WO2001013156A1 - Anordnung zum verschwenken eines spiegels - Google Patents
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- WO2001013156A1 WO2001013156A1 PCT/DE2000/002773 DE0002773W WO0113156A1 WO 2001013156 A1 WO2001013156 A1 WO 2001013156A1 DE 0002773 W DE0002773 W DE 0002773W WO 0113156 A1 WO0113156 A1 WO 0113156A1
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- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
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Definitions
- the invention provides an arrangement for pivoting a mirror in at least one pivoting plane, with a supporting structure designed as a four-bar linkage in the at least one pivoting plane, two adjacent joints being arranged in a stationary manner, the mirror being held on the part of the supporting structure which is mounted between the two other movable joints is and wherein at least one side of the four-bar linkage has a different length than the opposite side, and with an adjusting device acting on the supporting structure.
- any adjustment of the supporting structure leads to a pivoting movement of the between the movable
- the mirror can be pivoted by an arbitrarily small angular amount via a larger adjustment movement of the supporting structure.
- the four-bar linkage can have any irregular shape in which not in each of the two pairs of sides with opposite sides are parallel to one another.
- the four-bar linkage preferably has the shape of a symmetrical trapezoid, the two parallel sides of which run between the two fixed joints or the two movable joints. Due to the symmetry of the supporting structure, the respective pivoting position of the mirror is independent of temperature.
- the supporting structure is preferably held in a rest position by a spring arrangement engaging it, from which it can be deflected against the spring force by means of the adjusting device.
- a particularly simple structural design of the support structure results from the fact that at least one of the joints, preferably all joints, is designed as a spring joint.
- the supporting structure is preferably designed as a hexahedron with four fixed joints and four movable joints.
- the spring arrangement can act on any movable part of the supporting structure, whereby in a preferred embodiment of the arrangement according to the invention it acts on the part holding the mirror.
- FIG. 1 shows an example of the basic structure of the arrangement according to the invention for pivoting a mirror in a pivoting plane
- Figure 2 shows another example of the basic structure of the inventive arrangement for pivoting the mirror in two mutually perpendicular pivot planes and
- FIGS. 3 and 4 show a preferred exemplary embodiment of the arrangement according to the invention in two different side views.
- Figure 1 shows a support structure 1 for a mirror 2, which coincides with the plane of the drawing
- the support structure 1 is designed as a quadrangle 3 (double rocker) with two adjacent fixed joints 4 and 5 and two movable joints 6 and 7. At least one page, e.g. 8, the four-bar linkage 3 has a different length than the opposite side 9. In the principle of the arrangement according to the invention shown here, all sides 8, 9, 10 and 11 of the four-bar linkage 3 are of different lengths.
- the mirror 2 is held on the part 12 of the supporting structure 1 which is mounted between the two movable joints 6 and 7.
- an adjusting device 14 On any movable part of the supporting structure 1, here the part 13 between the joints 5 and 7, an adjusting device 14, here illustrated by an adjusting screw, engages.
- the adjustment of the support structure 1 by the adjusting device 14 takes place against the force of a spring arrangement 15, which is shown here as a return spring acting on the part 13.
- a mirror 16 should be able to pivot two mutually perpendicular pivoting planes 17 and 18.
- a support structure 19 is designed as a hexahedron 20 with four fixed joints 21, 22, 23, 24 and four movable joints 25, 26, 27 and 28.
- the mirror 16 is held on a part 29 of the support structure 19 mounted between the movable joints 25 to 28.
- the hexahedron 20 here has the symmetrical shape of a truncated pyramid, the fixed joints 21 to 24 being in one plane and the movable joints 25 to 28 m being in a further plane parallel to this. Relative to each of the two pivoting planes 17 and 18, the supporting structure 19 thus forms an articulated quadrilateral in the form of a symmetrical trapezoid.
- On the part 29 of the support structure 19 is a
- Fixed lever 30, at the free end of an adjusting device 31 engages and adjusts the support structure 19 once in the pivot plane 17 and once in the pivot plane 18.
- the adjustment of the support structure 19 leads to a pivoting of the mirror 16 in the two pivoting planes 17 and 18.
