Автоматизация 3D-перемещений главного зеркала.

[I.A.R.]

Синхронно они работают при фокусировке, а при юстировке нет. Конечно в этом случае вы не защищены от заклинивания механизма при ошибочном перекосе сверх меры.

Вот, и я про тоже, по механику! Которая по определению должна обеспечивать наклон зеркала и при этом не иметь люфтов. Противоречивые требования, однако! Сможет ли конструкция в предложенном варианте их одновременно обеспечить?

[David]

по определению должна обеспечивать наклон зеркала и при этом не иметь люфтов.

Так это смотря на сколько наклонять. Проведите простой геометрический расчёт, калькулятор тока на инженерный вид переключите
На сколько катет от гипотенузы отличается в треугольнике с катетами 400 и 1 мм? А теперь сравните с допустимыми люфтами, я уж не говорю про упругость конструкции.

[serega2007]

Рисую астрограф Ф Г.З.=350мм. Длина трубы около 1300мм. Вот думаю, стОит ли заморачиваться автоматизацией процесса юстировки? - одному юстировать хлопотно, а коллег не допросишься . Будет полустационар, т.е. юстировка наездами, на 2-3 недели. Не хочется злоупотреблять ясными ночными часами ради этого мероприятия... Какие будут предложения? Может, есть ссылки  по этой теме ? 

Сам процесс пока представляется, как нажатие на кнопки и смотреть в экран ноутбука, задействуя CCD-inspector и тд. В дальнейшем, возможно, программно.

                     Дима ! Если все оставите по юстировке на уровне прежних времен , то рекомендую на юст. винтах иметь граненые головы , дабы контролировать угол поворота . Резкими движениями берете в вилку искомое положение и уменьшая размах приходите к нему . Или мелкими шагами приближаетесь , дабы звездочку не вывести из поля .
                                                                                                         Серега .

[Дмитрий Иванов]

Как по мне так и в моём варианте ничего сложного нет. Зато электрофокусёр и юстировщик в одном флаконе .

Да, смотрится симпатично! Весь вопрос в зазорах втулок, а они не больше 0,1мм., наверно, - с внеосевиком должно нормально работать, имхо. Правда, при приличных пружинах и сила трения того..., мотор не заглохнет на морозце без редуктора?

пока культивирую мысль с подшипником, нашёл такой (рис. подчёркнуто), что скажете, пойдёт такой?

[LifeIsGood]

А при фокусировке юстировка сбиваться не будет? Ну, например, если все элементы оптической системы не строго перпендикулярны друг-другу? Если перпендикулярность фоксера трубе выставить достаточно просто, то как выставить перпендикулярность ГЗ и трубы? А если они будут не перпендикулярно, то юстировка будет плавать при фокусировке. Нет?

[Дмитрий Иванов]

Неперпендикулярность на таких микронах не скажется, имхо. Вот шаги, боюсь, может пропускать. Нужно винт и гайку хорошо притереть и пружину тщательно подобрать.

[LifeIsGood]

Все равно вызывает сомнение, что с помощью такого приспособления можно обеспечить точность фокусировки порядка 0.02мм, который нужен для быстрых ньютонов.

[ysdanko]

[

пока культивирую мысль с подшипником, нашёл такой (рис. подчёркнуто), что скажете, пойдёт такой?

Конечно пойдет Кстати зазоры в подшипниках устраняются с помощью предварительного натяга...С другой стороны эти зазоры имеют порядок нескольких микрон (в прецизионных), так что с этим можно и не заморачиваться...

[I.A.R.]

Как по мне так и в моём варианте ничего сложного нет. Зато электрофокусёр и юстировщик в одном флаконе.

А, можно покритиковать представленную конструкцию? Имеем: пластина с зеркалом, имеющая три фланца1 с резьбовыми отверстиями, соединяется с пластиной основания посредством ввинчивания во фланцы1 резьбовых насадок, плотно посаженнных на валы шаговых двигателей, которые в свою очередь закреплены на пластине основания. Далее. Имеется три достаточно сильных пружины, стремящихся "отдавить" пластину зеркала от пластины основания. На пластине основания имеется также три фланца2, служашие оправками для установки пружин, а также являющихся направляющими для фланцев1. И по идее призванные воспринимать на себя весь вес пластины с зеркалом, разгружая тем самым валы двигателей от радиальных усилий. Для этого обязательно надо, чтобы фланцы сопрягались между собой по скользящей посадке. То есть, чтобы фактический зазор между поверхностями А и Б составлял несколько микрон. При этом фактический зазор в резьбовых поверхностях фланцев1 и насадок валов должен быть гарантировано больше. Чем можно достичь? Во-первых, резьба на фланце1 должна быть сильно в полюс, резьба на насадке сильно в минус. А, кроме того несоосность валов и фланцев2 должна быть предельно минимальной. И что, легко добъемся, надежно обеспечим? А, если такого не будет, то есть опасность заедания вала при прокручивании.

