DD249989B1 - FINE-POSITIONING ADJUSTMENT DEVICE - Google Patents

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Richtungen der Schlitze vorzugsweise senkrecht zueinander stehen und die Richtungen der Stege parallel zueinander sind und ein Parallelversatz zwischen den Stegen vorhanden ist und die Stege in parallelen Ebenen hintereinander angeordnet sind.According to the invention the object is achieved in that the directions of the slots are preferably perpendicular to each other and the directions of the webs are parallel to each other and a parallel offset between the webs is present and the webs are arranged in parallel planes one behind the other.

Wenn man in einen quaderförmigen Körper senkrecht zu einer seiner Flächen zwei parallele Bohrungen dicht nebeneinander ausführt, so daß zwischen den Bohrungen nur ein schmaler Steg vorhanden ist, und wenn man weiterhin diesen quaderförmigen Körper von zwei parallelen Seiten so schlitzt, daß die Breite des Körpers vollkommen durchgetrennt wird und die Schlitztiefe bis zu den Bohrungen reicht, dann wird dieser Körper in zwei Teile geteilt, die lediglich durch einen schmalen federnden Steg aus dem Material dieses Körpers miteinander verbunden sind. Dabei ist die Richtung des Steges parallel zur Richtung der beiden Bohrungen. Wird eines der beiden Teile des Körpers als raumfest betrachtet und versieht man dieses Teil mit einem Gewinde, so daß durch eine Schraubendrehung eine Vorschubbewegung durch den Schütz gegen das nicht raumfeste Teil dieses Körpers erzeugt und damit die Schlitzhöhe vergrößert wird, dann führt jeder Punkt des nicht raumfesten Teiles des Körpers eine Drehbewegung um den Steg aus und die Bogenlänge, auf der sich der Punkt (Abtriebspunkt) bewegt, ist umso kleiner, je kleiner der Abstand des Abtriebspunktes zum Steg ist. Der Steg übernimmt dabei die Funktion eines körpereigenen Drehgelenkes. Damit kann die durch die Schraubendrehung vorgegebene Vorschubbewegung durch die Wahl des Abstandes des Abtriebspunktes vom Drehgelenk beliebig untersetzt werden.If one executes in a parallelepiped body perpendicular to one of its surfaces two parallel holes close to each other, so that between the holes only a narrow web is present, and if you continue this cuboid body of two parallel sides slits so that the width of the body completely is cut and the slot depth extends to the holes, then this body is divided into two parts, which are interconnected only by a narrow resilient web of the material of this body. The direction of the web is parallel to the direction of the two holes. If one of the two parts of the body regarded as space-tight and provides this part with a thread, so that by a screw rotation an advancing movement generated by the contactor against the non-fixed part of this body and thus the slot height is increased, then each point does not space-fixed part of the body from a rotational movement around the web and the arc length on which moves the point (output point) is smaller, the smaller the distance of the output point to the web is. The bridge takes on the function of a body-own rotary joint. Thus, the predetermined by the screw rotation feed movement can be arbitrarily reduced by the choice of the distance of the output point of the rotary joint.

Befestigt man am beweglichen Teil dieses Körpers einen dem obenbeschriebenen quaderförmigen Körper identischen zweiten quaderförmigen Körper, so daß die Richtung der Schlitze des zweiten Körpers senkrecht ist zur Richtung der Schlitze des ersten Körpers und daß jeder der beiden Stege, wenn man von ihrer deckungsgleichen Lage ausgeht, in Richtung seines Schlitzes um eine kleine Strecke verschoben ist, dann führt ein am zweiten Körper befestigter Abtriebspunkt beim Öffnen und Schließen der Schlitze in beiden Körpern eine von seinem Abstand von beiden Drehgelenken abhängige feinpositionierende Justierbewegung in vorwiegend senkrecht zueinander stehenden Koordinaten aus.Attaching to the moving part of this body a second parallelepiped body identical to that described above, so that the direction of the slots of the second body is perpendicular to the direction of the slots of the first body and that each of the two bars, assuming their congruent position, is shifted in the direction of its slot by a small distance, then attached to the second body output point leads when opening and closing the slots in both bodies from his distance from both hinges dependent fine-positioning adjustment movement in predominantly perpendicular coordinates from.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Fig. 1: zeigt die feinpositionierende Justiervorrichtung in einer Explosivdarstellung in der Herstellungsvariante aus zwei Körpern.Fig. 1: shows the fine-positioning adjusting device in an exploded view in the manufacturing variant of two bodies.

