Юстировочное устройство

 

Изобретение относится к области точного приборостроения 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 для выставки измерителей параметров движения в контрольно-испытательной аппаратуре. Изобретение позволяет повысить удобство эксплуатации путем обеспечения возможности раздельной регулировки по двум взаимно перпендикулярным направлениям с использованием двух клиновидных колец 5 и 6 при минимальных габаритах в осевом направлении без усложнения конструкции. Устройство содержит подвижное основание с посадочным местом 2 под юстируемый объект 3, неподвижное основание 4, связанное с подвижным основанием 1 с помощью колец 5 и 6, каждое из которых предназначено для юстировки по осям XXЪ и ZZЪ соответственно. Подвижное основание 1 снабжено кольцевым выступом 7 с радиальной сферической опорной поверхностью 8 и установлено внутри неподвижного основания 4 посредством тонкостенной упругой направляющей втулки 9, образуя с ней упругое беззазорное цилиндросферическое соединение. Клиновидные кольца 5 и 6 установлены в неподвижном основании 4 по обе стороны кольцевого выступа 7, обращены к нему скошенными торцами 12 и образуют с ним кинематическую связь посредством шарнирного соединения, выполненного в виде двух пар шариков 16, крестообразно расположенных по направлениям юстировки и размещенных по середине кольцевого выступа 7 в одной плоскости с центром сферической опорной поверхности 8. Каждая пара шариков 16 образует неподвижный контакт с кольцевым выступом 7 посредством упругих шайб 17, а подвижный скользящий контакт со скошенными торцами 12 посредством направляющих распорных втулок 19. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 02 В 7/00, 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ . б СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 подвижное основание 4, связанное с подвижным основанием 1 с помощью колец 5 и 6.

Каждое из которых предназначено для юстировки по осям ХХ и ZZ соответственно.

Подвижное основание 1 снабжено кольцевым выступом 7 с радиальной сферической опорной поверхностью 8 и установлено внутри неподвижного основания 4 посредством тонкостенной упругой направляющей втулки 9, образуя с ней упругое беззазориое цилиндросферическое соединение. Клиновидные кольца 5 и 6 установлены в неподвижном основании 4 по обе стороны кольцевого выступа 7, обращены к нему скошенными торцами 12 и образуют с ним кинематическую связь посредством шарнирного соединения, выполненного в виде двух пар шариков 16, крестообразно расположенных по направлениям юстировки и размещенных по середине кольцевого вьступа 7 в одной плоскости с центром сферической спорной поверхности 8. Каждая пара шариков 16 образует неподвижный контакт с кольцевым выступом 7 посредством упругих шайб 17, а подвижный скользящий контакт со скошенными торцами 12 посредством направляющих распорных втулок 19. 3 ил. .7:С У 15

7 ,.ю

О

::: I (21) 4605041/24-10 (22) 14.11.88 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (72) В. К. Стручков (53) 681.4.072 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 666502, кл. G 02 В 7/18, 1978. (54) ЮСТИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области точного приборостроения 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 для выставки измерителей параметров движения в контрольно-испытательной аппаратуре. Изобретение позволяет повысить удобство эксплуатации.путем обеспечения возможности раздельной регулировки по двум взаимно перпендикулярным направлениям с использованием двух клиновидных колец 5 и 6 при минимальных габаритах в осевом направлении без усложнения конструкции. Устройство содержит подвижное основание с посадочным местом 2 под юстируемый объект 3, неГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„.Я0„„ 597828 А

1597828

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 для выставки измерителей параметров движения в контрольно-испытательной аппаратуре.

Цель изобретения — повышение удобства эксплуатации при обеспечении возможности раздельной регулировки по двум взаимно перпендикулярным направленчям.

На фиг. 1 представлена конструкция юстировочного устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — конструкция устройства от проворота подвижного основания с фиксацией выставленного положения.

