CN101876393B - 一种超精密平台调平装置 - Google Patents
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Abstract
一种超精密平台调平装置，它涉及一种调平装置。本发明的目的是解决目前单轴螺旋式调整的调平装置存在调整精度低、稳定性差及自动调平装置需要复杂的结构和较大的体积、成本较高、操作复杂和应用范围局限的问题。槽形底座上装有第二底座、第一底座和第三平面垫块，第一底座、第二底座和第三平面垫块呈等腰三角形布置；第一斜垫设置在第一底座上，第一斜垫和第一底座通过第一调整机构连接，平面垫块设置在第一斜垫上，第一球头调整垫块与平台固接；第二斜垫设置在第二底座上，第二斜垫和第二底座通过第二调整机构连接，第二球头调整垫块装在凹槽内，第二球头调整垫块与平台固接。本发明可以广泛应用于超精密机床、光学检测与成像等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种调平装置。
背景技术
随着科学技术的不断发展，民用和国防等领域对超精密载物平台的需求不断增加，对超精密平台的结构、调整装置和稳定性的要求也越来越高。例如超精密机床主轴的调平、各种显微镜的支撑系统、光学成像及光学检测系统的基准平台、微小机构及零件的装配平台等。
目前，一般的调平装置采用单轴螺旋式调整，采用此结构存在调整精度低、稳定性差等问题；自动调平装置往往需要复杂的结构和较大的体积，且成本较高，操作复杂、应用范围局限。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前单轴螺旋式调整的调平装置存在调整精度低、稳定性差及自动调平装置需要复杂的结构和较大的体积、成本较高、操作复杂和应用范围局限的问题，提出了一种超精密平台调平装置。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述调平装置由槽形底座、水平垂直调整机构、平台、水平垂直调整定位机构和垂直定位机构构成，所述平台由“00”级大理石平板制成，水平垂直调整机构由第一斜垫、第一底座、第一调整机构、第一平面垫块和第一球头调整垫块构成，所述水平垂直调整定位机构由第一锁紧件、第二球头调整垫块、第二平面垫块、第二调整机构、第二底座和第二斜垫构成，所述垂直定位机构由第三平面垫块、第三球头调整垫块和第二锁紧件构成，槽形底座的两个上端面中的一个上装有第二底座，槽形底座的两个上端面中的剩余一个上装有第一底座和第三平面垫块，第一底座、第二底座和第三平面垫块呈等腰三角形布置；
所述第一底座和第二底座均为L形，L形第一底座的水平板的上端面为斜面，第一底座的斜面靠近槽形底座的槽的一端的高度小于第一底座的斜面另一端的高度，第一斜垫设置在第一底座的斜面上，所述第一斜垫和第一底座通过第一调整机构连接，所述第一平面垫块设置在第一斜垫的上端面上，所述第一球头调整垫块的球面与第一平面垫块的上端面接触，所述第一球头调整垫块的上端面与平台的下端面固接；
L形第二底座的水平板的上端面为斜面，第二底座的斜面靠近槽形底座的槽的一端的高度小于第二底座的斜面另一端的高度，第二斜垫设置在第二底座的斜面上，第二斜垫和第二底座通过第二调整机构连接，第二平面垫块上设有与第二球头调整垫块相匹配的第一凹槽，所述第二球头调整垫块装在第一凹槽内，所述第二球头调整垫块的上端面与平台的下端面固接，所述第二球头调整垫块、第二平面垫块、第二斜垫和第二底座相对应处设有第一通孔，所述第一锁紧件穿过平台和第一通孔与槽形底座连接；
所述第三平面垫块设在槽形底座上，所述第三平面垫块上设有V形凹槽，所述第三球头调整垫块的球头装在V形凹槽内，所述第三球头调整垫块的上端面与平台的下端面固接，所述第三球头调整垫块、第三平面垫块相对应处设有第二通孔，所述第二锁紧件穿过平台和第二通孔与槽形底座连接。
