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Mechanische Einstellvorrichtung
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Beschreibung: Die rf:indung bezieht sich auf eine mechanische Eins
LelbiorricItung.
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Eine planare Bewegung von Gegenständen in einer oder mehreren Richtungen
ist eine sehr erwünschte Fähigkeit auf vielen technologischen Gebieten.
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Eine Translation von Gegenständen in einer ersten Richtung und einer
zweiten dazu senkrechten Richtung ohne Abweichung von einer Bewegungsebene hat sich
als zweckmäßig auf dem Gebiet der Optik erwiesen, wobei bei diesem Anwendungsgebiet
es erforderlich ist, daß eine Linse in sehr genau regelbaren Größen relativ zu anderen
Linsen oder Spiegeln in dem optischen System parallel und/oder senkrecht zu einer
optischen Achse oder einer anderen Bezugsgröße bewegbar ist.
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Die Erfindung gibt eine Vorrichtung an, die diese Aufgaben erfüllt.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung hat eine Konstruktion, die eine
Plattform bzw. einen Tisch hat, der relativ zum Untergrund bzw. zum Boden fixiert
ist. Zwei weitcre Plattformen bzw. zwei weitere Tische sind relativ zu der festen
Plattform bzw.
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zum festen Tisch beweglich in Ausrichtung miteiander und mit der festen
Plattform bzw. dem festen Tisch angeordnet. Biegeeinrichtungen bilden eine Zwischen-
verbinduny
für die beiden Plattformen und sie ermöglichen die Bewegung einer der Plattformen
in eine erste Richtung nur relativ zu der festen Plattform. Biegeeinrichtungen bilden
eine Zwischenverbinduny vorl der festen Plattform mit der anderen der bez.dell Plattformen
und sie ermöglichen die Bewegung der beiden Plattformen in eine zweite Richtung
senkrecht zur ersten Richtung, wobei beide Bewegungen in einer einzigen Ebene erfolgen.
Mechanische Einrichtungen, die eine Zwischenverbindung mit der Plattformkonstruktion
bilden, ermöglichen selektiv die Bewegung der einen Plattform in die erste Richtung
und die Bewegung der beiden Plattformen in die zweite 1ichLung und zwar in mikrometerähnlichen
Größen bzw. Beträgen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf
die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: Figur 1 eine perspektivische
Ansicht der Plattformanordnung nach der Erfindung, Figur 2 eine Ansicht zur Verdeutlichung
der mechanischen Einrichtungen, die der Plattformanordnung von Figur 1 eine Bewegung
erteilen, und Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anordnung für
die plattformen von Figur 1.
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In Figur 1 ist ein Aufbau 10 gezeigt, der Plattformen 11, 12 und 13
aufweist. Die Plattformen 11 und 13 sind über Biegeeinrichtunyen 14, 15, 16 und
17 verbunden. Die Plattformen 12 und 13 sind über Biege-
einrichtungen
18 und 19 verbunden. Jede Biegeeinrichtung 14, 15, 16, 17, 18 und 19 ist flexibel,
d.h. in ihrer Dickenrichtung biegsam, aber in ihrer Längs- und Breitenrichtung starr
Somit ist ersichtlich, daß die Plattform 11 eine Bewegungsfreiheit in zwei senkrechte
Richtungen bezüglich der Plattform 12 hat, die sich auf dem Untergrund bzw dem Boden
hefindet, was bedeutet, daß diese relativ zu ihre: Arbeitsumgebung ortsfest ist.
Auch soll noch erwähnt werden, daß je starrer die Biegeeinrichtungen 14, 15, 16
und 17 relativ zur Y-Richtung in dem X-, Y- und Z-Koordinatensystem sind, wird die
Bewegung der Plattform 11 oder 13 in Y-Kichtuny jeweils zu Bewegungen der Plattform
13 oder 11, c;ie sich auch in Y-Richtung bewegen. In anderer For ausgedrückt bedeutet
dies, daß die Biegeeinrichtungen 18 und 19 eine Bewegung der Plattform 13 in der
Y-Richtung relativ zur Plattform 12 ermöglichen und aufgrund der starren Verbindung
zwischen den Plattformen 11 und 13 durch die Biegeeinrichtungen 14, 15, 16 und 17
in Y-Richtung bewegt sich die Plattform 11 in Y-Richtung durch die Bewegung der
Plattform 13 in dieser Richtung. Eine ähnlicht Bewegung der Plattform 11 in Y-Richtung
führt zu einer Bewegung der Plattform 13. Die Biegeeinrichtungen 14, 15, 16 und
17 ermöglichen eine Bewegung der Plattform 11 in X-Richtung, wie dies in dem Koordinatensystem
in Figur 1 angedeutet ist.
