Механизм программного переключения оптических элементов спектрофотометра

 

МЕХАНИЗМ ПРОГРАММНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ СПЕКТРОФОТОМЕТРА , содержащий поворотный кулачок с выполненными на его боковой поверхности двумя рабочими участ ками, разделенными переходными участками , и контактный элемент, кинематически связанный с установленным подвижно держателем оптических элементов , отличающийся тем что, с целью повышения скорости перекл10чения оптических элементов в процессе сканирования спектра, он снабжен собачкой, ось поворота которой неподвижно закреплена между осью кулачка и его боковой поверхностью , взаимодействующим с контактным элементом рычагом второго рода, ось поворота которого закреплена на торцовой поверхности кулачка в зоне его первого рабочего участка, и ограничителями углов поворота рйлчага и собачки, при этом на рычаге выполнены обращенный к собачке зуб,одна из граней которого имеет форму первого рабочего участка,и функциональный участок с пр9Филем,соответствубЦшм профилю первого рабочего участка кулачка, i и с длиной 1, удовлетворяющей соотношению + r+-t, где S - расстояние (Л от оси рычага до границы первого рабочего участка, г - радиус контактного элемента, t - длина проекции переходного участка кулачка на продолжение его второго рабочего участка. 2

„„SU„„.10 А

COeS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ 6 01 J 3/02

Я

ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОПИСАН

Н АВТОРСКОМУ СВМДА ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2943115/18-25 (22) 18.06.80 (46) 23. 03. 84 .. Вюл. 9 11 (72) О,B.Àëåêñàíäðoâ и С.В.Леонтьев (53) 535.24(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 234704, кл. G 01 Т 3/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 393616, кл G 01 У 1/04 1971 (прототип) . (54)(57) МЕХАНИЗМ ПРОГРАММНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ CGEKTРОФОТОМЕТРА, содержащий поворотный кулачок с выполненными íà его боковой поверхности двумя рабочими участ ками, разделенными переходными участками, и контактный элемент, кинематически связанный с установленным подвижно держателем оптических элементов, отличающийся тем что, с целью повышения скорости переключения оптических элементов.в ° процессе сканирования спектра, он снабжен собачкой, ось поворота которой неподвижно закреплена между осью кулачка и его боковой поверхнос тью, взаимодействующим с контактным элементом рычагом второго рода, ось поворота которого закреплена на торцовой поверхности .кулачка в зоне его первого рабочего участка, и ограничителями углов поворота рычага и собачки, при этом на рычаге выполнены обращенный к собачке зуб,одна из граней которого имеет форму первого рабочего участка,и функциональный участок с профилем,соответствубщим профилю первого рабочего участка кулачка, и с длиной Х, удовлетворяющей соотC ношению 9х 9+ г Ф, где S — расстояние от оси рычага до границы первого рабочего участка, r — радиус контактного элемента, t — длина проекции пе С реходного участка кулачка на продолжение его второго рабочего участка. ф

1081432

Изобретение относится к технической физике н может быть применено в инфракрасных спектрофотометрах для автоматического переключения (смены или дискретного перемещения) в процессе сканирования дифракционных решеток, фильтров, зеркал, спект ральных щелей.

Для обеспечения высокого качества спектрограммы желательно, чтобы переключение оптических элементов t0 производилось без остановки сканирования и таким образом, чтобы достаточно инерционная система регистрации не успела прореагировать на переходный процесс. 15

Известны механизмы программного переключения, обеспечивающие требуе" мую скорость переключения (1) .

Однако данные механизмы сложны по конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является механизм программного переключения оптических элементов спектрофотометра, содержащий поворотный кулачок с выполненными на его боковой поверхности двумя рабочими участками, разделенными переходными участками, и кон. тактный элемент, кинематически связанный с установленным подвижно держателем оптических элементов (2).

Недостатком известного механизма является низкая скорость переключения оптических элементов, которая ограничивается необходимостью поворота контактного элемента вокруг оси íà 180 и не позволяет Осуществить переключение без остановки сканирования.

Целью изобретения является повышение скорости переключения оптических элементов в процессе сканирона- 40 ния спектра.

