Несущее регулирующее устройство для установки оптических элементов

Изобретение относится к оптическому приборостроению, используется для крепления и регулировки положения оптических элементов. Изобретение включает продольно расположенные по ходу световых лучей несущие цилиндрические стержни, соединенные с установленными поперечно к этим стержням опорными пластинами в виде многоугольных призм. Стержни установлены в расположенных по периметру боковой призматической поверхности выемках. Выемки образованы двумя пересекающимися поверхностями, параллельными оси стержня. Прижим стержня передает усилие прижима через стержень на эти обе поверхности. Выемки могут быть образованы боковыми гранями призмы и соединенными с боковыми гранями призмы съемными планками. Опорные пластины могут быть выполнены, по крайней мере, из двух поперечных частей, соединенных стяжками. Двухточечный контакт стержня с опорными пластинами и другие особенности изобретения позволяют повысить устойчивость стержней и пластин, упростить сборку и демонтаж, устанавливать и демонтировать опорные пластины без разборки всего устройства, использовать за счет упрощения технологии изготовления пластины из материалов с заданными необходимыми свойствами. 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к устройствам для крепления и регулировки положения оптических элементов, и может быть использовано в различных областях науки и техники, осуществляющих физико-химический контроль и оптико-физические измерения параметров выпускаемых изделий, например в оптике, приборостроении, машиностроении, химической, пищевой, микробиологической промышленности, а также в медицине.

Предшествующий уровень техники

Известны несущие регулирующие приспособления для оптических элементов, например многолинзовая оптическая система, содержащая цилиндрический корпус с базовым торцом, линзы в оправах с базовым наружным диаметром. Для юстировки системы используются специальные вкладыши, устанавливаемые на базовых плоскостях (см., например, патент РФ №2047878, М.кл.⁶ G 02 B 7/00, от 01.02.93). Это устройство имеет значительный вес, трудность сборки и юстировки. При замене или установке новых оптических элементов требуется разборка всей системы с последующей юстировкой системы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является несущее регулирующее устройство для установки оптических элементов, содержащее продольно расположенные по ходу световых лучей несущие цилиндрические стержни, соединенные с установленными поперечно к этим стержням опорными пластинами, и контактирующие со стержнем прижимы. Несущие стержни проходят через отверстия в опорных пластинах (см., например, микрооптическая группа, Главный каталог фирмы "SPINDLER & HOYER KG", Германия, 1986, с.43).

Достоинством этой схемы компоновки группы оптических элементов является единообразие несущих элементов, простота сборки и юстировки. Однако это устройство также имеет недостатки. Наличие в известном устройстве технологического зазора между стержнями и отверстиями в пластинах приводит к неопределенности положения базирования стержней при затяжке прижимов и снижению тем самым жесткости устройства в целом. Невозможно регулировать зазор и его компенсировать при износе. Устройство очень чувствительно к неточностям изготовления отверстий и стержней, неравномерности их защитных покрытий, что снижает технологичность изготовления и сборки устройств.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения являлось устранение указанных недостатков, упрощение изготовления устройства и снижение трудностей при его юстировке и эксплуатации, повышение качественных характеристик устройства. Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является повышение жесткости устройства, снижение чувствительности устройства к неточности изготовления несущих стержней и опорных пластин, вплоть до осуществления возможности использования с одним и тем же набором пластин стержней различного диаметра (в том числе и труб), изготовленных из различных материалов, осуществление возможности смены и установки новых опорных пластин без разборки всего устройства, достижение статической определимости при кинематических и юстировочных перемещениях пластин. Кроме того, к техническому результату относятся и технологические преимущества. Такими преимуществами являются групповая пакетная обработка деталей, простота конструкций пресс-форм, штампов и литьевых форм (например, отсутствие закладных стержней), изготовление пластин без алмазного сверления из различных материалов, в том числе хрупких, композитных, включая углеграфитовые, пластмассовые, пластмассовые с поликристаллическими наполнителями, со специальными технологическими свойствами: высокой контактной прочностью (кристаллы, металлокерамика), температурной стабильностью (ситаллы, гранит) и пр., возможность фиксации положения опорных пластин относительно несущих стержней клеевым соединением.

