SE534833C2 - Mekanisk finjusteringsanordning samt finjusteringsförfarande - Google Patents

Abstract

lO lO S AMMAN DRAG Uppfinningen avser en anordning for att finjusteratjockleken pà en mekanisk kropp. Finjusteringen gors genomatt en skruv skruvas genom ett gangat hål och att skruvensande trycker mot centrum av en skiva som genom deformationverkar som en havstàng mot en intilliggande kropp. På dettasatt reduceras verkan av skruvens stigning till den utvaxling som bestams av namnda havstàng. Att publiceras med Fig. l

Description

l5 20 25 30 35 534 833 Då olika material kombineras är det vanligt att de ingående materialen har olika mekaniska toleranser. Dessa toleranser kan bestå av ingående delars mått-toleranser eller toleranser i styvhet.

Toleranser i styvheten i en fjäder är vanligtvis ganska stora, varför detta också leder till mekaniska mått- toleranser vid en given kraft, då en fjäder ingår i ett mekaniskt system.

I många fall kan toleranserna förbättras genom mekanisk efterbearbetning. Detta är dock inte alltid möjligt, i fall att ingående delar förstörs av bearbetning, eller att processen blir för kostsam.

Ett bättre alternativ är då att behålla toleranserna på ingående delar och tillföra en mekanisk justeringsanordning.

Exempel på toleranskritiska konstruktioner kan vara anordningar för mikropositionering, styrning av laserstràlar, fokusering av mikroskop; atom, optiska och ultraljud, halvledartillverkning, sensorer för mikropositionering, spektroskopi och optiska bänkar.

Vid mikropositionering är det vanligt att positioneringen styrs av en aktuator i form av en piezoelektrisk kristallstack. En piezoelektrisk kristallstack har ett utstyrningsområde utgörande ca 0,1 av stackens längd. <>\° Samtidigt kan stacken ha en längdtolerans på 0,5%. Detta leder till ett behov av mekanisk trimning.

Ett enkelt sätt att göra en mekanisk trimning är med hjälp av en vanlig skruv genom ett gängat hål genom en mekanisk förankring. Stigningen på normala gängor, även ner till M2 är så mycket som 400 um/varv. En trimning på några um när blir knappast möjligt med en sådan skruv. Ett sätt att förbättra en trimskruv är att förse den med två motgående gängor med en sinsemellan liten skillnad i stigningen. Denna principen finns beskriven i patent US l,532,702. Nackdelarna med denna princip är dock att den är 10 15 20 25 30 35 534 833 relativt kostsam, kräver hög ytjämnhet i gängorna och är utrymmeskrävande.

Syftet med uppfinningen är att tillhandahålla en mekanisk trimning med enkel konstruktion med låga tillverkningskostnader och små dimensioner.

Sammanfattning av uppfinning Dessa syften åstadkommes med hjälp av anordningen enligt de bifogade oberoende kraven, varvid särskilda utföringsformer behandlas i de beroende kraven.

Den föreliggande uppfinningen söker således framför allt motverka, förbättra eller eliminera en eller flera av ovan identifierade tillkortakommanden och nackdelar inom konventionell teknik, individuellt eller i någon kombination, och löser åtminstone delvis de ovan nämnda problem genom att erbjuda en utrustning enligt de vidlagda patentkraven.

Uppfinningen avser en anordning och ett förfarande för att finjustera tjockleken på en mekanisk kropp.

Finjusteringen görs genom att en skruv skruvas genom ett gängat hål och att skruvens ände trycker mot ett centrum av en skiva eller bricka, vilken genom deformation verkar som en hävstång mot en intilliggande kropp. Pà detta sätt reduceras verkan av skruvens stigning till den utväxling som bestäms av nämnda hävstång och den intilliggande kroppen förflyttas en väsentligen mindre sträcka än skruven.

Uppfinningen kan beskrivas som en mekanisk finjusteringsanordning som innefattar en första kropp som har minst ett genomgående, gängat hål som innefattar en justerbar skruv; en andra, relativt den första kroppen, rörlig kropp utformad så att minst en kavitet bildas, inåt den andra kroppen, när den andra kroppen anläggs mot den första kroppen; minst en bricka placerad mellan den första och den andra kroppen på ett sådant sätt att kavitet, inåt den andra kroppens yta, blir vänd mot brickan och att kavitetens rand ligger innanför brickans projicerade yta 10 15 20 25 30 35 534 B33 och att; kavitetens rand ligger i ett plan, att brickans projicerande ytter-rand mot första kroppen ligger i ett plan; att skruven, när den justeras, kan lyfta centrumet av brickan så att brickan verkar som en hävstång med en första distribuerad anläggningspunkt mot andra kroppens kavitetsrand och en andra distribuerad anläggningspunkt längs brickans ytter-rand mot den första kroppens yta.

