Юстировочное устройство

(56) Авторское свидетельство СССРЬ 871117, кл, 0 02 В 7/00, 1979.(57 Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использованов оптико-механических приборах для высокоточной юстировки зеркал автоколлиматоров, резонаторов оптических квантовыхгенераторов, источников или .приемниковизлучения и других оптических элементов,.атакже может найти применение в приспособлениях контрольно-испытательной аппаратуры для исследования и аттестацииразличных прецизионных силочувствительных приборов, Изобретение позволяет упростить конструкцию, уменьшить ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОУУ СВИДЕ1720047 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 4 с вращательными парами внутреннего трения 5, регулировочный механизм 3 образован двумя клиновидными кольцами: внутренним 9 для раздельной юстировки вокруг оси ХХ и.внешним 10 для раздельной юстировки вокруг оси З.", 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 и10, 2 ил.Я 5Изобретение 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, содержащее 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 выставкиобусловленные 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, которые5 10 15 20 30 35 40 45 50 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 решению 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 120 О, 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 восновании, при этом центры скошенныхторцов клиновидных колец совпадают сцентром 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, устройство имеет сравнительно большие относительнь 1 е 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 кличовидным 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 клиновидиыми 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, РяспОложянны 8 РядияльнО пО няправлениям регулировки с возможностьа взаимодействия со скошенными торцами клиновидиых колец, при эгом каждая пара опорных выступов снабжена пружинным прорезным кольцом, прорези которого размещены под выступами.На фиг. 1 представлена конструкция юстировочиого 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 б, например, с зеркалом 7 для автоколлиматора, Отражающая поверхность 8 зеркала 7 совпадает с центром поворота упругого шарнира 4, Регулировочный механизм 3 образован двумя клиновидными кольцами внутренним 9 для юстировки вокруг оси ЕЕ, которые вместе с разделителем 11 установлены коаксиально относительно друг друга на неподвижном основании 2, при этом центры скошенных торцов 12 и 13 клиновидных колец 9 и 10 совпадают с центром упругого шарнира 4, Разделитель 11 выполнен в аиде 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 размещена 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 со скошенными торцами 12 и 13 клиновидных колец 9 и 10, Каждая пара опорных выступов 18 и 19 снабжена пружинным прорезным кольцом 20 и 21 соответственно, 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 иа неподвижном основании 1 и зафиксированы от 5 проворота при помощи закладного направляющего штифта 15, Силовое замыкание регулировочного механизма 3 в осевом направлении обеспечено упругой деформацией прорезных колец 20 и 21. Привод кЯждого клиновидного кольца 9 и 10 выполнен 5 10 15 20 25 30 35 40 45в виде ортогональной передачи (не обозначено), составленной из цилиндрической шестерни 23 и торцового зубчатого венца 24.Цилиндрическая шестерня 23 выполненав виде съемного регулировочного элемента 25 с установленным пальцем 26 и рифленой ручкой 27, Клиновидные кольца 9 и10 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 14разделителя 11 для привода внутреннегоклиновидного кольца 9 и в неподвижномосновании 2 для приводавнешнего клино-.видного кольца 10,Работа регулировочного механизма 3устройства основана на преобразованиивращательного движения клиновидных колец 9 и 10 в качательное движение подвижного основания 1 вокруг центра упругогошарнира 4 относительно неподвижного основания 2 по двум взаимно перпендикулярным направлениям. При этом раздельнаярегулировка каждым клиновидным кольцомобеспечивается благодаря тому, что их скошенные торцы 12 и 13 взаимодействуют сподвижным основанием 1 посредством двухпар 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 издвух взаимно перпендикулярных направлений. Зависимость угла наклона подвижногооснования 1 в одном направлении от углаповорота и угла клиновидности кольца 9 или10 определяется по формуле9 а=зпф19 щ,где а - угол наклона подвижного основания;ф- угол поворота клиновидного кольцаот исходного положения;ак - угол клиновидности клиновидногокольца,При этом за исходное положение клиновидного кольца принято такое положение,при котором направление его нейтральногосечения совпадает с радиальным направлением пары контактирующихс ним опорныхвыступов 18 или 19. Нейтральное сечениеклиновидного кольца - это такое осевое сечение, при котором местная клиновидностьравна нулю., Выставке юстируемого объекта относительнО местной. вертикали или отраженноголуча источника излучения, т, е. работа юстировочного устройства производится следующим образом.