CN102638151B - 一种伸缩调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩调节机构，在底座（1）上设置有二维调节机构（3）和支架（16），该二维调节机构（3）和支架（16）共同支撑有外管（25），在外管（25）内设置有精密滚珠丝杆（2），该精密滚珠丝杆（2）的尾部与步进电机（8）相连，与该精密滚珠丝杆（2）相配合的丝杆螺母（4）与花键空心轴（6）固定连接，所述花键空心轴（6）套装在精密滚珠丝杆（2）表面，在花键空心轴（6）的头部连接有针形模拟管（7）。本发明通过步进电机和丝杆螺母副的结合，将步进电机的角位移转化为可控的线位移，然后再使用二维调节机构对针形模拟管的最终位置进行进一步调节，达到精确的定位要求，同时还具有结构简单，操作方便，精度高等特点。

Description

一种伸缩调节机构

技术领域

本发明特别涉及一种伸缩调节机构，具有伸缩功能和二维调节功能。

背景技术

在某些特定的实验例如光源标定实验时，对待模拟点与目标点之间的重合定位精度有着极高的要求，需要对模拟点进行精确地调节，装置才可正常工作。于是在使用时，就要求机构对针形模拟管进行精确地调节，使针形模拟管上针尖的模拟点与目标点有较高的重合定位精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可对针形模拟管进行三自由度调节，使针形模拟管的针尖与目标点重合的机构。

本发明的技术方案如下：一种伸缩调节机构，在底座上设置有二维调节机构和支架，该二维调节机构和支架共同支撑有外管，在外管内设置有精密滚珠丝杆，所述精密滚珠丝杆通过轴承套装在轴承座内，该轴承座位于外管内的尾端，所述精密滚珠丝杆的尾部通过联轴器与步进电机相连，与该精密滚珠丝杆相配合的丝杆螺母与花键空心轴固定连接，所述花键空心轴套装在精密滚珠丝杆表面，且该花键空心轴与外管通过花键连接，在花键空心轴的头部连接有针形模拟管。

本发明在底座上安装伸缩机构和二维调节机构，在使用时，首先是步进电机驱动精密滚珠丝杆转动，从而带动丝杆螺母的轴向移动，丝杆螺母带动空心花键轴和针形模拟管向前移动，使针形模拟管的针尖与理论目标点有较高的重合定位精度，最后调节二维调节机构来实现针形模拟管的针尖与目标点的重合。

为了更好的控制外管的平面位移，所述二维调节机构包括二维支架，该二维支架固定在底座上，所述二维支架为方形的环状结构，在二维支架的环形孔内放置有外管，在外管外一体成型有方形的连接套，该连接套设置于二维支架的环形孔内，所述连接套与外管一体成型，所述外管的左右两侧分别设置有X向精密螺栓和X向复位弹簧，该X向精密螺栓贯穿连接在二维支架的一侧表面上，且X向精密螺栓的端头抵接在连接套表面，该X向横向复位弹簧的一端抵接在连接套的表面,另一端抵接在二维支架的内表面上；所述外管的上下两侧分别设置有Y向精密螺栓和Y向复位弹簧，该Y向精密螺栓贯穿连接在二维支架的上端表面，且Y向精密螺栓的端头抵接在连接套表面，该Y向复位弹簧的一端抵接在连接套的表面,另一端抵接在二维支架的内表面上，

为了减少加工成本，以及更方便的安装以及更换精密丝杆螺母副，所述外管的头部对接有加长管，该加长管与外管的内径相同，在外管内设置有固定套，所述固定套通过螺钉分别与外管和加长管相连，该固定套的内表面通过平键与轴套相连，所述轴套与花键空心轴花键连接。

所述加长管的端头向外一体延伸有保护管，所述保护管的头部有倾斜开口，且该保护管的上表面有水平开口，该水平开口从保护管的头部延伸至尾部，在保护管上方设置有与该保护管的水平开口和倾斜开口相配合的保护门，所述保护门的尾端通过扭簧与加长管铰接在一起。在不需要使用本发明时，将针形模拟管收回到外管内，关闭保护门，可以保护外管内部的部件不受损坏，当正式使用时，打开保护门，保护门受扭簧限制能持续保持打开状态，方便使用。

所述针形模拟管通过点安装架与花键空心轴相连，该点安装架的上表面设有半圆形凹槽，在保护门的尾部设有与半圆形凹槽相配合的半圆形凸台。在使用时，只需向外推出针形模拟管，点安装架上的半圆形凹槽带动保护门内的半圆形凸台，能够自动将保护门顶开。

为了使外管的二维调节更加方便，所述支架为“U”形，并且该支架的闭口端通过螺钉固定在底座上，所述支架的“U”形口内放置有外管，该支架的内底面有锥形凸台，该锥形凸台嵌入到外管表面中部的凹槽内，该支架的两侧面均设置有调节螺栓，该调节螺栓的端头嵌入到外管表面中部的凹槽内。

在所述外管内设置有接近开关，该接近开关位于丝杆螺母的后端，所述步进电机和接近开关与单片机相连。采用以上结构，可以更好的控制精密丝杆丝杆螺母副的位移量。

有益效果：本发明通过步进电机和丝杆螺母副的结合，将步进电机的角位移转化为可控的线位移，然后再使用二维调节机构对针形模拟管的最终位置进行进一步调节，达到精确的定位要求，同时还具有结构简单，操作方便，精度高等特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为二维调节机构的结构示意图。

