HU177670B - Billenő foglalat optikai elemek kétszabadságfokú állítására - Google Patents

Description

A találmány tárgya billenő foglalat optikai elemek kétszabadságfokú állítására.

Mint ismeretes, az optikai és a laboratóriumi mérések és kísérletek során gyakran előfordul, hogy különböző optikai elemek pl. lencsék, tükrök adott szöghelyzetbe történő beállítására van szükség. A találmány ezen optikai elemek két egymásra merőleges tengely körüli beállítására szolgál. Az ilyen szerkezetekkel szemben támasztott általános követelmények mellett (megfelelő felbontás, reprodukálási pontosság stb.) lényeges az egyes szabadsági fokok egymástól való függetlensége.

Ismeretesek az adott feladat megoldására kifejlesztett szerkezetek. Ilyen szerkezet látható pl. „ORIEL” USA cég katalógusának 46. oldalán. Ennek hátránya, hogy az egyik mikrométer orsó nincs az állványon rögzítve, így annak állításakor a beállító kezének bizonytalanságát átviszi a beállítandó tárgyat tartó gyűrűre és ezáltal a beállítás bizonytalanná válik. Az említett szerkezetbe csak két-három különböző, előre meghatározott átmérőjű optikai elem fogható be, mivel az átmérő különbséget az állandó belső átmérőjű adapterekkel hidalják át, így más optikai elem befogására más illesztő betétre van szükség. Az elmondottakból adódik, hogy az állandó belső átmérő miatt a belső átmérőtől eltérő átmérőjű optikai elemek beállítása csak újabb betétek elkészítése után lehetséges.

A beállítandó tárgyat tartó gyűrű és az állvány közötti kinematikai kapcsolatok az álló és elforduló kúpos fészek közé helyezett golyó segítségévei oldották meg. A kúpos fészek közötti golyó nem végezhet gördülő mozgást, hanem csak csúszó súrlódás lép fel és ezáltal jelentős mértékű a nyugvásbeli és a mozgásbeli súrlódási tényező eltérése miatt fellépő akadozó csúszás {stick slip) lép fel, amely különösen kis állítások esetén meg5 akadályozza az optikai elem pontos beállítását.

Az „NRC” USA cég katalógusának 36. oldalán látható szerkezet nagyon hasonlít az előbb említett szerkezethez. Itt is fellép az említett akadozó csúszás, az optikai elemek különböző átmérőhöz itt is különböző be10 tétek kialakításával illesztik a beállító szerkezethez. Ezeken az említett hátrányokon kívül további hátrányai ezen megoldásnak, hogy a beállításra nem mikrométer orsót alkalmaz, Így nem mérhető az elmozdulás mértéke. Előnye, hogy a beállító szerkezet állványzata merevebb az előbbiekben említett beállítószerkezetnél.

Az optikai elem beállításának egy további megoldása látható az „AEROTECH, INC.” USA cég 1976. évi prospektusának 2. oldalán- Ezen megoldás előnye, az állvány merevsége mellett, hogy mindkét menetes orsó 20 az állványhoz rögzített, így ebből a szempontból ez a megoldás egy mechanikailag stabilabb beállító szerkezetét eredményez. Megmaradnak azonban ennél a megoldásnál is a már ismertetett hátrányos tulajdonságok, egyrészt, hogy csak adott átmérőjű optikai elemek alkal25 mazhatók, másrészt a csapágyazásnál jelentkező akadozó csúszás itt is fellép.

Merev állványzat és az állványzathoz rögzített mikrométer beállítók jellemzik a „LANSING KATALOG E” USA cég katalógusának 16. oldalán látható megoldá30 sát. Itt is a beállítandó tárgyat tartó gyűrűk az őket moz177670 gató mikrométerorsók közötti kapcsolat mágneses tér segítségével van megoldva. Ennek jó hatásfokát azonban lerontja a szerkezetben alkalmazott csapágyazásoknál fellépő akadozó csúszás. Itt is egy további hátrány, hogy csak két-három különböző átmérőjű optikai elem fogható be és ezek is csak állandó átmérőjű adapter közbeiktatásával.