Genom denna anordning kan man genom en skruv justera den andra, relativt den första kroppen rörliga, kroppen, exempelvis ortogonalt relativt den andra kroppens yta.

Justeringen av den andra kroppen som sker när man skruvar på skruven är, p g a konstruktionens utformning, mycket liten relativt skruvens rörelse, företrädelsevis i storleksordningen mikrometer. Justeringen med ovan beskrivna anordning kan ske både vertikalt och horisontalt beroende på anordningens placering. Den första kroppen förflyttas vid justeringen i skruvens axialriktning med en väsentligen mindre rörelse än skruven.

När justeringen har avslutats låser brickan justerskruven i sitt läge förutsatt en motkraft finns genom den andra kroppen som häller brickan i ett förspänt läge.

Således kan justeringen inte lossna.

Detta leder till att man på ett prisvärd och enkelt sätt får en anordning som kan användas till finjustering genom mikropositionering t ex styrning av laserstrålar, fokusering av mikroskop; atom, optiska och ultraljud, halvledartillverkning, sensorer för mikropositionering, spektroskopi och optiska bänkar. Exempelvis kan anordningen användas till mekanisk trimning av slaglängden på en piezoelektrisk kristallstack men även för andra typer av aktuatorenheter.

I vissa utföranden av den mekaniska finjusteringsanordningen har brickan mot centrum gående slitsar. Brickan kan i vissa utföringsformer även bestå av mot centrum riktade sektionerande element. Brickan kan till formen vara cirkelformand men även polygon. Geometrin är 10 15 20 25 30 35 534 833 dock inte begränsad till dessa former, utan kan vara ellipsoider eller liknande Utformningen av brickan kan ske på många sätt så länge den generella häri beskrivna principen tillhandahålls. slitsar möts.

T ex kan brickan ha ett hål i centrum där Men det kan även vara större sektioner.

Brickan kan också vara utformad så att man har ett solitt centrum, där skruven trycker, med utátgående sektioner eller armar.

I vissa utföranden av den mekaniska finjusteringsanordningen kopplas den mekaniska finjusteringsanordningen i serie med ett mekaniskt temperaturkompenseringselement.

Genom denna konfiguration kan man med anordningen även, vid behov, kompensera för förändringar i den ambienta temperaturen t ex slaglängden hos en aktuatorenhet företrädelsevis en piezo-aktuator.

I ytterligare utföranden kan den mekaniska finjusteringsanordningen kopplas i serie med en aktuatorenhet samt vid behov ett mekaniskt temperaturkompenseringselement.

I en andra aspekt innefattar uppfinningen ett förfarande för att finjustera i ett, relativt den mekaniska finjusteringsanordningens yta, ortogonalt led, varvid förfarandet innerfattar att justera en skruv som lyfter centrumet av en bricka så att brickan verkar som en hävstång med en första distribuerad anläggningspunkt mot en andra, e i relation till en första kropp rörbar, kropps kavitetsrand och en andra distribuerad anläggningspunkt längs brickans ytter-rand mot en första kropps yta.

Fördelarna med detta förfarande metod är som för ovan beskrivna utrustning, vilket innefattar att man på ett enkelt och billigt sätt kan finjustera läget. 10 15 20 25 30 35 534 833 Översiktlig beskrivning av ritningarna Dessa och andra aspekter, särdrag och fördelar som uppfinningen åtminstone partiellt innehar blir tydligare och specificerade genom följande beskrivning av utförandeformer av föreliggande uppfinning, där referens görs till de vidliggande figurerna, i vilka Figur 1 visar i en schematisk vy ett utförandeexempel som har en bricka; Figur 2 visar en detaljerad vy av brickan i figur 1; Figur 3 visar ett utförandeexempel där en termisk kompensationskropp kombinerats med finjusteringsanordningen.

Beskrivning av utföranden En anordning i enlighet med en utföringsform av uppfinningen erhålles genom att en bricka 11 läggs mellan ett chassi 10 och en rörlig cirkulär kropp 13. I chassiet 10 sitter en justerskruv 12 under brickans 11 centrum. Då justerskruven 12 skruvas in mot chassiet 10 kommer brickans 11 centrum att resa sig.

