DE3814829A1 - Anordnung zur verdrehung einer flaeche - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum einachsigen Verdrehen einer
Fläche für ein auszurichtendes Bauteil, insbesondere eines Spiegels, in
kleinen Einstellbereichen.
In der Raumfahrttechnik werden Anordnungen dieser Art z. B. zur Satelliten-
Kommunikation mittels Laserstrahlen verwendet. Um den Laserstrahl genau
zum Empfänger zu lenken, wird eine verdrehbare Spiegelanordnung mit Raumfahrteigenschaften
benötigt.
Raumfahrteigenschaften bedeuten in diesem Fall: Kleine Leistungsaufnahme,
kleines Gewicht, kompakte Bauweise, Wartungsfreiheit, lange Lebensdauer.
Wartungsfreiheit, kleines Gewicht, kompakte Bauweise und lange Lebensdauer
werden durch den mechanischen Aufbau bzw. durch die mechanische Anordnung
der einzelnen Bauteile erreicht. Um eine kleine Leistungsaufnahme zu erzielen,
werden Piezotranslatoren verwendet, deren Temperaturabhängigkeit
und Hysterese durch geeignete Anordnung der Sensoren und durch den Regelkreis
kompensiert werden. Die translatorische Bewegung des Piezotranslators
wird durch eine Hebelanordnung in eine Verdrehbewegung umgesetzt. Durch die
kleinen Verdrehbereiche der Spiegelanordnung von etwa 10′-15′ wird eine
große Linearität der Anordnung gewährleistet.
Das mechanische Parallelogramm besteht aus einem flachen Körper in den
Schlitze erodiert sind. Vier dünne mechanische Stege bilden Gelenkstellen,
die eine kleine translatorische Bewegung zulassen.
Auf das mechanische Parallelogramm ist eine aus zwei erodierten Schlitzen
und zwei mechanischen Verbindungen bestehende Hebelanordnung, die an drei
Punkten gelagert ist und auf deren Frontseite sich der zu verdrehende Spiegel
befindet, angeordnet.
Um die Mittelachse des mechanischen Parallelogramms ist der Piezotranslator
untergebracht. Er stützt sich auf der einen Seite am Grundkörper ab.
Auf der anderen Seite greift er in das Parallelogramm ein.
Dieser Piezotranslator kann bei größeren Abmessungen der erfindungsgemäßen
Anordnung ein auf dem freien Markt erhältlicher Piezotranslator oder, wenn
die erfindungsgemäße Anordnung bestimmte äußere Abmessungen nicht überschreiten
soll, ein nach eigenen Vorstellungen entwickelter Piezotranslator
sein.
Beide Piezotranslatoren sollten, um mechanische Zugspannungen am Piezotranslator
bei dynamischen Bewegungen zu vermeiden mechanisch, z. B. durch eine
Feder, vorgespannt sein. Die Feder ist auf der einen Seite zwischen dem
Piezotranslator und dem Grundkörper angeordnet. Auf der gegenüberliegenden
Seite befindet sich eine Justierschraube.
Über die Justierschraube kann die Nullstellung der Anordnung eingestellt
werden.
Die Kennlinie der Feder ist im Arbeitsbereich der Vorrichtung annähernd
konstant, so daß über den gesamten Arbeitsbereich der Vorrichtung eine
annähernd konstante Vorspannung des Piezotranslators erreicht wird.
Bei Längenänderungen des Piezotranslators wird eine Verschiebung des
Parallelogramms und über die Hebelanordnung eine Verdrehung des Spiegels
erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Anordnung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in einem Schnitt entlang der Längsachse
der Anordnung,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel in einer Frontansicht,
Fig. 5 einen prinzipiellen Aufbau einer Weiterbildung.
In Fig. 1 ist mit 1 der Grundkörper der Anordnung bezeichnet. Auf diesem
Grundkörper 1 ist ein mechanisches Parallelogramm, bestehend aus drei
mechansichen Verbindungen A, B, C angeordnet. Die vierte mechanische Verbindung
des mechanischen Parallelogramms wird durch den Abstand a, b des
Grundkörpers 1 der Gelenkstellen a, b auf dem Grundkörper 1 gebildet. Die
senkrechten mechanischen Verbindungen A und C des mechanischen Parallelogramms
sind über zwei Gelenkstellen b und a mit dem Grundkörper 1 und die
waagerecht liegende mechanische Verbindung B ist über zwei Gelenkstellen c
und d mit den mechanischen Verbindungen A und C verbunden. Um die Mittelachse
des mechanischen Parallelogramms ist ein Piezotranslator 2 in einer
Bohrung untergebracht, der sich auf der einen Seite am Grundkörper 1 abstützt
und auf der anderen Seite auf die mechanische Verbindung C oder auf
eine, an der mechanischen Verbindung B befestigten Verbreiterung (Fig. 2
und 5) wirkt.
