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Geradlinige Einstellvorrichtung,
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insbesondere für optische Messungen Gegenstand der Erfindung ist
eine geradlinige Einstellvorrichtung, insbesondere für optische Messungen.
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Charakteristisch für den Aufbau der bekannten geradlinigen Einstellvorrichtungen
ist, dass sie einen sich auf die in der Grundplatte ausgearbeitete unterschiedliche
Profile aufweisende mit Gleit- oder Wälzelementen versehene Führung abstützenden
Objekttisch besitzen. Zur Bewegung des Objekttisches dient die unmittelbar an diesen
angeschlossene Mikrometer- bz».
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Feineinstellschraube. - Charkteristisch für die in dieser Weise aufgebauten
Einstellvorrichtungen sind das stockende Gleiten, der zufolge der Reibung auftretende
Verschleiss, die Verschmutzung des Schmierstoffes der gleitenden Flächen und die
mit dem Tisch direkt in Eingriff stehende, zur Bewegung dienende Mikrometer- bzw.
Feineinstellschraube. Diese Konstruktionsmerkmale setzen der mit diesen Einstellvorrichtungen
erreichbaren Messgenauigkeit und der reproduzierbaren Einstellgenauigkeit eine sehr
strenge obere Grenze, wobei ihre Herstellung zugleich eine ausserordentliche feine
Oberflächenbearbeitung höchster Präzision und wärmebehandelte Werkstoffe erfordert
und deshalb kostenauSwendig ist.
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Die Nachteile der bekannten Einstellvorrichtung sind demnach folgende:
1. infolge der für die Gleit- oder Rollführungen charakteristischen stockenden Gleitung,
der Abnutzung und der Verschmutzung sind ihre Messgenauigkeiten gering, 2. die erreichbare
Messgenauigkeit wird durch die Grundteilung der mit dem Objekttisch unmittelbar
verbundenen zur Bewegung dienenden Mikrometerschraube bestimmt,
3.
die Schmierung erfordernden Gleitflächen können unter Vakuum und bei extremen Temperaturen
nicht benutzt werden, 4. ihre Herstellung erfordert eine ausserordentlich feine
Oberflächenbearbeitung hoher Genauigkeit sowie wärmebehandelte Werkstoffe und ist
deshalb kostenaufwendig.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer geradlinigen Einstellvorrichtung,
bei der die Führung des Objekttisches reibungs-und spielfrei ausgeführt ist. Die
den Tisch bewegende Dlikrometerschraube soll mittels einer eine grosse Ubersetzung
aufweisenden reibungs- und spielfreien Übersetzung indirekt mit dem Objekttisch
verbunden sein, wodurch eine im Vergleich zu den bekannten Lösungen um eine Grössenordnung
höhere Mess-und Reproduktionsgenauigkeit erreicht wird und zugleich keine ausserordentlich
feine Oberflächenbearbeitung und keine wärmebehandelten Werkstoffe benötigt werden,
so dass auch die Herstellung wirtschaftlich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zu schein
der Grundplatte und dem Träger des Objekttisches ein Ausgleichsglied und zwischen
dem Objekttisch und der Niktrometerschraube ein Bewegungshebel vorgesehen sind.
Das Ausgleichsglied ist durch Blattfedern sowohl mit der Grundplatte als auch mit
dem Träger des Objekttisches verbunden. Der Bewegungshebel hingegen, an dem sich
die Miktrometerschraube abstützt, ist mittels eines Querfedergelenks an die Grundplatte
und mittels eines elastischen Gelenks an den Träger des Objekttisches angeschlossen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind auf der
Grundplatte der Vorrichtung senkrecht hervorstehenden Ansätze angeordnet. Zwischen
der Grundplatte sowie dem Obekttisch sind das Ausgleichsglied und der Träger des
Objekttisches und zwischen dem Objekttisch und der zur Bewegung dienenden Mikrometerschraube
der Bewegungshebel angeordnet. Das AusEleichsglied ist durch Blattfedern mit den
Ansätzen der Grundplatte
und ebenfalls durch Blattfedern mit dem
Träger des Objekttisches verbunden, wobei der Träger durch eine Spiralfeder an den
Ansatz der Grundplatte angeschlossen ist. Der Bewegungshebel der Vorrichtung ist
mittels eines Querfedergelenks an den Ansatz der Grundplatte und mittels einer Blattfeder
an den Trägern des Objekttisches angeschlossen, wobei schliesslich die zur Bewegung
dienende Mikrometerschraube durch einen Ansatz der Grundplatte geführt, auf dem
Bewegungshebel abgestützt ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt die Vorrichtung
auch einen zweiten rahmenförmigen Bewegungshebel, wobei der erste Bewegungshebel,
auf den sich die Mikrometerschraube abstützt, das Ausgleichsglied und den Trager
des Objekttisches, der zweite Bewegungshebel hingegen nur den Träger des Objekttisches
einschliesst und mittels eines QuerfedergeXPkes an einen Ansatz der Grundplatte
und mittels einer mit Blattfeder versehenen Druckstange an den ersten Bewegungshebel,
an den Träger des Objekttisches hingegen mittels einer Blattfeder angeschlossen
ist.