Теперь наклоны пластины зеркала относительно пластины основания. Задумано, что наклон будет осуществляться посредством, вращения вала, например, одного из двигателей при том, что другие стоят на месте. Хорошо! А, теперь вспоминаем, что мы стремились добиться безлюфтового сопряжения фланцев1 с направляющими фланцами2. А, для наклона - пуст и небольшого! - нужен все-таки какой-никакой зазор. Обойтись без него уповая только на деформацию конструкции? Как-то оно не того... А, потом, это же стопроцентное закусывание! Чему особенно способствует очень небольшое соотношение h/H , где Н - расстояние от данной оси до линии, соединяющей остальные две. Чем меньше h, тем легче получить наклон, но тем и легче впасть в закусывание.

Учитывая сказанное, не ощущается мне предложенный вариант как приятный.

[Дмитрий Иванов]

Осмелюсь предположить, что задумывался фокусёр, а юстировка - побочный продукт...
Нарыл по теме в ворохе фоток...

[David]

Для этого обязательно надо, чтобы фланцы сопрягались между собой по скользящей посадке. То есть, чтобы фактический зазор между поверхностями А и Б составлял несколько микрон. При этом фактический зазор в резьбовых поверхностях фланцев1 и насадок валов должен быть гарантировано больше. Чем можно достичь? Во-первых, резьба на фланце1 должна быть сильно в полюс, резьба на насадке сильно в минус. А, кроме того несоосность валов и фланцев2 должна быть предельно минимальной. И что, легко добъемся, надежно обеспечим? А, если такого не будет, то есть опасность заедания вала при прокручивании.

Мне было любопытно догадается ли кто-нибудь где подвох и ждал этого вопроса.
Понятное дело что в том виде как на картинке получается что вал двигателя с напрессованным винтом  представляет собой как-бы короткий вал с  тремя радиальными  подшипниками ( два в двигателе, третий-резьба). Грамотные конструкторы стараются избегать таких конструкций.
 Работоспособность предложенного мной  узла можно обеспечить:
1. Высокой культурой изготовления. Вряд-ли это наш случай.
2. Сделав вал гибким. Либо реально гибким, либо установив муфту, позволяющую хвосту гулять относительно основного вала. Для этого решения маловато места.
3. Превратив вал в двух опорный. Т.е. вскрываем шаговик и выбрасываем лишний подшипник .  Тот что с противоположной стороны от винта. Угловой люфт в подшипнике позволит валу занять нужное положение.
Никогда из любопытства не вскрывали флоповоды с винтовым приводом головок? Там на валу шаговика длинный ходовой винт, а подшипник один (просто бронзовая втулка). В торце винта крошечный подпружиненый шарик шарик и всё.

Чем меньше h, тем легче получить наклон, но тем и легче впасть в закусывание.

Это было-бы верно если-бы мы не толкали оправу тремя винтами сразу. В нашем случае наклон оправы задаётся не коротенькими направляющими, а плоскостью проходящей через 3 далеко разнесенные точки.  С точки зрения максимизации допустимого наклона оправы, участок h выгодно иметь как можно короче. В пределе контакт по линии. Понятное дело нужен компромисс между площадью истирания  и чистой геометрией, ведь узкая ленточка быстрее сотрётся.

Начал было набирать опус про заклинивание, трение, угол трения, коэффициент трения и т.п. ,но осознав что полноценная лекция краткой не получится, решил пока отложить.

Все равно вызывает сомнение, что с помощью такого приспособления можно обеспечить точность фокусировки порядка 0.02мм, который нужен для быстрых ньютонов.

А какие проблемы? Я не пионер трёхвинтового привода для фокусировки. Фокусёры FLI работают по трём винтам, только там они синхронизированы цепью.
А вот и ньютон 1/3, синхронизация зубчатым ремнём, уж "быстрее" некуда .
http://astrosurf.com/rinner/t400.htm
Для фокусировки и юстировки одновременно этого вроде никто пока не предлагал. Ну так я первым буду.

Вот шаги, боюсь, может пропускать.

