Лабораторный держатель оптических компонентов

Подписаться на 3Dtoday
shusy
Идет загрузка
Загрузка
22.09.17
825
5
печатает на Wanhao Duplicator i3 Plus
Применение
9
Статья относится к принтерам:
Wanhao Duplicator i3 Plus
В каждой оптической лаботарории, где используется оптический стол есть специальные приспособления для крепления к столу оптических элементов. Элементов великое множество на любой вкус размер и нужду. Поэтому держателей зеркал, фильтров и поворотных элементов может быть в лаборатории по паре экземпляров, а вот стоек для их крепления должно быть в большом количестве.

Для проведения хорошего эксперимента, или создания прототипа устройства, безусловно нужны качественные элементы. Но как и все качестенное они стоят не дешево, поэтому на все случаи жизни не запасешся. Как правило, покупается некоторе количествао с запасом на перспективу, но запас имеет свойства заканчиваться, и в самый разгар процесса. Можно конечно докупить, но даже если оставить в стороне вопрос цены, то заказ, оплата и доставка занимает значительное количество времени. Хорошо если за несколько недель успеется, а то может и на месяцы растянутся. А процесс и прогресс вметсе с ним сотять на месте не может. Поэтому палочкой выручалочкой в подобных ситуациях является 3D принтер стоящий в лаборатории. На нем в течении нескольких часов, без проблем можно сделать все необходимые элементы. Собрать установку, проверить, при необходимости заменить. Когда получится финальный вариант, то тут уже можно и заказать нужные компоненты.

Чтобы напечатать нужна модель. Казалось бы моделей уж точно должно быть в достатке. На самизнаетекакомсайте и разделы специальные есть и даже коллекции существуют https://www.thingiverse.com/jpearce/collections/open-source-optics/ . Однако вдумчивый поиск показал, что стойки для рельс есть и много, а для оптического стола не нашлост. Хотя сообщество open source optic большое и уже достаточно много сделано. Серьезные люди даже пишут статьи https://arxiv.org/pdf/1606.09563.pdf

Раз нет подходящей модели, то её нужно создать. Водохновившись существующими элементами приступаем к созданию/модификации.

В моем любимом OpenSCAD создаем модель держателя. В середину всталяется стойка и зажимается гайкой.
611cdf467f095b9f9be69d67f3e7ec62.jpg
Выступ у основания нужен, чтобы с попмощью специальноой клипсы можно было установить и закреить на оптическом столе в произвольном месте, не по сетке отверстий стола. Клипса выглядит вот так.
498a7b3140748937a26c5e144153bda1.jpg
А вот так с её помощью можно закрепить держатель на столе. Если размеры соблюдены, то оторвать или сдвинуть обычным усилием невозможно.
d18edf2a39465567a1a864566ab7a70e.jpg
Далее нужно зажимающая гайка. Вот собственно и она. Резьбу на гайке и зажиме держателя сделал в двух вариантах. Первый совмеместимый о коммерческими образцами, второй более удобен в использовании напечатаной версии. Отлицаются шагом резьбы. В коммерческих вариантах шаг маленький, но оно и понятно, нам металле можно сделать меньше всё равно будет хорошо работать. На пластике резьбу с мелким шагом проще сорвать.
972393f32156e8c8da1f70bb4ec9d31e.jpg
Далее нам необходима сама стойка. Делаем модель и её. С двух торцов у нее резьбовые отверстия. Снизу отверстие с резьбой М6 для прикручивания к столу без стойки, на случай если регулировка по высоте не нужна. Вверху отверстие с резьбой М4 для присоединения оптических компонентов.
2d436cfc4b17553e590f8dca22667d7c.jpg
Держатель может быть закреплен на столе без клипсы, тогда нам нужна будет гайка. Внутренне отверстие с резьбой М6, соответвует резьбовым отверстиям на столе. Ну и отверстия под ключ для выкурчивания.
828622809cedb4e48c8c3490c13f04d1.jpg
После создания комплекта, стало понятно, что высота держателя бывает нужна разная. Поэтому сделал ещё одну модель составного модульного держателя. Верх и них у него однинаковые, а вот середина может варьироваться в длину. Таким образом напечатав несколько средних элементов разных размеров, у нас будут держатели разной высоты. Собсвенно это средняя часть.
9155444d7bba8f16240812cd12c47878.jpg
Соединительная нижняя и верхняя резьба у элемента одинаковые, поэтому возможно собирать держатель не из трех, а из четырех и более частей, используя несколько средних частей.