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Ausführungsbeispiele von bekannten und von erfindungsgemässen geradlinigen
Einstellvorrichtungen sind in Zeichnungen dargestellt. In der Zeichnung zeigen:
Fig.l+la eine teilweise geschnittene bekannte, nit prismatischer Gleitführung versehene
Einstellvorrichtung und deren Querschnitt, Fig. 2+2a eine andere bekannte, teilweise
geschnittene Einstellvorrichtung mit einer Kugelrollbahnführung und deren Querschnitt,
Fig. 3 die erfindungsgemässe geradlinige Einstellvorrichtung,
Fig.
4 eine Querschnittansicht des ersten einarmigen Hebels und Fig. 5 eine Querschnittansicht
des zweiten einarmigen Hebels.
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In den Fig. 1 und la, die die bekannte mit prismatischer Gleitführung
versehene Einstellvorrichtung darstellen, ist der Objekttisch 1 mittels der Führung
2 an die Grundplatte 3 angeschlossen. Die Bewegung des Objekttisches wird durch
eine an der Grundplatte 3 befestigte Mikrometerschraube (Feineinstellschraube) 4
gesichert. Die zur Bewegung dienende Mikrometerschraube 4 ist in die in der Bohrung
des Objekttisches 1 und der Grundplatte 3 angeordnete geschlitzte Hülse eingepasst
und durch diese Hülse mittels der Feststellschraube 7 an die Grundplatte 3 befestigt.
Die Antriebschraube 8 der Mikrometerschraube 4 ist mittels des Mitnehmerrings 5
mit dem Objekttisch 1 verbunden.
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Bei der in den Fig.2 und 2a dargestellten, mit der bekannten Wälzführung
versehenen Einstellvorrichtung ist der Objekttisch 11 mittels der Wälzelemente 12
an die Grundplatte 13 angeschlossen. Die Bewegung des Objekttisches 11 wird durch
die Mikrometerschraube 14 gesichert. Für die mit den bekannten Gleit- bzw. Rollführungen
versehenen Einstellvorrichtungen ist die stockende Bewegung charkteristisch, derzufolge
sie für genauere Messungen und Positionseinstellungen nicht verwendet werden können.
Die zur Bewegung dienende Miktrometerschraube 14 ist unter Zwischenfügung der geschlitzten
Hülse 16 auch hier an dem Objekttisch 11 und der Grundplatte 13 mittels der Feststellschraube
17 befestigt. Die Antriebsschraube 18 der Miktrometerschraube 14 ist auf die auch
in Fig. 1 dargestellte Weise mit Hilfe des Mitnehmerringes 15 mit dem Objekttisch
11 verbunden.
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Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der
erfindungsgemässen Einstellvorrichtung. Auf der Grundplatte 21 der Vorrichtung sind
senkrecht vorstehende Ansätze 35,36,37,38 und 39 vorgesehen. An den ersten Ansatz
35 und an den zweiten Ansatz 36 ist jeweils das eine Ende der beiden Blattfedern
22 befestigt, an deren beide anderen Enden das auf einer Parabelbahn sich bewegende
Ausgleichsglied 23 angeschlossen ist.
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Das eine Ende der Blattfedern 26 ist an dem Ausgleichs glied 23, das
andere Ende in dem geradegeführten Träger 25 befestigt, an dem der die zu messende
und positionsmässig einzustellende Einheit tragende Objekttisch 24 befestigt ist.
