CN100568038C - 整体式精密五轴调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学器件在空间的多自由度精密调整的整体式精密五轴调整装置。解决了现有五轴调整机构体积大的问题。本发明包括热沉，热沉通过主轴设于U形光源组合固定架内；U形光源组合固定架底部连接着主轴，其底部设有一对齿轮传动副；主轴中部螺纹配合连接着螺纹调节套，螺纹调节套处设有一对齿轮传动副，主轴下部连接着主基座；主基座为矩形座，其外侧套装有内框板和外框板。本装置可实现热沉相对外框板的三轴平移调整和两轴旋转调整。其设计合理，结构简单紧凑、工作稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件在空间的多自由度精密调整的多维精密调整机构。
背景技术
目前，国内外现有精密光学器件的多维精密调整机构的产品种类繁多，通过螺旋传动、齿轮传动，以及直线导轨移动来实现精密光学器件多个自由度的移动和转动。但是，公知技术中采用单轴调整机构安装拼接成五轴调整机构，其结构尺寸往往会超出产品空间结构的限制。
发明内容
为了解决上述五轴调整机构体积大，不能满足与精密光学器件配套装配要求，本发明提供一种结构紧凑的整体式精密五轴调整装置。
具体的结构设计方案如下：
整体式精密五轴调整装置包括一个热沉21，所述热沉通过热沉主轴23设于U形光源组合固定架16内；
U形光源组合固定架16底部对称中心通过轴套17固定连接着主轴2，U形光源组合固定架16底部外侧面固定设有Z轴大齿轮25；
主轴2上套设有齿轮拖配连接板13，主轴2中部通过螺纹配合连接着螺纹调节套26，主基座6通过下轴套4套装在主轴2下部；螺纹调节套26上部固定套设有Z轴移动齿轮27，下部套设有环形压盖30，环形压盖30固定连接着主基座6；
齿轮拖配连接板13一侧通过轴承设有平行与主轴2的Z向移动调节轴3，Z向移动调节轴3的上端设有与Z轴大齿轮25啮合的小齿轮14，其下部贯穿伸至主基座6外；
主基座6另一侧设有平行于主轴2的Z向升降调节轴33，Z向升降调节轴33上端设有与Z轴移动齿轮27配合的Z轴移动小齿轮29；
主基座6为矩形座，其外侧套设有内框板8和外框板9；主基座6与内框板8相对应两侧分别设有X向移动左滑轨7和X向移动右滑轨31；内框板8与外框板9相对应两侧分别设有Y向移动左滑轨45和Y向移动右滑轨42。
X向移动左滑轨7外侧的内框板8上设有与齿轮拖配连接板13对应的X向螺微调节挡板12，外框板9上对应设有X向螺微调节杆支架10，X向螺微调节杆支架10上设有X向螺纹调节杆11，X向螺纹调节杆11的内端对应着X向螺微调节挡板12外侧面。
所述主基座6上设有与Z轴移动齿轮27对应的Y轴移动调节推板39，内框板8上对应设有Y轴移动调节支架40，Y轴移动调节支架40上设有Y轴移动调节杆41，Y轴移动调节杆41的内端与Y轴移动调节推板39对应。
所述U形光源组合固定架16一侧架板上部两侧分别开有Z向调节槽，两个调节挡杆35分别固定设于热沉21侧壁上，两个调节挡杆35的另一端分别位于调节槽内36；两个Z向调节槽顶部分别连通着螺纹孔，一个螺纹孔内设有弹簧37和压盖38，弹簧37位于调节挡杆上部，另一个螺纹孔内设有调节螺杆20，调节螺杆20下端与另一调节挡杆杆端接触；U形光源组合固定架16另一侧架板外连接着平行夹紧板，夹紧板上对应热沉主轴23处开有轴孔，轴孔上部连接着垂直夹紧槽，垂直夹紧槽上部的夹紧块配合设有水平螺纹孔和夹紧螺杆，热沉主轴23的外伸端位于轴孔内。
所述Z向移动调节轴3的下端设有Z向旋扭1。
所述Z向升降调节轴33的下端设有Z向旋扭34。
本发明的有益技术效果是：采用螺旋传动和直线导轨组合实现载物平台的三维精密平移调整，采用齿轮传动和滑动轴承组合，实现载物平台的两轴旋转调整，从而实现载物平台的五轴精密调整；本发明将五轴调整机构整合为一体，设计合理。与单轴平台组装起来的调整装置相比，不仅结构简单紧凑，实现了该调整机构的结构紧凑、工作稳定可靠；且调整便捷，可实现连续微调，实现了该机构的快速精密可调。
附图说明
图1为本发明主视轴测图，
图2为图1的后视轴测图，
图3为本发明主视图，
图4为图3的俯视图，
图5为图3的仰视图，
图6为图3右视图，
图7为图3的A-A剖视图，
图8为图4的B-B部视图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例：
