относительно промежуточного шарнирного элемента k и оптический элемент в оправе 3 совершает угловые перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, например, вокруг вершины отражающей поверхности, если радиус сферы совпадает с вершиной отражающей поверхности оптического элемента. Если же сигналы поданы на приводы, закрепленные на неподвижном основании 1, то соответствующая стойка 9 перемещает промежуточный шарнирный элемент t,a вместе с ним и оправу 3 с оптическим элементом по плоскости его соприкосновения с плоской частью опорного шарнира 2, жестко связанной с неподвижным основанием 1. Функциональные возможности юстировочного устройства, т.е. число возможных степеней свободы перемещения оптического элемента, зависят от количества промежуточных шарнирных элементов. Так, если необходимо иметь устройство с шестью степенями свободы, обеспечивающее, например, угловое вращение оптического элемента не только вокруг вершины отражающей поверхности, но и вокруг нейтральной точки оптической системы, что используется, в частности в системе компенсации смаза изображения телескопа, то количество промежуточных шарнирных элементов будет равно двум. При этом они будут соприкасаться между собой, например по плоскости, а с частями опорного шарнира - по сферам, из которых цен первой совпадает с нейтральной точкой оптической системы, а центр второй - с вершиной отражающей поверхности оптического элемента. Преимуществами предлагаемого уст ройства являются высокая жесткость, так как исключено пружинное силовое замыкание элементов, высокая точность юстировки и возможность обеспечения большого числа степеней сво боды поперечного и углового перемещения юстируемого зеркала, а также. удобство использования для дистанционной или автоматической юстировки. Формула изобретения Юстировочное устройство, содержа щее оправу с юстируемым элементом.

Л-А

Фиг. 74 неподвижное основание, приводы, взвимодейстЁующие по взаимно перпендикулярным осям с опорным шарниром, одна часть которого жестко связана с оправой, а другая - с непод вижным основанием, отличающееся тем, что, с целью увеличения степеней свободы и жесткости устройства, в него дополнительно введены промежуточные шарнирные элементы с соответствующими им приводами, последовательно расположенные между двумя частями опорного шарнира, а между поверхностями их соприкосновения, выполненными в виде эквид1 1стантных плоскостей и сфер, введена смачивающая жидкость, при этом количество промежуточных шарнирных элементов при четком,числе степеней свободы п равно , а при нечетном Источники информации, принятые во внимание при экспертизе К Авторское свидетельство СССР №611166, кл.С 02 В 7/18, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР W 723475, кл. G 02 В 7/18, 1978 (прототип).

1гб.