CN102303292B

CN102303292B - 同轴定位夹具

Info

Publication number: CN102303292B
Application number: CN 201110243048
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 陈立国; 孙立宁; 潘明强; 汝长海; 李光辉
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-08-23
Also published as: CN102303292A

Abstract

本发明公开了一种同轴定位夹具，其包括夹具底座以及调整定位机构，需同轴调整的器件外轴部分固定在夹具底座上，需同轴调整的器件内轴部分与调整定位机构固定，所述调整定位机构包括柔性解耦梁结构以及卡持在柔性解耦梁结构上的楔形定位块，所述楔形定位块在外接机构的推动下能运动，所述楔形定位块运动带动柔性解耦梁结构运动，所述柔性解耦梁结构运动带动需同轴调整的器件内轴部分运动。本发明实施例的同轴定位夹具采用柔性解耦梁结构与楔形定位块的配合来调整器件同轴度，结构稳定、精度高并且能够进行同轴定位调整后的器件固定，便于后序点胶或焊接固定。

Description

同轴定位夹具

技术领域

本发明涉及一种夹具结构，尤其涉及一种精密同轴定位夹具。

背景技术

随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的发展以及精密器件的定位、装配等方面的要求越来越高，而且很多同轴定位调整后的器件需要与调整系统脱离，进行点胶或者焊接固定。为了满足精密装配和定位调整的要求，对模块化的定位夹具提出了新的要求。其中，同轴度的调整和定位是重点和难点，因此设计定位夹具成为必然。传统结构定位夹具精度较低，而且很难实现平面内任意位置的定位和调整，并很难实现与调整系统顺利脱离。而柔性解耦梁的特点，为平面内定位尤其是同轴调整定位的可行性带来良好的开端。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型结构的同轴定位夹具，以满足定位需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种结构稳定、精度高并且能够进行同轴定位调整后的器件固定，便于后序点胶或焊接工艺的的精密同轴定位夹具。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种同轴定位夹具，其包括夹具底座以及调整定位机构，需同轴调整的器件外轴部分固定在夹具底座上，需同轴调整的器件内轴部分与调整定位机构连接，所述调整定位机构包括柔性解耦梁结构以及卡持在柔性解耦梁结构上的楔形定位块，所述楔形定位块在外接机构的推动下能运动，所述楔形定位块运动带动柔性解耦梁结构运动，所述柔性解耦梁结构运动带动需同轴调整的器件内轴部分运动。

优选的，在上述同轴定位夹具中，所述柔性解耦梁结构为“田”字型柔性解耦梁结构。

优选的，在上述同轴定位夹具中，所述“田”字型柔性解耦梁结构由12段柔性梁组成，所述12段柔性梁由位于相互垂直方向上的第一方向组柔性梁与第二方向组柔性梁组成，所述第一方向组柔性梁刚度小，所述第二方向组柔性梁的刚度比第一方向组柔性梁的刚度大。

优选的，在上述同轴定位夹具中，所述柔性解耦梁结构设有相互垂直的用以定位楔形定位块的第一定位槽与第二定位槽，所述第一定位槽与第二定位槽分别设于柔性解耦梁结构的侧边缘。

优选的，在上述同轴定位夹具中，所述楔形定位块包括卡持在第一定位槽内的第一楔形定位块以及卡持在第二定位槽内的第二楔形定位块。

优选的，在上述同轴定位夹具中，所述楔形定位块设有斜面，所述斜面的升角小于当量摩擦角。

优选的，在上述同轴定位夹具中，所述楔形定位块与柔性解耦梁结构之间是过盈配合，所述楔形定位块运动后利用柔性解耦梁结构的弹性实现自锁定位。

优选的，在上述同轴定位夹具中，还包括第一压紧机构、同轴器件外轴定位块、第二压紧机构以及同轴器件内轴定位块，所述第一压紧机构、同轴器件外轴定位块以及第二压紧机构固定在夹具底座上，所述同轴器件内轴定位块与柔性解耦梁结构固定在一起，需同轴调整的器件内轴部分与同轴器件内轴定位块固定在一起。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的同轴定位夹具采用柔性解耦梁结构与楔形定位块的配合来调整器件同轴度，结构稳定、精度高并且能够进行同轴定位调整后的器件固定，便于后序点胶或焊接固定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明同轴定位夹具的主视图；

