1.本发明涉及一种用于望远镜的光纤定位单元(fpu)。更准确地说，本发明涉及scara型的fpu。
背景技术：
2.scara型的fpu使用两个平行的旋转接头将光纤自由端定位在环形工作空间内(参见图1)。
3.现有fpu的示例在图2、5和6中示出。
4.fpu固定到焦板。图3表示焦板的前视图。
5.如今，希望焦板上的fpu的最大致密化以增加仪器吞吐量。因此，两个相邻fpu之间的间距(间距＝中心到中心的距离)以及因此fpu直径应当被最小化。
6.图4的图形示出了直径为800mm的焦板的fpu的数量与定位器间距的关系。
7.图5示出了根据现有技术的fpu。fpu设计由单个部件制成。光纤和β马达线必须弯曲以在α马达的侧面上通过。从光学角度来看，光纤的任何弯曲都会降低系统性能。
8.图6示出了使直径约为7mm的fpu小型化的尝试。这种相对较小的物体需要使用极小的马达，通常直径为2mm。这影响(即降低)系统性能(扭矩、精度、可重复性和鲁棒性)。
9.scara型的fpu通常包括α和β机构；α机构依次包括马达、驱动轴和可旋转轴(通常为空心轴)，可旋转轴的旋转由α马达经由驱动轴来实现。β机构包括马达和可以由β马达4旋转的光纤保持元件。两个机构以允许β机构通过可旋转轴旋转的方式机械连接。可旋转轴位于焦板内或焦板上方。
10.中国专利文献cn1095085c和cn2344786y中公开的fpu显著地减少光学效应的弯曲(参见图7)。
11.到目前为止，fpu已设计成集成两个马达的单个部件。fpu在一个步骤中安装在焦板上(参见图8)。
12.然而，现有技术fpu，特别是先前引用的中国专利文献中引用的先前fpu，确实提出了一些挑战和/或问题，例如：
[0013]-焦板需要在两侧都是精确的，以便定位滚珠轴承。
[0014]-复杂的组装必须直接在焦板上和焦板内进行：1)从两侧压配合滚珠轴承。2)插入fpu。3)将齿轮插入和固定(通过胶合或激光焊接)在可旋转轴上。4)固定马达。高fpu密度构造不能进行这种组装。
[0015]-可旋转轴在焦板中，这意味着必须通过焦板钻出相对大的孔，从而降低其刚度(这对于大量数千个fpu是至关重要的)。
[0016]-在fpu固定到焦板之前不可能测试fpu的性能。到焦板中的组装过程是不可逆的，如果在该阶段检测到定位器的不良性能，则它会损害整个望远镜性能。这简单地禁止这种方法用于高密度fpu望远镜。
[0017]
因此，需要改进现有的fpu以获得更高的fpu密度和更强的一般结构稳定性。
技术实现要素：
[0018]
前一部分中提到的问题通过根据权利要求中限定的本发明的fpu来解决。
[0019]
根据本发明的fpu基本上由两个分开的部件制成，并且可以在两个不同且独立的步骤中安装在焦板上。fpu的中心轴线和α马达不同心。利用这种构造，光纤可以沿着fpu主体基本上保持笔直。该构造还允许使用直径非常接近于可旋转轴的间距的直径(通常为6mm)的马达，这导致焦板上的fpu密度的增加。使用直径非常接近间距的α马达和齿轮箱使得整个设计对于给定间距更鲁棒和精确。
附图说明
[0020]
图1：现有技术的scarra型fpu
[0021]
图2：现有技术fpu的其他示例
[0022]
图3：现有技术焦板的前视图
[0023]
图4：示出焦板上的fpu密度的图形
[0024]
图5：现有技术fpu的其他示例
[0025]
图6：现有技术fpu的其他示例
[0026]
图7：现有技术fpu的其他示例
[0027]
图8：fpu在焦板上的安装
[0028]
图9：根据本发明的fpu的示例
[0029]
图10：根据本发明的焦板的前视图
[0030]
图11：图9的fpu的另一视图
[0031]
图12：图9的fpu的另一视图
[0032]
图9至12中使用的附图标记：
[0033]
1.α马达