Az hogy egy szerkezet az optikai elem geometriai mérete szempontjából nagyobb mérettartományban legyen alkalmazható, elsőrendű szempont A „MIKROCONTROL KATALOG ΙΘΓ’-ben láthatjuk az erre való törekvést. Ezen megoldás alkalmas különböző átmérőjű optikai elemek befogására, de ez nem illeszthető magához a szerkezethez, vagyis ez a szerkezet csak egyszerű optikai elem tartó. Magán a berendezésen található központosító pedig olyan, hogy az egymástól 120°-ra elhelyezett megfogó lábak csak külön-külön csavarhúzó segítségével állíthatók. Ennél a megoldásnál az is megállapítható, hogy az említett berendezések kiképzése olyan, hogy egyrészt a lencsefoglalat meglehetősen leárnyékolja az optikai elemet, ezáltal az appertúra kisebbé válik, másrészt egy-egy berendezés csak adott felbontásra és adott reprodukálást pontosságra alkalmas (vagy normál, vagy interferrometrikus mérésekre).

A találmány szerinti billenő foglalat lehetővé teszi az előbb említett hátrányok megszüntetését és univerzálisan használható az adott mérettartományon belül az optikai elemek geometriai méretétől függetlenül. A merev állványzat és a beállító mikrométerek állványhoz rögzítése megfelelő mechanikai stabilitást biztosít, a mikrométerek egyszerű cserélhetősége révén ugyanaz a beállító foglalat kétfajta pontossági osztályú mérés elvégzésére alkalmas azáltal, hogy a találmány szerinti megoldásnál nem lép fel az akadozó csúszás.

A találmány szerinti billenő foglalatnál a beállító szerkezethez különböző betéteket lehet illeszteni, amelyek közül a leglényegesebb a gyors lencsebefogó. Ez egyrészt automatikusan központosítja a befogott optikai elemet, másrészt biztosítja, hogy két határérték között az átmérő szempontjából fokozatmentesen, a vastagsági méret szempontjából fokozatcsoportokban (de ezeken belül fokozatmentesen pl. 5—30 mm és 20—60 mm) lehessen optikai elemet felfogni. A lencse megfogás még nagyobb átmérő esetén sem árnyékol a keskeny kiképzésből adódóan. Megállapítható tehát, hogy a találmány szerinti billenő foglalat az ismert awegoídások hibáit megszünteti, azoknál univerzálisabban alkalmazható és mechanikailag stabilabb kivitelt eredményez.

A találmány két egymást metsző merőleges tengely körül billenthető foglalatra vonatkozik, mely alkalmas optikai elemek pl. tükrök, lencsék gyors befogására és azok két egymásra merőleges tengely körüli invariáns jusztírozásra. A találmány szerinti billenőfoglalat kézi úton mikrométerorsó segítségével állítható, melynek meghatározója a merev állványzat és ahhoz csatlakozó cserélhető mikrométerorsók, a billenthető foglalat tiszta .gördülést végző kettős golyósoros csapágyazása. A kezelés szempontjából előnyös a gyors lencseközpontosító, valamint a különböző betétek felfogását lehetővé tevő cserélhetőség (pl. mikroszkóp objektív felfogására alkalmas betét).

A találmány szerinti billenőfoglalatot részletesebben rajz alapján ismertetjük, mely a billenőfoglalat példakénti kiviteli alakjait az 1. ábra a billenőfoglalat elölnézetben, a 2. ábra a találmány szerinti billenőfoglalat oldal* nézetben, a 3. ábra golyósoros csapágy metszete, a 4. ábra a pozicionáló egység, az 5. ábra a mikrométer rögzítése, a 6. ábra a golyósoros csapágy metszetét, a 7. ábra a sima betét és a külső- és belső gyűrű, a 8. ábra a központosító betét rajzát mutatja.

1. ábra a találmány szerinti billenöfoglalat egy példakénti kiviteli alakját szemlélteti. A billenőfoglalatnak 11 alaplemeze, 12 állványa, 13 első pozicionáló szerve, 14 külső gyűrűje, 15 belső gyűrűje, 16 központosító betétje van. Az említetteken kívül a billenőfoglalat vízszintes tengelykörüli billentésérc 17 első mozgatókarja, a függőleges tengelykörüli bilientésére 18 második mozgatókarja és a mozgatókarok pozicionálására szolgál a már említett 13 első pozicionáló szerves a 21 második pozicionáló szerv, melyek a 19 első mikrométer és a 20 második mikrométer segítségével végzik a billenőfoglalat pozicionálását. Az 1. ábra a billenőfoglalatot előlnézetbői, a 2. ábra pedig oldalnézetből mutatja.