Поставленная цель достигается тем что механизм программного переключения оптических элементов, содержащий поворотный кулачок с выполненными на его боконой поверхности двумя рабочими участками, разделенными пере-. ходными участками, и контактный элемент, кинематически связанный с установленным подвижно держателем оптических элементов, снабжен собачкой, ось поворота которой неподвижно закреплена между осью кулачка и его боковой поверхностью, взаимодейстнующим с контактным элементом рычагом второго рода,.ось поворота которого закреплена на торцовой поверхности кулачка в зоне его первого рабочего участка, и ограничителями углов поворота рычага и собачки, при этом на рычаге выполнены обращенный к собачке зуб, одна из граней которого имеет форму первого рабочего участка, и функциональный участок с профилем, соответствующим профилю первого рабочего участка кулачка, и с длиной 65

2, удовлетворяющей соотношению 0>5tr+g, где Я вЂ” расстояние от оси рычага до границы первого функционального участ ка кулачка, r — радиус контактного элемента, т. — длина проекции переходного участка кулачка .на продолжение его нторого рабочего участка.

На чертеже показан один из вариантов схемы механизма.

Механизм программного переключе-. ния предназначен для осуществления смены фильтров в инфракрасном спектрофотометре и содержит установленный подвижно (например,.поворотный) держатель 1 фильтров 2, кулачок .. н взаимодействующий с боковой поверхностью кулачка 3 контактный элемент

4, выполненный в ниде цилиндра радиуса r и кинематически (через передачу 5) связанный с держателем 1. На боконой поверхности кулачка 3 выпол- нены дна рабочих участка, представляющие в данном случае части круговых цилиндров,с радиусами R u (Н > R ) . Рабочие участки разделейы переходными участками, которые обеспечивают плавный перехсд от одного участка к другому, и наоборот.

Между осью 03 кулачка 3 и его боковой поверхностью неподвижно закреп. лена ось 06 поворота собачки 6. Исходное положение собачки задается ограничителем 7,-положение которого относительно оси 03 кулачка может рЕгулироваться, прижатие собачки б к Ьграничителю осуществляется пружиной 8. На торцовой поверхности кулачка 3 закреплена ось 09 рычага 9 второго рода, расположенная в зоне первого рабочего участка У1 кулачка, т.е. в пределах угла между радиусами-векторами, проходящими через крайние точки А и В этого участка, на расстоянии. S от точки В. На рычаге

9 выполнен зуб 10 с вершиной D обра. ценный в сторону оси 03 кулачка 3, -.е. в сторону собачки 6.. Грань 11 зуба О, имеет форму первого рабочего участка рычага 9, в данном варианте механизма в виде части кругового цилиндра,соосного с кулачком 3. Радиус R этого цилиндра выбирается неП сколько меньшим суммы расстояний от оси 06 собачки 6 до оси 03 кулачка и до вершины С зуба собачки.:Вторая грань 12 зуба 10, как и грань

13 зуба собачки, выполняется плоской

Функциональный участок 14, выполненный на наружной поверхности рычага 9, имеет такой же профиль, что и первый рабочий участок у1 кулачка 3, т.е. в изображенном на чертеже варианте представляет собой часть кругового цилиндра радиуса R,. Длина Х участка 14 выбрана из условия 3>Sfr+t, где t — длина проекции BE переходного участка П1 на продолжение первого рабочего участка У1 кулачка 3.

1081432

30

40

50

60

Длина зуба 10 (т.е. расстояние между гранью 11 и функциональным участком

14) выбирается равной разности

R „-к„. Между гранью 12 зуба и функциональным участком 14 рычага 9 желательно выполнить дополнительную 5 грань 15., образующую.тупой угол с участком 14. На кулачке 3 закреплен также ограничитель 16 угла о(, поворота рычага 9. Положение ограничителя выбирается таким образом, чтобы 10 выполнилось соотношение slnatP)(R<-QI/25.Механизм работает следующим образом.

В исходный момент, соответствующий началу рабочего спектрального ин- 15 .тернала, контактный элемент 4 находится на первом рабочем участке Уl кулачка .3, вблизи точки A в поток излучения введен фильтр 2А. В процес се сканирования спектра кулачок 3, связанный с приводом сканирования, приводится во вращение против часо.— вой стрелки. В результате зона контакта элемента 4 и кулачка 3 перемещается по участку Уl в направлении точки В. Вследствие постоянства радиуса R> кулачка на участке У1 поступательного перемещения контактного элемента 4 при этом не происходит.

