LT5448B

LT5448B - Positioning device of optical elements

Info

Publication number: LT5448B
Application number: LT2005106A
Authority: LT
Inventors: Ramutis BANSEVIČIUS; Algimantas BUBULIS; Rumualdas ŠATKUS
Original assignee: Kauno technologijos universitetas
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-11-26
Also published as: LT2005106A

Abstract

The invention relates to instruments, specifically to positioning devices of optical elements. Positioning device of optical elements comprises a frame (1) in which is fixed a feed and rectilinear motion drive, which comprises piezoelement (2) with electrodes fixed between dampers (4), one of which is divided lengthwise and crosswise in to paired number of symmetrical parts, connected in pairs, which by switch connected to electronic excitation - control block and optical element (10). Device comprises two pressing regulators (5) fixed in upper wall of a frame (1) and into piezoelement (2), and a feed comprises two trapeze shaped segments (2) with central cuts, separator (8) with balls (9) and spring strip (11). One of a trapeze shaped segment (7) contacts by friction proof element (3) with piezoelement (2), and second by a spring strip (11) with fixed optical element (10) is fixed to a frame (1), then separator (8) with balls (9) is placed between obigue parallel planes of trapeze shaped segments

Description

Išradimas yra priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai optinių elementų pozicionavimo įrenginiams.The invention relates to the field of devices, in particular positioning devices for optical elements.

Yra žinomas optinių elementų pozicionavimo įrenginys, kurį sudaro korpusas su kreipiančiosiomis, kuriose judamai įtvirtinta pastūma su tiesialinijinio judesio sraigtine pavara. Ant horizontaliosios pastūmos plokštumos yra pritvirtintas optinis elementas (žiūr. STANDA, Opto-Mechanical Products, 2002, 7-2 psl.).There is known a positioning device for optical elements consisting of a housing with guide rails in which a movable fixed feed with a linear motion helical gear is provided. An optical element is mounted on the horizontal feed plane (see STANDA, Opto-Mechanical Products, 2002, page 7-2).

Nurodytame įrenginyje pozicionavimas atliekamas mechaniškai, sraigtinė pavara, kur pasireiškia žmogiškasis faktorius, todėl neįmanoma pasiekti reikiamo pozicionavimo tikslumo ir greitaeigiškumo.In the specified device, positioning is performed mechanically by means of an auger driven by a human factor, which makes it impossible to achieve the required positioning accuracy and speed.

Yra žinomas optinių elementų pozicionavimo įrenginys, susidedantis iš korpuso su kreipiančiosiomis, kuriose judamai įtvirtinta pastūma su tiesialinijinio judesio pavara ir optinio elemento, pritvirtinto ant pastūmos horizontaliosios plokštumos, kur tiesialinijinio judesio pavarą sudaro laikiklis, kuriame iš vienos pusės tarp slopintuvų įtvirtintas pjezoelementas su elektrodais, o iš kitos pusės vienas jo šonas standžiai, per trinčiai atsparų elementą, įremtas į pastūmą, kitas - įremtas į spyruokles, o pjezoelemento elektrodai, iš kurių vienas padalintas išilgai ir skersai į porinį skaičių simetrinių dalių, kurios poromis skersai sujungtos tarp savęs, per jungiklį prijungti prie elektroninio sužadinimo- valdymo bloko ( žiūr. LT paraiška išradimui Nr.2003 102, G02 B 27/62, Valstybinio Patentų biuro oficialus biuletenis , 2005-07-25).There is known an optical element positioning device consisting of a housing with guides in which a movable feed is provided with a linear motion actuator and an optical element mounted on a horizontal feed plane, wherein the linear motion actuator consists of a holder having a piezoelectric element on one side between the dampers. on the one hand, one side of which is rigid, through a friction-resistant element, pushed against the other, pressed against the other by springs, and piezoelectric electrodes, one of which is divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical portions interconnected in pairs. at the electronic excitation control unit (see LT Application No. 2003/2003 102, G02 B 27/62, Official Bulletin of the State Patent Bureau, 25 July 2005).

