DE2800340A1

DE2800340A1 - Linear adjuster for e.g. optical measurements - has micrometer gauge supported by operating motion lever via projection on base plate

Info

Publication number: DE2800340A1
Application number: DE19782800340
Authority: DE
Inventors: Gyula Eisler
Original assignee: MTA KOEZPONTI FIZIKAI KUTATO INTEZETE; Magyar Tudomanyos Akademia Kozponti Fizikai Kutato Intezet
Current assignee: MTA KOEZPONTI FIZIKAI KUTATO INTEZETE; Magyar Tudomanyos Akademia Kozponti Fizikai Kutato Intezet
Priority date: 1978-01-04
Filing date: 1978-01-04
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2800340C2

Abstract

A linear adjuster for, e.g. optical measurements, has a base plate, an object table and a micrometer gauge. Projections (35/9) are provided on the base plate (21). A balancing component (23) is provided between the base plate (21) and the object table (24). An operating motion lever (28) is situated between the carrier (25) for the object table (24) or the latter itself and the micrometer gauge (29). The balancing component (23) is coupled via leaf springs (22) with the projections (35, 36) and with the carrier (25) by further leaf spring (26). The carrier (25) is connected to the projection (39) by a spiral spring (34).

Description

Geradlinige Einstellvorrichtung, Linear adjuster,

insbesondere für optische Messungen Gegenstand der Erfindung ist eine geradlinige Einstellvorrichtung, insbesondere für optische Messungen. in particular for optical measurements is the subject of the invention a straight adjustment device, especially for optical measurements.

Charakteristisch für den Aufbau der bekannten geradlinigen Einstellvorrichtungen ist, dass sie einen sich auf die in der Grundplatte ausgearbeitete unterschiedliche Profile aufweisende mit Gleit- oder Wälzelementen versehene Führung abstützenden Objekttisch besitzen. Zur Bewegung des Objekttisches dient die unmittelbar an diesen angeschlossene Mikrometer- bz».Characteristic of the structure of the known linear adjustment devices is that they are different based on the one worked out in the base plate Profile having guide provided with sliding or rolling elements Own stage. The serves to move the object table directly on it connected micrometer or ».

Feineinstellschraube. - Charkteristisch für die in dieser Weise aufgebauten Einstellvorrichtungen sind das stockende Gleiten, der zufolge der Reibung auftretende Verschleiss, die Verschmutzung des Schmierstoffes der gleitenden Flächen und die mit dem Tisch direkt in Eingriff stehende, zur Bewegung dienende Mikrometer- bzw. Feineinstellschraube. Diese Konstruktionsmerkmale setzen der mit diesen Einstellvorrichtungen erreichbaren Messgenauigkeit und der reproduzierbaren Einstellgenauigkeit eine sehr strenge obere Grenze, wobei ihre Herstellung zugleich eine ausserordentliche feine Oberflächenbearbeitung höchster Präzision und wärmebehandelte Werkstoffe erfordert und deshalb kostenauSwendig ist.Fine adjustment screw. - Characteristic for those built in this way Adjustment devices are stagnant sliding, which results in friction occurring Wear, the contamination of the lubricant of the sliding surfaces and the micrometers or micrometers that are in direct contact with the table and are used for movement Fine adjustment screw. These design features continue to apply with these adjusters achievable measurement accuracy and the reproducible setting accuracy a very strict upper limit, whereby their production is at the same time extraordinarily fine Surface processing of the highest precision and heat-treated materials are required and is therefore expensive.