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Die ortsfeste Plattform 12 ist zwischen den beweglicherl Plattformeii
11 und 13 angeordnet. Da die Plattforrnen notwendigerweise in genügender Ausrichtung
übereinander angeordnet sein müssen, hat die Plattform 12 I.ängs- und Breitenabmessungen,
die geringfügi<j größer als jene der Plattformen 11 und 13 sind.
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Durc}t diese Anordnung erhält man öffnungen 20 bis 23,
durch
die die jeweiligen Biegeeinrichtwgen 14 bis 17 gehen. Die öffnungen 20 bis 23, die
eine genaue Ausrichtung der Plattformen 11 und 13 eJmöglichen, sind so ausreichend
groß, daß man die gewünschte Bewegungsgröße der Biegeeinrichtungen 1 bis 17 in der
gewünschten Richtung erhält.
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Die Biegeeinrichtungen 18 und 19, deren eine Enden mit der Plattform
13 verbunden sind, ycilen durch Öffnungen 24 und 25 in der Plattform 1X, während
die anderen Enden der Biegeeinrichtungen 18 und 19 an der Plattform 12, beispielsweise
über Blöcke 26 und 27 jeweils befestigt sind, die ihrerseits fest mit der Plattform
12 verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet sind. Die Enden der verschiedenen
Biegeeinrichtungen sind jeweils mit den entsprechenden Plattformen auf irgendeine
geeignete Weise fest verbunden.
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Der translatorisch zu bewegende Gegenstand ist auf der Plattform 11
angebracht. Beispielsweise kann der translatorisch zu bewegende Gegenstand eines
der stabilen Gehäuse in dem optischen System sein, das in der Anmeldung mit der
Bezeichnung "Method and Apparaturs für Optical System Adjustments", angemeldet am
6. Oktober 1981 in den Vereinigten Staaten von Amerika, beschrieben ist. Diese Anmeldung
geht auf denselben Anmelder wie die vorliegende Anmeldung zurück. Bei einem solchen
System ist es äußerst erwünscht, daß man sehr kleine änderungen in den relativen
Positionen der Miniskengehäuse bezüglich des Restteils des Systems vornehmen kann,
um Abweichungen von der theoretischen Nonstruktionsauslegung zu korrigieren, die
von Herstellungsfehlern in den Bauteilen und Fehlern in der Anordnung und der Ausrichtung
herrühren.
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Selbstverständlich können auch andere Anordnungsformen für die Plattformen
11, 12 und 13 vorgesehen werden. in Figur 3 ist eine Auslegungsanordnung gezeigt,
bei der die Plattform 13 zwischen den Plattformen 1 1 und 12 angeordnet ist. Diese
Anordnungsausiecjurg ist fuu'l-U.ioneil äquivalent zu jener Anordnung nach Figur
Figur 2 zeigt ie ntechanischen Einrichtungen für die Erteilung von iiikrometrischen
Bewegungen auf die Plattform 11 in X- und Y-Richtungen. Diese Einrichtungen sind
im wesentlichen auf der oberen Fläche der Plattform 13 in figur 1 angebracht. Auf
eine nachstehend noch näher beschriebene Art und Weise bewegt eine Welle 16 die
Plattform 11 in X-Richtung, während eine Welle 17 die Plattform 13 und somit die
Plattform 11 in Y-Richtung bewegt.
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Eine Welle bzw. ein Schaft 26 weist ein Außengewindeteil auf, das
mit dem Innengewindeteil einer Bohrung 28 in einem Block 29 kämmt, der fest mit
der Plattform 13 verbunden ist.