Юстируемый объект 7 устанавливаетсяв посадочное место (не обозначено) подвиж ного основания 1, например, при помощидержателя 6 и закрепляется, Затем клиновидные кольца 9 и 10 разворачиваются в исходное положение, например до совпадения рисок, выполненных на их внешних ци линдрических поверхностях, с индексамиуказателей, 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 колец9 и 10 пальцами за их дополнительные зубчатые венцы 28, а потом точная подрегулиров-.ка при помощи съемного регулировочного элемента 25. Для чего съемный регулировоч ный элемент 25 устанавливается, например,в направляющее отверстие 29, выполненное в неподвижном основании 2 установочным пальцем 26 до зацепления шестерни 23 с торцовым зубчатым венцом 24 внутренне го клиновидного кольца 9 и производитсяплавное вращение рифленой ручки 27 по часовой или против часовой стрелки, в зависимости от положения светящегося креста на шкале отсчета автоколлиматора. В про цессе поворота клиновидного кольца 9 происходит уход его нейтрального сечения от исходного положения, при котором плавноизменяется угол местной клиновидности аот нуля до максимума, т, е. до ак. Изменение 40 угла местной клиновидности скошеннымторцом 12 передается через контактирующие с ним опорные выступы 18 подвижному основанию 1, которое поворачивается вокруг оси ХХ, проходящей через центр уни 145 версального шарнира 4, при этом силовоезамыкание в осевом направлении обеспечивается упругой деформацией пружинногопрорезного кольца 20, После регулировки вокруг оси ХХ производится регулировка 50 вокругоси 22 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 венцом 24. Для определения чувствительностиможно воспользоваться формулой:зп + 1 -з 1 пт а,Ьа=48 10где Ьа - чувствительность устройства,угл,с;Р- угол поворота клиновидного кольцаот исходного положения;у- наименьший угол поворота шестерни 23, ощущаемый рукой. регулировщика,равный 0,5-1 О при.диаметре ручки 27 от 20до 50 мм;1 Р - передаточное число ортогональнойпередачи;а - угол клиновидности клиновидногокольца;48 10 - числовое значение тригонометрической функции, 191,ИИз приведенной формулы видно, чточувствительность регулировочного механизма устройства повышается и изменяетсяпо синусоидальному закону с поворотомклиновидного кольца от исходного положения, при котором местная клиновидностьравна нулю.Для повышения чувствительности в начале юстировки от исходного положения необходимо развернуть клиновидные кольца 9и 10 на 90 и в каждой контактной пареопорных выступов 18 и 19 выполнить их сразностью по высоте, определяющей клино. видность колец 9 и 10,Предлагаемое устройство является прецизионным и обеспечивает юстировку подвум взаимно перпендикулярным направлениям раздельно и в небольшом диапазоне углов, необходимом для выставкисовременных силочувствительных приборов и оптических элементов.Предлагаемое техническое решениеблагодаря введению новых конструктивныхпризнаков и кинематических связей посравнению с известным обеспечивает следующие преимущества:- упрощается конструкция устройстваза счет использования двух клиновидныхколец 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 (цилиндроконической передачи), составленной иэ цилиндрической шестерни и торцового колеса, а также за счет того, что шестерня выполнена в виде съемного регулировочного элемента;- повышается. точность устройства засчет уменьшения числа кинематических пар внешнего трения, примерно в три раза, и эа счетчеткого положения центра поворота по движного основания;- повышается надежность и стабильностьвыставленного 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 засчет 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 ради 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 отуглов поворота клиновидных колец, позволяющей рассчитать круговую шкалу задаваемых углов; обеспечения возможности сравнительно простой установки электро приводов к регулировочным элементам длядистанционного управления; возможности регулировки в труднодоступных местах, особенно при групповой установке испытуемых приборов в приспособлениях конт рольно-испытательной аппаратуры,благодаря внешнему расположению регулировочных элементов, имеющих круговой подход. 45 Формула изобретенияЮстировочное устройство, содержащееподвижное и неподвижное основания, кинематически связанные между собой, и регулировочный механизм с двумя клино 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 помощьюупругого шарнира, а клиновидные кольца вместе с разделителем установлены коаксиально друг относительно друга на неподвижном основании, при этом .центры скошенных торцов клиновидных кОлец сов1720047 Составитель В. СтручковНедолуженко Техред М.Моргентал Корректор С. Чер Реда кт аказ 721 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5П водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 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 пружина размещена симметрично относительно центра упругого шарнира, на подвижном основании выполнены две пары выступов, расположенные радиально по направлениям регулировки с возможностью. взаимодействия со скошен нымиторцами клиновидных колец, при этомкаждая пара опорных выступов снабжена пружинным прорезным кольцом, прорези которого размещены под выступами.