Сам по себе двигатель шагов не пропускает. Нагрузку адекватную его возможностям давать нужно. Рассчитать необходимые моменты  в винтовых парах с точностью +/-2раза труда не составит.

[I.A.R.]

Мне было любопытно догадается ли кто-нибудь, где подвох и ждал этого вопроса.

Поскольку я имею отношение к конструкторской деятельности, то, вот, ощутил "напряженку".

Понятное дело, что в том виде как на картинке получается, что вал двигателя с напрессованным винтом  представляет собой как-бы короткий вал с тремя радиальными  подшипниками ( два в двигателе, третий-резьба). Грамотные конструкторы стараются избегать таких конструкций.

Наверное, и не шибко грамотные - тоже! Кстати, установка винтовой насадки на вал наверняка не получится идеально, а, значит, будет иметь место некоторый перекос, который будет приводить к радиальному биению винта.

Работоспособность предложенного мной  узла можно обеспечить:
1. Высокой культурой изготовления. Вряд-ли это наш случай.

Да уж!

2. Сделав вал гибким. Либо реально гибким, либо установив муфту, позволяющую хвосту гулять относительно основного вала. Для этого решения маловато места.

Да, маленькая муфточка была бы вполне уместна.

3. Превратив вал в двух опорный. Т.е. вскрываем шаговик и выбрасываем лишний подшипник .  Тот что с противоположной стороны от винта. Угловой люфт в подшипнике позволит валу занять нужное положение.

Пожалуй, слишком радикально!

Никогда из любопытства не вскрывали флоповоды с винтовым приводом головок? Там на валу шаговика длинный ходовой винт, а подшипник один (просто бронзовая втулка). В торце винта крошечный подпружиненый шарик шарик и всё.

Ну, что ж - грамотно!

Чем меньше h, тем легче получить наклон, но тем и легче впасть в закусывание.

Это было-бы верно, если-бы мы не толкали оправу тремя винтами сразу. В нашем случае наклон оправы задаётся не коротенькими направляющими, а плоскостью проходящей через 3 далеко разнесенные точки.

Если бы сразу тремя винтами толкали, то ничего. Но в том и трудность, что толкая одним, легко вызвать перекос, переходящий в закусывание.

С точки зрения максимизации допустимого наклона оправы, участок h выгодно иметь как можно короче. В пределе контакт по линии. Понятное дело нужен компромисс между площадью истирания  и чистой геометрией, ведь узкая ленточка быстрее сотрётся.

Ну, тут нужна будет сталь по стали со смазкой, например, ЦИАТИМом.

Для фокусировки и юстировки одновременно этого вроде никто пока не предлагал. Ну так я первым буду.

Вот!!! Это действительно достойная задача для опытного телескопостроителя!

[David]

Пожалуй, слишком радикально!

Зато эффективно. Главное не забыть дырку в двигателе скотчем заклеить

Если бы сразу тремя винтами толкали, то ничего. Но в том и трудность, что толкая одним, легко вызвать перекос, переходящий в закусывание.

Легко, если к этому сильно стремиться. Микроконтроллерная система просто не позволит возникнуть большему чем можно перекосу. А если по-примитивному с кнопками, то при шаге винта 1мм нужно сделать целый оборот ( допустим легальный перекос, не вызывающий заклинивания будет 1,5мм на базе 400мм). Это 200-400 шагов двигателя. Шагая со скоростью 20Гц  мы достигнем милиметрового перекоса за 10-20 секунд. Даже обладая очень замедленной реакцией трудно проскочить А если уж совсем юстировщик сонный и всё таки проскочил, то нажав на кнопки "провинившихся" двигателей и дав реверс, можно попытаться стронуть механизм с места. Дело в том что одному двигателю достанется ток троих, и он будет развивать момент больший, чем вызвавший заклинивание.

[Павел Бахтинов]

3. Превратив вал в двух опорный. Т.е. вскрываем шаговик и выбрасываем лишний подшипник .  Тот что с противоположной стороны от винта. Угловой люфт в подшипнике позволит валу занять нужное положение.
Никогда из любопытства не вскрывали флоповоды с винтовым приводом головок? Там на валу шаговика длинный ходовой винт, а подшипник один (просто бронзовая втулка). В торце винта крошечный подпружиненый шарик шарик и всё.

У таких ШД с "встроенным" винтом обычно малое число шагов (20 на оборот или около того). Те, которые 200-шаговые, они другой конструкции - т. наз. гибридные. Выкидывать из них подшипники я бы поостерегся, зазор между ротором и статором там довольно мал.