A 3. ábra a billenőfoglalat 14 külső gyűrűjét oldalnézetben szemlélteti. A függőleges tengelykörüü biilentést biztosító 23 golyósoros csapággyal, melyből természetszerűleg kettő van, de az ábra csak az egyiket tünteti fel metszetben. A 23 golyósoros csapágynak 24 szelencéje, 25 golyósora, 26 acélgolyója, 27 állítócsavarja és 28 rögzítőcsavarja van. Amint az ábrán látható, a vízszintes tengelykörüli billentést biztosító 17 első mozgatókar, 29 kötőelemmel a 14 külső gyűrűhöz van rögzítve.

A 4. ábrán az 1., illetve a 2. ábra kapcsán már említett 13 első pozicionáló szerv és a 21 második pozicionáló szerv belső szerkezeti kialakítását szemlélteti. Az említett pozicionáló szerv 40 jusztírozóházban van elhelyezve, melyhez a következő szerkezeti elemek tartoznak; két 32 első és 34 második golyófoglalat és két 33 és 35 acélgolyók, 36 csap, 37 nyomórugó, 38 állítócsavar, 39 menetes furat. Amint az ábrán látható, a 19első vagy a 20 második mikrométer egy furaton keresztül csatlakozik a 40 jusztírozóházhoz és a mikrométer végére a 32 első golyófoglalat van illesztve, mely a 33 acélgolyó közbeiktatásával érintkezik a 17 első vagy a 18 második mozgatókar edzett és köszörült felületével. Az említett 36 csap és a 37 nyomórugó, valamint a 38 állítócsavar együttesen a 42 rugós ellenhajtást alkotják, ahol a 36 csap végére a 34 második golyófoglalat és a 35 acélgolyó van illesztve. A 17 első és 18 második mozgatókat a 31 nyíláson keresztül van a jusztírozó házban beveaetve. A jusetírozóház két 41 kötőelemmel van all alaplemezhez vagy a 12 állványhoz rögzítve.

Az 5. ábra a 19 első, illetve a 20 második mikrométer rögzítését szemlélteti. Az ábrán látható, hogy a mikrométer a palástjához illesztve 45 nyomóalátét közbeiktatásával a 46 rögzítőcsavar útján van rögzítve a 40 jusztírozó házhoz.

A 6. ábra a billenőfoglalat vízszintes tengely körül történő billentését biztosító 48 golyósoros csapágyat szemlélteti, mely teljesen azonos felépítésű a 3. ábra kapcsán ismertetett függőleges tengelyirányt biztosító 23 golyósoros csapággyal. Ezzel kapcsolatban is meg kell említeni, hogy az ábra a kettős csapágyazásnak csak egyikét szemlélteti, melynek 49 szelencéje, 50 golyósára, 51 acélgolyója, 52 áUftóceavarja és 53 rögzítőcsavarj· van.

A 7. ábra a 14 külső gyűrűt, a 15 belsőgyűrűt és a 16 központosító betétet szemlélteti, mely a belső gyűrű felületéhez van illesztve.

A 8. ábra a találmány szerinti billenőfoglalat központosító betétjének egy példakénti kiviteli alakját szemlélteti. Amint az ábrából látható, a 16 központosító betét 65 külső és 66 belső gyűrűből és a 65 külső gyűrűhöz 56 csappal illesztett 55 karból, 57 beállító lábból, 64 feszítő csapokból áll. Az 55 kar 58 hasítékkal van ellátva, mely hasíték a 64 feszítőcsap segítségével van mozgatva. A 65 külső és 66 belső gyűrű 60 furatában 61 feszítőrugó és a 62 beállítócsavar segítségével lehet azt a feszítő erőt beállítani, mellyel az 55 kar az 57 beállóláb segítségével a központosító betétben helyezett optikai elemet megfogja. Az 57 beállóláb a 63 tartócsap útján van az 55 karhoz erősítve. Ez a megfogás természetesen koncentrikus és ennek megfelelően ezt az említett három darab 55 kar és 57 beállóláb biztosítja. Az ábrán az egyszerűség kedvéért csak egy 55 kart tüntettünk fel. A 61 feszítőrugó ellenében az optikai elem befogása az 59 két darab beállítócsappal történik, melyeket kézzel lehet a megfelelő irányba elfordítani.