Nurodytame prototipe pozicionavimas atliekamas pjezopavaros pagalba, kurioje naudojamas pjezoelementas su elektroniniu sužadinimo-valdymo bloku. Dėl kreipiančiosiose esančio laisvumo, kuriose yra įmontuota pastūma su optiniu elementu, negalima pasiekti reikiamo pozicionavimo tikslumo.In the above prototype, positioning is performed by a piezo actuator, which uses a piezo element with an electronic excitation control unit. Due to the slack in the guides, which incorporate a feed with optical element, the required positioning accuracy cannot be achieved.

Išradimo tikslas - pozicionavimo tikslumo padidinimas.The object of the invention is to increase the accuracy of positioning.

lišradimo tikslas yra pasiekiamas tuo, kad į optinių elementų pozicionavimo įrenginį, susidedantį iš korpuso, kuriame įtvirtinta pastūma ir tiesialinijinio judesio pavara, kurią sudaro tarp slopintuvų įtvirtintas pjezoelementas su elektrodais, iš kurių vienas padalintas išilgai ir skersai į porinį skaičių simetrinių dalių, poromis skersai sujungtų tarp savęs, kurie per jungiklį sujungti su elektroninio sužadinimo- valdymo bloku ir optinio elemento, naujai įvesti du prispaudimo reguliatoriai, įtvirtinti korpuso viršutinėje sienelėje ir įremti į pjezoelementą, o pastūma susideda iš dviejų trapecijos formos segmentų su centrinėmis išpjovomis,The object of the invention is achieved by the fact that the positioning device of the optical elements consisting of a body having a feed and a linear motion actuator consisting of a piezoelectric element mounted between the dampers, one of which is divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical parts between themselves, which are connected via a switch to the electronic excitation control unit and the optical element, two newly introduced pressure regulators, mounted on the upper wall of the housing and resting on the piezo element, the feed consists of two trapezoidal segments with central notches,

-2separatoriaus su rutuliukais ir spyruoklinės juostelės, kur vienas iš trapecinių segmentų kontaktuoja per trinčiai atsparų elementą su pjezoelementu, o kitas standžiai per spyruoklinę juostelę, ant kurios tvirtinamas optinis elementas, pritvirtintas prie korpuso, be to separatorius su rutuliukais įmontuotas tarp trapecinių segmentų nuožulniųjų, lygiagrečių viena kitos atžvilgiu, plokštumų.-2 a separator with balls and a spring strip, where one of the trapezoidal segments contacts a friction-resistant element with a piezo-element and the other rigidly through a spring strip on which the optical element is attached to the housing and the bead separator is mounted between the trapezoidal segments with respect to each other, planes.

Išradimais paaiškinamas brėžiniais: 1 brėž. - bendra įrenginio schema, 2 brėž .- trapecinio segmento projekcija iš šono ir viršaus.The invention is explained in the drawings: FIG. - General layout of the device, Figure 2 - Side and top projection of trapezoidal segment.

Optinių elementų pozicionavimo įrenginys susideda iš korpuso 1, jame patalpinto pjezoelemento 2 su elektrodais, iš kurių vienas padalintas išilgai ir skersai į porinį skaičių simetrinių dalių, kurios poromis skersai sujungtos tarp savęs, trinčiai atsparaus elemento 3, dviejų slopintuvų 4, dviejų prispaudimo reguliatorių 5, eliminuojančių bet kokį sistemos laisvumą dviejų fiksatorių 6, dviejų trapecijos formos segmentų 7 su centrinėmis išpjovomis, separatoriaus 8 su trimis rutuliukais 9, optinio elemento 10 ir spyruoklinės juostelės 11. Trapecijos formos segmentų 7 centrinės išpjovos skirtos segmentų fiksavimui korpuse 1 ir apsprendžia segmentų padėtį ir eigą horizontaliąja bei vertikaliąja kryptimis.The optical element positioning device consists of a housing 1, a piezo element 2 with electrodes, one of which is divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical parts interconnected in pairs, a friction-resistant element 3, two dampers 4, two pressure regulators 5, eliminating any slack in the system by means of two latches 6, two trapezoidal segments 7 with central notches, a separator 8 with three spheres 9, an optical element 10 and a spring bar 11. The central recesses of the trapezoidal segments 7 are for securing the segments in the housing 1 and horizontal and vertical directions.

Įrenginys dirba sekančiai.The unit operates as follows.