Im Körper 1 sind zwei parallele Bohrungen 3 und 4 dicht nebeneinander angeordnet, so daß zwischen ihnen ein schmaler Steg 5 stehenbleibt. Durch zwei Schlitze 6 und 7, die bis zu den Bohrungen 3 und 4 reichen, ist der Körper 1 in zwei Teile 8 und 9 geteilt, die lediglich durch den schmalen Steg 5 aus körpereigenem Material miteinander verbunden sind. Betrachtet man Teil 8 als raumfest, dann kann durch Hinein- oder Herausschrauben des Gewindebolzens der Einbaumeßschraube die Schlitzbreite vergrößert oder verringert werden, wobei beispielsweise eine Zugfeder zwischen Teil 8 und Teil 9 die ständige Anlage des Teiles 9 am Gewindebolzen garantiert. Während einer solchen Schraubbewegung führt Teil 9 gegenüber dem raumfesten Teil 8 eine Drehbewegung aus, deren Drehpunkt der Steg 5 ist. Deshalb übernimmt der Steg 5 die Funktion eines Drehgelenkes. Jeder Punkt (Abtriebspunkt) am Teil 9 führt eine Drehbewegung um das Drehgelenk 5 aus und die Bogenlänge, auf der sich der Abtriebspunkt bewegt, ist umso kleiner, je kleiner der Abstand zwischen dem Abtriebspunkt und dem Drehgelenk 5 ist.In the body 1, two parallel holes 3 and 4 are arranged close to each other, so that between them a narrow web 5 stops. By two slots 6 and 7, which extend to the holes 3 and 4, the body 1 is divided into two parts 8 and 9, which are interconnected only by the narrow web 5 of the body's own material. If you consider Part 8 as a space fixed, then the slot width can be increased or decreased by screwing in or unscrewing the threaded bolt of the mounting bolt, for example, a tension spring between Part 8 and Part 9 guarantees the permanent contact of the part 9 on the threaded bolt. During such a screwing part leads 9 relative to the spatially fixed part 8 from a rotational movement, the fulcrum of the web 5 is. Therefore, the web 5 takes over the function of a rotary joint. Each point (output point) on the part 9 performs a rotational movement about the pivot 5 and the arc length, on which the output point moves, the smaller, the smaller the distance between the output point and the pivot 5 is.

Körper 2 ist in gleicher Weise hergestellt wie Körper 1 und enthält deshalb ebenfalls zwei parallele Bohrungen 10 und 11, zwischen denen ein schmaler Steg 12 stehenbleibt und zwei parallele Schlitze 13 und 14, durch die Körper 2 von beiden Seiten bis zu den Bohrungen 10 und 11 vollständig durchtrennt ist.Body 2 is made in the same way as body 1 and therefore also contains two parallel holes 10 and 11, between which a narrow web 12 stops and two parallel slots 13 and 14, through the body 2 from both sides to the holes 10 and 11 is completely severed.

Fläche 15 des Körpers 1 ist mit der dazu parallelen Fläche 16 des Körpers 2 fest verbunden, wobei die Richtungen der Schlitze 6 und 7 bzw. 13 und 14 senkrecht zueinander stehen.Surface 15 of the body 1 is fixedly connected to the parallel surface 16 of the body 2, wherein the directions of the slots 6 and 7 or 13 and 14 are perpendicular to each other.