参见图1-图8，整体式精密五轴调整装置包括一个热沉21，所述热沉通过左轴套19、右轴套24、热沉主轴23和轴承盖22安装于U形光源组合固定架16内；
U形光源组合固定架16底部对称中心通过轴套17和弹性挡圈18固定连接着主轴2，U形光源组合固定架16底部外侧面固定设有Z轴大齿轮25；
主轴2上套装有齿轮拖配连接板13，主轴2中部通过螺纹配合连接着螺纹调节套26，主基座6通过限位块5、限位销32和下轴套4套装在主轴2下部；螺纹调节套26上部固定套装有Z轴移动齿轮27，下部套装有环形压盖30，环形压盖30固定连接着主基座6；
齿轮拖配连接板13一侧通过轴承44、轴承压套43安装有平行与主轴2的Z向移动调节轴3，Z向移动调节轴3的上端通过弹性挡圈15固定安装有与Z轴大齿轮25啮合的小齿轮14，其下部贯穿伸至主基座6外，Z向移动调节轴3的下端安装有Z向旋扭1。
主基座6另一侧安装有平行与主轴2的Z向升降调节轴33，Z向升降调节轴33上端通过挡圈28固定安装有与Z轴移动齿轮27配合的Z轴移动小齿轮29，Z向升降调节轴33的下端安装有Z向旋扭34。
主基座6为矩形座，其外侧套装有内框板8和外框板9；主基座6与内框板8相对应两侧分别安装有X向移动左滑轨7和X向移动右滑轨31；内框板8与外框板9相对应两侧分别安装有Y向移动左滑轨45和Y向移动右滑轨42。
X向移动左滑轨7外侧的内框板8上安装有与齿轮拖配连接板13对应的X向螺微调节挡板12，外框板9上对应安装有X向螺微调节杆支架10，X向螺微调节杆支架10上螺纹连接安装有X向螺纹调节杆11，X向螺纹调节杆11的内端对应着X向螺微调节挡板12外侧面，见图2和图4，以实现内框板8相对于外框板9的水平移动。
主基座6上安装有与Z轴移动齿轮27对应的Y轴移动调节推板39，内框板8上对应安装有Y轴移动调节支架40，Y轴移动调节支架40上螺纹连接安装有Y轴移动调节杆41，Y轴移动调节杆41的内端与Y轴移动调节推板39对应，见图2和图4，以实现主基座6相对于内框板8的水平移动。
U形光源组合固定架16一侧架板上部两侧分别开有Z向调节槽36，两个调节挡杆35分别固定安装于热沉21侧壁上，两个调节挡杆35的另一端分别位于调节槽36内；两个Z向调节槽顶部分别连通着螺纹孔，一个螺纹孔内设有弹簧37和压盖38，弹簧37位于调节挡杆上部，另一个螺纹孔内设有调节螺杆20，调节螺杆20下端与另一调节挡杆杆端接触；U形光源组合固定架16另一侧架板外连接着平行夹紧板，夹紧板上对应热沉主轴23处开有轴孔，轴孔上部连通着垂直夹紧槽，垂直夹紧槽上部的夹紧板配合设有水平螺纹孔和夹紧螺杆，热沉主轴23的外伸端位于轴孔内。
使用时热沉21用于安装光学元件，并可以实现有效散热。外框板9用于与本装置外的其它部件相连。本装置的目的即是实现热沉21相对外框板9的三轴平移调整和两轴旋转调整。其调整原理说明如下：
热沉21通过左轴套19、右轴套24实现绕热沉主轴23旋转，并通过X调节螺杆20可实现绕热沉主轴23旋转调整；
光源组合固定架16通过轴套17和弹性挡圈18与主轴2相连，可实现光源组合固定架16相对主轴2的轴向固定和周向旋转；通过旋转旋钮1，带动小齿轮14，从而带动大齿轮25转动，大齿轮25与光源组合固定架16刚性连接，从而实现了光源组合固定架16相对主轴2的旋转调整；
主轴2和主基座6之间通过下轴套4连接，并通过限位销5限制主轴2和主基座6之间的相对转动，但可允许相对滑动；螺纹调节套26与主轴2构成螺旋副，环形压盖30限制了螺纹调节套26的轴向移动，但可允许螺纹调节套26的转动；当旋转Z向旋扭34，通过Z向升降调节轴33带动Z轴移动小齿轮29，啮合传动的Z轴移动齿轮27与螺纹调节套26刚性连接，从而转化为主轴2沿轴线方向的升降运动，实现了Z方向的升降调整；
主基座6与内框板8之间，通过直线导轨31和直线导轨7连接，并通过弹簧预紧；旋动X向螺纹调节杆11，可推动主基座6沿直线导轨31移动，实现X方向平移调整；
内框板8与外框板9之间通过直线导轨42和直线导轨45连接并通过弹簧预紧；旋动Y轴移动调节杆41，可推动内框板8沿着直线导轨42、45移动，实现Y方向的平移调整。
Claims (2)
1、整体式精密五轴调整装置，其特征在于：包括一个热沉(21)，所述热沉通过左轴套(19)、右轴套(24)、热沉主轴(23)和轴承盖(22)设于U形光源组合固定架(16)内；
