Юстировочное устройство

 

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в оптико-механических приборах для высокоточной юстировки зеркал автоколлиматоров , резонаторов оптических квантовых генераторов, источников или приемников излучения и других оптических элементов, а также может найти применение в приспособлениях контрольно-испытательной аппаратуры для исследования и аттестации различных прецизионных силочувствительных приборов. Изобретение позволяет упростить конструкцию, уменьшить относительные габариты и повысить точность . Это достигается за счет того, что в устройстве, содержащем подвижное основание 1 и неподвижное основание 2, кинематически связанные между собой, а также регулировочный механизм 3, основания связаны между собой при помощи универсального шарнира 4с вращательными парами внутреннего трения 5, регулировочный механизм 3 образован двумя клиновидными кольцами: внутренним 9 для раздельной юстировки вокруг оси .внешним 10 для раздельной юстировки вокруг оси ZZ , которые вместе с разделителем 11 установлены коаксиально относительно друг друга на неподвижном основании 2, при этом центры их скошенных торцов совпадают с центром универсального шарнира 4. подвижное основание 1 снабжено двумя парами опорных выступов 19, расположенных радиально по направлениям юстировки и установленных с возможностью взаимодействия со скошенными торцами клиновидных колец 9 и 10. 2 ил. 25 . ,

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 G 02 В 7/00, 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816140/10 (22) 15.03.90 (46) 15.03.92. Бюл. ЬЬ 10 (71) Научно-исследовательский институт Автоматики и Приборостроения (72) В. К. Стручков (53) 681.4.072(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 871117, кл, G 02 В 7/00, 1979. (54) ЮСТИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в оптико-механических приборах для высокоточной юстировки зеркал автоколлиматоров, резонаторов оптических квантовых генераторов, источников или .приемников излучения и других оптических элементов, а также может найти применение в приспособлениях контрольно-испытательной аппаратуры для исследования и аттестации различных прецизионных силочувствител ьн ых и рибо ров. Изобретение позволяет упростить конструкцию, уменьшить

„„ЯЦ „„1720047 Al относительные габариты и повысить точность. Это достигается за счет того, что в . устройстве, содержащем подвижное основание 1 и неподвижное основание 2, кинематически связанные между собой. а также регулировочный механизм 3, основания связаны между собой при помощи универсального шарнира 4с вращательными парами внутреннего трения 5, регулировочный механизм 3 образован двумя клиновидными кольцами: внутренним 9 для раздельной юстировки вокруг оси XX и.внешним 10 для раздельной юстировки вокруг оси ZZ, которые вместе с разделителем 11 установлены коаксиально относительно друг друга на неподвижном основании 2, при этом центры их скошенных торцов совпадают с центром универсального шарнира 4, подвижное основание 1 снабжено двумя парами опорных выступов 19, расположенных радиально по направлениям юстировки и установленных с воэможностью взаимодействия со ско. шенными торцами клийовидных колец 9 и .10. 2 ил.

1720047

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в оптико-механических приборах для высокоточной юстировки зеркал автоколлиматоров, резонаторов оптических квантовых генераторов, источников или приемников излучения и других оптических элементов, а также может найти применение в приспособлениях контрольно-испытательной аппаратуры для исследования и аттестации различных прецизионных силочувствительных приборов.

Известно юстировочное устройство, со. держащее подвижное основание с посадочным местом под юстируемый объект, неподвижное основание, связанное с подвижным с помощью двух клиновидных колец, а также устройство от проворота подвижного основания с фиксацией выставленного положения, выполненное в виде упругой крышки с тремя винтами.

Несмотря на исключительную простоту конструкции основными недостатками этого устройства являются неудобство эксплуатации и недостаточно высокая точность выставки,,обусловленные отсутствием возможности раздельной регулировки по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Для изменения наклона в одном направлении в этом устройстве необходимо клиновидные кольца вращать синхронно в разные стороны и при этом удерживать это направление, что неудобно из-за сил трения между кольцами и опорными поверхностями оснований, оказывающих фрикционное взаимовлияние на уход выставляемого положения объекта. Кроме того, точность и стабильность этого устройства значительно снижаются при выставке юстируемого объекта относительно местной вертикали, например горизонтально, за счет консольного расположения полезной нагрузки относительно теоретического центра поворота.