Zwischen dem Grundkörper 1 und dem Piezotranslator 2 ist eine Feder (nicht
dargestellt) angeordnet, um mechanische Zugspannungen am Piezotranslator
bei dynamischen Bewegungen zu vermeiden.
Mittels einer Justierschraube (nicht dargestellt) kann die Nullstellung
der Anordnung eingestellt werden. Diese Justierschraube wirkt vom Grundkörper
1 direkt auf den Piezotranslator 2.
Auf der mechanischen Verbindung B des mechanischen Parallelogramms befindet
sich eine Gelenkstelle e einer Hebelanordnung D, E. Eine zweite und dritte
Gelenkstelle f und g der Hebelanordnung D, E ist neben dem mechanischen
Parallelogramm angeordnet. Die Gelenkstelle g ist mit dem Grundkörper 1 auf
der einen Seite und über eine mechanische Verbindung E mit der Gelenkstelle
f und über eine weitere mechanische Verbindung D der Hebelanordnung D, E
mit der Gelenkstelle e verbunden.
Zwei berührungsfrei, z. B. induktiv, arbeitende Sensoren 7 sind in Bewegungsrichtung
gesehen auf einer Seite der mechanischen Verbindung E angeordnet.
Jeder der beiden Sensoren 7 ist über eine separate Leitung mit dem Differentialverstärker
10 elektrisch verbunden. Durch einen dritten Eingang läßt
sich der Regelkreis 2, 7, 10 von außen mit einem Stellsignal beeinflussen.
Der Differentialverstärker 10 wirkt auf den Piezotranslator 2.
Wird dem Differentialverstärker 10 ein Stellsignal über den dritten Eingang
zugeführt, dann erzeugt der Piezotranslator 2 eine Längenänderung. Da sich
der Piezotranslator auf der einen Seite am Grundkörper 1 abstützt und auf
der anderen Seite auf die mechanische Verbindung C (oder B) wirkt, wird
diese Längenänderung über die mechanische Verbindung B des mechanischen
Parallelogramms A, B, C auf die Hebelanordnung D, E übertragen und der
Spiegel 6 auf der mechanischen Verbindung E um die Gelenkstellen f und g
verdreht. Die Sensoren 7 erfassen die Verdrehung des Spiegels 6 und melden
den Betrag der Verdrehung an den Differentialverstärker 10, der solange ein
Stellsignal liefert, bis die Sensoren die gewünschte Position melden.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einer senkrechten Schnittzeichnung
entlang der Längsachse des Piezotranslators.
Der Grundkörper 1 ist durch einen erodierten Schlitz von den Gelenkstellen
b, c des mechanischen Parallelogramms 1, A, B, C getrennt. Ein weiterer
Schlitz trennt die Gelenkstellen a und d des mechanischen Parallelogramms
1, A, B, C von der Hebelanordnung, die durch die Gelenkstellen e, f, g und
durch die mechanischen Verbindungen D, E gebildet wird.
Der in einer Bohrung im Grundkörper 1 und im mechanischen Parallelogramm
1, A, B, C untergebrachte Piezotranslator 2 drückt bei einer Längenänderung
auf die mechanische Verbindung B, so daß sich das mechanische Parallelogramm
1, A, B, C oben nach rechts oder links bewegt, je nach Richtung der Längenänderung
des Piezotranslators 2. Über die mechanische Verbindung D der
Hebelanordnung D, E mit den Gelenkstellen e, f, g wird diese Längenänderung
auf die mechanische Verbindung E und dem auf der Frontfläche befindlichen
Spiegel übertragen.
In Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels dargestellt. Die
die Stellung des Spiegels 6 fühlenden Sensoren 7 sind in Sensorkörpern 5
und 8 untergebracht und mit einer Sensorhalterung 4 am Grundkörper 1 festgeklemmt.