Ordnet man dem Drehgelenk 5 von Körper 1 den Ursprung eines (x,y)-Koordinatensystems zu und zeigt die x-Richtung in Richtung des Schlitzes 6 in Körper 1, dann hat nach dem Zusammenfügen beider Körper das Drehgelenk 12 von Körper 2 in diesem Koordinatensystem die Koordinaten P₁₂ (χ, Ду) und der Abtriebspunkt 17 an Körper 2 hat die Koordinaten P₁₇ (0, Ay). Der Abtriebspunkt befindet sich an einer starr mit dem Körper 2 verbundenen Aufnahme 18, die gemäß dem zu justierenden Objekt ausgebildet sein kann. Zur Justierung von Lichtleitfasern kann diese Aufnahme beispielsweise als keilförmige Nut gestaltet sein, wobei die Nut in bezug zum Körper 2 so angeordnet ist, daß sich die Faser im Abtriebspunkt 17 befindet.Assigning the pivot 5 of body 1 the origin of a (x, y) coordinate system and showing the x-direction in the direction of the slot 6 in body 1, then after the joining of both bodies, the pivot 12 of body 2 in this coordinate system the coordinates P ₁₂ (χ, Ду) and the output point 17 on body 2 have the coordinates P ₁₇ (0, Ay). The output point is located on a rigidly connected to the body 2 receptacle 18, which may be formed according to the object to be adjusted. For adjustment of optical fibers, this recording may for example be designed as a wedge-shaped groove, wherein the groove is arranged with respect to the body 2 so that the fiber is located in the output point 17.

Beim Öffnen und Schließen des Schlitzes 6 von Körper 1 führt deshalb der Abtriebspunkt 17eine Justierbewegung in x-Richtung und beim Öffnen und Schließen des Schlitzes 13 von Körper 2 eine Justierbewegung in y-Richtung aus.When opening and closing the slot 6 of body 1, therefore, the output point 17 carries out an adjustment movement in the x direction and during opening and closing of the slot 13 of body 2 an adjustment movement in the y direction.

Da die Justierbereiche naturgemäß sehr klein sind, bedeutet es keine funktioneile Einschränkung, daß die Bewegung des Abtriebspunktes auf einer Kreisbahn erfolgt.Since the adjustment ranges are naturally very small, there is no functional restriction that the movement of the output point takes place on a circular path.

Wählt man den Abstand zwischen Feinmeßschraube und Drehgelenk 5 beispielsweise zu 50mm und den Versatz Дх, Ду zwischen den Drehgelenken 5 und 12ζυΔχ = Ду = 0,5 mm und die Koordinate Ду des Abtriebspunktes 17 an Körper 2 in bezug zum Drehgelenk 5 ebenfalls zu Ду = 0,5 mm, dann erhält man eine Übersetzung der von den Gewindespindeln vorgegebenen Vorschubbewegung in die (x,y)-Abtriebsbewegung des Abtriebspunktes 17 von 100:1. Da das Teilungsintervall von Feinmeßspindeln üblicherweise 10 pm beträgt, sind also definiert ausführbare (x,y)-Positionierungen mit einer Feinfühligkeit von 0,1 pm möglich.If one chooses the distance between micrometer and swivel joint 5, for example, to 50mm and the offset Дх, Ду between the hinges 5 and 12ζυΔχ = Ду = 0.5 mm and the coordinate Ду of the output point 17 to body 2 with respect to the hinge 5 also to Ду = 0.5 mm, then one obtains a translation of the predetermined by the threaded spindles feed movement in the (x, y) -Abtriebsbewegung the output point 17 of 100: 1. Since the pitch interval of Feinmeßspindeln is usually 10 pm, so defined executable (x, y) -positioning with a sensitivity of 0.1 pm are possible.

Die Vorrichtung kann auch aus nur einem Körper hergestellt werden.The device can also be made from only one body.

Claims (1)