Известно также устройство содержащее подвижное основание, регулировочный механизм с двумя эксцентриковыми втулками, снабженными приводами поворота, и неподвижное основание. В этом устройстве основания связаны между собой сфероконическим шарниром, регулировочный механизм образован двумя последовательно расположенными эксцентриковыми втулками с разделительной втулкой, установленной на неподвижном основании с возможностью взаимодействия с подвижным основанием посредством крестовых муфт и дополнительного сфероконического шарнира, при этом силовое замыкание в осевом направлении обеспечивается пружиной и регулировочной гайкой, которые

16

55 установлены на подвижном основании, приводы поворота выполнены в виде зубчатых пар, образованных зубчатыми венцами эксцентриковых втулок и трибками, установленными на неподвижном основании и разделительной втулке.

Несмотря на обеспечение возможности раздельной регулировки по двум взаимно перпендикулярным направлениям устройство не позволяет получить достаточно высокую точность при этом, поскольку оно сложно по конструкции из-за большого количества кинематических пар — двенадцать подвижных сочленений (не считая приводов поворота), девять из которых могут образовать значительный суммарный люфт в радиальном направлении за счет набега допусков при изготовлении восемнадцати сопрягаемых элементов. Кроме того, устройство имеет сравнительно большие относительные габариты в осевом и радиальном направлениях по отношению к просвету в

его центральной части, ограничивающие возможности его применения, например, При групповой установке силоизмерительных приборов в приспособлениях контрольно-испытательной аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решеwe является устройство, содержащее подвижное основание, регулировочный механизм с клиновидными кольцами, снабженными приводами поворота, и неподвижное основание. 8 этом устройстве подвижное и неподвижное основания связаны между собой при помощи трех радиальных выступов, расположенных друг относительно друга под углом 120О, один из которых может быть подпружинен, штифта и полой оси с продольным пазом соответственно, регулировочный механизм образован двумя парами клиновидных колец с разделительным кольцом, последовательно расположенным на полой оси неподвижного основания, при этом силовое замыкание в осевом направлении обеспечивается пружиной и регулировочной гайкой, привод поворота каждой пары клиновидных колец выполнен в виде стакана с секторными вырезами, установленного коаксиально с клиновидными кольцами, на котором размещены кольца с закрепленными на них зубчатыми колесами приводов, при этом кольца выполнены с внутренними пазами, а клиновидные кольца снабжены поводками, взаимодействующими через секторные вырезы стаканов с внутренними пазами колец. Зубчатые пары образованы зубчатыми венцами колес и трибками, установленными на неподвижном основании. Каждая трибка состоит в

f720047 основании, при этом центры скошенных торцов клиновидных колец совпадают с центром упругого шарнира, а разделитель 50 одновременном зацеплении с двумя зубчатыми колесами, принадлежащими приводу одной пары клиновидных колец.

Несмотря на обеспечение возможности раздельной регулировки по двум взаимно перпендикулярным направлениям устройство не позволяет получить достаточно высокую точность при этом, поскольку оно сложно по конструкции из-за большого количества.кинематических пар внешнего трения — двадцать четыре подвижных соединения (йе считая зубчатых пар приводов поворота), которые могут снижать точность за счет образования суммарных люфтов от набега допусков и отклонения формы поверхностей при изготовлении тридцати сопрягаемых элементов (торцов, наружных и внутренних цилиндрических поверхностей и пазов). Кроме того, устройства имеет сравнительно большие относительные габариты в осевом и радиальном направлениях по отношению к просвету в его центральной части, а также переменное положение центра поворота в осевом направлении в про-. цессе регулировки, что значительно ограничивает возможности его применения.