Die Nachteile der bekannten Einstellvorrichtung sind demnach folgende: 1. infolge der für die Gleit- oder Rollführungen charakteristischen stockenden Gleitung, der Abnutzung und der Verschmutzung sind ihre Messgenauigkeiten gering, 2. die erreichbare Messgenauigkeit wird durch die Grundteilung der mit dem Objekttisch unmittelbar verbundenen zur Bewegung dienenden Mikrometerschraube bestimmt, 3. die Schmierung erfordernden Gleitflächen können unter Vakuum und bei extremen Temperaturen nicht benutzt werden, 4. ihre Herstellung erfordert eine ausserordentlich feine Oberflächenbearbeitung hoher Genauigkeit sowie wärmebehandelte Werkstoffe und ist deshalb kostenaufwendig.The disadvantages of the known adjusting device are therefore as follows: 1. as a result of the stagnant sliding characteristic of sliding or rolling guides, the wear and soiling their measuring accuracy is low, 2. the achievable The measuring accuracy is immediate thanks to the basic division of the object table connected micrometer screw used for movement, 3. The sliding surfaces that require lubrication can be operated under vacuum and at extreme temperatures are not used, 4. their production requires extremely fine Surface treatment of high accuracy as well as heat-treated materials and is therefore expensive.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer geradlinigen Einstellvorrichtung, bei der die Führung des Objekttisches reibungs-und spielfrei ausgeführt ist. Die den Tisch bewegende Dlikrometerschraube soll mittels einer eine grosse Ubersetzung aufweisenden reibungs- und spielfreien Übersetzung indirekt mit dem Objekttisch verbunden sein, wodurch eine im Vergleich zu den bekannten Lösungen um eine Grössenordnung höhere Mess-und Reproduktionsgenauigkeit erreicht wird und zugleich keine ausserordentlich feine Oberflächenbearbeitung und keine wärmebehandelten Werkstoffe benötigt werden, so dass auch die Herstellung wirtschaftlich ist.The aim of the invention is to create a rectilinear adjustment device, in which the guidance of the object table is designed to be frictionless and free of play. the The dial moving the table should have a large transmission having frictionless and play-free translation indirectly with the object table be connected, which is an order of magnitude compared to the known solutions higher measurement and reproduction accuracy is achieved and at the same time no extraordinary fine surface processing and no heat-treated materials are required, so that the production is also economical.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zu schein der Grundplatte und dem Träger des Objekttisches ein Ausgleichsglied und zwischen dem Objekttisch und der Niktrometerschraube ein Bewegungshebel vorgesehen sind. Das Ausgleichsglied ist durch Blattfedern sowohl mit der Grundplatte als auch mit dem Träger des Objekttisches verbunden. Der Bewegungshebel hingegen, an dem sich die Miktrometerschraube abstützt, ist mittels eines Querfedergelenks an die Grundplatte und mittels eines elastischen Gelenks an den Träger des Objekttisches angeschlossen.This object is achieved according to the invention in that to appear the base plate and the support of the stage a compensating member and between a movement lever is provided for the specimen stage and the nikrometer screw. The compensating member is by leaf springs with both the base plate and with connected to the carrier of the stage. The movement lever, on the other hand, on which which supports the micrometer screw is attached to the base plate by means of a transverse spring joint and connected to the support of the stage by means of an elastic joint.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind auf der Grundplatte der Vorrichtung senkrecht hervorstehenden Ansätze angeordnet. Zwischen der Grundplatte sowie dem Obekttisch sind das Ausgleichsglied und der Träger des Objekttisches und zwischen dem Objekttisch und der zur Bewegung dienenden Mikrometerschraube der Bewegungshebel angeordnet. Das AusEleichsglied ist durch Blattfedern mit den Ansätzen der Grundplatte und ebenfalls durch Blattfedern mit dem Träger des Objekttisches verbunden, wobei der Träger durch eine Spiralfeder an den Ansatz der Grundplatte angeschlossen ist. Der Bewegungshebel der Vorrichtung ist mittels eines Querfedergelenks an den Ansatz der Grundplatte und mittels einer Blattfeder an den Trägern des Objekttisches angeschlossen, wobei schliesslich die zur Bewegung dienende Mikrometerschraube durch einen Ansatz der Grundplatte geführt, auf dem Bewegungshebel abgestützt ist.In an advantageous embodiment of the invention are on the Base plate of the device arranged vertically protruding lugs. Between the base plate and the object table are the compensating element and the carrier of the Stage and between the stage and the micrometer screw used for movement the movement lever arranged. The compensating member is connected to the Approaches to the base plate and also by leaf springs with the Carrier of the stage connected, the carrier by a spiral spring to the Approach of the base plate is connected. The movement lever of the device is by means of a transverse spring joint to the attachment of the base plate and by means of a leaf spring connected to the carriers of the object table, finally the one for movement Serving micrometer screw passed through a shoulder of the base plate on which Movement lever is supported.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt die Vorrichtung auch einen zweiten rahmenförmigen Bewegungshebel, wobei der erste Bewegungshebel, auf den sich die Mikrometerschraube abstützt, das Ausgleichsglied und den Trager des Objekttisches, der zweite Bewegungshebel hingegen nur den Träger des Objekttisches einschliesst und mittels eines QuerfedergeXPkes an einen Ansatz der Grundplatte und mittels einer mit Blattfeder versehenen Druckstange an den ersten Bewegungshebel, an den Träger des Objekttisches hingegen mittels einer Blattfeder angeschlossen ist.In a further embodiment of the invention, the device has also a second frame-shaped movement lever, the first movement lever, on which the micrometer screw is supported, the compensating link and the carrier of the stage, the second movement lever, however, only the carrier of the stage and by means of a QuerfedergeXPkes at an approach of the base plate and by means of a push rod provided with a leaf spring to the first movement lever, on the other hand, connected to the support of the object table by means of a leaf spring is.

