Лабораторный держатель оптических компонентов

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.pdfРаз 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.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.А вот так с её помощью можно закрепить держатель на столе. Если размеры соблюдены, то оторвать или сдвинуть обычным усилием невозможно.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.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.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.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.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.Верхняя часть. Соединение получилось достаточно прочным и безлюфтовым.

Теперь собственно проверяем в боевых условиях.

Снача прикручиваем гайку к столу.На неё накручиваем основание.Дальше уже можно прикрутить верхнюю часть.Готово. Можно вставлять стойку и затягивать.Пробуем совместимость с элементом напечатаным другим пластиком. Все отлично.Цельный держатель (справа) и модульный без использования средней части (слева)Теперь проверим как это все будет работать в паре. Сначала как положено крепим гайки.К ним крепим держатели. Все встало отлично.Проверяем на совместимость с коммерческими образцами. Справа источник вдохновения.Меняем местами стойки, заменяя одну на металлическую. Все прекрасно заменяется. Цель достигнута.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