На схеме обозначено: подвижное основание 1, посадочное место 2, юстируемый объект 3, например зеркало автоколлиматора; неподвижное основание 4; клиновидное кольцо 5 для юстировки вокруг оси ХХ, клиновидное кольцо 6 для юстировки вокруг оси ХУ< кольцевой выступ 7; радиальная сферическая опорная поверхность 8; тонкостенная упругая направляющая втулка 9, внешняя центральная проточка 10; ослабленная часть 11, скошенный торец 12, базовый опорный торец 13, зубчатый венец 14, плоское полукольцо 15, шарик 16, упругая шайба 17, глухое отверстие 18, направляющая распорная втулка 19, шарик 20; упругая про: резная распорная втулка 21, стопорный винт

22, конический упорный конец 23, резьбовое отверстие 24, цилиндрическое отверстие 25, продольная канавка 26, отверстие 27, направляющее отверстие 28, съемный зубчатый регулировочный элемент 29, трибка 30, установочный палец 31, рифленая ручка 32, ХХ вЂ”; Y l1 —; ZZ — ось а ппл и к а т.

Юстировочное устройство содержит подвижное основание 1 с посадочным местом 2 под юстируемый объект 3, например зеркало автоколлиматора, неподвижное основание 4, связанное с подвижным с помощью двух клиновидных колец 5 и 6, а также устройство от проворота подвижного основания с фиксацией выставленного положения, показанное на фиг. 3. Подвижное основание 1 снабжено кольцевым выступом 7 с радиальной сферической опорной поверхностью 8 и установлено внутри неподвижного основания 4 посредством тонкостенной упругой направляющей втулки 9 с внешней центральной проточкой 10. Втулка 9 закреплена в неподвижном основании 4 и образует беззазорное подвижное соединение (цилиндросферическое) с гарантированным натягом своей средней ослабленной частью 11 с радиальной сферической опорной поверхностью 8 кольцевого бурта 7. Клиновидное кольцо 5 предназначено для поворота подвижного основания вокруг оси ХХ, а кольцо 6 — вокруг оси ZZ . Каждое кольцо имеет скошенный торец 12, базовый опорный торец 13 и зубчатый венец 14. Кольца установлены в неподвижном основании при помощи плоских полуколец 15, по обе стороны кольцевого выступа 7 подвижного основания 1, обращены к нему скошенными

1О торцами 12 и образуют с ним кинематическую связь посредством шарнирного соединения, выполненного в виде двух пар шариков 16, крестообразно расположенных по направлениям юстировки и размещенных по середине выступа 7 в одной плоскости с

15 центром радиальной сферической опорной поверхности 8. Каждая пара шариков 16 образует неподвижный контакт с выступом 7 посредством упругих шайб 17, установленных в глухих отверстиях 18, выполненных попарно навстречу друг другу, а подвижный скользящий контакт со скошенными торцами 12 клиновидных колец 5 и 6 посредством направляющих распорных втулок 19. Устройство от проворота подвижного основания с фиксацией выставленного

25 положения содержит шарик 20, упругую прорезную распорную втулку 21 и стопорный винт 22 с коническим упорным концом 23, установленный в резьбовом отверстии 24 неподвижного основания 4 с возможностью взаимодействия с шариком 20 посредством

ЗО упругой прорезнои распорной втулки 21, расположенной в цилиндрическом отверстии 25, выполненном в неподвижном основании 4 соосно с резьбовым отверстием 24. При этом шарик 20 размещен в продольной канавке 26 полукруглого сечения, выполненной

35 на опорной сферической поверхности 8 кольцевого выступа 7 и одновременно в отверстии 2?, выполненном по центру сечения ослабленной части 11 упругой направляющей втулки 9.

Неподвижное основание 4 снабжено направляющими отверстиями 28 под установку съемного зубчатого регулировочного элемента 29, состоящего из трибки 30, установочного пальца 31 и рифленой ручки 32.

Работа юстировочного механизма устрой45 ства основана на преобразовании вращательного движения клиновидных колец 5 и 6 в качательное движение подвижного основания 1 относительно неподвижного основания 4 по двум взаимно перпендикулярным направлениям. При этом раздельная

БО регулировка каждым клиновидным кольцом обеспечивается благодаря тому, что их скошенные торцы 12 взаимодействуют с кольцевым выступом 7 подвижного основания посредством шарнирного .соединения, выполненного в виде двух пор шариков 16, крестообразно расположенных по направлениям юстировки.