本发明具有以下有益效果：本发明的第一球头调整垫块的球面与第一平面垫块的平面接触对、第三球头调整垫块的球面与V形凹槽的锥面接触对和第二球头调整垫块的球面和凹槽的球面接触对共同作用，限制了平台沿x、y、z轴三个方向的平动和绕x、y、z轴的转动自由度，这样限制了平台的三个平动自由度和三个转动自由度，满足六点定位原理，具有较高的性能稳定；本发明采用三点球头支撑方式，结构简单、体积小、应用范围广且成本较低；本发明操作简单，对水平和垂直两个方向同时调整，可以获得很高的调整精度，平台由“00”级大理石平板制成，分辨率可达0.1μm。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的B-B剖视图，图3是图1的C-C剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的调平装置由槽形底座1、水平垂直调整机构2、平台9、水平垂直调整定位机构10和垂直定位机构18构成，所述平台9由“00”级大理石平板制成，水平垂直调整机构2由第一斜垫3、第一底座4、第一调整机构24、第一平面垫块7和第一球头调整垫块8构成，所述水平垂直调整定位机构10由第一锁紧件11、第二球头调整垫块12、第二平面垫块13、第二调整机构25、第二底座16和第二斜垫17构成，所述垂直定位机构18由第三平面垫块19、第三球头调整垫块20和第二锁紧件21构成，槽形底座1的两个上端面中的一个上装有第二底座16，槽形底座1的两个上端面中的剩余一个上装有第一底座4和第三平面垫块19，第一底座4、第二底座16和第三平面垫块19呈等腰三角形布置；
所述第一底座4和第二底座16均为L形，L形第一底座4的水平板的上端面为斜面，第一底座4的斜面靠近槽形底座1的槽的一端的高度小于第一底座4的斜面另一端的高度，第一斜垫3设置在第一底座4的斜面上，所述第一斜垫3和第一底座4通过第一调整机构24连接，所述第一平面垫块7设置在第一斜垫3的上端面上，所述第一球头调整垫块8的球面与第一平面垫块7的上端面接触，所述第一球头调整垫块8的上端面与平台9的下端面固接；
L形第二底座16的水平板的上端面为斜面，第二底座16的斜面靠近槽形底座1的槽的一端的高度小于第二底座16的斜面另一端的高度，第二斜垫17设置在第二底座16的斜面上，第二斜垫17和第二底座16通过第二调整机构25连接，第二平面垫块13上设有与第二球头调整垫块12相匹配的第一凹槽13-1，所述第二球头调整垫块12装在第一凹槽13-1内，所述第二球头调整垫块12的上端面与平台9的下端面固接，所述第二球头调整垫块12、第二平面垫块13、第二斜垫17和第二底座16相对应处设有第一通孔22，所述第一锁紧件11（螺栓）穿过平台9和第一通孔22与槽形底座1连接；
所述第三平面垫块19设在槽形底座1上，所述第三平面垫块19上设有V形凹槽19-1，所述第三球头调整垫块20的球头装在V形凹槽19-1内，所述第三球头调整垫块20的上端面与平台9的下端面固接，所述第三球头调整垫块20、第三平面垫块19相对应处设有第二通孔23，所述第二锁紧件21（螺栓）穿过平台9和第二通孔23与槽形底座1连接。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的第一调整机构24由第一螺帽5和第一螺杆6构成，所述第一螺杆6穿过第一底座4的竖直板和第一斜垫3并将二者连接在一起，位于第一底座4外的第一螺帽5与第一螺杆6旋接，此结构可获得很高的调整精度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的第二调整机构25由第二螺帽14和第二螺杆15构成，所述第二螺杆15穿过第二底座16的竖直板和第二斜垫17将二者连接在一起，位于第二底座16外的第二螺帽14与第二螺杆15旋接，此结构可获得很高的调整精度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：平台9安装完成之后，第二球头调整垫块12的球面和第一凹槽13-1相接触，限制了平台9在x、y、z三个方向的平动自由度（球面与球面接触只能限制平台在x、y、z三个方向上的移动），第二球头调整垫块12的球面可以绕其球心自由转动，从而带动平台9随其转动，因而无法限制平台9绕x、y、z三个方向的转动；第一球头调整垫块8的球面与第一平面垫块7的平面接触对、第三球头调整垫块20的球面与V形凹槽19-1的锥面接触对和第二球头调整垫块12的球面和第一凹槽13-1的球面接触对共同作用，首先限制了平台9绕x、y方向的转动自由度，而后由于第三球头调整垫块20的球面与V形凹槽19-1的锥面接触对是球面与锥面相接触，从而限制了平台9绕z轴的转动自由度，这样限制了平台9的三个平动自由度和三个转动自由度，满足六点定位原理。