[David]

Гибридные двигатели сделаны весьма культурно. С этим не поспоришь. Разобрал сейчас движок от принтера Star NX1500 (LC15). Магнитный  зазор при роторе наклонённом в одну сторону составил не менее 0,15мм ( сложенная вчетверо принтерная бумажка влезла). Это не много , но лучше чем ничего . Если изготовить винт с боем не более 5 соток ( предположим резьба находится примерно на таком же расстоянии от подшипника как ротор), что скорей всего не является фантастикой, то должно работать. Если уж совсем с точностью плохо, то пожертвовав компактностью узла в осевом направлении, можно раза в 2 смягчить допуск.

[I.A.R.]

Глубоко погрузившись в суть темы и проникнувшись важностью обсуждаемого, озаботился таким вопросом: а, какой может быть кинематическая схема механизма, который одновременно обладал бы возможностями фокусировки и юстировки главного зеркала при помощи одного и того же привода? Причем хочется, чтобы механизм не был отягощен проблемными моментами, связанными с его изготовлением или с последующим его функционированием.

Мне очень понравилась идея наклона зеркала на сферическом подшипнике, поэтому решил позаимствовать ее в свою конструкцию! Но в то же время мне как-то не по душе вариант с простым вкручиванием резьбовой части вала шагового двигателя в пластину зеркала. Вот, есть у меня стойкое ощущение чреватости данного поступка - и все! Поэтому с этим делом вознамерился разобраться иначе.

На схемке механизма элемент 1 означает возможность перемещения узла зеркала вдоль оси трубы телескопа. На практике это может быть некая цилиндрическая поверхность, по которой достаточно свободно (по ходовой посадке) может перемещаться сферический подшипник, глухо посаженый во фланец, на котором, например, наклеено зеркало, и который закреплен на пластине. Замечу, что красивее расположить центр качания подшипника в плоскости отражающей поверхности зеркала. Перемещение узла ГЗ происходит под действием упоров и пружин. Чтобы упор перемещался, он не должен проворачиваться. Отсутствие проворачивания, но наличие возможности продольного перемещения, символизируется элементом 2. Винт толкает упор, который соединяется с валом двигателя через муфту. Но можно, конечно, непосредственно насадить винт и на вал, однако, тогда компенсирующую роль (чтобы было без заеданий!) должны взять на себя зазоры между упором и тем элементом конструкции, который не будет давать ему проворачиваться. Тут есть минус: усилия от пружин и вес узла зеркала распределятся в качестве осевой нагрузки на подшипники двигателей. Что точно не класска.

Есть возможность усугубить механизм добавлением ядрености, если ощущается потребность в особо мелкой сдвижке зеркала, то есть если хочется совсем микронных перемещений. Достичь этого можно заменив обычную винтовую пару на так называемый дифференциальный винт. Означенный винт замечателен тем, что имеет сразу две резьбы, но с разными шагами - более крупным и более мелким. Например, для резьбы М10 крупный шаг 1,5 мм, а следующий помельче 1,25. В нашем случае при таких шагах дифференциальный винт после одного оборота, например, вперед  сместиться в гайке на 1,5 мм, но вкрутясь при этом в упор, передвинет его на себя на 1,25 мм. В результате упор переместится все-таки вперед, но лишь на 0,25 мм. Выигрыш в уменьшении перемещения шестикратный! Стало быть, если двигатель делает 400 шагов на один оборот, то смещение за шажек будет всего 0,25/400=0,000625мм  - меньше микрона!

Что скажете?

[Андрей Лёвин]

 Тут есть минус: усилия от пружин и вес узла зеркала распределятся в качестве осевой нагрузки на подшипники двигателей. Что точно не класска.

Я хотя и совершенно не озабочен этими схемами, но могу заметить, что эту проблему можно решить с помощью разгрузки Ласселя (осевые толкающие рычаги с противовесами). Если фокусировочное перемещение небольшое, то добавочный вес этих элементов может быть незначительным.

[David]

Придумал способ резко снизить потребность механизма к точности изготовления. Пришлось добавить одно точёное кольцо и 4 мелких шарика. В результате движок завис в подобии карданного подвеса, правда и габарит вдоль  оси вырос. Что в этом варианте хорошо, так это возможность установки кольца после проведения испытаний без него. В двигателе нужно надсверлить две небольшие лунки.

[ДимСаныч]

David, ну может кардан на вал прилепить?

[David]

Зачем на вал, там места мало как по диаметру, так и по длине. Кто его делать будет, да ещё без углового люфта? Легче блоху подковать.  Чем этот кардан не устраивает?