УСТРОЙСТВО ДЛЯ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ ОБЪЕКТА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть применена для точной ориентации объекта в целях наблюдения или обработки, например, в микроскопах.
Известен предметный столик для микроскопа, позволяющий осуществлять угловую ориентацию объекта наблюдения относительно двух горизонтальных осей (JP 7209453 A, G02B 21/26, 11.08.1995). Столик содержит основание, нижнюю часть и верхнюю часть, на которой расположена площадка с объектом наблюдения. Основание содержит опору, имеющую вогнутую цилиндрическую поверхность. На указанной опоре расположен опорный элемент нижней части, имеющий выпуклую цилиндрическую поверхность и обеспечивающий возможность поворота нижней части относительно первой оси. Нижняя часть также содержит опору, имеющую вогнутую цилиндрическую поверхность и на которой установлен опорный элемент верхней части. Опорный элемент верхней части имеет выпуклую цилиндрическую поверхность, что позволяет верхней части осуществлять поворот относительно второй оси, перпендикулярной первой оси. Таким образом, данное устройство способно обеспечить требуемое угловое положение площадки с объектом наблюдения, например, строго перпендикулярное оси объектива микроскопа.
Однако в известном решении выпуклые и вогнутые цилиндрические поверхности имеют большую площадь контакта, что, во-первых, увеличивает трение между ними, а во-вторых, создает технологические сложности с изготовлением двух полностью соответствующих друг другу поверхностей. Повышенное трение и погрешности при изготовлении поверхностей снижают точность угловой ориентации объекта при использовании известного решения.
Задачей полезной модели является повышение точности угловой ориентации объекта и повышение технологичности изготовления устройства.
Для решения поставленной задачи предложена группа полезных моделей, представляющих собой варианты исполнения устройства.
Согласно первой полезной модели заявлено устройство для угловой ориентации объекта, содержащее верхнюю часть, нижнюю часть и основание. Верхняя часть содержит опорный элемент, установленный с возможностью поворота вокруг первой оси на опоре, расположенной на нижней части. Нижняя часть содержит опорный элемент, установленный с возможностью поворота вокруг второй оси на опоре, расположенной на основании, причем первая и вторая оси перпендикулярны друг другу. По меньшей мере, один опорный элемент имеет цилиндрическую опорную поверхность. При этом опора, которая соответствует опорному элементу, имеющему цилиндрическую опорную поверхность, выполнена при помощи, по меньшей мере, двух подшипников качения.
Цилиндрическая опорная поверхность опорного элемента может быть выполнена выпуклой или вогнутой в сторону опоры.
В частном случае первой полезной модели опорный элемент имеет цилиндрическую фиксирующую поверхность, расположенную концентрически с цилиндрической опорной поверхностью на большем удалении от опоры. При этом с цилиндрической фиксирующей поверхностью контактирует, по меньшей мере, один подшипник качения, соединенный упругой связью с опорой.
Согласно второй полезной модели заявлено устройство для угловой ориентации объекта, содержащее верхнюю часть, нижнюю часть и основание. Верхняя часть содержит опорный элемент, установленный с возможностью поворота вокруг первой оси на опоре, расположенной на нижней части. Нижняя часть содержит опорный элемент, установленный с возможностью поворота вокруг второй оси на опоре, расположенной на основании, причем первая и вторая оси перпендикулярны друг другу. По меньшей мере, одна опора имеет цилиндрическую опорную поверхность. При этом опорный элемент, который соответствует опоре, имеющей цилиндрическую опорную поверхность, выполнен при помощи, по меньшей мере, двух подшипников качения.
Цилиндрическая опорная поверхность опоры может быть выполнена выпуклой или вогнутой в сторону опорного элемента.
В частном случае второй полезной модели опора имеет цилиндрическую фиксирующую поверхность, расположенную концентрически с цилиндрической опорной поверхностью на большем удалении от опорного элемента. При этом с цилиндрической фиксирующей поверхностью контактирует, по меньшей мере, один подшипник качения, соединенный упругой связью с опорным элементом.
Существуют несколько частных случаев выполнения первой или второй полезных моделей, причем характерных для обеих полезных моделей одновременно. Первая и вторая оси могут пресекаться. Основание может быть выполнено с возможностью поворота вокруг третьей оси, проходящей перпендикулярно первой и второй осям и пересекающей их. Верхняя часть может иметь два опорных элемента, при этом на нижней части расположены две опоры, выполненные под опорные элементы верхней части. Нижняя часть может иметь два опорных элемента, при этом на основании расположены две опоры, выполненные под опорные элементы нижней части.
Первой и второй полезными моделями достигаются следующие технические результаты:
- снижение трения между опорой и опорным элементом;
- повышение технологичности изготовления устройства, связанное с отсутствием необходимости точной подгонки двух неплоских поверхностей большой площади.
Осуществление полезных моделей будет пояснено ссылками на фигуры:
фиг.1 - схематическое изображение прототипа полезной модели;
фиг.2 - вид на устройство для угловой ориентации объекта согласно первой полезной модели в направлении оси X;
фиг.3-вид на устройство для угловой ориентации объекта согласно первой полезной модели в направлении оси Y.