Цель изобретения — повышение точности юстировки при уменьшении габаритов устройства и повышение удобства эксплуатации пугем уменьшения количества кинематических связей за счет обеспечения возможности раздельной регулировки каждым кличавидным кольцом в отдельности и за счет применения сьемных регулировочных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в юстировочном устройстве, содержащем подвижное и неподвижное основания, кинематически связанные между собой и регулировочный механизм с двумя клиновидными кольцами, снабженными приводами, и разделителем, основания связаны между собой с помощью упругого шарнира, а клиновидные кольца вместе с разделителем установлены коаксиально друг относительно друга на неподвижном выполнен в виде прорезной пружины, один конец которой размещен между клиновидными кольцами, а другой конец закреплен на подвижном основании и зафиксирован от проворота, причем упругая часть прорезной пружины размещена симметрично относительно центра упругого шарнира, на подвижном основании выполнены две пары выступов, расположенные радиально по направлениям регулировки с возможностью взаимодействия со скошенными торцами клиновидных колец, при э гом каждая пара опорных выступов снабжена пружинным прорезным кольцам, прорези которого размещены под выступами.

На фиг. 1 представлена конструкция юстиравочного устройства с элементами регулировки в исходном положении; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1.

Юстировочное устройство содержит подвижное 1 и неподвижное 2 основания,кинематически связанные между собой, а также регулировочный механизм 3, Основания связаны между собой при помощи упругого Шарнира 4., выполненного в виде универсального шарнира с вращательными парами 5 внутреннего трения (упругие перемычки) за одно целое с этими основаниями.

На подвижном основании 1 установлен держатель 6, например, с зеркалом 7 для автоколлиматара, Отражающая поверхность 8 зеркала 7 совпадает с центром поворота упругого шарнира 4. Регулиравачный механизм 3 образован двумя клиновидными кольцами внутренним 9 для юстировки вокруг аси ZZ, которые вместе с разделителем

11 установлены коаксиально относительно друг друга на неподвижном основании 2, при этом центры скошенных — îðöîâ 12 и 13 клиновидных колец 9 и 10 совпадают с центрам упругага шарнира 4. Разделитель 11 выполнен в виде прорезей пружины, один конец которой имеет буртик 14 и расположен между клиновидными кольцами 9 и 10, а другой конец состыкован с подвижным основанием 1 и зафиксирован от проворота при помощи закладного направляющего штифта 15, установленного на фланце 16 держателя 6, при этом упругая часть 17 пружины разме;цена по центру упругого шарнира 4. Подвижное основание 1 снабжено двумя парами опорных выступов 18 и 19, расположенных радиально по направлениям регулировки и установленных с возможностью взаимодействия са скошенными торцами 12 и 13 клиновидных колец 9 и 10, Каждая пара опорных выступов 18 и 19 снабжена пружинным прорезным кольцом

20 и 21 соответственна, выполненным с ними за одно целое, при этом поперечные прорези 22 этих колец выполнены под опорными выступами 18 и 19. Прорезные кольца 20 и 21 установлены на неподвижном основании 1 и зафиксированы от

5 проворота при помощи закладного направляющего штифта 15. Силовое замыкание регулировачнаго механизма 3 в осевом направлении обеспечена упругой деформацией прорезных колец 20 и 21. Привод каждого клиновидного кольца 9 и 10 выполнен

1720047 в виде ортогональной передачи (не обозначено), составленной из цилиндрической шестерни 23 и торцового зубчатого венца 24.

Цилиндрическая шестерня 23 выполнена в виде съемного регулировочного элемента 25 с установленным пальцем 26 и рифленой ручкой 27. Клиновидные кольца 9 и

10 дополнительно снабжены зубчатыми цилиндрическими венцами 28, например, треугольного профиля для грубой регулировки.

Подустановку съемного регулировочного элемента 25 предусмотрены направляющие отверстия 29 и 30, выполненные в буртике 14 разделителя 11 для привода внутреннего клиновидного кольца 9 и в неподвижном основании 2 для привода внешнего клино-. видного кольца 10.

