Гониометрическое устройство Советский патент 1982 года по МПК H01J37/20 

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано при создании устройств, обеспечивающих заданное пространственное положение объекта исследования. Известно гониометрическое устройство, содержащее объектодержатель и приводные механизмы. В этом устройстве один из механизмов размещен внутри тубуса микроскопа, а другой вне его, причем оба механизма связаны между собой с помощью промежуточных соединительных звеньев. В резуль тате реализуется наклон объектодержателя, управляемый копиром U Сложность передачи движения, боль шое число и габариты звеньев, незави симые приводы обусловливают относительно невысокую точность установки углов объектодержателяи усложняет конструкцию устройства в целом. Наиболее близким к предлагаемому является гониометрическое устройство, в котором приводной механизм выполнен в виде приводного вала с закрепленными на нем двумя эксцентричными элементами (эксцентриками), эксцентриситеты которых развернуты по отношению друг к другу под прямым углом. Эксцентрики взаимодействуют с толкателями, которые задают пространственное положение объектодержателя 2 Данное устройство имеет более простую конструкцию, однако, оно также не обеспечивает высокой точ-. ности установки. Это связано с тем, что перемещения объектодержателя оказываются очень чувствительными к погрешностям изготовления узлов устройства, тогда как изготовление эксцентриков с высокой точностью затруднено. Цель изобретения - повышение точности установки углов объектодержателя при упрощении технологии изготовления. 3 Указанная цель достигается тем, что в гониометрическом устро стве для электронного микроскопа, содержащем объектодержатель, установленный : с;.возможностью наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях щихся от кривошипов на объектодержа тель, В результате происходит взаимо установленные параллельно электронно-оптической оси иикроскопа и связанные с приводным механизмом, выполненным в виде приводного вала с закрепленными на нем двумя эксцентричными элементами, эксцентриситеты которых развернуты относительно друг друга под прямым углом, упо мянутый приводной механизм снабжен двумя рычагами и дополнительными толкателями, взаимодействующими с эксцентричными элементами и контакт рующими с одним из плечей каждого р чага, другое плечо которого контактирует с одним из толкателей с ъектодержателя, при этом рычаги установлены на подвижных вдоль них и св ,, V занных между собой опорах. Эксцентричные элементы могут быть образованы кривсшипами. Г На чертеже показана схема предлагаемого устройства. На валу рукоятки 1 закреплен чер вяк 2, который находится в зацеплении с червячной шестерней 3. На приводном валу червячной шестерни 3 установлены кривошипы, эксцентриситеты которых развернуты между собой под прямым углом. Вкривошипе 4 размещен палец 5, на который опирается снабженный точкой контакта 6 один из дополнительных толкателей 7. Толкатель 7 с помощью пружины 8 постоянно прижат к рычагу 9 в точке контакта 10. Указанные выше детали являются элементами одной кинематической цепи. Вторая кинематическая цепь включает рычаг 11, кинематически соединенный с кривошипом 12 с помощью пальца 1.13. На схеме кривошипы и 12 показаны в виде двух отдельных звеньев для наглядности. Однако конструктивно кривошипы t и 12 могут быть выполнены в виде одного узла i криво шипа) с пальцами 5 и 13, эксцентриситеты которых перпендикулярны между собой, при этом пальцы расположены по разные стороны кривошипа. Т кое .выполнение кривошипа обеспечива 7 ет высокую точность в развороте эксцентриситетов пальцев между собой вследствие того, что отверстия под пальцы кривошипа можно выполнить на прецизионных станках (на координатных станках) с одного установа, что значительно уменьшает погрешность. Дополнительный толкатель I постоянно прижат к своему рычагу с помощью пружины 15. Точки контакта 16 и 17 - подвижной опоры 18 могут перемещаться вдоль рычагов, изменяя при этом соотношение плеч каждого рычага, которое больше или равно нулю, но меньше или равно погрешности устройства cf , отнесенной к суммарной технологической погрешности V т.