- FIGS. 3 and 4 show in two different side views an exemplary embodiment of the arrangement according to the invention in accordance with the principle shown in FIG.
- the support structure 19 is made of a truncated pyramid-shaped metal body 45, the larger of the two parallel outer surfaces 32, 33 being used for mounting the support structure 19 on a solid base shown here and the smaller outer surface 33 for holding the mirror 16.
- the metal body 45 contains a bore 35 running along the pyramid axis 34, through which the lever 30 connected to the mirror 16 projects.
Landscapes
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Abstract
Um einen Spiegel in mindestens einer Verschwenkebene um einen geringen Winkelbetrag hochgenau verschwenken zu können, ist eine Tragkonstruktion (1) für den Spiegel (2) in der Verschwenkebene als Gelenkviereck (3) ausgebildet, wobei zwei benachbarte Gelenke (4, 5) ortsfest angeordnet sind, der Spiegel (2) an dem zwischen den beiden anderen beweglichen Gelenken (6, 7) gelagerten Teil (12) der Tragkonstruktion (1) gehalten ist und wobei mindestens eine Seite (8) des Gelenkvierecks (3) eine andere Länge als die gegenüberliegende Seite (9) aufweist.
Description
Beschreibung
Anordnung zum Verschwenken eines Spiegels
Insbesondere m optischen Geraten besteht oft das Erfordernis, einen zur Strahlablenkung dienenden Spiegel um einen geringen Winkelbetrag hochgenau verschwenken zu können. Die dazu erforderliche Versteileinrichtung kann daher sehr aufwendig sein, z.B. eine Stellschraube mit extrem geringer Gewindesteigung. Darüber hinaus muß bei einem derart fein einstellbaren Spiegel gewährleistet sein, daß dieser m der jeweils eingestellten Verschwenkstellung positionsfest, z.B. vibrationsfrei, gehalten ist.
Die Erfindung sieht eine Anordnung zum Verschwenken eines Spiegels m mindestens einer Verschwenkebene vor, mit einer in der mindestens einen Verschwenkebene als Gelenkviereck ausgebildeten Tragkonstruktion, wobei zwei benachbarte Gelenke ortsfest angeordnet sind, der Spiegel an dem zwischen den beiden anderen beweglichen Gelenken gelagerten Teil der Tragkonstruktion gehalten ist und wobei mindestens eine Seite des Gelenkvierecks eine andere Lange als die gegenüberliegende Seite aufweist, und mit einer an der Tragkonstruktion angreifenden Verstell- einrichtung.
Dadurch, daß mindestens eine Seite des Gelenkvierecks (Doppelschwinge) eine andere Lange als die gegenüberliegende Seite aufweist, fuhrt jede Verstellung der Tragkonstruktion zu einer Verschwenkbewegung des zwischen den beweglichen
Gelenken gelagerten und den Spiegel haltenden Teils um einen Winkel, dessen Betrag um so geringer ist, e geringer der Langenunterschied zwischen den genannten gegenüberliegenden Seiten ist. Auf diese Weise kann über eine größere Verstell- bewegung der Tragkonstruktion der Spiegel um einen beliebig geringen Winkelbetrag verschwenkt werden.
Prinzipiell kann das Gelenkviereck ede beliebige unregelmäßige Form aufweisen, bei der nicht in jedem der beiden Seitenpaare mit gegenüberliegenden Seiten diese parallel zueinander sind. Vorzugsweise weist das Gelenkviereck die Form eines symetrischen Trapezes auf, dessen beide parallelen Seiten zwischen den beiden ortsfesten Gelenken bzw. den beiden beweglichen Gelenken verlaufen. Aufgrund der Symmetrie der Tragkonstruktion ist die jeweilige Verschwenkstellung des Spiegels temperaturunabhangig .
Die Tragkonstruktion wird vorzugsweise durch eine an ihr angreifende Federanordnung in einer Ruheposition gehalten, aus der sie mittels der VerStelleinrichtung entgegen der Federkraft auslenkbar ist. Dabei ergibt sich ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau der Tragkonstruktion dadurch, daß mindestens eines der Gelenke, vorzugsweise alle Gelenke, als Federgelenk ausgebildet ist.
