DE60213570T2

DE60213570T2 - Vorrichtung zur halterung und justierung eines bauteils

Info

Publication number: DE60213570T2
Application number: DE60213570T
Authority: DE
Inventors: Jacques Billet
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: EP1370895A2; JP2004535556A; JP5086309B2; US7063300B2; WO2002075365A3; FR2822525A1; ATE335216T1; WO2002075365A2; US20040105138A1; FR2822525B1; DE60213570D1; JP2009205181A; EP1370895B1

Description

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Befestigung und Regelung eines zu stützenden Organs, wie zum Beispiel ein Element der Präzisionsoptik.
Es ist bereits eine gewisse Anzahl an Vorrichtungen bekannt, die zur Positionierung und Einstellung in dem Bereich verschiedener Organe in Bezug auf eine beliebige Basis. Als Beispiel können die isostatischen Vorrichtungen, Typ Tri-Zweibein oder die Stewart-Plattformen.
Letztere bestehen aus sechs Zwischenstücken mit einer regelbaren Länge und verbinden das zu positionierende Organ und richten es auf die Basis aus. Diese sechs regelbaren Längen stellen sechs Freiheitsgrade bereit, die drei Positionskoordinaten und drei Ausrichtungswinkeln entsprechen.
Eine derartige Anordnung ist durch das Dokument US-A-5726815 bekannt, das eine Vorrichtung gemäß der Präambel des Anspruchs 1 beschreibt.
Außerdem ist durch das Dokument FR-A-2773890 eine Vorrichtung bekannt, in der die oben genannten Zwischenstücke in Zweigruppen montiert sind, um verformbare Dreiecke zu bilden, deren Linie, die dem zu positionierenden Organ gegenüberliegt, eine veränderliche Länge hat.
Die wesentlichen Eigenschaften dieser Vorrichtungen sind die Genauigkeit der Regelung, die erreicht werden kann, die Weite des Regelungsbereiches sowie ihre Steifigkeit.
Die gegenwärtige Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zur Befestigung und Regelung bei zwei Freiheitsgraden bereitzustellen, die, als Dreiergruppe montiert, eine Gruppe zur Befestigung und Regelung mit sechs Freiheitsgraden, des oben genannten Typs darstellen.
Genauer gesagt zielt die Erfindung darauf ab, eine derartige Vorrichtung bereitzustellen, die eine große Regelgenauigkeit bietet.
Zu diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung zunächst eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
Diese Vorrichtung stellt folglich zwei Freiheitsgerade bereit, die jeweils den Regelungsmitteln einem der Hebel entsprechen. Es wird nachstehend ersichtlich, dass sie eine große Untersetzung zwischen den Regelungsmitteln und der Position der Befestigungsmittel ermöglicht.
In einer besonderen Herstellungsart wird jeder der Hebel auf der Basis gelenkig gelagert und zwar um eine Achse herum, die deutlich senkrecht zu der Ebene des besagten Hebels liegt.
Genauer gesagt kann jeder der besagten Hebel auf der Basis gelenkig gelagert sein und zwar durch ein Blech, das deutlich senkrecht zur Ebene des entsprechenden Hebels liegt.
Auch in einer besonderen Herstellungsartliegen die beiden Hebel deutlich in ein und derselben Ebene.
Auch in einer besonderen Herstellungsartist der erste Arm jedes Hebels auf dem zweiten Arm im Bereich des entsprechenden Scheitelpunktes des Hebels gelenkig gelagert.
Auch in einer besonderen Herstellungsartist der erste Arm jedes Hebels auf den besagten Befestigungsmitteln gelenkig gelagert.
Bei den oben genannten Gelenken kann es sich um Gelenke des Typs Kugelgelenk handeln.
Genauer gesagt kann jedes der Gelenke mindestens zwei Bleche umfassen, von denen eines deutlich in der Ebene des entsprechenden Hebels liegt und das andere liegt deutlich senkrecht zu dieser Ebene.