Mit 3 ist ein Anschlußkabel für einen der Sensoren bezeichnet und
mit 9 ein Anschlußkabel für den Piezotranslator 2.
Die Fig. 4 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Frontansicht. Die seitliche
Verlängerung des Spiegels 6 liegt vor den Sensoren (die nicht sichtbar
sind) und bildet mit seiner Rückseite die Meßfläche für die Sensoren.
Die Fig. 5 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer Weiterbildung der Anordnung.
Bei dieser Weiterbildung ist die mechanische Verbindung E der Hebelanordnung
D, E über die Gelenkstelle g mit dem Grundkörper 1 verbunden. Die
mechanische Verbindung D der Hebelanordnung D, E greift über die Gelenkstelle
f etwa in der Mitte der mechanischen Verbindung E an. Der Spiegel 6
liegt mit seiner Fläche parallel zur mechanischen Verbindung D der Hebelanordnung
D, E.
Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß der Spiegel 6 mit
seiner Fläche auch parallel zur mechanischen Verbindung E der Hebelanordnung
D, E angeordnet werden kann. Hierdurch wird die Anwendungsmöglichkeit
der Anordnung wesentlich erhöht.
Ferner wird die mechanische Verbindung D in dieser Anordnung nur auf Zug
beansprucht. Dies wirkt sich günstig auf die Gelenke e, f aus, wenn diese
z. B. in Form von Blattfedergelenken ausgeführt werden.
- Bezugszeichenliste 1Grundkörper 2Piezotranslator 3Anschlußkabel für Sensor 4Sensorhalterung 5Sensorkörper 6Spiegel 7Sensoren 8Sensorkörper 9Anschlußkabel für Piezotranslator 10Differentialverstärker a-dGelenkstellen des mechanischen Parallelogramms e-gGelenkstellen der Hebelanordnung A-Cmechanische Verbindungen des Parallelogramms D-Emechanische Verbindungen der Hebelanordnung
Claims (3)
1. Anordnung zur Verdrehung einer Fläche für ein auszurichtendes Element
(insbesondere eines Spiegels) in einem kleinen Verdrehbereich, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Piezotranslator (2) und eine Hebelanordnung (D, E)
vorgesehen sind und daß durch Einführen der Translationsbewegung in die
Hebelanordnung (D, E) die Verdrehung erzielt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei festen
Punkten (a, b) ein mechanisches Parallelogramm A, B, C) angeordnet
ist und daß ein vom Piezotranslator (2) zu verschiebendes Teil (D) an diesem
mechanischen Parallelogramm A, B, C) befestigt ist, wobei
der Abstand zwischen den Punkten a und b bedeutet.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gelenkstelle (e) der Hebelanordnung (D, E) mit dem zu verschiebenden
Teil (D) verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3814829A DE3814829A1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-02 | Anordnung zur verdrehung einer flaeche |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3717466 | 1987-05-23 | ||
DE3814829A DE3814829A1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-02 | Anordnung zur verdrehung einer flaeche |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3814829A1 true DE3814829A1 (de) | 1988-12-01 |
Family
ID=25855966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3814829A Withdrawn DE3814829A1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-02 | Anordnung zur verdrehung einer flaeche |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3814829A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3940229A1 (de) * | 1989-12-05 | 1991-06-06 | Rieter Ag Maschf | Verstelleinrichtung |
DE4328532A1 (de) * | 1993-08-25 | 1995-03-02 | Pfeuffer Gmbh Mes Und Pruefger | Gerät zur quantitativen Bestimmung der Inhaltsstoffe von Agrarprodukten |
WO2000070383A1 (de) * | 1999-05-18 | 2000-11-23 | Femtolasers Produktions Gmbh | Fokussiereinrichtung |
US7453185B2 (en) | 2000-10-05 | 2008-11-18 | Eads Deutschland Gmbh | Piezoelectric extension actuator |
WO2016081045A1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | Raytheon Company | Secondary mirror positioning mechanism |
-
1988
- 1988-05-02 DE DE3814829A patent/DE3814829A1/de not_active Withdrawn
Cited By (7)
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US9632282B2 (en) | 2014-11-20 | 2017-04-25 | Raytheon Company | Secondary mirror positioning mechanism |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |