Устройство для поворота плоскопараллельной пластины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСГ 1 УБЛИК 46 119) 151)5 6 0 3 /00 ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТО У СВИ ЛЬСТ ьныи зав вич инструмен, рис,369, РОТА ПЛОНЫ приспособния между и рименяе 4ЬЬ 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОЙ Г 1 ЛАСТИ(57) Использование: отсчетныеления для измерения расстояосью штриха шкалы и индексом мые в высокоточных теодолитах и нивелирах. Сущность изобретения; на направляющем элементе 13 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации опорный элемент 14. Между последним и ведомым зубчатым колесом 15 размещена цилиндрическая пружина 16. Между направляющим элементом 13 и рычагом 9 последовательно закреплены две взаимно перпендикулярные плоские пружины 10, 11. Направляющий элемент выполнен в виде ходового винта, кинематически сопряженного с центральным резьбовым отверстием ведомого зубчатого колеса 15. 1 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится кприборостроению, а именно к оптическим устройствам для поворота плоскопараллельной пластины, и может быть использовано в оптических приборах, например высокоточных нивелирах, теодолитах и т. и.В высокоточных геодезических приборах оптические устройства - микрометры для измерения расстояния между изображением штриха шашечной рейки и индексом сетки нитей по линейной шкале - используют плоскопараллельную пластину с возможностью наклона при производстве нивелирных работиклассов точности,Известнь конструкции устройств для поворота плоскопараллельной пластины, в состав которых входит оправа с плоскопараллельной пластинкой, устанавливаемой перед объективом зрительной трубы на горизонтальных полуосях с возможностью наклона в вертикальной плоскости при помощи привода, состоящего из зубчатой рейки, кинематически сопряженной с трибкой, Шаровая опора кольца, установленного на рейке, кинематически сопряжена с пазом оправы плоскопараллельной пластины,При наклоне плоскопараллельной пластины смещение световых лучей определяется формулой=с с, 1)где б - толщина плоскопараллельной пластинки, мм;и - показатель преломления материала стекла, из которого изготовлена пластина:- угол наклона плоскопараллельнойпластины, град.Отсчет углов наклона производится оператором по шкале барабанчика, При этом конструкция отсчетного механизма предусматривает расположение устройства наклона плоскопараллельной пластины снаружи корпуса, а отсчет углов производится по шкале барабанчика при помощи лупы,Для устройства отсчитывания этот барабанчик располагают на корпусе вблизи вертикальной оси вращения инструмента, связывая его с оправой плоскопараллельной пластинки при помощи механического рычага.Устройство наклона плоскопараллельной плас 1 ины является тангенциальным механизмом, поскольку величина параллельного смещения визирного луча приблизительно пропорциональна тангенсу угла поворота пластинки, что обеспечивает равномерность шкалы барабанчика,Недостатком известной конструкции устройства является наружное располокение привода, подверженному воздействию атмосферных осадков, пыли, грязи, что приводит к снижению надежности в работе устройства, точности отсчета.Этот недостаток устранен в конструкции высокоточного нивеяира Н, в котором устройство наклона плоскопараллельной пластины и отсчетная шкала размещены во внутренней полости корпуса прибора, а маховичок привода - снаружи корпуса (Л 4).Анализ известной конструкции устройства наклона плоскопараллельной пластины показал, что ему присущи следующие недостатки;- значительная суммарная ошибка зацепления вследствие наличия кинематической погрешности (наибольшей погрешности угла поворота трибки в пределах одного оборота) и мертвого хода (углового отставания рейки при изменении направления вращения трибки);- зависимость ошибки мертвого хода от величины зазора в посадочных местах трибки, обусловленных точностью изготовления деталей и сборок устройства, сил трения,величины упругих деформаций элементовзацепления, жесткости рейки;- зависимость ошибки отсчета погрешности изготовления кинематических элементов трибки и рейки;- недостаточная жесткость трибки вследствие ее значительной длины вызывает нестабильный момент сопротивления вращению на рейке и значительный упругий мертвый ход;- расположение деталей устройства на различных узлах прибора не устраняетлюфт в зацеплении при эксплуатации в условиях воздействия на прибор дестабилизирующих механических и климатических нагрузок;- погрешность передаточной цепи механизма от маховичка к оправе плоскопараллельной пластинки вследствие отсутствия выборки мертвого