Noch genauer gesagt, kann sich das besagte andere Blech in einer Ebene befinden, die deutlich parallel zu dem ersten Arm des entsprechenden Hebels liegt.
Das Gelenkblech des Hebels auf der Basis kann sich insbesondere in einer Ebene befinden, die deutlich parallel zu der des besagten anderen Blechs liegt.
Auf diese Weise wird ein doppeltes Gelenk hergestellt.
Anerkanntermaßen können die besagten Bleche aus einem einzigen Blech mit dem entsprechenden Hebel hergestellt werden.
Die Gelenke haben daher kein Spiel. Außerdem gewährleisten die Bleche die opto-mechanische Glättung der Regelung und der Störungen.
Bei einer besonderen Herstellungsart handelt es sich bei den besagten Regelungsmitteln um Regelungsmittel ohne Spiel.
Genauer gesagt können die besagten Regelungsmittel einen Druckfinger umfassen, der von einem Motor angetrieben wird und auf den besagten zweiten Arm des entsprechenden Hebels wirkt, gegen die Wirkung von elastischen Mitteln.
Noch genauer gesagt kann der besagte Motor ein piezoelektrisches Stellglied sein.
Der besagte Motor kann unbeweglich sein.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Gruppe zur Befestigung und Regelung eines zu stützenden Organs, wie zum Beispiel ein optisches Präzisionselement, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass es drei der oben beschriebenen Vorrichtungen umfasst, deren entsprechende Befestigungsmittel so angeordnet sind, um an drei unterschiedlichen Punkten auf dem besagten Organ befestigt zu werden.
Genauer gesagt können die drei Vorrichtungen um eine Mittelachse angeordnet werden, mit einer Rotationssymmetrie von genau 120°.
Es wird jetzt beispielhaft und uneingeschränkt eine besondere Herstellungsart der Erfindung beschrieben, mit Bezug auf die im Anhang befindlichen Schemazeichnungen in denen:
1 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Befestigung und Regelung gemäß der Erfindung ist;
2 eine Ansicht der Detailaufnahme II der 1 im größeren Maßstab ist;
3 eine Ansicht gemäß dem Pfeil III der 2 ist;
4 eine Ansicht ähnlich der 2 ist, welche die Funktionsweise der Vorrichtung veranschaulicht; und
5 eine Schemazeichnung einer Gruppe zur Befestigung und Regelung gemäß der Erfindung ist.
Die Vorrichtung der Abbildung umfasst in erster Linie eine Trägerbasis 1, die durch jedes geeignete Mittel starr an einer Montageplattform 2 befestigt ist. Die Basis 1 stützt zwei piezoelektrische Stellglieder 3, die durch elektrische Leiter 4 versorgt werden und jeweils so angeordnet sind, um einen Druckfinger 5 zu verschieben. Nach der Regelung können die Finger 5 durch nicht dargestellte Mittel blockiert werden und die Stellglieder können möglicherweise entfernt werden. Es wird festgestellt, dass diese Blockierung die Regelung der Vorrichtung nicht beeinflusst.
Zwei dreieckige Hebel 6, deutlich symmetrisch, werden jeweils an einem der Enden der Basis 1 montiert, genau in der gleichen Ebene. Jeder Hebel 6 besteht aus zwei Armen 7 und 8 mit im allgemeinen viereckigem Querschnitt, die untereinander in einem der Scheitelpunkte 9 des Dreiecks verbunden sind, die sie begrenzen.
Das Ende jedes Arms 8, der an den Arm 7 angrenzt, ist auf der Basis 1 gelenkig gelagert und zwar um eine Achse herum, die deutlich senkrecht zu der Ebene der Hebel 6 liegt. Zu diesem Zweck ist dieses Ende des Armes 8 mit der Basis 1 durch ein Blech 10 verbunden, das deutlich senkrecht zur Ebene der Hebel 6 liegt und deutlich parallel zur Achse 11 des Armes 7. Die Biegung dieses Blechs garantiert den Freiheitsgrad der Rotation des Arms 8 in der Ebene des Hebels 6.
