DE3814829A1 - Arrangement for twisting (rotating) a surface - Google Patents
Arrangement for twisting (rotating) a surfaceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum einachsigen Verdrehen einer Fläche für ein auszurichtendes Bauteil, insbesondere eines Spiegels, in kleinen Einstellbereichen.The invention relates to an arrangement for uniaxial rotation Area for a component to be aligned, in particular a mirror, in small setting ranges.
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.In space technology, arrangements of this type, for. B. for satellite Communication using laser beams used. To the laser beam exactly Steering towards the receiver becomes a rotatable mirror arrangement with space properties needed.
Raumfahrteigenschaften bedeuten in diesem Fall: Kleine Leistungsaufnahme, kleines Gewicht, kompakte Bauweise, Wartungsfreiheit, lange Lebensdauer.Space properties in this case mean: low power consumption, low weight, compact design, no maintenance, long service life.
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. No maintenance, low weight, compact design and long service life are due to the mechanical structure or the mechanical arrangement of the individual components. To achieve a low power consumption, Piezotranslators are used, their temperature dependence and hysteresis by suitable arrangement of the sensors and by the control loop be compensated. The translatory movement of the piezotranslator is converted into a twisting movement by a lever arrangement. Through the small ranges of rotation of the mirror arrangement of about 10'-15 'becomes one ensures great linearity of the arrangement.
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.The mechanical parallelogram consists of a flat body in the Slots are eroded. Four thin mechanical webs form articulation points, that allow a small translational movement.
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.On the mechanical parallelogram is one of two eroded slots and two mechanical connections existing lever arrangement, which on three Points is stored and on the front of the mirror to be rotated located, arranged.
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.The piezo translator is around the central axis of the mechanical parallelogram housed. It is supported on one side on the base body. On the other hand, he intervenes in the parallelogram.
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.This piezotranslator can be used for larger dimensions of the invention Arrangement of a piezotranslator available on the open market or if the arrangement according to the invention does not exceed certain external dimensions should be a piezotranslator developed according to your own ideas be.
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.Both piezotranslators should have mechanical tensile stresses on the piezotranslator to avoid mechanical movements, e.g. B. by a Spring, be biased. The spring is on one side between the Piezotranslator and the base body arranged. On the opposite There is an adjustment screw on the side.
Über die Justierschraube kann die Nullstellung der Anordnung eingestellt werden.The zero position of the arrangement can be set using the adjusting screw will.
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.The characteristic curve of the spring is approximately in the working range of the device constant, so that a over the entire working range of the device almost constant bias of the piezotranslator is reached.
Bei Längenänderungen des Piezotranslators wird eine Verschiebung des Parallelogramms und über die Hebelanordnung eine Verdrehung des Spiegels erreicht.If the length of the piezotranslator changes, the Parallelogram and a rotation of the mirror via the lever arrangement reached.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Anordnung, Fig. 1 shows a basic construction of an embodiment of the arrangement,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in einem Schnitt entlang der Längsachse der Anordnung, Fig. 2 shows an embodiment in a section along the longitudinal axis of the assembly,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht, Fig. 3 shows an embodiment in a side view;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel in einer Frontansicht, Fig. 4 shows an embodiment in a front view,
Fig. 5 einen prinzipiellen Aufbau einer Weiterbildung. Fig. 5 shows a basic structure of a training.
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.In Fig. 1, 1 denotes the basic body of the arrangement. A mechanical parallelogram consisting of three mechanical connections A, B, C is arranged on this base body 1 . The fourth mechanical connection of the mechanical parallelogram is formed by the distance a, b of the base body 1 of the articulation points a, b on the base body 1 . The vertical mechanical connections A and C of the mechanical parallelogram are connected to the base body 1 via two articulation points b and a and the horizontally lying mechanical connection B is connected to the mechanical connections A and C via two articulation points c and d . Around the central axis of the mechanical parallelogram, a piezotranslator 2 is accommodated in a bore, which is supported on one side on the base body 1 and on the other side on the mechanical connection C or on a widening attached to the mechanical connection B ( FIG. 2 and 5) acts.
Zwischen dem Grundkörper 1 und dem Piezotranslator 2 ist eine Feder (nicht dargestellt) angeordnet, um mechanische Zugspannungen am Piezotranslator bei dynamischen Bewegungen zu vermeiden.A spring (not shown) is arranged between the base body 1 and the piezotranslator 2 in order to avoid mechanical tensile stresses on the piezotranslator during dynamic movements.
Mittels einer Justierschraube (nicht dargestellt) kann die Nullstellung der Anordnung eingestellt werden. Diese Justierschraube wirkt vom Grundkörper 1 direkt auf den Piezotranslator 2.The zero position of the arrangement can be set by means of an adjusting screw (not shown). This adjusting screw acts directly on the piezo translator 2 from the base body 1 .