Ausführungsbeispiele von bekannten und von erfindungsgemässen geradlinigen Einstellvorrichtungen sind in Zeichnungen dargestellt. In der Zeichnung zeigen: Fig.l+la eine teilweise geschnittene bekannte, nit prismatischer Gleitführung versehene Einstellvorrichtung und deren Querschnitt, Fig. 2+2a eine andere bekannte, teilweise geschnittene Einstellvorrichtung mit einer Kugelrollbahnführung und deren Querschnitt, Fig. 3 die erfindungsgemässe geradlinige Einstellvorrichtung, Fig. 4 eine Querschnittansicht des ersten einarmigen Hebels und Fig. 5 eine Querschnittansicht des zweiten einarmigen Hebels.Embodiments of known and straight line according to the invention Adjustment devices are shown in drawings. In the drawing show: Fig.l + la a partially sectioned known, nit prismatic sliding guide provided Adjustment device and its cross section, Fig. 2 + 2a another known, partially cut adjustment device with a ball roller track guide and its cross-section, 3 shows the linear adjusting device according to the invention, Fig. 4 is a cross-sectional view of the first one-armed lever; and FIG. 5 is a cross-sectional view of the second one-armed lever.

In den Fig. 1 und la, die die bekannte mit prismatischer Gleitführung versehene Einstellvorrichtung darstellen, ist der Objekttisch 1 mittels der Führung 2 an die Grundplatte 3 angeschlossen. Die Bewegung des Objekttisches wird durch eine an der Grundplatte 3 befestigte Mikrometerschraube (Feineinstellschraube) 4 gesichert. Die zur Bewegung dienende Mikrometerschraube 4 ist in die in der Bohrung des Objekttisches 1 und der Grundplatte 3 angeordnete geschlitzte Hülse eingepasst und durch diese Hülse mittels der Feststellschraube 7 an die Grundplatte 3 befestigt. Die Antriebschraube 8 der Mikrometerschraube 4 ist mittels des Mitnehmerrings 5 mit dem Objekttisch 1 verbunden.In Figs. 1 and la, the known with prismatic sliding guide represent provided setting device, the object table 1 by means of the guide 2 connected to the base plate 3. The movement of the stage is through a micrometer screw (fine adjustment screw) attached to the base plate 3 4 secured. The micrometer screw 4 used for movement is in the hole of the stage 1 and the base plate 3 arranged slotted sleeve fitted and attached to the base plate 3 by means of the locking screw 7 through this sleeve. The drive screw 8 of the micrometer screw 4 is secured by means of the driver ring 5 connected to the stage 1.