Работа регулировочного механизма 3 устройства основана на преобразовании вращательного движения клиновидных колец 9 и 10 в качательное движение подвижного основания 1 вокруг центра упругого шарнира 4 относительно неподвижного основания 2 по двум взаимно перпендикулярным направлениям. При этом раздельная регулировка каждым клиновидным кольцом обеспечивается благодаря тому, что их скошенные торцы 12 и 13 взаимодействуют с подвижным основанием 1 посредством двух пар опорных выступов 18 и 19, расположенных радиально по направлениям регулировки.

Угол клиновидности колец 9 и 10 принимается равным половине необходимого диапазона углов при юстировке по каждому из двух взаимно перпендикулярных направлений. Зависимость угла наклона подвижного основания 1 в одном направлении от угла поворота и угла клиновидности кольца 9 или

10 определяется по формуле

tg a=slnP сЯ щ, где a — угол наклона подвижного основания;

Р- угол поворота клиновидного кольца от исходного положения; ак — угол клиновидности клиновидного .кольца, При этом за исходное положение клиновидного кольца принято такое положение, при котором направление его нейтрального сечения совпадает с радиальным направлением пары контактирующих с ним опорных выступов 18 или 19. Нейтральное сечение клиновидного кольца — это такое осевое сечение, при котором местная клиновидность равна нулю. . Выставка юстируемого объекта относи-тельнО местной, вертикали или отраженного луча источника излучения, т, е. работа юстировочного устройства производится следующим образом.

Юстируемый объект 7 устанавливается в посадочное место (не обозначено) подвиж5 ного основания 1, например, при помощи держателя 6 и закрепляется, Затем клиновидные кольца 9 и 10 разворачиваются в исходное положение, например до совпадения рисок, выполненных на их внешних ци10 линдрических поверхностях, с индексами указателей, установленных на неподвижном основании 2. После чего производится юстировка по двум взаимно перпендикулярным направлениям, например для зеркала

15 автоколлиматора до совпадения отраженного параллельного пучка лучей с центром шкалы отсчета (совпадение автоколлимационного изображения марки с центром шкалы). При этом сначала производится грубая

20 регулировка поворотом клиновидных колец

9 и 10 пальцами за их дополнительные зубчатые венцы 28, а потом точная подрегулиров-. ка при помощи съемного регулировочного элемента 25. Для чего съемный регулировоч25 ный элемент 25 устанавливается, например, в направляющее отверстие 29, выполненное в неподвижном основании 2 установочным пальцем26 до зацепления шестерни 23 с торцовым зубчатым венцом 24 внутренне30 го клиновидного кольца 9 и производится плавное вращение рифленой ручки 27 по часовой или против часовой стрелки, в зависимости от положения светящегося креста на шкале отсчета автоколлиматора. В про35 цессе поворота клиновидного кольца 9 происходит уход его нейтрального сечения от исходного положения, при котором плавно изменяется угол местной клиновидности а от нуля до максимума, т.е. до а». Изменение

40 угла местной клиновидности скошенным торцом 12 передается через контактирующие с ним опорные выступы 18 подвижному основанию 1, которое поворачивается вокруг оси ХХ, проходящей через центр уни1

45 версального шарнира 4, при этом силовое замыкание в осевом направлении обеспечивается упругой деформацией пружинного прорезного кольца 20. После регулировки вокруг оси ХХ производится регулировка

50 вокругоси22 ваналогичнойпоследовательности. ;

Фиксация выставленного положения обеспечивается силами трения в кинематических парах регулировочного механизма 3 от силового замыкания в осевом направлении.

55 Чувствительность регулировочного механизма юстировочного устройства зависит от принятого диапазона углов регулировки и передаточного числа в зубчатом зацеплении шестерни 23 с торцовым зубчатым вен1720047

10 цом 24. Для определения чувствительности можно воспользоваться формулой:

sin + sin ) t а, Ьа=

Ф

48 10 где Ла — чувствительность устройства, угл,с;

Р- угол поворота клиновидного кольца от исходного положения; у- наименьший угол поворота шестерни 23, ощущаемый рукой. регулировщика, равный 0,5-1О при.диаметре ручки 27 от 20 до 50 мм;

I — передаточное число ортогональной передачи; ໠— угол клиновидности клиновидного кольца;

48 10 — числовое значение тригонометрической функции, С91, ll

Из приведенной формулы видно, что чувствительность регулировочного механизма устройства повышается и изменяется по синусоидальному закону с поворотом клиновидного кольца от исходного положения, при котором местная клиновидность равна нулю.