Iš elektroninio sužadinimo-valdymo bloko ( brėžinyje nepavaizduotas) paduodamas rezonansinio dažnio elektros signalas į pjezoelemento 2 elektrodo simetrines dalis. Pjezoelemente 2 atsiranda kryptingos mechaninės deformacijos. Kontaktinėje zonoje mechaninė deformacija, per trinčiai atsparų elementą 3, veikia į vieną iš trapecijos formos segmentų 7 ir suteikia jam tiesialinijinį judesį horizontaliąja kryptimi. Per rutuliukus 9, esančius sepatratoriuje 8, perduodamas judesys kitam trapecijos formos segmentui 7, standžiai per spyruoklinę juostelę 11 įtvirtintam korpuse 1. Ant spyruoklinės juostelės 11 yra standžiai pritvirtintas optinis elementas 10 . Padavus signalą į kitas simetrines pjezoelemento 2 elektrodų dalis, gauname kryptingą trapecijos formos judamo segmento 7, kontaktuojančio su pjezoelementu 2 per trinčiai atsparų elementą 3, tiesialinijinį judesį priešinga kryptimi. To pasėkoje optinis elementas 10 pozicionuojamas vertikaląja kryptimi. Pozicionavimo tikslumas priklauso nuo trapecijos formos segmentų 7 lygiagrečiųjų pagrindų ilgių santykio , pvz. : esant santykiui 1/10 ir judamam segmentui pasislinkus 1 mikrometrą horizontaliąja kryptimi, nejudamas trapecijos formos segmentas 7 pasislinks vertikalia kryptimi 1/10 mikrometro dydžiu, t. y 0,1 mikrometro. Korpuse 1 esantys fiksatoriai 6, fiksuoja segmentų 7 vertikalią padėtį judesio perdavimo mazge. Dėka prispaudimo reguliatorių 5 sudaroma pastovi viso prispaudimo mechanizmo įvarža, t.y eliminuojamas bet koks sistemos laisvumas.From the electronic excitation control unit (not shown in the drawing), a resonant frequency electrical signal is applied to the symmetrical portions of the piezoelectric element 2 electrode. Directional mechanical deformations occur in piezo element 2. In the contact area, the mechanical deformation through a friction-resistant member 3 acts on one of the trapezoidal segments 7 and gives it linear motion in a horizontal direction. Through the balls 9 in the sepatrator 8, motion is transmitted to the other trapezoidal segment 7, rigidly mounted on the spring body 11 in the housing 1. The optical element 10 is rigidly mounted on the spring bar 11. By applying the signal to other symmetrical portions of the electrodes of piezoelectric element 2, we obtain a directional linear movement of the trapezoidal movable segment 7 in contact with the piezoelectric element 2 through the abrasion-resistant element 3. As a result, the optical element 10 is positioned vertically. The positioning accuracy depends on the ratio of the lengths of the 7 parallel bases of the trapezoidal segments, e.g. : with a ratio of 1/10 and a displacement of the movable segment of 1 micrometer in the horizontal direction, the stationary trapezoidal segment 7 will displace in the vertical direction by 1/10 micrometer, i.e. y 0.1 micrometer. The latches 6 in the housing 1 fix the vertical position of the segments 7 in the motion transmission unit. Thanks to the clamping regulators 5, a constant tension of the entire clamping mechanism is formed, thus eliminating any slack in the system.

-3Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma eliminuoja judamų detalių laisvumą ir užtikrina optinių elementų pozicionavimo tikslumą kurį apsprendžia trapecijos formos segmentų lygiagrečiųjų pagrindų ilgių santykis.-3 Compared to the prototype, the new set of structural elements eliminates the freedom of moving parts and ensures the positioning accuracy of optical elements as determined by the ratio of the lengths of the parallel substrates of the trapezoidal segments.

Claims

DEFINITION OF INVENTION

Optical element positioning apparatus, consisting of a housing incorporating a feed and linear motion actuator consisting of a piezoelectric element interposed between the silencers, one of which is divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical parts interconnected by a pair of switches. an electronic excitation control unit and an optical element, characterized by the introduction of two pressure regulators, mounted on the top wall of the housing and mounted on the piezo element, the feed consisting of two trapezoidal segments with central notches, a spherical separator and a spring bar the trapezoidal segments are contacted via a friction-resistant element with a piezo-element and the other rigidly through a spring bar on which the optical element is attached to the housing, and the ball-separator is mounted thereon. rp sloping planes of trapezoidal segments parallel to each other.