хода, Это определяет повышенные требования к качеству сборки устройства, необходимость установления жестких допусков на размеры сопрягаемых деталей, а сами детали должны быть изготог;ены высококачественно, что приводит к удорожанию стоимости устройства,Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния люфтов,Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены опорный элемент, установленный на направляющем элементе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации, цилиндрическая пружина, расположенная мекду опорнымэлементом и ведомым зубчатым элементом,и две плоские пружины, последовательноустановленные между направляющим элементом и рычагом, расположенные одна относительно другой во взаимно ортогональных 5плоскостях, причем ведомый зубчатый элемент выполнен в виде колеса с центральнымрезьбовым отверстием, установленного в корпусе с возможностью вращения вокруг оси,ортогональной оси вращения ведущего зубчатого колеса, а направляющий элемент выполнен в виде ходового винта, кинематическисопряженного с центральным резьбовым отверстием,Применение предлагаемого устройства 15наклона плоскопараллельной пластины воптических приборах обеспечивает:- точность наведения и измерения порейке расстояния от продолжения визирной оси до ближайшего изображения штриха рейки при производстве нивелирныхработи классов точности за счет наличиялюфтовыбирающего устройства:- расширение допусков и посадок насопрягаемые размеры деталей, что снижает 25их стоимость и трудоемкость изготовления;- безлюфтовую передачу за счет применения зазоровыбирающего устройства приэксплуатации прибора в широком интервале рабочих температур (от минус 35 до+500 30С) и технических нагрузок до 15 ц.На чертеже представлена оптико-кинематическая схема устройства,Схема устройства состоит из двух частей: оптической схемы зрительной трубы, 35построенной по телескопической схеме свнутренней фокусировкой, и оптико-кинематической схемы тангенсно-зубчато-винтового привода с зазоровыбирающим устройством. 40Оптическая схема зрительной трубы образована соосно расположенными в оправах клином 1, плоскопараллельнойпластинкой 2, установленной в корпусе нагоризонтальных полуосях с возможностью 45наклона в вертикальной плоскости при помощи тангенсного привода, фокусирующихлинз 3 и 4 с возможностью обеспеченияфокусировки на наблюдаемые предметы,расположенные на расстояниях от беско 0нечности до величины, равной эквивалентному фокусному расстоянию объектива 3 - 5сетки нитей б, окуляра 7 с механизмом диоптрийной фокусировки.Оптико-кинематическая схема тангенсного зубчато-винтового привода содержит 55оправу пластинки 2, паз которой кинематически беззазорно сопряжен с шаровой опорой 8, рычага 9, жестко закрепленного навалу 10, который соединен пружинами 11 и 12 с ходовым винтом 13. Пружины 11 и 12 образуют пружинный шарнир и установлены в устройстве взаимно перпендикулярно через промежуточный кронштейн с возможностью обеспечения упругого передаточного безлюфтового движения в случае смещения соей валика 10 и ходового винта 13. Ходовой винт 13 сопряжен резьбовой частью с ходовой гайкой 14, один из торцов которой имеет выступы, входящие в соответствующие пазы хвостика зубчатого ведомого колеса 15. Между торцами гайки 14 и зубчатого колеса 15 установлена цилиндрическая пружина 16 сжатия, которая служит для выборки мертвого хода в резьбовом соединении. Величина усилия пружины 16 может изменяться при изменении взаимного положения сопрягаемых деталей. Между торцами зубчатого колеса 15 и корпусом прибора установлены шайбы на винтах с выступами, входящими в прорезь хвостика зубчатого колеса 15, с возможностью обеспечения вращения зубчатого колеса 15 для осуществления возвратно-поступательного движения ходового винта 13.Вращение зубчатому колесу 15 передается от ведущего колеса 17, установленного в корпусе на оси с возможностью выборки зазора в зацеплении при помощи пружинной тарельчатой шайбы 18, которая одним торцом упирается в плоскость корпуса, а другим - в выступ конического колеса 17. На ходовом винте 13 установлены ограничители 19 перемещения шкалы и определяющие диапазон угла наклона пластинки 2.Оптические элементы 21 и 22 образуют микроскоп с возможностью построения изображения штрихов шкалы 20 в фокальной плоскости объектива 3-5 в плоскость штрихов сетки нитей б.Работа устройства заключается в следующем.