Feinpositionierende Justiervorrichtung, bestehend aus einem Körper oder aus zwei miteinander verbundenen Körpern, zwei schmalen Stegen als Drehgelenke des jeweiligen Körpers, wobei die Stege aus körpereigenem Material des jeweiligen Körpers erzeugt sind und der jeweilige Körper bis zu dem jeweiligen Steg vollständig geschlitzt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Richtungen der Schlitze (6,7) sowie der Schlitze (13,14) vorzugsweise senkrecht zueinander stehen und die Richtungen der Stege (5,12) parallel zueinander sind und ein Parallelversatz zwischen den Stegen (5,12) vorhanden ist und die Stege (5,12) in parallelen Ebenen hintereinander angeordnet sind.Fine positioning adjusting device, consisting of a body or two interconnected bodies, two narrow webs as hinges of the respective body, wherein the webs are produced from the body's own material of the respective body and the respective body is completely slit to the respective web, characterized characterized that the directions of the slots (6,7) and the slots (13,14) are preferably perpendicular to each other and the directions of the webs (5,12) are parallel to each other and a parallel offset between the webs (5,12) is present and the Webs (5,12) are arranged in parallel planes one behind the other. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Auf vielen Gebieten der Technik besteht die Aufgabe, ein Bauteil in bezug zu einem zweiten genau zu positionieren. Zu diesem Zweck werden Justiervorrichtungen verwendet.In many fields of technology, the object is to precisely position one component with respect to a second. For this purpose adjusting devices are used. Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise für Positionieraufgaben der Lichtleitfasertechnik benutzt werden, wenn z. B. einzelne Lichtleitfasern zueinander bzw. zu einem Lichtsender zu justieren sind und insbesondere kann die vorliegende Erfindung zur Justierung von Monomode-Lichtleitfasern zueinander bzw. zu einem Lichtsender, beispielsweise einer Laserdiode, verwendet werden.The present invention may preferably be used for positioning tasks of the optical fiber technique, when z. B. individual optical fibers to each other or to adjust to a light emitter and in particular, the present invention for adjusting single-mode optical fibers to each other or to a light emitter, such as a laser diode, are used. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Nach DE-OS 3246358 ist eine Vorrichtung zur spielfreien Verschiebung von Objekten bekannt, bei der die Unterlage und die Schwenkteile aus drei einen Abstand zueinander aufweisenden und gelenkig miteinander verbundenen Platten bestehen, die eine Grundplatte, eine Zwischenplatte und eine Trägerplatte bilden, wobei die Grundplatte über ein im Bereich einer Längsseite vorgesehenes erstes Gelenk mit der darüber angeordneten Zwischenplatte verbunden ist, die im Bereich auf der dem ersten Gelenk gegenüberliegenden Längsseite über ein zweites Gelenk mit der darüber angeordneten Trägerplatte verbunden ist. Weiterhin wird nach DE-OS 3246359 eine Justiervorrichtung zur spielfreien Verschiebung von Objekten angegeben, bei der die Schwenkteile aus zwei mit Abstand ineinander gesetzten Winkelstücken mit je einem zur Unterlage parallel liegenden Schenkel bestehen, von denen der untere Schenkel über ein die zweite Schwenkachse bildendes Gelenk ortsfest mit der Unterlage verbunden ist, und daß die Enden des jeweils anderen Schenkels über ein die erste Schwenkachse bildendes Gelenk miteinander verbunden ... sind.According to DE-OS 3246358 a device for play-free displacement of objects is known in which the pad and the pivoting parts consist of three spaced apart and articulated interconnected plates which form a base plate, an intermediate plate and a support plate, wherein the base plate via a provided in the region of a longitudinal side first joint is connected to the intermediate plate arranged above it, which is connected in the region on the longitudinal side opposite the first joint via a second joint with the carrier plate arranged above. Furthermore, according to DE-OS 3246359 an adjusting device for play-free displacement of objects specified in which the pivot parts consist of two spaced nested elbows each with a parallel to the underlying leg, of which the lower leg via a second pivot axis forming joint stationary is connected to the pad, and that the ends of the other leg are connected to each other via a joint forming the first pivot axis ... are. In DE-OS 3217298 wird eine Mikropositionier- und Justiervorrichtung, gekennzeichnet durch gelenkig miteinander verbundene Glieder,... angegeben.In DE-OS 3217298 a micropositioning and adjusting