U形光源组合固定架(16)底部对称中心通过轴套(17)固定连接着主轴(2)，U形光源组合固定架(16)底部外侧面固定设有Z轴大齿轮(25)；
主轴(2)上套设有齿轮拖配连接板(13)，主轴(2)中部通过螺纹配合连接着螺纹调节套(26)，主基座(6)通过下轴套(4)套装在主轴(2)下部；螺纹调节套(26)上部固定套设有Z轴移动齿轮(27)，下部套设有环形压盖(30)，环形压盖(30)固定连接着主基座(6)；
齿轮拖配连接板(13)一侧通过轴承设有平行与主轴(2)的Z向移动调节轴(3)，Z向移动调节轴(3)的上端设有与Z轴大齿轮(25)啮合的小齿轮(14)，其下部贯穿伸至主基座(6)外；
主基座(6)另一侧设有平行于主轴(2)的Z向升降调节轴(33)，Z向升降调节轴(33)上端设有与Z轴移动齿轮(27)配合的Z轴移动小齿轮(29)；
主基座(6)为矩形座，其外侧套设有内框板(8)和外框板(9)；主基座(6)与内框板(8)相对应两侧分别设有X向移动左滑轨(7)和X向移动右滑轨(31)；内框板(8)与外框板(9)相对应两侧分别设有Y向移动左滑轨(45)和Y向移动右滑轨(42)；
所述U型光源组合固定架(16)一侧架板上部两侧分别开有Z向调节槽，两个Z向调节槽顶部分别连通着螺纹孔，一个螺纹孔内设有弹簧(37)和压盖(38)，另一个螺纹孔内设有调节螺杆(20)，热沉(21)通过左轴套(19)、右轴套(24)实现绕热沉主轴(23)旋转，并通过调节螺杆(20)实现绕热沉主轴(23)旋转调整；
U型光源组合固定架(16)底部对称中心通过轴套(17)和弹性挡圈(18)固定连接着主轴(2)，实现U型光源组合固定架(16)相对主轴(2)的轴向固定和周向旋转，所述Z向移动调节轴(3)的下端安装有第一Z向旋钮(1)，通过旋转第一Z向旋钮(1)，带动该与Z轴大齿轮(25)啮合的小齿轮(14)，从而带动大齿轮(25)转动，大齿轮(25)与U型光源组合固定架(16)刚性连接，实现该U型光源组合固定架(16)相对主轴(2)的旋转调整；
主基座(6)通过限位销(5)、限位销(32)和下轴套(4)套装在主轴(2)下部，通过限位销(5)限制主轴(2)和主基座(6)之间的相对转动，但允许相对滑动；螺纹调节套(26)与主轴(2)构成螺旋副，环形压盖(30)限制了螺纹调节套(26)的轴向移动，但允许螺纹调节套(26)的转动；所述Z向升降调节轴(33)的下端设有第二Z向旋钮(34)，当旋转该第二Z向旋钮(34)，通过Z向升降调节轴(33)带动该Z轴移动小齿轮(29)，啮合传动的Z轴移动齿轮(27)与螺纹调节套(26)刚性连接，从而转化为主轴(2)沿轴线方向的升降运动，从而实现Z方向的升降调整；
主基座(6)与内框板(8)之间，通过X向移动右滑轨(31)和X向移动左滑轨(7)连接，并通过弹簧预紧；X向移动左滑轨(7)外侧的内框板(8)上设有与齿轮拖配连接板(13)对应的X向螺微调节挡板(12)，外框板(9)上对应设有X向螺微调节杆支架(10)，该X向螺微调节杆支架(10)上设有X向螺纹调节杆(11)，X向螺纹调节杆(11)的内端对应着X向螺微调节挡板(12)外侧面，旋动X向螺纹调节杆(11)，可推动主基座(6)沿X向移动右滑轨(31)移动，实现X方向平移调整；
内框板(8)与外框板(9)之间通过Y向移动右滑轨(42)和Y向移动左滑轨(45)连接并通过弹簧预紧；所述主基座(6)上设有与Z轴移动齿轮(27)对应的Y轴移动调节推板(39)，内框板(8)上对应设有Y轴移动调节支架(40)，该Y轴移动调节支架(40)上设有Y轴移动调节杆(41)，Y轴移动调节杆(41)的内端与Y轴移动调节推板(39)对应，旋动Y轴移动调节杆(41)，可推动内框板(8)沿着Y向移动右滑轨(42)和Y向移动左滑轨(45)移动，实现Y方向的平移调整。
2、根据权利要求1所述的整体式精密五轴调整装置，其特征在于：两个调节挡杆(35)分别固定设于热沉(21)侧壁上，两个调节挡杆(35)的另一端分别位于调节槽(36)内，弹簧(37)位于一调节挡杆上部，调节螺杆(20)下端与另一调节挡杆杆端接触；U形光源组合固定架(16)另一侧架板外连接着平行夹紧板，夹紧板上对应热沉主轴(23)处开有轴孔，轴孔上部连接着垂直夹紧槽，垂直夹紧槽上部的夹紧块配合设有水平螺纹孔和夹紧螺杆，热沉主轴(23)的外伸端位于轴孔内。
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