图2是本发明同轴定位夹具的俯视图；

图3是本发明同轴定位夹具的“田”字型柔性解耦梁结构的结构示意图；

图4是本发明同轴定位夹具的楔形块的结构示意图。

100、夹具底座 200、调整定位部分 300、斜面 1、第一压紧机构 2、同轴器件外轴定位块 3、第一楔形定位块 4、第二压紧机构5、“田”字型柔性解耦梁结构 51～512、柔性梁 513、第一定位槽 514、第二定位槽 6、第二楔形定位块 7、同轴器件内轴定位块

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种同轴定位夹具，该同轴定位夹具可用于在线调整，并可实现平面内微米-纳米级精密同轴调整后的定位。

请参阅图1及图2所示，所述同轴定位夹具可用于在线调整同轴器件。所述同轴定位夹具包括夹具底座100和调整定位部分200。所述夹具底座100上可安装需调整的器件外轴。所述调整定位部分200可以安装需要调整的器件内轴。所述调整定位部分200包括调整定位机构。需同轴调整的器件内轴部分在调整定位机构带动下可进行平面内精确调整、定位。如此设置，所述同轴定位夹具可实现平面内微米-纳米级精密同轴调整后的定位，所以该夹具可以广泛应用于有精密同轴定位要求的器件调整和紧固。

请参阅图1及图2所示，所述同轴定位夹具还包括第一压紧机构1、同轴器件外轴定位块2、第二压紧机构4以及同轴器件内轴定位块7。其中，所述第一压紧机构1、同轴器件外轴定位块2以及第二压紧机构4固定在夹具底座100上，所述同轴器件内轴定位块7与调整定位机构固定在一起。

请参阅图1及图2所示，所述第一压紧机构1与第二压紧机构4分别实现两个待调整器件在上下方向上的定位，通过第一压紧机构1和第二压紧机构4将主体调整定位框架固定锁紧。将需要同轴调整的器件外轴部分与第一同轴器件外轴定位块2固定，将需要同轴调整的器件内轴部分与同轴器件内轴定位块7固定，并且因为所述同轴器件内轴定位块7与调整定位机构固定在一起，所以需要同轴调整的器件被间接与调整定位机构连接，利用调整结构的调节，实现需要同轴调整的器件同轴度的调节。

请参阅图1所示，所述调整定位机构包括“田”字型柔性解耦梁结构5和楔形定位块。其中，所述“田”字型柔性解耦梁结构5与同轴器件内轴定位块7固定在一起。所述“田”字型柔性解耦梁结构5在平面内解耦，实现微纳米定位精度。所述“田”字型柔性解耦梁结构5上设有相互垂直的用以定位楔形定位块的第一定位槽513与第二定位槽514。所述第一定位槽513与第二定位槽514分别设于“田”字型柔性解耦梁结构5的侧边缘。

请参阅图3所示，所述“田”字型柔性解耦梁结构5可实现平面内的任意位置平移定位。所示“田”字型柔性解耦梁结构5主要由12段柔性梁51～512组成。所述12段柔性梁由位于相互垂直方向上的第一方向组柔性梁与第二方向组柔性梁组成，所述第一方向组柔性梁刚度小，所述第二方向组柔性梁的刚度比第一方向组柔性梁的刚度大。其中，所述第一方向组柔性梁为柔性梁52、53、56、58、510、511。所述第二方向组柔性梁为柔性梁51、54、55、57、59、512。所述“田”字型柔性解耦梁结构5的工作原理是：利用第一方向组柔性梁52、53、56、58、510、511小刚度实现平移，而第二方向组柔性梁51、54、55、57、59、512刚度很大。本发明的特点是通过柔性梁在相互垂直方向上大的刚度比实现微纳位移运动的解耦，进而实现平面内微米-纳米级精密同轴调整后的定位，所以该同轴定位夹具结构可以广泛应用于有精密同轴定位要求的器件调整和紧固。

请参阅图1及图4所示，所述的调整定位部分包括两个楔形定位块，分别是第一楔形定位块3与第二楔形定位块6。其中，所述第一楔形定位块3卡持在第一定位槽513内，所述第二楔形定位块6卡持在第二定位槽514内。所述第一楔形定位块3与第二楔形定位块6分别实现平面内相互垂直方向的调整和调整后的紧固锁紧。所述楔形定位块上设有斜面300，所述斜面300的升角小于当量摩擦角，如此设置，所述楔形定位块的较大移动，可以实现精度的较小调节，调整精度高。

本发明实施例的同轴定位夹具为了使定位调整后同轴器件的相对固定，所述的第一楔形定位块3与第二楔形定位块6分别实现平面内相互垂直方向上的定位自锁，结构简单，定位稳定。所述第一楔形定位块3和第二楔形定位块6在外电机等驱动下可运动，所述第一楔形定位块3和第二楔形定位块6的运动推动“田”字型柔性解耦梁结构5运动，利用楔形定位块的斜面300推动“田”字型柔性解耦梁结构5运动，所述第一楔形定位块3和第二楔形定位块6停止运动后，利用“田”字型柔性解耦梁结构5的弹力实现楔形定位块的自锁。