[0034]
2.驱动轴
[0035]
3.中空可旋转轴
[0036]
4.β马达
[0037]
5.光纤保持元件
[0038]
6.焦板
[0039]
7.驱动轴通道
[0040]
8.光纤通道
[0041]
9.电线通道
[0042]
10.光纤
[0043]
11.β马达电线
具体实施方式
[0044]
图9示出了根据本发明的fpu的示例，其中光纤10是直的并且放置在两个相邻的α马达1之间。
[0045]
根据本发明的fpu提供以下优点：
[0046]-可以更容易地制造焦板6。
[0047]-在焦板6上组装fpu不需要任何复杂的工艺。
[0048]-fpu优选地螺纹连接，α马达1插入焦板6的一侧上并通过摩擦保持就位，并且β机构4、11定位并固定在焦板6的另一侧上。可以有利地使用压配合销来避免马达的旋转。(不需要胶水或激光焊接)。
[0049]-α可旋转轴3和β机构4、11位于焦板6的同一侧上，因此，焦板6内的通道7、8、6相对较小。这导致更鲁棒的结构。
[0050]-可以在将每个定位器组装在焦板6上之前测试每个定位器的性能。
技术特征：
1.一种scara型的光纤定位单元，所述光纤定位单元包括α机构(1、2、3)和β机构(4、5)；所述α机构依次包括马达(1)、驱动轴(2)和可旋转轴(3)，所述可旋转轴(3)的旋转由α马达(1)经由所述驱动轴(2)执行；所述β机构包括马达(4)和能够由β马达(4)旋转的光纤保持元件(5)；两个机构以允许所述β机构(4、5)通过所述可旋转轴(3)旋转的方式机械地连接；所述α机构(1、2、3)还适于部分地位于焦板(6)内，其特征在于，所述α马达(1)适于位于所述焦板(6)的一侧，而α可旋转轴(3)和所述β机构(4、5)适于主要位于所述焦板(6)的另一侧。2.根据权利要求1所述的光纤定位单元，其中，所述可旋转轴(3)至少部分地延伸通过所述焦板(6)。3.根据权利要求1所述的光纤定位单元，其中，马达直径(α或β)包括在2mm至6mm之间。4.一种组件，所述组件包括焦板和几个根据权利要求1、2或3所述的光纤定位单元，所述焦板(6)包括具有不同直径的通道(7、8、9)，其中，最大直径近似等于所述驱动轴(2)的直径。5.根据权利要求4所述的组件，其中，马达直径(α或β)与间距相似。6.根据权利要求4或5所述的组件，其中，所述焦板由多个子模块组成。7.根据权利要求5所述的组件，其中，每个子模块具有多边形横截面，例如三角形横截面。8.一种用于将根据权利要求1所述的光纤定位单元组装在焦板上的方法，其中，将α马达(1)插入并固定在所述焦板的一侧上，并且其中，将所述β机构(4、5)定位并固定在所述焦板(6)的另一侧上。9.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述α马达(1)和所述β机构(4、5)在两个不同且独立的步骤中安装在所述焦板(6)上。
技术总结
一种scara型的光纤定位单元，其包括α机构(1、2、3)和β机构(4、5)；α机构依次包括马达(1)、驱动轴(2)和可旋转轴(3)，可旋转轴(3)的旋转由α马达(1)经由驱动轴(2)执行；β机构包括马达(4)和能够由β马达(4)旋转的光纤保持元件(5)；两个机构以允许β机构(4、5)通过可旋转轴(3)旋转的方式机械地连接；α机构(1、2、3)还适于部分地位于焦板(6)内，其特征在于，α马达(1)适于位于焦板(6)的一侧，而可旋转轴(3)和β机构(4、5)适于位于焦板(6)的另一侧。5)适于位于焦板(6)的另一侧。5)适于位于焦板(6)的另一侧。
技术研发人员：y
受保护的技术使用者：mps微精度系统股份公司
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2023/10/15