Указанная задача с получением описанного выше технического эффекта решается за счет того, что осуществлен двухточечный контакт стержней в пластинах. Для этого в несущем регулирующем устройстве для установки оптических элементов, содержащем продольно расположенные по ходу световых лучей несущие цилиндрические стержни, соединенные с установленными поперечно к этим стержням опорными пластинами, и контактирующие со стержнем прижимы, опорные пластины выполнены в виде многоугольных призм, по периметру боковой призматической поверхности каждой пластины расположены предназначенные для размещения стержней выемки, у которых две контактирующие со стержнем поверхности расположены в пересекающихся и параллельных оси стержня плоскостях, прижимы установлены так, что усилие прижима через стержень распределяется между двумя контактирующими со стержнем поверхностями выемки. Для лучшей компоновки и простоты изготовления контактирующие со стержнем и параллельные его оси поверхности выемок расположены в пересекающихся перпендикулярно плоскостях. Еще проще и точнее можно изготовить устройство по изобретению, если выемки образованы боковыми гранями призмы и соединенными с боковыми гранями призмы съемными планками. Первые концы съемных планок могут не доходить до ребра грани призмы. В ряде случаев целесообразно изготовить устройство так, что и вторые концы съемных планок не доходят до другого ребра грани призмы, или так, что вторые концы съемных планок выступают за грань призмы. В последнем случае вторые концы съемных планок можно использовать как прижимы, взаимодействующие со стержнем. Интересным решением, позволяющим значительно упростить изготовление и юстировку, является выполнение опорных пластин в виде призмы с четным количеством боковых граней, при этом съемные планки расположены на нечетных гранях и выступают с обоих концов за эти грани, стержни расположены на четных гранях в выемках, образованных выступающими концами съемных планок, прижимы стержней выполнены в виде установленных на четных гранях опорной пластины трапецеидальных призм, боковые поверхности которых контактируют со стержнями. В том случае, когда съемные планки не выступают за грани опорных пластин, в качестве прижимов можно использовать упругий стяжной хомут, охватывающий стержни и опорную пластину по внешнему контуру. Для облегчения монтажа и демонтажа опорных пластин без разборки всего устройства, по крайней мере, одна опорная пластина выполнена, по крайней мере, из двух поперечных частей, соединенных стяжками. Стяжки выполнены в виде соединительных планок, закрепленных на частях опорной пластины винтами, или стяжки выполнены в виде обоймы из упругого материала, охватывающей скобой края частей опорной пластины. Опорные пластины выполняют из материала, обладающего одним или несколькими специальными свойствами: высокой контактной прочностью, высокой температурной стабильностью, электроизоляционными свойствами. Такими материалами могут быть металлокерамика, ситалл, различные кристаллические материалы, гранит, стекло, фарфор, композитный материал, например углепласт или пластмасса с поликристаллическим наполнителем. Для большей устойчивости опорные пластины дополнительно фиксируют относительно стержней, например, винтами, пропущенными через отверстия, выполненные в сборе после окончательной юстировки устройства, или клеевым швом.

Краткое описание фигур чертежей.

На фиг.1 изображено несущее регулирующее устройство для установки оптических элементов, у которого первые концы съемных планок не доходят до ребра шестигранной призмы, а вторые концы выступают за грань призмы.

На фиг.2 - устройство, у которого съемные планки выступают за грань призмы с обоих концов.

На фиг.3 - устройство с опорной пластиной из двух частей.

Лучший вариант осуществления изобретения.