Eine entsprechende Anordnung verbindet den Arm 7 mit dem Arm 8. Ein Blech 12 ist zwischen diesen beiden Armen in einer parallelen Ebene in der Ebene des Blechs 10 angeordnet und befindet sich in einer gewissen Entfernung zu dieser letzten Ebene.
Eine andere entsprechende Anordnung wird an dem anderen Ende des Arms 7, an den Arm 8 angrenzend gebildet, jedoch mit einem Blech 13, das sich in der Ebene der Hebel 6 befindet. Das Blech 13 verleiht dem Arm 7 daher einen Freiheitsgrad für die Rotation in einer Ebene, senkrecht zu der Ebene der Hebel 6.
Das Ende jedes Arms 7, der dem Arm 8 gegenüberliegt, ist mit einem Befestigungsteil 14 verbunden und zwar durch eine Anordnung, die den beiden senkrechten Blechen ähnelt. Ein erstes Blech 15 ist an dem Ende des Arms 7 eingeschoben und zwar in der Ebene der Hebel 6 und ein zweites Blech 16 verbindet dieses Ende mit dem Til 14. Das Blech 16 liegt senkrecht zu der Ebene der Hebel 6 und läuft durch die Achse 11.
Das Ende jedes Arms 8, das gegenüber dem Scheitelpunkt 9 des entsprechenden Hebels 6 liegt, wird von den Fingern 5 gegen die Wirkung einer Feder 17 beansprucht. Der Finger 5 ist angeordnet, um das Ende des Arms 8 so zu schieben, das es um das Gelenk herum, das durch das Blech 10 gebildet wird, in Rotation versetzt wird.
In der 4 ist ersichtlich, dass eine derartige Rotation, welche die beiden weichen Bleche 10 und 12 sowie das Blech 16 des entsprechenden Hebels und die entsprechenden Bleche des anderen Hebels ermöglichen, eine Verlängerung der Entfernung zwischen dem Blech 10 und dem Teil 14 hervorruft, die der Verschiebung des Fingers 5 entspricht, die in der Beziehung der Entfernung d zwischen den Blechen mit der Länge des Arms 8 untersetzt sind. Es ergibt sich daraus eine Verschiebung des Teils 14 in der Ebene der Hebel 6, wobei die kombinierte Funktion dieser Hebel die beiden Freiheitsgrade in dieser Ebene bereitstellt.
Die bei dem Entwurf gewünschte Anzahl der Regelung wird daher untersetzt. Außerdem verschlechtert diese Regelung das zu regelnde Element nicht, wobei die Bleche 10, 12, 13, 15 und 16 gleichzeitig die Kinematik der Vorrichtung und die mechanische Filterung der Kräfte und Bewegungen garantieren, die im Bereich des Befestigungsteils 14 angewendet werden.
In 5 werden drei der hier beschriebenen Vorrichtungen dargestellt.
Die drei Basen 1, 1a und 1b sind in der gleichen Ebene auf einer Plattform 17 montiert, wobei sie in einem Winkel von 120° zueinander, um eine Achse 18 herum liegen. Ein zu befestigender Gegenstand 19, dessen Position und Ausrichtung im Bezug auf die Plattform geregelt werden müssen, zum Beispiel ein Teleskopspiegel, ist auf den Befestigungsteilen 14, 14a und 14b montiert. Jedes Armpaar 7, 7a, 7b verschafft zwei Freiheitsgrade, so dass die Montage bei sechs Freiheitsgraden erfolgt.
Die Position und die Ausrichtung des Gegenstands 19 werden mit Hilfe der sechs Stellglieder 3 geregelt. Selbstverständlich sind die sechs Regelungen nicht unabhängig, wobei jede Regelung eines Arms 7 im allgemeinen zu einer Änderung der Länge und/oder der Ausrichtung der anderen Arme führt. Der Fachmann sollte den gesamten Regelungsalgorithmus übernehmen, der am geeignetsten ist.
Die Vorrichtung garantiert daher die Funktionen des isostatischen, klassischen Verhaltens (in sechseckiger Anordnung) und der Regelung.
Die Basis 1, die Hebel 6 und das Befestigungsteil 16 sind hier aus einem einzigen Teil hergestellt.