平台9调整时，通过旋转调整第二螺杆15，可以带动调整第二斜垫17沿着调整第二底座16的斜面滑动，第二斜垫17带动第二平面垫块13上下移动，第二平面垫块13带动第二球头调整垫块12运动，进而带动平台9运动，通过调整第二螺帽14可以锁紧，最终达到调整的目的。同理，通过旋转调整第一螺杆6可以带动第一斜垫3沿着第一底座4的斜面滑动，调整第一斜垫3带动第一平面垫块7上下移动，第一平面垫块7带动第一球头调整垫块8运动，进而带动平台9运动，通过调整第一螺帽5可以锁紧，最终达到调整的目的。
Claims (3)
1.一种超精密平台调平装置，其特征在于所述调平装置由槽形底座(1)、水平垂直调整机构(2)、平台(9)、水平垂直调整定位机构(10)和垂直定位机构(18)构成，所述平台(9)由“00”级大理石平板制成，水平垂直调整机构(2)由第一斜垫(3)、第一底座(4)、第一调整机构(24)、第一平面垫块(7)和第一球头调整垫块(8)构成，所述水平垂直调整定位机构(10)由第一锁紧件(11)、第二球头调整垫块(12)、第二平面垫块(13)、第二调整机构(25)、第二底座(16)和第二斜垫(17)构成，所述垂直定位机构(18)由第三平面垫块(19)、第三球头调整垫块(20)和第二锁紧件(21)构成，槽形底座(1)的两个上端面中的一个上装有第二底座(16)，槽形底座(1)的两个上端面中的剩余一个上装有第一底座(4)和第三平面垫块(19)，第一底座(4)、第二底座(16)和第三平面垫块(19)呈等腰三角形布置；
所述第一底座(4)和第二底座(16)均为L形，L形第一底座(4)的水平板的上端面为斜面，第一底座(4)的斜面靠近槽形底座(1)的槽的一端的高度小于第一底座(4)的斜面另一端的高度，第一斜垫(3)设置在第一底座(4)的斜面上，所述第一斜垫(3)和第一底座(4)通过第一调整机构(24)连接，所述第一平面垫块(7)设置在第一斜垫(3)的上端面上，所述第一球头调整垫块(8)的球面与第一平面垫块(7)的上端面接触，所述第一球头调整垫块(8)的上端面与平台(9)的下端面固接；
L形第二底座(16)的水平板的上端面为斜面，第二底座(16)的斜面靠近槽形底座(1)的槽的一端的高度小于第二底座(16)的斜面另一端的高度，第二斜垫(17)设置在第二底座(16)的斜面上，第二斜垫(17)和第二底座(16)通过第二调整机构(25)连接，第二平面垫块(13)上设有与第二球头调整垫块(12)相匹配的第一凹槽(13-1)，所述第二球头调整垫块(12)装在第一凹槽(13-1)内，所述第二球头调整垫块(12)的上端面与平台(9)的下端面固接，所述第二球头调整垫块(12)、第二平面垫块(13)、第二斜垫(17)和第二底座(16)相对应处设有第一通孔(22)，所述第一锁紧件(11)穿过平台(9)和第一通孔(22)与槽形底座(1)连接；
所述第三平面垫块(19)设在槽形底座(1)上，所述第三平面垫块(19)上设有V形凹槽(19-1)，所述第三球头调整垫块(20)的球头装在V形凹槽(19-1)内，所述第三球头调整垫块(20)的上端面与平台(9)的下端面固接，所述第三球头调整垫块(20)和第三平面垫块(19)相对应处设有第二通孔(23)，所述第二锁紧件(21)穿过平台(9)和第二通孔(23)与槽形底座(1)连接。
2.根据权利要求1所述一种超精密平台调平装置，其特征在于所述第一调整机构(24)由第一螺帽(5)和第一螺杆(6)构成，所述第一螺杆(6)穿过第一底座(4)的竖直板和第一斜垫(3)并将二者连接在一起，位于第一底座(4)外的第一螺帽(5)与第一螺杆(6)旋接。
3.根据权利要求1或2所述一种超精密平台调平装置，其特征在于所述第二调整机构(25)由第二螺帽(14)和第二螺杆(15)构成，所述第二螺杆(15)穿过第二底座(16)的竖直板和第二斜垫(17)将二者连接在一起，位于第二底座(16)外的第二螺帽(14)与第二螺杆(15)旋接。
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