Для повышения чувствительности в начале юстировки от исходного положения необходимо развернуть клиновидные кольца 9 и 10 на 90 и в каждой контактной паре опорных выступов 18 и 19 выполнить их с разностью по высоте, определяющей клиновидность колец 9 и 10.

Предлагаемое устройство является прецизионным и обеспечивает юстировку по двум взаимно перпендикулярным направлениям раздельно и в небольшом диапазоне углов, необходимом для выставки современных силочувствительных приборов и оптических элементов.

Предлагаемое техническое решение благодаря введению новых конструктивных признаков и кинематических связей по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества: — упрощается конструкция устройства за счет использования двух клиновидных колец вместо четырех и благодаря использованию съемного регули ровочного элемента; — уменьшаются относительные габари.ты в осевом и радиальном направлении за счет коаксиального взаимного расположения клиновидных колец и благодаря применению ортогональной передачи (цилиндрокониче-. ской передачи), составленной иэ цилиндрической шестерни и торцового колеса, а также за счет того, что шестерня выполнена в виде съемного регулировочного элемента; — повышается. точность устройства за счет уменьшения числа кинематических пар внешнего трения, примерно в три раза, и эа счетчеткого положения центра поворота по5 движного основания; — повышается надежность и стабильность выставленного положения, особенно при воздействии вредных внешних факторов (перепада температуры, тряски, вибрации и:

10 т. д.), за счет обеспечения возможности совмещения центра масс юстируемого объекта с центром универсального шарнира; — повышается удобство эксплуатации за счет отсутствия ограничений при поворотах

15 клиновидных колец в любую сторону; — значительно расширяются возможности использования устройства за счет: обеспечения сравнительно небольших габаритов (компактности) в осевом и ради20 альном направлении; обеспечения возможности установки юстируемого объекта внутри устройства, что позволяет совместить центр масс юстируемого объекта или его отражающую поверхность с центром

25 шарнирного соединения; обеспечения возможности использования устройства в качестве экзаменатора (задатчика плоских углов), например уровней, гравиметров и т. и., благодаря наличию четкой зависимости

30 углов наклона подвижного основания от углов поворота клиновидных колец; позволяющей рассчитать круговую шкалу задаваемых углов; обеспечения возможности сравнительно простой установки электро35 приводов к регулировочным элементам для дистанционного управления; возможности регулировки в труднодоступных местах, особенно при групповой установке испытуемых приборов в приспособлениях конт40 рольно-испытательной аппаратуры, благодаря внешнему расположению регулировочных элементов, имеющих круговой подход.

45 Формула изобретения

Юстировочное устройство, содержащее подвижное и неподвижное основания, кинематически связанные между собой, и регулировочный механизм с двумя клино50 видными кольцами, снабженными приводами, и разделителем, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения точности юстировки при уменьшении габаритов устройства и повышения удобства эксплуатации, 55 основания связаны между собой с помощью упругого шарнира, а клиновидные кольца вместе с разделителем установлены коаксиально друг относительно друга на неподвижном основании, при этом центрьг скошенных торцов клиновидных колец сов1720047

1

Составитель В. Стручков

Редактор М. Недолуженко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Черни

Заказ 721 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 падают с центром упругого шарнира, а разделитель выполнен в виде прорезной пружины, один конец которой размещен между клиновидными кольцами, а другой конец закреплен на подвижном основании и зафиксирован от проворота, причем упругая часть прорезной пружины размещена симметрично относительно центра упругого шарнира, на подвижном основании выполнены две пары выступов, расположенные радиально по направлениям регулировки с возможностью взаимодействия со скошен5 нымиторцами клиновидных колец, при этом каждая пара опорных выступов снабжена пружинным прорезным кольцом, прорези которого размещены под выступами.