device, characterized by articulated links, ... specified. Nach DD 156452 ist ein x-y-Manipulator bekannt, bei dem die bewegliche Aufnahme über einen ersten Biegestab, dessen Längsachse in der ersten Richtung durch den Zentrierpunkt verläuft, mit Abstand fest mit einem Schenkel eines beweglichen 90°-Winkelhebels verbunden ist, und der zweite Schenkel des 90°-Winkelhebels über einen zweiten Biegestab, dessen Längsachse in der zweiten Richtung durch den Zentrierpunkt verläuft, mit Abstand fest mit einem ersten, auf einer Grundplatte befestigten, Lagerbock verbunden ist und daß ein zweiter, auf der Grundplatte befestiger. Lagerbock mit Abstand von dem ersten Schenkel des 90°-Winkelhebels und mit Abstand von der beweglichen Aufnahme angeordnet ist. Entsprechend der Lösung in der DD-PS 129691 wird der Bauelementeträger durch einen einseitigen offenen Schlitz in zwei Schenkel geteilt, wobei diese Schenkel durch eine in einem Schenkel oder in beiden Schenkeln winklig zum Schlitz eingeschraubte Verstellschraube um den verbleibenden Steg zueinander verstellbar sind. Nachteilig ist allen genannten Anordnungen, daß entweder nur ein Gelenk vorhanden ist oder bei Vorhandensein mehrerer Gelenke die zur Erzeugung der Justierbewegungen erforderlichen Gelenke in einer Ebene liegen und deshalb die erreichbare Übersetzung bei der vertretbaren äußeren Abmessungen zur Anordnung begrenzt ist.According to DD 156452 an xy-manipulator is known in which the movable receptacle is connected via a first bending rod whose longitudinal axis in the first direction passes through the centering point, at a distance fixed to a leg of a movable 90 ° angle lever, and the second leg of the 90 ° angle lever via a second bending bar whose longitudinal axis extends in the second direction through the centering point, at a distance fixed to a first, mounted on a base plate, bearing block is connected and that a second, fastened to the base plate. Bearing is spaced from the first leg of the 90 ° angle lever and spaced from the movable receptacle. According to the solution in DD-PS 129691 the component carrier is divided by a one-sided open slot into two legs, these legs are mutually adjustable by a screwed in one leg or in both legs at an angle to the slot adjusting screw to the remaining web. A disadvantage of all mentioned arrangements is that either only one joint is present or in the presence of several joints, the joints required for generating the Justierbewegungen lie in a plane and therefore the achievable translation is limited to the reasonable outer dimensions to the arrangement. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, eine technologisch einfach herstellbare feinpositionierende Justiervorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, Verschiebungen eines Bauteiles in (x,y)-Koordinaten mit einer Feinfühligkeit von 0,1 μιη definiert einzustellen, wobei keinerlei Präzisionsteile erforderlich sind. Die Vorrichtung ist mechanisch robust, spielfrei, rückwirkungsfrei, drehpunktstabil und damit konstant im Übersetzungsverhältnis, sie unterliegt keinem Verschleiß, ist unempfindlich gegenüber Verschmutzung und die Anzahl der miteinander verbundenen Teile ist auf ein Minimum reduziert.The aim of the invention is to provide a finely-adjusting device which can be produced in a technologically simple manner, which makes it possible to set displacements of a component in (x, y) coordinates with a sensitivity of 0.1 μm, whereby no precision parts are required. The device is mechanically robust, backlash-free, non-reactive, pivot-stable and thus constant in gear ratio, it is not subject to wear, is insensitive to contamination and the number of interconnected parts is reduced to a minimum. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feinpositionierende Justiervorrichtung in (x,y)-Koordinaten zu schaffen, bei der trotz räumlich kleiner Abmessungen eine hohe Übersetzung ^¹VOn typisch 100:1 erreichbar und in weiten Grenzen variierbarist.The invention has for its object to provide a finely-adjusting adjustment in (x, y) coordinates, in spite of spatially small dimensions, a high translation ^ ¹ VOn typically 100: 1 achievable and variierbarist within wide limits. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in bekannter Weise an einem Körper oder an zwei miteinander verbundenen Körpern zwei schmale Stege als Drehgelenke des jeweiligen Körpers vorhanden sind und der jeweilige Körper bis zu dem jeweiligen Steg vollständig geschlitzt ist.The object is achieved in that in a known manner to a body or two interconnected bodies two narrow webs are provided as hinges of the respective body and the respective body is completely slotted to the respective web.