Der Mitnehmerpunkt A ist mittels der Blattfeder 33 durch eine aus reibungs- und
spielfreien querstehenden Blattfedern geeigneter geometrischer Anordnung bestehende,
an dem Ansatz 38 der GrunLatte 21 an dem Querfedergelenk 31 aufgehängte, einen zweiten
einarmigen Hebel 32 bildende Bewegungsstange an dem Träger 25 angeschlossen.
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Der zweite Bewegungshebel 32 der ebenfalls rahmenförmig ausgeführt
ist, umfasst mit seiner oeffnung den Träger 25.
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Der Angriffspunkt B des zweiten Bewegungshebels 32 ist über eine mit
Blatt federn versehene Druckstange 30 an den Mitnehmerpunkt C des mit einer aus
reibungs- und spielfreien, querstehenden Blattfedern geeigneter geometrischer Anordnung
versehen und an dem Ansatz 37 der Grundplatte 21 an das Querfedergelenk 27 aufgehängten
ersten Bewegungshebels 28 angeschlossen. Die rahmenförmige oeffnung des ersten Bewegungshebels
28 umfasst den Träger 25 und das Ausgleichsglied 23. An den Angriffspunkt D des
ersten Bewegungshebels 28 ist die an den zweiten Ansatz 36 der Grundplatte 21 befestigte,
zur Bewegung dienende Miktrometerschraube 29 angeschlossen. Die konstante, spielfreie
Verbindung zwischen dem ersten Bewegungshebel 28 und der zur Bewegung dienenden
Miktrometerschraube 29 wird durch die an den fünften Ansatz 39 der Grundplatte 21
angeschlossene Spiralfeder 32 gesichert.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einstellvorrichtung ist folgende:
Die Grundplatte 21 wird an dem Ständer befestigt. Das im Vergleich zum Ständer zu
messende bzw. einzustellende Element, z.B. ein optischer Spiegel, wird an dem Objekttisch
24 befestigt. Die momentane Position des einzustellenden bzw. zu messenden Elementes
kann auf der Skala der Miktrometerschraube 29 kontinuierlich dadurch abgelesen werden,
dass die abelesenen Bewegungswerte der Mikrometerschraube 29 im Verhältnis der Übersetzung
des ersten Bewegungshebels 28 und des zweiten Bewegungshebels 32 vermindert werden.
Ist die Übersetzung dieses Systems beispielsweise m = 10, so entspricht eine Bewegung
der Mikrometerschraube 29 mit einer Grundteilung von 0,01 mm einer Bewegung des
Objekttisches von 0,001 mm. Die auf die Grundplatte 21 bezogen geradlinige elastische
Führung des Objekttisches 24 ist dadurch gesichert, dass auf den an dem ersten Ansatz
35 sowie dem zweiten Ansatz 36 der Grundplatte 21 befestigten Blattfedern 22 das
sich auf einer parabolischen Bahn bewegende Ausgleichsglied 23 aufgehängt ist, an
welches die Blattfedern 26 und an diese der Träger 25 befestigt sind.
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Das so angeordnete Ausgleichsglied 23 und der Träger 25 bewegen sich
entlang von im Vergleich zueinander um 1800 gedrehten gleichen parabolischen Bahnen.
Als Resultante der beiden Bewegungen bewegt sich der Träger 25 im Vergleich zur
Grundplatte 21 auf einer geradlinigen Bahn.
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Die erfindungsgemässe Einstellvorrichtung verfügt über nachstehende
vorteilhafte Eigenschaften: 1. Sie beseitigt die aus der für die Gleit- und Rollführungen
charakteristischen stockenden Gleitung, ferner der Abnutzung und der Verunreinigung
resultierenden Reproduktionsungenauigkeiten, so dass eine um eine Grössenordnung
höhere Reproduktionsgenauigkeit erzielt werden kann.
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2. Die zur Einstellung verwendete Mikrometerschraube ist über eine
geeignet gewählte Übersetzung indirekt an den Objekttisch angeschlossen, wodurch
die Teilung der Einstellskala um eine Grössenordnung feiner gewählt werden kann.
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3. Da die Führungen keine Schmierung benötigen, ist der Anwendungsbereieh
des Gerätes grösser, seine Wartung einfacher und das Gerät ist gegen Verschmutzung
unempfindlicher, es kann beispielsweise auch in Vakuumeinrichtungen verwendet werden.
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4. Die Einrichtung kann mit relativ einfachen technischen Mitteln
und wirtschaftlich hergestellt werden.