Угол клиновидности колец 5 и 6 принимается равным половине необходимого диа1597Ь о пазона углов при юстировке по каждому из взаимоперпендикулярных направлений. Зависимость угла наклона подвижного основания 1 в одном направлении от угла поворота и угла клиновидности кольца 5 или 6 определяется по формуле

tgu = sing tgn>, где а — угол наклона подвижного основания;

P — угол поворота клиновидного кольца от исходного положения;

a> — 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 шариков 16. Нейтральное сечение клиновидного кольца — это такое осевое сечение, при котором местная клиновидность равна нулю.

Фиксация выставленного положения подвижного основания 1 основана на разложении осевого усилия от стопорного винта 22 на радиальное, распирающее упругую прорезную распорную втулку 21 за счет цилиндроконического и цилиндросферического встречных контактов с упорным концом 23 и шариком 20. При этом шарик 20 упирается в продольную канавку 26 полукруглого сечения, а втулка 21 заклинивается в цилиндрическом отверстии 25, выполненном в неподвижном основании 4, полностью выбирая радиальный зазор в соединении с шариком.

Кроме того, заклинивание втулки 21 препятствует приложению черезмерного усилия при повороте стопорного винта 22 рукой.

Выставка юстируемого объекта 3 относительно местной вертикали или луча источника излучения и работа устройства производится следующим образом.

Юстируемый объект 3 устанавливается в посадочное место 2 подвижного основания 1 и закрепляется. Затем ослабляется стопорный винт 22, а клиновидные кольца 5 и 6 разворачиваются в исходное положение, например до совпадения рисок, выполненных на кольцах 5 и 6 и соответствующих торцах неподвижного основания 4. После чего производится юстировка по двум взаимно перпендикулярных направлениям, например для зеркала автоколлиматора до совпадения отраженного параллельного пучка лучей с центром шкалы отсчета (совпадение автоколлимационного изображения марки с центром шкалы). При этом съемный зубчатый регулировочный элемент 29 устанавливается в неподвижном основании 4 в его направляющее отверстие 28 установочным пальцем 31 до зацепления трибки 30 с зубчатым венцом 14, например клиновидного кольца 5, и производится плавное вращение рифленой ручки 32 по часовой или против часовой стрелки в зависимости от положения светящегося креста на шкале отсчета автоколлиматора. В процессе поворота клиновидного кольца 5 происходит уход его нейтрального положения от исходного положения, при котором плавно изменяется yro местной клиновидности а от нуля до максимума, т. е. до п . Изменение угла местной клиновидности скошенным торцом 12 передается через направляющие распорные втулки 19, контактирующие с ними шарики 16 и упругие шайбы 17 кольцевому выступу 7 подвижного основания 4, которое поворачивается вокруг оси XX, проходящей через противоположную пару шариков 16, контактирующих с клиновидным кольцом 6. При

15 этом силовое замыкание юстировочного механизма обеспечивается упругими шайбами !7, работающими. аналогично известным тарельчатым пружинам. После регулировки вокруг оси XX производится регулировка вокруг оси ZZ в аналогичной последовательности. В заключение этих манипуляций производится стопорение выставленного положения подвижного основания 4 с юстируемым объектом 3 путем затяжки стопорного винта 22. Фиксация выставленного положения обеспечивается силами трения в цилиндросферическом соединении средней ослабленной части 1! тонкостенной упругой направляющей втулки 9 и радиальной сферической опорной поверхности 8, а также шариком 20, поджатым стопорным вин30 том 22.

Чувствительность юстировочного механизма устройства зависит от принятого диапазона углов регулировки и передаточного числа в зубчатом зацеплении трибки 30 с зубчатым венцом 14. Для определения чувствительности можно воспользоваться формулой (sin(P+)>,) — яппи tga

An=

Ъ

48 10 где Асс — чувствительность устройства, угл.с;

40 — угол поворота клиновидного кольца от и сходно го пол о жен и я; у — наименьший угол поворота трибки 30, ощущаемый ручкой регулировщика, равный 0,5 — 1 при диаметре ручки 32 20 — 50 мм; к — передаточное число зубчатого зацепления трибки 30 с зубчатым венцом 14;

a> — угол клиновидности клиновидного кольца;

50 48 10" — числовое значение тригометрической функции tg

Из приведенной формулы видно, что чувствительность юстировочного механизма устройства повышается и изменяется по синусоидальному закону с поворотом клиновид55 ного кольца от исходного положения, при котором местная клиновидность равна нулю.