Bei der in den Fig.2 und 2a dargestellten, mit der bekannten Wälzführung versehenen Einstellvorrichtung ist der Objekttisch 11 mittels der Wälzelemente 12 an die Grundplatte 13 angeschlossen. Die Bewegung des Objekttisches 11 wird durch die Mikrometerschraube 14 gesichert. Für die mit den bekannten Gleit- bzw. Rollführungen versehenen Einstellvorrichtungen ist die stockende Bewegung charkteristisch, derzufolge sie für genauere Messungen und Positionseinstellungen nicht verwendet werden können. Die zur Bewegung dienende Miktrometerschraube 14 ist unter Zwischenfügung der geschlitzten Hülse 16 auch hier an dem Objekttisch 11 und der Grundplatte 13 mittels der Feststellschraube 17 befestigt. Die Antriebsschraube 18 der Miktrometerschraube 14 ist auf die auch in Fig. 1 dargestellte Weise mit Hilfe des Mitnehmerringes 15 mit dem Objekttisch 11 verbunden.In the case of the one shown in FIGS. 2 and 2a, with the known rolling guide The setting device provided is the specimen table 11 by means of the rolling elements 12 connected to the base plate 13. The movement of the stage 11 is through the micrometer screw 14 secured. For those with the known sliding or rolling guides The faltering movement is characteristic of the adjustment devices provided they cannot be used for more accurate measurements and position adjustments. The micrometer screw 14 used for movement is slotted with the interposition of the Here, too, the sleeve 16 on the object table 11 and the base plate 13 by means of the locking screw 17 attached. The drive screw 18 of the micrometer screw 14 is on the too The manner shown in Fig. 1 with the help of the driver ring 15 with the object table 11 connected.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Einstellvorrichtung. Auf der Grundplatte 21 der Vorrichtung sind senkrecht vorstehende Ansätze 35,36,37,38 und 39 vorgesehen. An den ersten Ansatz 35 und an den zweiten Ansatz 36 ist jeweils das eine Ende der beiden Blattfedern 22 befestigt, an deren beide anderen Enden das auf einer Parabelbahn sich bewegende Ausgleichsglied 23 angeschlossen ist.3, 4 and 5 show an exemplary embodiment of the adjustment device according to the invention. On the base plate 21 of the device are vertically protruding approaches 35,36,37,38 and 39 are provided. At the first approach 35 and on the second extension 36 is one end of the two leaf springs 22 attached, at the other two ends of which the moving on a parabolic path Compensating member 23 is connected.

Das eine Ende der Blattfedern 26 ist an dem Ausgleichs glied 23, das andere Ende in dem geradegeführten Träger 25 befestigt, an dem der die zu messende und positionsmässig einzustellende Einheit tragende Objekttisch 24 befestigt ist. Der Mitnehmerpunkt A ist mittels der Blattfeder 33 durch eine aus reibungs- und spielfreien querstehenden Blattfedern geeigneter geometrischer Anordnung bestehende, an dem Ansatz 38 der GrunLatte 21 an dem Querfedergelenk 31 aufgehängte, einen zweiten einarmigen Hebel 32 bildende Bewegungsstange an dem Träger 25 angeschlossen.One end of the leaf springs 26 is on the compensating member 23 that the other end fixed in the straight-guided carrier 25 on which the to be measured and the object table 24 carrying the unit to be positionally adjusted is attached. The driver point A is by means of the leaf spring 33 by a friction and clearance-free transverse leaf springs of suitable geometrical arrangement existing, suspended from the extension 38 of the GrunLatte 21 on the transverse spring hinge 31, a second one-armed lever 32 forming movement rod connected to the carrier 25.

Der zweite Bewegungshebel 32 der ebenfalls rahmenförmig ausgeführt ist, umfasst mit seiner oeffnung den Träger 25.The second movement lever 32 which is also designed in the shape of a frame is, includes the carrier 25 with its opening.