Claims

Vorrichtung zur Befestigung und Einstellung eines Stützorgans, wie zum Beispiel ein Feinoptik-Element, wobei die besagte Vorrichtung Folgendes umfasst: – eine Trägerbasis (1); – zwei erste ausziehbare Arme (7), bei denen bei jedem eines seiner Enden mit Befestigungsmitteln (14) mit dem besagten Organ verbunden ist und sein anderes Ende mit der besagten Basis verbunden ist; – Mittel zur Einstellung der Länge jedes der besagten ersten Arme; dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: – zwei andere Arme (8), durch eines ihrer Enden mit einem Ende eines der besagten ersten Arme gelenkig verbunden und zwar so, dass sie mit den besagten ersten Armen zwei dreieckige Hebel (6) bilden, die im allgemeinen flach sind, wobei jeder der besagten dreieckigen Hebel auf der besagten Basis in Höhe ihres entsprechenden oberen Teils gelenkig gelagert ist und zwar in einem Punkt (10), der sich von dem Gelenkpunkt (12) des ersten Armes auf dem zweiten Arm unterscheidet; und – die besagten Einstellungsmittel Regelungsmittel (5) umfassen, die auf der besagten Basis montiert und angeordnet sind, um die Drehung des zweiten Arms (8) jedes Hebels in der Ebene des besagten Hebels zu bewirken.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der jeder der besagten Hebel gelenkig auf der Basis, um eine Achse herum gelagert ist, deutlich senkrecht zu der Ebene des besagten Hebels.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der jeder der besagten Hebel mit Hilfe eines Blechs (10) gelenkig auf der Basis gelagert ist, deutlich senkrecht zu der Ebene des jeweiligen Hebels.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der sich die beiden Hebel deutlich in der gleichen Ebene befinden.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der erste Arm jedes Hebels gelenkig auf dem zweiten Arm gelagert ist, in der Höhe des jeweiligen oberen Teils des Hebels.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der erste Arm jedes Hebels gelenkig auf den besagten Befestigungsmitteln gelagert ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, bei der die Gelenke Kugelgelenke sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der jedes der Gelenke mindestens zwei Bleche (12, 13; 16, 15) umfasst, von denen eines (13, 15) sich deutlich in der Ebene des jeweiligen Hebels befindet und das andere (12, 16) deutlich senkrecht zu dieser Ebene liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der das besagte andere Blech sich in einer Ebene befindet, die deutlich parallel zu dem ersten Arm des jeweiligen Hebels liegt.
Vorrichtung gemäß der Kombination der Ansprüche 3 und 8, bei der das Gelenkblech des Hebels auf der Basis sich in einer Ebene befindet, die deutlich parallel zu der des besagten anderen Blechs liegt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 und 8, bei der die besagten Bleche aus einem einzigen Stück mit dem jeweiligen Hebel bestehen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die besagten Regelungsmittel kein Spiel aufweisen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der die besagten Regelungsmittel einen Druckfinger (5) umfassen, der von einem Motor (3) angetrieben wird und auf den besagten zweiten Finger des jeweiligen Hebels wirkt, gegen die Einwirkung von elastischen Mitteln (17).
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der der besagte Motor ein piezoelektrischer Schalter ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 und 14, bei der der besagte Motor beweglich ist.
Befestigungs- und Regelungsgruppe eines Stützorgans (19), wie zum Beispiel ein Feinoptik-Element, dadurch gekennzeichnet, das sie drei Vorrichtungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst, deren jeweilige Befestigungsmittel angeordnet sind, um mit dem besagten Organ an drei unterschiedlichen Punkten befestigt zu werden.
Gruppe gemäß Anspruch 16, bei der die drei Vorrichtungen um eine Mittelachse (18) herum angeordnet sind, in einer Rotationssymmetrie von deutlich 120°.