A billenőfoglalattal az optikai elemek beállítása úgy történik, hogy a megfelelő 19, 20 mikrométerorsók segítségével a 17 vagy 18 mozgatókaron keresztül billentjük a foglalatot. A 19, 20 mikrométerorsók és a 17 vagy 18 mozgatókarok állandó érintkezését biztosítja a 42 rugós ellenhajtás. Az invariáns mozgatás érdekében a 14 külső és 15 belső gyűrűk 23 és 48 golyósoros csapágyának tengelyvonala a lencse optikai középpontján megy át. Hasonlóképpen a 17 és 18 mozgatókarokkal érintkező 19, 20 mikrométerorsók érintkezési pontja is a tengelyvonalba esik, így elérhető, hogy az egyik mikrométerrel való állításkor, a másik irányban nincs változás. A 42 rugós ellenhajtás úgy van méretezve, hogy az a 17, 18 mozgatókarok szélső helyzetében is megfelelő nyomást biztosít a 19, 20 mikrométerorsók és a 17, 18 mozgatókarok között, sőt ez a nyomás az egész állítási tartományban megközelítően konstans. A 14, 15 gyűrűk pontos beállítását, szereléskor 27 és 52 az állítócsavarral lehet elvégezni, amely egyben az egyik csapágyfél is és beállítás után a 28, 53 csavarokkal rögzíthetjük. Ezzel a módszerrel a holtjáték is kiküszöbölhető. Beállításkor jusztírozási lehetőséget biztosít még a 40 jusztírozóház állíthatósága a 41 kötőelemek segítségével és ezen belül a 19, 20 mikrométerorsók állíthatósága a 40 jusztirozóházba való befogáskor,

A találmány szerinti billenőfoglalat előnyei, hogy különböző átmérőjű optikai elemek befogására alkalmas adapter nélkül, az optikai elemek cseréje gyorsan elvégezhető, merev felépítése csökkenti a beállítókéz bizonytalanságából származó hibákat, csapágyazása akadozó csúszástól mentes, az optikai elemek két tengely körüli beállítása egymástól független, kezelése egyszerű, gyors.

A billenőfoglalat előnyösen alkalmazható optikai elemek két tengely körüli független beállítására. Egyaránt alkalmazható normál és interferomatikus méréseknél. Felhasználása ott előnyös, ahol nagy optikailag hasznos átmérő szükséges, illetve az optikai elemek gyakori cseréjére van szükség.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   20 1. Billenöfoglalat optikai elemek kétszabadságfokú állítására, amelynek állványa, csapággyal és mozgatókarral ellátott külső és belső gyűrűje van, azzal jellemezve, hogy a billenőfoglalatnak központosító betéttel (16), valamint cserélhető mikrométerrel ellátott pozicionáló

   25 szerve (13, 21) van a külső és belső gyűrűnek (14, 15) golyósoros csapágya (23, 48) van, ami szelencében (49) elhelyezett kisebb golyósora (25, 50) támaszkodó nagyobb acélgolyókból (26, 51) és állítócsavarból (27, 52) áll.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti billenőfoglalat kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a pozicionáló egység (13, 21) mozgatókarját (17, 18), a jusztírozóházban (40) egyik oldalról a cserélhető mikrométer (19,20), a másik oldalról pedig csapból (36) nyomórugóból (37) és állítócsavarból (38), állórugós ellenhajtás (42) fogja közre.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti billenőfoglalat kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a központosító egységnek (16), külső (65) és belső (66) gyűrűi vannak a külső gyűrűhöz (65) csappal (56), és hasítékkal (58) ellátott kar (55) csatlakozik, amelynek másik végén beállóláb (57) van, a belső gyűrűnek (66) pedig két beállító (59) és három feszítőcsapja (64) van, továbbá a belső gyűrű (66) elfordulásának biztosítására a külső (65) és belső gyűrűben (66) furat (60) van, feszítőrugóval (61) beállítócsavarral (62).