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Eine Ende 30 der Welle 26 hat ebenfalls ein Außengewinde, das mit
dem Innengewinde in einer Bohrung 31 in dem Arm 32 des Winkelhebels 33 kämmt. Der
Winkelhebel 33 ist schwenkbar an der Plattform 13 bei 34 angebracht. Ein Arm 35
hat einen ausgenommenen Teil 36, der fest mit einem Ende einer Verbindung 37 verbunden
ist, deren anderes Ende fest mit der Plattform 11 verbunden ist, so daß bei einer
Drehung der Welle 26 die Plattform 11 in X-Richtuny infolge der Steiqungsdifferenz
zwischen den nachstehend beschriebenen zusammenarbeitenden Gewinden bewegt wird.
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Der Winkelhebel 33 ist bei 38 mit einer Feder verbunden, die mit dem
Element 40 verbunden ist, das fest an der auf dem Untergrund befindlichen Plattform
12 angebracht ist. Die Feder 39 liefert eine Kraft, um ein St)iej. an der Schwenkiagerungsstelle
34 und bei den (;ew i.ncleverbindungen an den Enden der Wellen 26 und 27 zu eliminieren.
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Die Verbindung 37 ist so beschaffen, daß sie ein gewisses B:Legevermögen
hat, um eine Winkelbewegung aufzunehmen, die auf s:Le durch den Winkelhebel 33 einwirkt.
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Die Steigung des Gewindes in den Bohrungen 28 und 31 des Blocks 29
und des Arms 32 und die zugeordneten Gewindeteile auf der Welle 26 sind verschieden
und liegen beispielsweise an einem Verhältnis von 40:44,4, das auf an sich bekannte
Weise eine mikrometerähnliche Bewegung der Plattform 11 in X-Richtung ermöglicht.
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Die Welle 26 trägt Kupplungen 41 und 42, die sich jeweils über einen
kurzen eingeschnürten Teil der Welle (nicht gezeigt) spreizen. Die eingeschnürten
Teile halten die erforderliche Axialsteifheit aufrecht, währenddem gleichzeitig
ermöglicht wird, daß die Welle in einer Winkelrichtung relativ flexibel ist, so
daß die Drehbeqegung des Winkelhebels 33 ausgeglichen werden kann. Die Kupplungen
41 und 42 sind identisch ausgelegt und sind miniaturisierte flexible Scheibenkupplungen,
die im Handel erhältlich sind und sie sind eingebaut, um eine Rückstellung der Welle
26 in den eingeschnürten Teilen aufgrund der Torsionssteifigkeit zu ermöglichen.
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Die Welle 27 weist ein Außengewindeteil auf, das mit dem innengewindeteil
einer Bohrung 43 in einem Block 44 kämmt, der fest mit der mit dem Untergrund verbundenen
Plattform 12 verbunden ist.
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Ein Ende 45 der Welle 27 hat ebenfalls ein Außengewinde, das mit dem
Innengewinde in einer Bohrung 46 des Blocks 47 kämmt, der fest mit der Plattform
13 verbunden ist.
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Die Steigung der Gewinde in den Bohrungen 43 und 46 der blöcke 44
und 47 und der zugeordneten Gewindeteile der Welle 27 unterscheiden sich auf dieselbe
Art und Weise wie die Gewinde der Bohrungen 28 und 31, beispielsweise in einem Verhältnis
40:44,4, um eine mikrometerähnliche Bewegung der Plattform 13 und somit der Plattform
11 in Y-Richtung zu ermöglichen. Die WelLe 27 hat an zwei Stellen eine Einschnürung,
an denen die Kupplungen 48 und 49 in Überspreizung angeordnet sind, die auf die
gleiche Weise arbeiten wie die Kupplungen 41 und 42.
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Die Bewegungsgröße der Plattform 11 in X- oder Y-Richtung,bewirkt
durch eine vollständige Umdrehung der Welle 26 oder 27, ist eine Funktion der Differenz
zwischen der Steigung der Gewinde an einem Ende der Welle und der Gewindegänge am
anderen Ende derselben.
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Bei einem Verhältnis beispielsweise von 40:44,4 belaufen sich die
Steigungswerte jeweils auf 0,55 mm (0,0225 inch) und 0,62 mm (0,0255 inch). Die
Differenz zwischen diesen Steigungen führt zu einer Verschiebung bei einer Umdrehung
der jeweiligen Welle von 0,061 mm (0,0025 inch).
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Die Erfindung gibt somit eine Vorrichtung an, bei der eine Plattform
und ein darauf befindlicher Gegenstand Ln senkrechten Richtungen in einer einzigen
Eben in sehr kleinen Bewegungsgrößen bewegbar sind.