При вращении кулачка 3 рычаг 9, придя во взаимодействие с собачкой б, начинает поворачиваться относительно кулачка 3 против часовой стрелки до тех пор, пока вершина С зуба собачки не войдет в контакт с гранью 11 зуба 10, выполненного на рычаге 9.

Благодаря выбору указанного соотно.шения между размером зуба 10 рычага

9, размером собачки 6 и профилем функционального участка 14 рычага, а также соответствующей настройке ноложенчя собачки б с помощью регу- лируемого ограничителя 7, в этот момент происходит точное сонмещение участка 14 с первым рабочим участком У1 кулачка..

При дальнейшем повороте кулачка

3 из-за постоянства радиуса-вектора участка 11 рычага 9 рычаг остается неподвижным относительно.; кулачка

3, а контактный элемент 4 нзаимодействует однонременно с кулачком 3 и рычагом 9 до тех пор, пока зона контакта ие сонместится с точкой В.После точки В радиус-вектор кулачка 3 начинает уменьшаться, поэтому боковая поверхность .кулачка 3 отходит от контактного элемента 4, который взаимодействует только с участком

14 рычага 9. Однако, поскольку профили участков Уl кулачка 3 и 14 рычага точно совпадают, закон движения контактного элемента 4 сохраняется (н данном варианте механизма. элемент 4 остается неподвижным) . Благодаря указанному выбору длины участка 14 рычага 9 взаим.1лействие контакт 5 ного элемента 4 и участка 14 продолжается до тех пор, пока контактный элемент 4 не установится против второго рабочего участка У2 кулачка

3. При этом вершина D зуба 10 приблизится к вершине С зуба собачки б.

Как только вершина D пройдет вершину С зуба собачки 6, рычаг 9 под действием контактного элемента начинает поворачиваться по часовой стрел ке. Одновременно поступательное перемещение контактного элемента 4, которое через передачу 5 преобразуется н поворот держателя 1. Перемещение контактного элемента 4 прекратится в момент его соприкосновения со .вторым рабочим участком У2 кулачка 3. В этот момент в ход лучей установится фильтр 2Б.

Движение рычага 9 прекратится н момент его соприкосновения с ограничителем. Выбор указанного значения угла с(поворота .рычага 9 гарантирует, что этот поворот не прекратится раньше, чем контактный элемент 4 придет .в соприкосновение с вторым рабочим участком У2 кулачка 3.

Таким образом, в предлагаемом механизме скорость движения контактного элемента не зависит ни от скорости вращения кулачка, ни от профиля переходного участка, ни от размеров контактного элемента, что позволяет повысить эту скорость, т.е. скорость переключения по..сравнению с известными кулачковыми механизмами, исполь зуемыми в спектральных приборах.

Возврат держателя 1 оптических элементов 2 в исходное положение может быть произведен либо при продолжении вращения кулачка 3 в прямом направлении (против часовой стрелки) во время взаимодействия контактного элемента 4 с вторым переходным участком П2, либо при изменении направления вращения на обратное. Если при смене направления вращения кулачка

3 рычаг 9 отходит от ограничителя, контактный элемент 4, нажимая на его дополнительную грань 15, поворачивает рычаг 9 по часовой стрелке.

Поэтому рычаг 9 не препятствует контакту элемента 4 с первым переходным участком П1 рычага 9, в процессе которого в ход лучей вновь установится фильтр 2А. Собачка б не мешает обратному вращению кулачка 3, так как под воздействием грани 12 зуба 10 рычага 9 она поворачивается по часовой стрелке, преодолевая усилие пружины 8. Как только вершина D зуба. 10 пройдет мимо вершины

С зуба собачки 6, собачка под действием пружины 8 вернется в исходное положение, определяемое ограничителем. 7.

Таким образом, предлагаемый механизм, обладая достаточно простой

1081432

Составитель С.Бочинский

- Редактор Т.Кугрышева Техред Т.фанта

Корректор В. Вутяга

Эакаэ 1536/34 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открйтий

113035, Москва, Ж-35, Раушокая наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4> конструкцией и высокой надежнос ьв, обеспечивает возможность переключе.ния оптических элементов как при пря мом, так и при обратном направлении сканирования. При этом скорость пере кхпочения при сканировании в прямом направлении значительно выше, чем у известного механизма. Это позволяет осуществлять переключение за время, намного меньшее постоянной„времени системы регистрации,т.е.без остановки сканирования и искажений спектрограм :