Der Angriffspunkt B des zweiten Bewegungshebels 32 ist über eine mit Blatt federn versehene Druckstange 30 an den Mitnehmerpunkt C des mit einer aus reibungs- und spielfreien, querstehenden Blattfedern geeigneter geometrischer Anordnung versehen und an dem Ansatz 37 der Grundplatte 21 an das Querfedergelenk 27 aufgehängten ersten Bewegungshebels 28 angeschlossen. Die rahmenförmige oeffnung des ersten Bewegungshebels 28 umfasst den Träger 25 und das Ausgleichsglied 23. An den Angriffspunkt D des ersten Bewegungshebels 28 ist die an den zweiten Ansatz 36 der Grundplatte 21 befestigte, zur Bewegung dienende Miktrometerschraube 29 angeschlossen. Die konstante, spielfreie Verbindung zwischen dem ersten Bewegungshebel 28 und der zur Bewegung dienenden Miktrometerschraube 29 wird durch die an den fünften Ansatz 39 der Grundplatte 21 angeschlossene Spiralfeder 32 gesichert.The point of application B of the second movement lever 32 is via a Leaf spring provided push rod 30 to the driver point C of the with a Friction-free and play-free, transverse leaf springs with a suitable geometric arrangement provided and suspended from the extension 37 of the base plate 21 on the transverse spring joint 27 first movement lever 28 connected. The frame-shaped opening of the first movement lever 28 comprises the carrier 25 and the compensating member 23. At the point of application D of the first movement lever 28 is attached to the second extension 36 of the base plate 21, used for movement micrometer screw 29 connected. The constant, backlash-free Connection between the first movement lever 28 and the one used for movement The micrometer screw 29 is attached to the fifth shoulder 39 of the base plate 21 connected spiral spring 32 secured.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einstellvorrichtung ist folgende: Die Grundplatte 21 wird an dem Ständer befestigt. Das im Vergleich zum Ständer zu messende bzw. einzustellende Element, z.B. ein optischer Spiegel, wird an dem Objekttisch 24 befestigt. Die momentane Position des einzustellenden bzw. zu messenden Elementes kann auf der Skala der Miktrometerschraube 29 kontinuierlich dadurch abgelesen werden, dass die abelesenen Bewegungswerte der Mikrometerschraube 29 im Verhältnis der Übersetzung des ersten Bewegungshebels 28 und des zweiten Bewegungshebels 32 vermindert werden. Ist die Übersetzung dieses Systems beispielsweise m = 10, so entspricht eine Bewegung der Mikrometerschraube 29 mit einer Grundteilung von 0,01 mm einer Bewegung des Objekttisches von 0,001 mm. Die auf die Grundplatte 21 bezogen geradlinige elastische Führung des Objekttisches 24 ist dadurch gesichert, dass auf den an dem ersten Ansatz 35 sowie dem zweiten Ansatz 36 der Grundplatte 21 befestigten Blattfedern 22 das sich auf einer parabolischen Bahn bewegende Ausgleichsglied 23 aufgehängt ist, an welches die Blattfedern 26 und an diese der Träger 25 befestigt sind.The mode of operation of the adjustment device according to the invention is as follows: The base plate 21 is attached to the stand. That compared to the stand too The element to be measured or adjusted, e.g. an optical mirror, is attached to the object table 24 attached. The current position of the element to be set or measured can be read continuously on the scale of the micrometer screw 29, that the read movement values of the micrometer screw 29 in the ratio of the translation of the first moving lever 28 and the second moving lever 32 can be decreased. If the translation of this system is m = 10, for example, one movement corresponds the micrometer screw 29 with a basic division of 0.01 mm of a movement of the Object stages of 0.001 mm. The rectilinear elastic in relation to the base plate 21 Guidance of the object table 24 is ensured by the fact that on the first approach 35 and the second extension 36 of the base plate 21 attached leaf springs 22 the compensating member 23 moving on a parabolic path is suspended which the leaf springs 26 and to this the carrier 25 are attached.