На фиг.1 представлен один из лучших вариантов устройства. Несущее регулирующее устройство для установки оптических элементов содержит продольно расположенные по ходу световых лучей несущие цилиндрические стержни 1, с которыми соединены установленные поперечно к ним опорные пластины 2 в виде многоугольных призм. В данном случае опорные пластины выполнены как шестигранные призмы с равными гранями. По периметру боковой призматической поверхности каждой пластины расположены выемки 3, в которых расположены стержни 1. Две поверхности каждой выемки контактируют со стержнем и расположены в пересекающихся плоскостях, причем обе плоскости параллельны оси стержня. На фиг.1 плоскости пересекаются под углом 60°, а на фиг.2 и фиг.3 - под углом 90° (плоскости перпендикулярны друг другу). Стержни удерживаются в выемках прижимами 4, причем плоскость прижима выполнена с таким наклоном, чтобы при установке прижима усилие прижима распределялось через стержень между двумя контактирующими со стержнем поверхностями выемки. Выемки могут быть выполнены как в самой пластине 2, например в ее углах (фиг.3), так и образованы боковыми гранями призмы и соединенными с боковыми гранями призмы съемными планками 5. Возможен вариант, когда один (первый) или оба (первый и второй) конца каждой съемной планки не доходят до ребра грани призмы. Концы съемных планок могут, наоборот, выступать за грань призмы. На фиг.1 показан вариант, когда первые концы съемных планок не доходят до ребра грани призмы, а вторые концы выходят за грань призмы, образуя со смежной гранью выемку 3. В этом случае при точном соблюдении размеров граней и съемных планок вторые концы съемных планок могут служить прижимами, взаимодействующими со стержнем (на чертеже не показано). На фиг.2 показана компоновка устройства, у которого имеется два направления хода световых лучей (на чертеже перпендикулярно друг другу). Соответственно этому несущие стержни в каждом направлении расположены по ходу каждого направления. На фиг.2 показан вариант, когда опорные пластины выполнены в виде призмы с четным количеством боковых граней (в данном случае квадратные). Съемные планки 5 расположены на нечетных гранях и выступают за грань призмы обоими концами. Стержни 1 расположены на четных гранях в выемках, образованных выступающим концом съемной планки и смежной четной гранью. Прижимы могут быть индивидуальными для каждого стержня или выполнены в виде установленных на четных гранях трапецеидальных призм 6, боковые поверхности которых контактируют каждая со своим стержнем.

При выполнении устройства по изобретению со стержнями, выступающими за контур опорной пластины (со съемными планками) в качестве прижимов целесообразно использовать упругий стяжной хомут (на чертеже не показан), охватывающий стержни и опорную пластину по внешнему замкнутому контуру.

Для удобства сборки и демонтажа, а также съема или установки дополнительных опорных пластин без демонтажа устройства, по крайней мере, одну необходимую опорную пластину выполняют не менее чем из двух частей 7, соединенных стяжками 8. На фиг.3 средняя опорная пластина выполнена из двух поперечных частей 7, которые соединены стяжками 8 в виде соединительных планок, закрепленных на обеих частях 7 опорной пластины винтами 9. Стяжки для быстроты сборки и демонтажа могут выполняться в виде обоймы (на чертеже не показана) из упругого материала. Так как изобретение позволяет изготавливать опорные пластины без алмазного сверления (выполнение контактирующих со стержнем поверхностей с помощью продольного алмазного резания, алмазного шлифования и пр.), пластины изготавливают из различных хрупких материалов со специальными технологическими свойствами: высокой контактной прочностью, высокой температурной стабильностью, заданными электроизоляционными характеристиками. Выбор какого-либо свойства материала или комбинации указанных свойств определяется необходимыми техническими характеристиками изготавливаемого устройства. Такими материалами могут быть металлокерамика, ситалл, кристаллический материал (в том числе и монокристаллы), гранит, стекло, фарфор. Интересно использование для изготовления опорных пластин композитных материалов, таких как углепласт, различные пластмассы, в том числе с поликристаллическим наполнителем. Естественно, перечень материалов не ограничивается вышеуказанными. Благодаря конструктивному решению устройства по изобретению может использоваться любой материал, имеющий заданные специальные технологические свойства.