е. подвижная опора 18 постоянно обеспечивает удовлетворение следующему соотношению ЬгЦсГст где Ц и 1 - малые плечи, а L. и L большие плечи рычагов. Перемещеip , ние опоры 1о обеспечивается с помощью . л «- ич w ходового винта 19 и маховика 20. Точка контакта 21 толкателя 22 постоянно прижата к рычагу с помощью пружины 23. Точки контакта 2k и 25 кинематически соединены с объектодержателем 2б. Эти точки расположены в одной плоскости под прямым углом по отношению к центру объектодержателя 26. Такое расположение указанных точек обеспечивает синусоидальное и косинусоидальное движения, необходимые для образования процессии. С помощью пружины 27 упомянутые точки контакта постоянно поджаты к объектодержателю. Объектодержатель соединен с корпусом карданным сочленением с помощью наружного кольца 28 и осей 29, соединяющих наружное кольцо с корпусом, и осей 30I соединяющих наружное кольцо с объектодержателем. Толкатель 31, пружина 32 и точка контакта 33 соединены между собой и являются соответственно элементами первой кинематической цепи устройства. Устройство работает следующим образом. С прмсщью рукоятки 1, червяка 2 и червячной шестерни 3 вращаются кривошипы t и 12 с пальцами 5 и 13. При помощи толкателей 7 и 1 с пальцев кривошипов снимаются вертикальные перемещения, требуемые для создания прецессии объекта, при этом одно из этих перемещений изменяется по закону синуса, а второе - по закону косинуса. Каждое иа этих перемещений через одну из двух идентичных между собой кинематических цепей передается на объектодержатель 26, обеспечивая его прецессию. В состав каждой кинематической цепи входит рычаг 9 или П, одной из задач которого является уменьшение ма штаба вертикальных перемещений паль цев кривошипов и, следовательно, уменьшение погрешностей, создаваемых кривошипами на прецессию объек тодержателя. Масштаб уменьшения вертикального рабочего хода равен соотношению плеч каждого из рычагов. Регулировка угла прецессии объектодержателя осуществляется за счет того, что рычаги устанавливаются на подвижной опоре 18, управля емой ходовым винтом 19 с помощью ма ховика 20. В процессе движения опоры изменяется соотношение плеч рычагов и, следовательно, величина вертикальных переме1нений, передающихся от кривошипов на объектодержатель.В результате происходит взаим изменение угла прецессии. При этом с целью регулирования этого угла, начиная от нулевого значения, диапа зон хода подвижной опоры 18 выбран таким, чтобы плечо рычага, контакти рующее с толкателем 22 объектодержа теля 26, изменялось, начиная от нул С целью уменьшения погрешности прецессии, объектодержатель 26 снаб жается плоской поверхностью, в кото рой размещены объект и точки контак та объектодержателя с толкателями. Плоской поверхностью снабжаются и рычаги. Это приводит и к дополнител ному упрощению конструкции. Введение в привод устройства кри вошипов для создания требуемых для прецессии перемещений и простая фор ма позволяют произвести изготовление эксцентричных элементов с минимальными погрешностями, которые соответствуют погрешностям станочного оборудования. Введение рычагов, используемых для передачи рабочих перемещений, дает возможность уменьшить в требуемом масштабе как рабочие перемещения, передаваемые с кривошипов на объектодержатель, так и погрешности этих перемещений, возникающие в приводном механизме. Это позволяет свести к минимуму погрешности приводного механизма, .Выполнение рычагов с возможностью изменения соотношения плеч посредством введения подвижной опоры позволяет осуществить регулирование прецессии, а при равенстве соотношений плеч между собой получить требуемое для прецессии соотношение между вертикальными перемещениями объектодержателя. Снабжение каждого из рычагов, а также объектодержателя плоскостью для размещения в ней точек контакта рычагов и объектодержателя с подвижной опорой, толкателями и объектом позволяет практически избежать погрешностей, возникающих в кинематических цепях, которые передают требуемые для прецессии вертикальные перемещения объектодержателя от кривошипов к объектодержателю. Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет создать прецезионное гониометрическое устройство с погрешностями прецесуглов наклона, меньшими по сравс технологическими погрешноФормула изобретения 1. Гониометрическое устройство для электронного микроскопа, содержащее объектодержатель, установленный с возможностью наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, толкатели, контактирующие с плоской поверхностью объектодержателя, установленные параллельно электроннооптической оси микроскопа и связанные с приводным механизмом, выполненным в виде приводного вала с закрепленными на нем двумя эксцентричными элементами, эксцентриситеты которых развернуты относительно друг друга под прямым углом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности установки углов наклона объектодержателя при упрощении технологии изготовления, приводной механизм снабжен двумя рычагами и дополнительными толкателями, взаимодействующими с эксцентричными элементами и контактирующими с

одним из плеч каждого рычага, другое плечо которого контактирует с одним из толкателей объектодержателя, при этом рычаги установлены на подвижных вдоль них и связанных между собой опорах.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эксцентричные элементы образованы криваиипами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 52-6139, кл, 99 С 301, 1977.

2..Авторское свидетельство СССР № 4252i«3, кл. Н 01 J 37/26, 1972 (прототип).