Устройство для угловой ориентации объекта содержит основание 1, нижнюю часть 2 и верхнюю часть 3. Основание содержит опору 4, на которой установлен опорный элемент нижней части 6, а нижняя часть содержит опору 5, на которой установлен опорный элемент верней части 7.
Верхняя часть имеет возможность поворота относительно первой оси Y, а нижняя часть имеет возможность поворота относительно второй оси X, что обеспечивается наличием на опорных элементах и опорах цилиндрических опорных поверхностей.
На фиг.1 видно, что цилиндрическая опорная поверхность 8 опорного элемента 7 и цилиндрическая опорная поверхность 9 опоры 5, так же как и цилиндрическая опорная поверхность 10 опорного элемента 6 и цилиндрическая опорная поверхность 11 опоры 4 имеют большую площадь контакта. Указанный факт затрудняет точную угловую ориентацию площадки 12, на которой располагают объект, по следующим причинам: большое трение покоя между опорными поверхностями и погрешности при выполнении поверхностей большой площади полностью соответствующими друг другу.
Данная проблема решена путем замены одной из контактирующих опорных поверхностей подшипниками качения.
Согласно первой полезной модели опора 4 выполнена при помощи двух подшипников качения 13, на которых цилиндрической опорной поверхностью 10 опирается опорный элемент нижней части 6. Аналогично опора 5 выполнена при помощи двух подшипников качения 14, на которых цилиндрической опорной поверхностью 8 опирается опорный элемент верхней части 7. Площадь контакта между опорными поверхностями опорных элементов и опор сведена к минимуму, что позволяет снизить трение покоя между ними и избежать необходимости точной подгонки поверхностей большой площади.
Опорные поверхности 10 и 8, показанные на фигурах 2 и 3, являются выпуклыми в сторону опор, что является частным случаем полезной модели, поскольку они могут быть и вогнутыми. Количество подшипников, используемых в опорах, может быть больше двух.
В предпочтительном случае выполнения изобретения первая и вторая оси, которые являются продольными осями опорных цилиндрических поверхностей 8 и 10, пересекаются, причем точка пересечения осей 15 расположена вблизи площадки 12. Такое решение обеспечивает нахождение объекта в фокусе объектива микроскопа при осуществлении регулировок. В наиболее предпочтительном случае радиусы опорных цилиндрических поверхностей 8 и 10 равны.
Основание может быть выполнено с возможностью поворота вокруг третьей оси Z, проходящей перпендикулярно первой и второй осям и пересекающей их. Это позволяет осуществлять ориентацию объекта в горизонтальной плоскости.
В еще одном предпочтительном случае выполнения изобретения опорный элемент верхней части 7 имеет цилиндрическую фиксирующую поверхность 16, расположенную концентрически с цилиндрической опорной поверхностью 8 на большем удалении от опоры 5. При этом с цилиндрической фиксирующей поверхностью контактирует, по меньшей мере, один подшипник качения 17, соединенный упругой связью с опорой. Упругая связь в предложенном частном случае выполнена в виде пружины 18, закрепленной на опоре крепежным элементом 19. Пружина толкает рычаг 20, который закреплен на оси 21, установленной на опоре, и на оси подшипника 17. Под действием пружины рычаг прижимает подшипник 17 к цилиндрической фиксирующей поверхности, тем самым, прижимая опорный элемент верхней части 7 к опоре 5.
Аналогичное решение предложено и для опорного элемента нижней части 6, который имеет цилиндрическую фиксирующую поверхность 22, расположенную концентрически с цилиндрической опорной поверхностью 10 на большем удалении от опоры 4. С цилиндрической фиксирующей поверхностью 22 контактирует, по меньшей мере, один подшипник качения 23, соединенный упругой связью с опорой. Упругая связь в предложенном частном случае выполнена в виде пружины 24, закрепленной на опоре крепежным элементом 25. Пружина толкает рычаг 26, который закреплен на оси 27, установленной на опоре, и на оси подшипника 23. Под действием пружины рычаг прижимает подшипник 23 к цилиндрической фиксирующей поверхности 22, тем самым, прижимая опорный элемент нижней части 6 к опоре 4.
Как показано на фиг.2 и 3, нижняя часть содержит два опорных элемента 6, установленных на двух группах подшипников 13, а верхняя часть содержит два опорных элемента 7, установленных на двух группах подшипников 14.
Первая полезная модель, осуществление которой изложено выше, характеризуется тем, что опоры выполнены при помощи подшипников качения, контактирующих с цилиндрическими опорными поверхностями опорных элементов. Однако предложен еще один вариант данного технического решения, представленный во второй полезной модели.
Согласно второй полезной модели цилиндрические опорные поверхности опорных элементов заменены подшипниками качения, и таким образом, опорные элементы выполнены при помощи, по меньшей мере, двух подшипников качения, контактирующими с цилиндрическими опорными поверхностями опор. В остальном вторая полезная модель полностью аналогична первой полезной модели.