Нивелир установить на штатив, зрительную трубу выставить в горизонтальное положение по цилиндрическому круговому уровню (не показан), Установить рейку на требуемом расстоянии от нивелира; произвести визирование нивелира на рейку; добиться резкого изображения штрихов сетки б вращением окуляра 7; закрепить зажимной винт; добиться резкого изображения рейки перемещением оправ С фокусирующими линзами 3 и 4; произвести визирование сетки нитей б на основную шкалу рейки при помощи наводящего винта, наблюдая изображение рейки через окуляр 7: установить маховичок Б тангенциального привода таким образом, чтобы шкала 20 была выставлена на середину. Контроль обеспечивать наблюдением изображения шкалы 2010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 через окуляр 7, Совместить изображение концов пузырька цилиндрического уровня (не показан) вращением элевацион ного винта.Нанести биссектор сетки нитей б на ближайший штрих основной шкалы рейки вращения маховичка Б, При этом вращение передается от зубчатого конического колеса 17 зубчатому коническому колесу 15, которое, вращаясь, своей резьбовой частью преобразует это вращение в возвратно-поступательное движение ходового винта 13 и далее через упругие элементы 11 и 12 валу 10 и рычагу 9 с шаровой опорой 8 с возможностью обеспечения наклона оправы с пластинкой 2 в вертикальной плоскости. При этом происходит перемещение по упорам 18 и 19 шкалы 20, и в поле зрения зрительной трубы будут изображаться различные участки оцифрованной части шкалы 20, наблюдаемая цифровая величина которой будет пропорциональна углу поворота плоскопараллельной пластинки 2. При наклоне пластинки 2 происходит смещение изображения рейки относительно бессектора сетки нитей б в соответствии с зависимостью (1) и оптические лучи, строящие это изображение, обеспечивают совмещение горизонтального штриха сетки с краем изображения ближайшей шашечки рейки,Снять отсчет по изображению основной шкалы рейки и изображению шкалы 20. Отсчетом по рейке является номер штриха рейки, на которой наведен биссектор сетки нитей б, Снять отсчет по изображению шкалы 20 десятых и сотых долей делений наблюдаемой рейки, Определить отсчет в миллиметрах.Применение предлагаемого устройства для поворота плоскопараллельной пластины позволяет, используя плоскую пружину, получить безлюфтовое зубчатое соединение, обеспечивающее снятие отсчетов при нивелированиииклассов при эксплуатации нивелира в интервале климатических (от минус 25 до +50 С и механических до 15) нагрузок; получить стабильный момент вращения на ведущем валу; снизить точностные требования к конструктивным параметрам зубчатых колес и расширить допуски и посадки на их изготовление; обеспечить безлюфтовую передачу движения при возможном насосном расположении вала и ходового винта.Применение цилиндрической винтовой пружины для выбора зазора в зацеплении позволяет расширить технологические требования к паре винт-гайка; обеспечить постоянство силы трения в паре, что невозможно в случае использования цанговых зазоровыбирающих устройств; обеспечить заданные ТЗ требования к нивелиру при его эксплуатации в заданных интервалах дестабилизирующих нагрузок. Кроме того, изобретение позволяет уменьшить погрешность перемещения шка-. лы (повысить точность отсчета угла наклона пластинки 2) в результате уменьшения погрешности зубчатой передачи, так как она уменьшается пропорционально тангенсу угла подъема винтовой линии, а погрешности вийтовой пары не влияют вообще на точ. ность считывания; субъективно повысить плавность и точность наведения биссектора сетки нитей на рейку путем постоянства момента вращения на маховичке при производстве нивелированияикласса точности; использовать сборщиков более низкой квалификации для проведения сборочных работ,Формула изобретения Устройство для,поворота плоскопараллельной пластины, содержащее корпус, ведущее зубчатое колесо, установленное в корпусе с возможностью вращения, ведомый зубчатый элемент, кинематически сопряженный с ведущим зубчатым колесом, направляющий элемент и рычаг, кинематически сопряженный с оправой плоскопараллельной пластины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния люфтов, в него введены опорный элемент, установленный на направляющем элементе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации, цилиндрическая пружина, расположенная между опорным элементом и ведомым зубчатым элементом, и две плоские пружины, последовательно установленные между направляющим элементом и рычагом, расположенные друг относительно друга во взаимно ортогпнальных плоскостях, причем ведомый зубчатый элемент выполнен в виде колеса с центральным резьбовым отверсти".м, установленного в корпуса с возможностью вращения вокруг оси, ортогональной оси вращения ведущего зубчатого колеса, а направляющий элемент выполнен в виде ходового винта, кинематически сопряженного с центральным резьбовым отверстием,