Das so angeordnete Ausgleichsglied 23 und der Träger 25 bewegen sich entlang von im Vergleich zueinander um 1800 gedrehten gleichen parabolischen Bahnen. Als Resultante der beiden Bewegungen bewegt sich der Träger 25 im Vergleich zur Grundplatte 21 auf einer geradlinigen Bahn.The compensating member 23 arranged in this way and the carrier 25 move along equal parabolic orbits rotated by 1800 in comparison to each other. As a result of the two movements, the carrier 25 moves in comparison to Base plate 21 on a straight path.

Die erfindungsgemässe Einstellvorrichtung verfügt über nachstehende vorteilhafte Eigenschaften: 1. Sie beseitigt die aus der für die Gleit- und Rollführungen charakteristischen stockenden Gleitung, ferner der Abnutzung und der Verunreinigung resultierenden Reproduktionsungenauigkeiten, so dass eine um eine Grössenordnung höhere Reproduktionsgenauigkeit erzielt werden kann.The adjusting device according to the invention has the following Beneficial properties: 1. It eliminates the out of the for the sliding and rolling guides characteristic stagnant sliding, as well as wear and tear and contamination resulting reproduction inaccuracies, so that by an order of magnitude higher reproduction accuracy can be achieved.

2. Die zur Einstellung verwendete Mikrometerschraube ist über eine geeignet gewählte Übersetzung indirekt an den Objekttisch angeschlossen, wodurch die Teilung der Einstellskala um eine Grössenordnung feiner gewählt werden kann.2. The micrometer screw used for adjustment is over a suitably selected translation indirectly connected to the object table, whereby the graduation of the setting scale can be selected to be one order of magnitude finer.

3. Da die Führungen keine Schmierung benötigen, ist der Anwendungsbereieh des Gerätes grösser, seine Wartung einfacher und das Gerät ist gegen Verschmutzung unempfindlicher, es kann beispielsweise auch in Vakuumeinrichtungen verwendet werden.3. Since the guides do not require lubrication, the area of application is of the device is larger, its maintenance easier and the device is against pollution less sensitive, it can also be used in vacuum devices, for example.

4. Die Einrichtung kann mit relativ einfachen technischen Mitteln und wirtschaftlich hergestellt werden.4. The facility can be set up with relatively simple technical means and be produced economically.

Claims

Linear adjustment device, especially for optical measurements Claims Straight adjustment device, in particular for optical measurements, which has a base plate, a stage and a micrometer screw, thereby characterized in that on the base plate (21) protruding lugs (35,36,37, 38, 39), a compensating element between the base plate (21) and the object table (24) (23) and between the carrier (25) of the object table (24) and the object table (24) and the micrometer screw (29) is provided with a movement lever (28).

are that the compensating member (23) by leaf springs (22) to the Approaches (35,36) of the base plate (21) and also by leaf springs (26) on the Carrier (25) of the Obje'Kttisch.e :, (24) can be connected, which carrier by a Spiral spring .1 1 - (34) on the shoulder (39) of the base plate adjoining is that the movement lever (28) of the device by means of a transverse spring joint (27) on the extension (37) of the base plate and by means of a leaf spring on the carrier of the stage is connected and that the micrometer screw (29) through the Approach (36) of the base plate (21) is supported on the movement lever (28).

2. rectilinear adjustment device according to claim 1, characterized in that that the device has a second frame-shaped movement lever (32) that r first movement lever (28) on which the micrometer screw (28) rests, the compensating member (23) and the carrier (25) of the stage (7) and the second Movement lever (32) only includes the carrier (25) of the object table and by means of a Transverse spring joint 3 (, -) to an extension (38) of the base plate (21) and by means of a m> .t a leaf spring provided push rod (30) to the first movement lever (28) is connected, and the object table (24) on its carrier (25) by means of a Leaf spring (33) is connected.