Soll ein räumliches Verschwenken des Spiegels in zwei unter- schiedlichen, vorzugsweise zueinander senkrechten Verschwenk- ebenen ermöglicht werden, so ist die Tragkonstruktion vorzugsweise als Hexaeder mit vier ortsfesten Gelenken und vier beweglichen Gelenken ausgebildet.
Die Federanordnung kann prinzipiell an jedem beliebigen beweglichen Teil der Tragkonstruktion angreifen, wobei sie bei einer bevorzugten Ausbildung der erfmdungsgemaßen Anordnung an dem den Spiegel haltenden Teil angreift.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung bezug genommen; im einzelnen zeigen,
Figur 1 ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau der erfm- dungsgemaßen Anordnung zum Verschwenken eines Spiegels in einer Verschwenkebene,
Figur 2 ein weiteres Beispiel für den prinzipiellen Aufbau der erfmdungsgemaßen Anordnung zum Verschwenken des Spiegels in zwei zueinander senkrechten Verschwenkebenen und die
Figuren 3 und 4 ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der er- fmdungsgemaßen Anordnung in zwei unterschiedlichen Seitenansichten .
Figur 1 zeigt eine Tragkonstruktion 1 für einen Spiegel 2, der in einer mit der Zeichnungsebene zusammenfallenden
Verschwenkebene um eine geringe Winkelstellung schwenkbar sein soll. Die Tragkonstruktion 1 ist als Gelenkviereck 3 (Doppelschwinge) mit zwei benachbarten ortsfesten Gelenken 4 und 5 und zwei beweglichen Gelenken 6 und 7 ausgebildet. Mindestens eine Seite, z.B. 8, des Gelenkvierecks 3 weist andere Lange als die gegenüberliegende Seite 9 auf. Bei dem hier gezeigten Prinzip der erfmdungsgemaßen Anordnung sind alle Seiten 8, 9, 10 und 11 des Gelenkvierecks 3 unterschiedlich lang. Der Spiegel 2 ist an dem zwischen den beiden be- weglichen Gelenken 6 und 7 gelagerten Teil 12 der Tragkonstruktion 1 gehalten. An einem beliebigen beweglichen Teil der Tragkonstruktion 1, hier dem Teil 13 zwischen den Gelenken 5 und 7 greift eine Versteileinrichtung 14, hier durch eine Stellschraube verdeutlicht, an. Die Verstellung der Tragkonstruktion 1 durch die VerStelleinrichtung 14 erfolgt entgegen der Kraft einer Federanordnung 15, die hier als an dem Teil 13 angreifende Ruckstellfeder dargestellt ist.
Ware die Tragkonstruktion 1 als Parallelogramm ausgebildet, so wurde jede Verstellung der Tragkonstruktion 1 zu einer
Parallelverschiebung des Spiegels 2 innerhalb der Zeichnungsebene fuhren. Da jedoch die Form der Tragkonstruktion 1 von der eines Parallelogramms abweicht, fuhrt der Spiegel 2 zusätzlich zu seiner Verschiebung eine Verschwenkbewegung aus, wobei der Winkelbetrag, um den der Spiegel 2 verschwenkt wird, um so geringer ausfallt, e geringer das Gelenkviereck 3 der Tragkonstruktion 1 von der Parallelogrammform abweicht.
Bei dem in Figur 2 gezeigten prinzipiellen Beispiel der erfmdungsgemaßen Anordnung soll ein Spiegel 16 zwei zueinander senkrechten Verschwenkebenen 17 und 18 verschwenkbar sein. Dazu ist eine Tragkonstruktion 19 als Hexaeder 20 mit vier ortsfesten Gelenken 21, 22, 23, 24 und vier beweglichen Gelenken 25, 26, 27 und 28 ausgebildet. Der Spiegel 16 ist an einem zwischen den beweglichen Gelenken 25 bis 28 gelagerten Teil 29 der Tragkonstruktion 19 gehalten. Das Hexaeder 20 weist hier die symetrische Form eines Pyrami- denstumpfes auf, wobei die ortsfesten Gelenke 21 bis 24 in einer Ebene und die beweglichen Gelenke 25 bis 28 m einer dazu parallelen weiteren Ebene liegen. Bezogen auf jede der beiden Verschwenkebenen 17 und 18 bildet die Tragkonstruktion 19 somit jeweils ein Gelenkviereck in Form eines symetrischen Trapezes. An dem Teil 29 der Tragkonstruktion 19 ist ein
Hebel 30 befestigt, an dessen freien Ende eine VerStelleinrichtung 31 angreift und die Tragkonstruktion 19 einmal in der Verschwenkebene 17 und einmal in der Verschwenkebene 18 verstellt. Die Verstellung der Tragkonstruktion 19 fuhrt zu einer Verschwenkung des Spiegels 16 in den beiden Verschwenkebenen 17 und 18.