Еще большую устойчивость устройству по изобретению придает дополнительная фиксация опорных пластин относительно стержней с помощью винтов или клеевого шва. Винты располагают в отверстиях, проходящих через опорную пластину и несущий стержень и которые выполняют после окончательной юстировки устройства.

Промышленная применимость

Устройство использовалось для изготовления опытных образцов оптических приборов. Испытания показали хорошую жесткость собранной системы. Опорные пластины легко заменялись без разборки системы. Образцы будут представлены в марте 2000 года на ярмарке в Гановере.

1. Несущее регулирующее устройство для установки оптических элементов, содержащее продольно расположенные по ходу световых лучей несущие цилиндрические стержни, соединенные с установленными поперечно к этим стержням опорными пластинами, и контактирующие со стержнем прижимы, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены в виде многоугольных призм, по периметру боковой призматической поверхности каждой пластины расположены предназначенные для размещения стержней выемки, у которых две контактирующие со стержнем поверхности расположены в пересекающихся и параллельных оси стержня плоскостях, прижимы установлены так, что усилие прижима через стержень распределяется между двумя контактирующими со стержнем поверхностями выемки.

2. Несущее регулирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что контактирующие со стержнем и параллельные его оси поверхности выемок расположены в пересекающихся перпендикулярно плоскостях.

3. Несущее регулирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выемки образованы боковыми гранями призмы и соединенными с боковыми гранями призмы съемными планками.

4. Несущее регулирующее устройство по п.3, отличающееся тем, что первые концы съемных планок не доходят до ребра грани призмы.

5. Несущее регулирующее устройство по п.4, отличающееся тем, что вторые концы съемных планок не доходят до другого ребра грани призмы.

6. Несущее регулирующее устройство по п.4, отличающееся тем, что вторые концы съемных планок выступают за грань призмы.

7. Несущее регулирующее устройство по п.6, отличающееся тем, что вторые концы съемных планок являются прижимами, взаимодействующими со стержнем.

8. Несущее регулирующее устройство по п.3, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены в виде призмы с четным количеством боковых граней, съемные планки расположены на нечетных гранях и выступают с обоих концов за эти грани, стержни расположены на четных гранях в выемках, образованных выступающими концами съемных планок, прижимы стержней выполнены в виде установленных на четных гранях опорной пластины трапецеидальных призм, боковые поверхности которых контактируют со стержнями.

9. Несущее регулирующее устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающееся тем, что в качестве прижимов используется упругий стяжной хомут, охватывающий стержни и опорную пластину по внешнему контуру.

10. Несущее регулирующее устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что, по крайней мере, одна опорная пластина выполнена, по крайней мере, из двух поперечных частей, соединенных стяжками.

11. Несущее регулирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что стяжки выполнены в виде соединительных планок, закрепленных на частях опорной пластины винтами.

12. Несущее регулирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что стяжки выполнены в виде обоймы из упругого материала.

13. Несущее регулирующее устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из материала с высокой контактной прочностью, и/или высокой температурной стабильностью, и/или электроизоляционными свойствами.

14. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из металлокерамики.

15. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из ситалла.

16. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из кристаллического материала.

17. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из гранита.

18. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из стекла.

19. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из фарфора.

20. Несущее регулирующее устройство по п.13, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из композитного материала.

21. Несущее регулирующее устройство по п.20, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из углепласта.

22. Несущее регулирующее устройство по п.20, отличающееся тем, что опорные пластины выполнены из пластмассы с поликристаллическим наполнителем.

23. Несущее регулирующее устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что опорные пластины дополнительно зафиксированы относительно стержней.

24. Несущее регулирующее устройство по п.23, отличающееся тем, что опорные пластины дополнительно зафиксированы относительно стержней винтами, пропущенными через отверстия, выполненные в сборе после окончательной юстировки устройства.

25. Несущее регулирующее устройство по п.23, отличающееся тем, что опорные пластины дополнительно зафиксированы относительно стержней клеевым швом.