Для повышения чувствительности в начале юстировки от исходного положения необ1597828 ходимо развернуть клиновидные кольца 5 и 6 на 90 и в каждой контактной паре шарнирного соединения использовать разновысокие направляющие распорные втулки 19 с разностью, определяющей клиновидность колец 5 и 6.

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.

Принцип преобразования вращательного движения в качательное по двум взаимно перпендикулярным направлениям с использованием идеи шарнира Гука может быть применен в машиностроении, например для подвески верньерных двигателей в летательных аппаратах или для динамических испытательных стендов.

Предлагаемое изобретение благодаря введению новых конструктивных признаков и кинематических связей обеспечивает следующие преимущества.

Значительно повышается удобство эксплуатации за счет сокращения количества манипуляций при юстировке благодаря раздельной регулировке по двум взаимно перпендикулярным направлениям, при которой отсутствует фрикционное взаимовлияние клиновидных колец, а также за счет упрощения фиксации выставленного положения.

Упрощается конструкция устройства за счет унификации юстировочных элементов, обеспечивающих регулировку по двум взаимно перпендикулярным направлениям, и благодаря использованию съемного регулировочного элемента.

Повышается надежность и стабильность выставленного положения, особенно при воздействии внешних факторов (перепада температуры, тряски, вибрации и т. д.), за счет применения цилиндросферического упругого соединения с гарантированным натягом подвижного основания с неподвижным, а также за счет симметричного расположения регулировочных элементов относительно центра шарнирного соединения и центра масс юстируемого объекта.

Значительно расширяются возможности использования устройства за счет обеспечения сравнительно небольших габаритов (компактности) в осевом направлении; возможности установки юстируемого объекта внутри устройства, что позволяет совместить центр масс юстируемого объекта с центром шарнирного соединения; возможности использования устройства в качестве экзаменатора (задатчика плоских углов), например уровней, гравиметров и т. п., благодаря наличию четкой зависимости углов наклона подвижного основания от углов поворота клиновидных колец, позволяющей рассчитать круговую шкалу углов; возможности сравнительно простой установки электроприводов к регулировочным элементам для дистанционного управления; возможности регулировки в труднодоступных местах, благодаря внешнему расположению регулировочных и стопорных элементов.

10

Формула изобретения

Юстировочное устройство, содержащее подвижное основание с посадочным местом под юстируемый объект, неподвижное основание, связанное с подвижным с помощью двух клиновидных колец, а также средство фиксации подвижного основания, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации, надежности и ста20 бильности юстировки при обеспечении возможности раздельной юстировки по двум взаимно перпендикулярным направлениям, подвижное основание выполнено с кольцевым выступом со сферической поверхностью, установлено внутри неподвижного основания с возможностью взаимодействия с упругой втулкой, закрепленной в неподвижном основании, клиновидные кольца размещены по обе стороны кольцевого выступа подвижного основания с возможностью взаимодействия

25 зо чает шарик, втулку с прорезью и винт с коническим концом, установленный в резьбовом отверстии неподвижного основания с возможностью взаимодействия с шариком через втулку с прорезью, размещенную в цилиндрическом отверстии соосно с резьбовым отверстием, при этом шарик размещен

5О в канавке полукруглого сечения, выполненной на сферической поверхности кольцевого выступа. своими клиновыми поверхностями с боковыми поверхностями кольцевого выступа

З посредством шарнирного соединения, выполненного в виде двух пар шариков, размещенных в отверстиях, выполненных в кольцевом выступе подвижного основания с помощью упругих шайб, причем центры симметрии всех четырех шариков раз4О мещены по середине кольцевого выступа в одной плоскости с центром сферической поверхности кольцевого выступа, а средство фиксации подвижного основания вклю1597828

Фиг. 2

1597828

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор С. Патрушева

Заказ 3054

Составитель Т. Гатилина

Техред А. Кравчук Корректор Л. Бескид

Тираж 453 Подписное