Segmenten 22, som visas i Fig. 2, bildade av slitsarna 20 i brickan 11 kommer då att böjas uppåt, och varje segment kan betraktas som en hävstång som verkar i brickans 11 ytterkant mot chassiet 10 och vid radien enligt pilen 15 på den rörliga kroppen 13. Rörelsen från skruven kan på detta sätt lätt reduceras till mindre än 50 um per varv. Undersidan på den rörliga kroppen 13 är urgröpt för att tillåta brickan 11 att böjas upp inunder densamma.

Denna böjning tillhandahåller samtidigt en låskraft på skruven 12 så att den inte oavsiktlig roterar.

En tätning 14 kan integreras i justerskruvens huvud för att täta chassiets 10 inre mot dess utsida. Detta kan vara fördelaktig i miljöer med explosionsrisk.

I figur 3 visas ett utförandeexempel av uppfinningen där ett termiskt kompenseringselement 30 lagts i serie med finjusteringsanordningen. Här ersätter det termiska kompenseringselementet 30 den rörliga cirkulära kroppen 13. 10 15 534 833 I föreliggande utföringsexempel är ingående delar cirkulära, anordningens geometri är dock inte begränsad till dessa former, utan cirkelformen kan bytas med polygoner, ellipser eller liknande.

Exempelvis kan en piezoelektrisk kristallstack vara anordnad inuti chassiet 10 och ovanför den cirkulära kroppen 13 för att tillhandahålla en mekanisk trimning av kristallstackens slaglängd.

Utföringsformer kan även innefatta användningar där mycket små justeringslängder behövs, t ex för andra typer av aktuatorenheter.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 534 833 PATENTKRAV

1. Mekanisk finjusteringsanordning som innefattar - en justerbar skruv (12) och en första kropp (10) som uppvisar minst ett genomgående, gängat hål som roterbart delvis inneslutar den justerbara skruven; - en rörlig andra kropp (13), som är förflyttbar relativt den första kroppen (10), och som har en kavitet inåt den andra kroppen, varvid kaviteten inhyser skruvens främre ände, när den andra kroppen anläggs mot den första kroppen; - minst en bricka (ll) som har ett centrum och en ytterrand och är placerad mellan den första och den andra kroppen varvid kaviteten är vänd mot brickan och har en rand som ligger innanför brickans ytterrand så att brickans ytterkant ligger mellan den första och andra kroppen; och att - att skruven, när den justeras, kan lyfta centrumet av brickan så att brickan verkar som en hävstång med en första distribuerad anläggningspunkt mot andra kroppens kavitetsrand och en andra distribuerad anläggningspunkt längs brickans ytterrand mot den första kroppens yta, varvid den första kroppen förflyttas i skruvens axialriktning med en väsentligen mindre rörelse än skruven.

2. Mekanisk finjusteringsanordningen enligt krav 1, där brickan har ett mot centrum gående slitsar.

3. Mekanisk finjusteringsanordningen enligt krav 1, där brickan består av mot centrum riktade sektionerande element. 10 15 20 25 30 35

4. 10. 534 833 Mekanisk finjusteringsanordningen enligt krav 1-3, där brickan är cirkelformad. Mekanisk finjusteringsanordningen enligt krav 1-3, där brickan är polygon. Mekanisk finjusteringsanordningen enligt krav 1-5, där den mekaniska finjusteringsanordningen kopplas i serie med ett mekaniskt temperaturkompenseringselement. Mekanisk finjusteringsanordningen enligt krav 1-6, där en aktuatorenhet kopplas i serie till den mekaniska finjusteringsanordningen samt vid behov ett mekaniskt temperaturkompenseringselement. Förfarande för att finjustera i ett, relativt den mekaniska finjusteringsanordningens yta, ortogonalt led, varvid förfarandet innerfattar att justera en skruv som lyfter centrumet av en bricka så att brickan verkar som en hävstång med en första distribuerad anläggningspunkt mot en andra, i relation till en första kropp rörbar, kropps kavitetsrand och en andra distribuerad anläggningspunkt längs brickans ytter-rand mot en första kropps yta. Förfarandet enligt krav 9 som innefattar användande av den mekaniska finjusteringsanordningen enligt krav l-7, såsom för en mekanisk trimning av slaglängden hos en piezoelektrisk kristallstack. Förfarandet enligt krav 8 eller 9, varvid utväxlingen av hävstången är så att den första kroppen förflyttas i skruvens axialriktning med en väsentligen mindre rörelse än skruven.