Die Figuren 3 und 4 zeigen in zwei unterschiedlichen Seitenansichten ein Ausfuhrungsbeispiel der erfmdungsgemaßen Anordnung entsprechend dem m Figur 2 gezeigten Prinzip. Die Tragkonstruktion 19 ist aus einem pyramidenstumpfformigen Metallkorper 45 gearbeitet, wobei die größere der beiden parallelen Außenflachen 32, 33 zur Montage der Tragkonstruktion 19 auf einer hier gezeigten festen Unterlage und die kleinere Außenflache 33 zur Halterung des Spiegels 16 dient. Der Metallkorper 45 enthalt eine entlang der Pyramidenachse 34 verlaufende Bohrung 35, m die der mit dem Spiegel 16 verbundener Hebel 30 hineinragt. Im Bereich zwischen den beiden parallelen Außenflachen 32 und 33 sind jeweils m der Mitte der trapezförmigen Außenflachen des Metallkorpers 45 in Richtung zur Pyramidenachse 34 bis zur Bohrung 35 durchgehende Schlitze 36 und 37 eingebracht, so daß dadurch
in dem Metallkorper 45 vier Stutzen 38, 39, 40, 41 ausgebildet werden, die von den Schlitzen 36 und 37 getrennt werden und außerhalb der Schlitze 36 und 37 zu den Außenflachen 32 und 33 hin miteinander verbunden sind. An den zu den Außenflachen 32 und 33 hin liegenden Enden der Schlitze 36 und 37 sind in den Stutzen 38 bis 41 durch Material- schwachung in Form von Ausnehmungen 42 die Gelenke 21 bis 28 als Federgelenke ausgebildet. Zur Verstellung der Tragkonstruktion 19 können z.B. Stellschrauben in Richtung der Pfeile 43 und 44 durch die Schlitze 36 und 37 hindurch auf den Hebel 30 einwirken.
Claims
1. Anordnung zum Verschwenken eines Spiegels (2) in mindestens einer Verschwenkebene, - mit einer in der mindestens einen Verschwenkebene als Gelenkviereck (3) ausgebildeten Tragkonstruktion (1), wobei zwei benachbarte Gelenke (4, 5) ortsfest angeordnet sind, der Spiegel (2) an dem zwischen den beiden anderen beweglichen Gelenken (6, 7) gelagerten Teil (8) der Trag- konstruktion (1) gehalten ist und wobei mindestens eine
Seite (8) des Gelenkvierecks (3) eine andere Lange als die gegenüberliegende Seite (9) aufweist, und mit einer an der Tragkonstruktion (1) angreifenden VerStelleinrichtung (14).
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gelenkviereck (3) die Form eines symetrischen Trapezes aufweist, dessen parallele Seiten zwischen den beiden ortsfesten Gelenken bzw. zwischen den beiden beweglichen Gelenken verlaufen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Tragkonstruktion (1) eine diese in einer Ruheposition haltende Federanordnung (15) angreift.
4. Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Bildung der Federanordnung mindestens eines der Gelenke (z.B. 21) als Federgelenk ausgebildet ist (Figur 3, 4) .
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tragkonstruktion (19) als Hexaeder (20) mit vier ortsfesten Gelenken (21, 22, 23, 24) und vier beweglichen Gelenken (25, 26, 27, 28) ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die VerStelleinrichtung (31) an dem den Spiegel (16) haltenden Teil (29, 30) angreift.
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