Нижняя часть.
dfb7de11b290125ca258d6222f39c773.jpg
Верхняя часть.
ffcb9479b0178e1976be12d7fcbbe9e5.jpg
Соединение получилось достаточно прочным и безлюфтовым.

Теперь собственно проверяем в боевых условиях.

Снача прикручиваем гайку к столу.
20d737eeea2c738e2cb423e226935f57.jpg
На неё накручиваем основание.
a0fb8619aa74a2e8a10c2a5648ff7a4c.jpg
Дальше уже можно прикрутить верхнюю часть.
8cb8cbf56e6a523a88f3366ababd3371.jpg
Готово. Можно вставлять стойку и затягивать.
52ec670b70ed460f340f1eb2e87df817.jpg
Пробуем совместимость с элементом напечатаным другим пластиком. Все отлично.
c3b184b3a786b9ffa9db41d77f0b0637.jpg
Цельный держатель (справа) и модульный без использования средней части (слева)
Теперь проверим как это все будет работать в паре. Сначала как положено крепим гайки.
d5975977bc475a88072106e4564413e9.jpg
К ним крепим держатели. Все встало отлично.
6c419cefaa7d57646506f5a8cb069a27.jpg
Проверяем на совместимость с коммерческими образцами. Справа источник вдохновения.
e958dc3b8106c54fb0dd075303c6c024.jpg
Меняем местами стойки, заменяя одну на металлическую. Все прекрасно заменяется. Цель достигнута.
3edcaea190f79e49ca32957bad0b3458.jpg
В заключение общие выводы и наблюдения. Безусловно, меттлаические элементы жестче. Стальная стойка в коммерческом варианте стоит очень жестко. Если попробовать покачать стойку, то при плече 20см смещения глазом не неблюдаются. Для распечатанного PLA варианта, заметно смещение на расстояние порядка 1 мм. Усилия при этом прикладыается значительное. Если специально не дергать, то в процессе эксплуатации разницы не наблюдается.

По поводу печати. Использованы два материала: коричневый PLA Volprint и REC Relax. Толщина слоя 0.2-0.3мм. Использовались сопла 0.3 и 0.6. Выбор размера сопла ни как не влияет на эксплуатационные качества.

Все модели и OpenSCAD скрипт - www.thingiverse.com/thing:2368996
Подписаться на 3Dtoday
9
Комментарии к статье

Комментарии

23 Сен 20:42
1
Хороший кейс - вполне импортозамещающий.

Теперь облака - враз - разгоним, и - не только.
Поздравляю!
Ski.
24 Сен 11:57
1
Коммерческий аналого из пластика без стоек - $20 из металла в 3-4 раза дороже. Себестоимость - около 25 грамм PLA.
24 Сен 12:32
1
Себестоимость
Коллега shusy,
Вы мне лучше расскажите, во сколько раз (часов?) сокращаются лабораторные оптические исследования,
если в наличии лаборанта/-тов - пару ящиков подобных Вашим креплений.

Думается, Ваш ответ не только мне одному - будет интересен.
24 Сен 13:49
1
Ответ в общем то достаточно прост. Если таких или им подобным стоек нет, то исследования невозможны, если мы говорим о серьезных исследованиях, а не о домашнем эксперименте. Можно конечно сгородить, что-то из подручных материалов и понять что и как нужно делать, но в этом случае с вероятностью 95% все придется переделывать. Основное, что нужно это стабильность и точность. Как правило подвижки нужны очень маленькие. Например нужно с рассотяния около 1 метра загнать луч в 50 мкм отверстие. Без приспособлений это можно и за 3 часа не загнать, а с приспособлениями 1-2 минуты.

Если сравнивать городки из подручных материалов и ящиком креплений, то крепления это 5 минут, а городить можно и целый день, в зависимости от наличия ящика с материалами.
24 Сен 14:29
0
Благодарю!
ВременнЫе пропорции - понятны.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Создание "ручного" ЧПУ фрезера

EMBER DLP принтер в открытом доступе.

Cura 3 - первые впечатления

3Dtoday за 60 секунд от 17 октября

Циклоп с планеты Шелезяка

Добро пожаловать в Ultimaker Cura 3.0!