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. A joint point e of a lever arrangement D, E is located on the mechanical connection B of the mechanical parallelogram. A second and third articulation point f and g of the lever arrangement D, E are arranged next to the mechanical parallelogram. The articulation point g is connected to the base body 1 on one side and via a mechanical connection E to the articulation point f and via a further mechanical connection D of the lever arrangement D, E to the articulation point e .
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.Two non-contact, e.g. B. inductive, working sensors 7 are arranged in the direction of movement on one side of the mechanical connection E. Each of the two sensors 7 is electrically connected to the differential amplifier 10 via a separate line. The control circuit 2, 7, 10 can be influenced from the outside with a control signal by a third input. The differential amplifier 10 acts on the piezo translator 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.If an actuating signal is fed to the differential amplifier 10 via the third input, the piezo translator 2 generates a change in length. Since the piezotranslator is supported on one side on the base body 1 and on the other side acts on the mechanical connection C (or B) , this change in length is made via the mechanical connection B of the mechanical parallelogram A, B, C on the lever arrangement D, E transferred and the mirror 6 rotated on the mechanical connection E around the hinge points f and g . The sensors 7 detect the rotation of the mirror 6 and report the amount of rotation to the differential amplifier 10 , which delivers an actuating signal until the sensors report the desired position.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einer senkrechten Schnittzeichnung entlang der Längsachse des Piezotranslators. FIG. 2 shows an embodiment in a vertical cross-sectional view along the longitudinal axis of the piezotranslator.
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.The base body 1 is separated from the articulation points b, c of the mechanical parallelogram 1 , A, B, C by an eroded slot. Another slot separates the articulation points a and d of the mechanical parallelogram 1 , A, B, C from the lever arrangement which is formed by the articulation points e, f, g and by the mechanical connections D, E.
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. The piezotranslator 2, which is accommodated in a bore in the base body 1 and in the mechanical parallelogram 1 , A, B, C , presses the mechanical connection B when the length changes, so that the mechanical parallelogram 1 , A, B, C moves upward to the right or left , depending on the direction of the change in length of the piezotranslator 2 . This change in length is transmitted to the mechanical connection E and the mirror located on the front surface via the mechanical connection D of the lever arrangement D, E with the articulation points e, f, g .
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.In Fig. 3 is a side view of the embodiment illustrated. The sensors 7 sensing the position of the mirror 6 are accommodated in sensor bodies 5 and 8 and clamped to the base body 1 with a sensor holder 4 . 3 denotes a connection cable for one of the sensors and 9 denotes a connection cable for the piezo translator 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. FIG. 4 shows the embodiment in a front view. The lateral extension of the mirror 6 lies in front of the sensors (which are not visible) and forms the measuring surface for the sensors with its rear side.
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. FIG. 5 shows a basic structure of a development of the arrangement. In this development, the mechanical connection E of the lever arrangement D, E is connected to the base body 1 via the articulation point g . The mechanical connection D of the lever arrangement D, E engages via the articulation point f approximately in the middle of the mechanical connection E. The surface of the mirror 6 lies parallel to the mechanical connection D of the lever arrangement 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.The advantage of this development is that the surface of the mirror 6 can also be arranged parallel to the mechanical connection E of the lever arrangement D, E. This significantly increases the possibility of using the arrangement.
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. Furthermore, the mechanical connection D is only stressed in this arrangement. This has a favorable effect on the joints e, f if these z. B. in the form of leaf spring joints.
- 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 HebelanordnungLIST OF REFERENCE SIGNS 1 basic body 2 piezotranslator 3 connecting cable for sensor 4 sensor holder 5 sensor body 6 mirror 7 sensors 8 sensor body 9 connecting cable for piezo translator 10 differential amplifier ad articulation points of the mechanical parallelogram eg articulation points of the lever arrangement AC mechanical connections of the parallelogram DE mechanical connections of the lever arrangement
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883814829 DE3814829A1 (en) | 1987-05-23 | 1988-05-02 | Arrangement for twisting (rotating) a surface |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3717466 | 1987-05-23 | ||
| DE19883814829 DE3814829A1 (en) | 1987-05-23 | 1988-05-02 | Arrangement for twisting (rotating) a surface |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3814829A1 true DE3814829A1 (en) | 1988-12-01 |
Family
ID=25855966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19883814829 Withdrawn DE3814829A1 (en) | 1987-05-23 | 1988-05-02 | Arrangement for twisting (rotating) a surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3814829A1 (en) |
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- 1988-05-02 DE DE19883814829 patent/DE3814829A1/en not_active Withdrawn
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