所述第一楔形定位块3与第二楔形定位块6调整的原理是：利用第一楔形定位块3与第二楔形定位块6的斜面升角小于当量摩擦角实现自锁，同时在外界力驱动下可利用第一楔形定位块3与第二楔形定位块6斜面推动“田”字型柔性解耦梁结构5运动，当达到同轴定位精度后，所述第一楔形定位块3与第二楔形定位块6停止运动并实现自锁定位。

本发明实施例的同轴定位夹具结构稳定、同轴定位精度高并且可以实现平面内任意相对位置的调整后定位的特点，并且，同轴定位夹具可实现平面内微米-纳米级精密同轴调整后的定位，所述此种结构的同轴定位夹具可以广泛应用于有精密同轴定位要求的器件调整和紧固。

本发明实施例的同轴定位夹具采用柔性解耦梁结构与楔形定位块的配合来调整器件同轴度，结构稳定、精度高并且能够进行同轴定位调整后的器件固定，便于后序点胶或焊接固定。

本发明实施例的同轴定位夹具可适应多种驱动方式的定位调整，只需外驱动系统推动第一楔形定位块3与第二楔形定位块6运动即可。

本发明实施例通过“田”字型柔性解耦梁结构5在相互垂直方向上的刚度比实现微纳位移运动的解耦，进而实现平面内微米-纳米级精密同轴调整后的定位。

本发明实施例的同轴定位夹具为了使定位调整后同轴器件的相对固定，通过设置第一楔形定位块3与第二楔形定位块6分别实现平面内相互垂直方向上的定位自锁，结构简单，定位稳定。

本发明实施例的同轴定位夹具利用第一楔形定位块3与第二楔形定位块6的斜面升角小于当量摩擦角实现自锁，在外界力驱动下可利用第一楔形定位块3与第二楔形定位块6斜面推动“田”字型柔性解耦梁结构5运动，当达到同轴定位精度后，所述第一楔形定位块3与第二楔形定位块6停止运动并实现自锁定位，结构稳定、同轴定位精度高，可实现平面内微米-纳米级精密同轴调整后的定位。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种同轴定位夹具，其特征在于：包括夹具底座（100）以及调整定位机构，需同轴调整的器件外轴部分固定在夹具底座（100）上，需同轴调整的器件内轴部分与调整定位机构连接，所述调整定位机构包括柔性解耦梁结构以及卡持在柔性解耦梁结构上的楔形定位块，所述柔性解耦梁结构为“田”字型柔性解耦梁结构（5），所述“田”字型柔性解耦梁结构（5）主要由12段柔性梁（51～512）组成，所述12段柔性梁由位于相互垂直方向上的第一方向组柔性梁（52、53、56、58、510、511）与第二方向组柔性梁（51、54、55、57、59、512）组成，所述第一方向组柔性梁刚度小，所述第二方向组柔性梁的刚度比第一方向组柔性梁的刚度大，所述柔性解耦梁结构设有相互垂直的用以定位楔形定位块的第一定位槽（513）与第二定位槽（514），所述第一定位槽（513）与第二定位槽（514）分别设于柔性解耦梁结构的侧边缘，所述楔形定位块包括卡持在第一定位槽（513）内的第一楔形定位块（3）以及卡持在第二定位槽（514）内的第二楔形定位块（6），所述楔形定位块设有斜面（300），所述斜面（300）的升角小于当量摩擦角，所述楔形定位块在外接机构的推动下能运动，所述楔形定位块运动带动柔性解耦梁结构运动，所述柔性解耦梁结构运动带动需同轴调整的器件内轴部分运动。

2.根据权利要求1所述同轴定位夹具，其特征在于：所述楔形定位块与柔性解耦梁结构之间是过盈配合，所述楔形定位块运动后利用柔性解耦梁结构的弹性实现自锁定位。

3.根据权利要求1所述同轴定位夹具，其特征在于：还包括第一压紧机构（1）、同轴器件外轴定位块（2）、第二压紧机构（4）以及同轴器件内轴定位块（7），所述第一压紧机构（1）、同轴器件外轴定位块（2）以及第二压紧机构（4）固定在夹具底座（100）上，所述同轴器件内轴定位块（7）与柔性解耦梁结构固定在一起，需同轴调整的器件内轴部分与同轴器件内轴定位块（7）固定在一起。