图3为伸缩机构的半剖图。

图4为本发明的使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、所示，本发明由底座1、精密滚珠丝杆2、二维调节机构3、丝杆螺母4、轴承5、花键空心轴6、针形模拟管7、步进电机8、联轴器9、接近开关10、支架16、轴套17、加长管18、保护管19、保护门20、点安装架21、圆套22、固定套23、平键24、外管25、连接套26和调节螺栓28等部件组成。所述底座1通过螺钉安装在实验平台27上，在所述底座1上固定连接有支架16，该支架16为“U”形，并且该支架16的闭口端通过螺钉固定在底座1上，所述支架16的开口朝上，该支架16的“U”形口内放置有外管25，该支架16的内底面有锥形凸台，该锥形凸台嵌入到外管25表面中部的凹槽内，该支架16的两侧面均设置有调节螺栓28，该调节螺栓28的端头伸入到外管25表面中部的凹槽内.在外管25内设置有精密滚珠丝杆2，所述精密滚珠丝杆2通过轴承5套装在轴承座内，该轴承座位于外管25内的尾端，所述精密滚珠丝杆2的尾部通过联轴器9与步进电机8相连，与该精密滚珠丝杆2相配合的丝杆螺母4与花键空心轴6通过圆套22固定连接，所述花键空心轴6套装在精密滚珠丝杆2表面，且该花键空心轴6的头部花键连接有轴套17，该轴套17通过平键24与固定套23相连，该固定套23通过螺钉分别与外管25和加长管18相连，所述加长管18对接在外管25的头部，且该加长管18与外管25的内径相同。所述加长管18的端头向外一体延伸有保护管19，所述保护管19的头部有倾斜开口，且该保护管19的上表面有水平开口，该水平开口从保护管19的头部延伸至尾部，在保护管19上方设置有与该保护管19的水平开口和倾斜开口相配合的保护门20，所述保护门20的尾端通过扭簧与加长管18铰接在一起。在所述花键空心轴6的头部还设置有针形模拟管7，该针形模拟管7的针尖即为模拟点，针形模拟管7通过点安装架21与花键空心轴6相连，该点安装架21的上表面设有半圆形凹槽21a，在保护门20的尾部设有与半圆形凹槽21a相配合的半圆形凸台20a。

如图1、图2所示，在外管25的表面连接有二维调节机构3，所述二维调节机构3包括二维支架11，该二维支架11固定在底座1上，所述二维支架11为方形的环状结构，在二维支架11的环形孔内放置有外管25，在外管25外一体成型有方形的连接套26，该连接套26设置于二维支架11的环形孔内，所述外管25的左右两侧分别设置有X向精密螺栓12和X向复位弹簧13，该X向精密螺栓12贯穿连接在二维支架11的一侧表面上，且X向精密螺栓12的端头抵接在连接套26表面，该X向横向复位弹簧13的一端抵接在连接套26的表面,另一端抵接在二维支架11的内表面上；所述外管25的上下两侧分别设置有Y向精密螺栓14和Y向复位弹簧15，该Y向精密螺栓14贯穿设置在二维支架11的上端，且Y向精密螺栓14的端头抵接在连接套26表面，该Y向复位弹簧15的一端抵接在连接套26的表面,另一端抵接在二维支架11的内表面上。

由图1进一步可知，在所述外管25内设置有接近开关10，该接近开关10位于丝杆螺母4的后侧，所述步进电机8与单片机的控制端相连，接近开关10与单片机的输入端相连。

本发明的使用原理如下：

在单片机程序设计时，将丝杆螺母4与接近开关10之间距离为1mm时设为0点；然后根据步进电机8的步距角和精密滚珠丝杆2的导程，对步进电机8进行细分，设计完成后步进电机8每转8圈精密滚珠丝杆2前进一个导程，精密滚珠丝杆2的导程误差可在程序里进行补偿。单片机整体具有点进、点退、记忆、前进、复位五个功能。离线标定时，首先将底座1、二维调节机构3安装在理论目标点已经标记号的实验平台27上，然后将外管25穿过二维调节机构3放置在支架16上，通过调整调节螺栓28来固定外管25，首先按动单片机的复位键，丝杆螺母4回到0点位置，然后按前进键，步进电机8带动针形模拟管7开始向前运动到距离理论目标点很进的范围；然后，通过点进、点退对针形模拟管7进行小范围Z向的微调，联合X向精密螺栓12和Y向精密螺栓14实现针形模拟管7的X向、Y向的微调，可使针形模拟管7针尖的模拟点与理论目标点相重合。然后，按下记忆键，记录步进电机8所转过的脉冲数即丝杆螺母4从0点位置到理论目标点的距离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种伸缩调节机构，其特征在于：在底座（1）上设置有二维调节机构（3）和支架（16），该二维调节机构（3）和支架（16）共同支撑有外管（25），所述二维调节机构（3）包括二维支架（11），该二维支架（11）固定在底座（1）上，所述二维支架（11）为方形的环状结构，在二维支架（11）的环形孔内放置有外管（25），在外管（25）外一体成型有方形的连接套（26），该连接套（26）设置于二维支架（11）的环形孔内，所述外管（25）的左右两侧分别设置有X向精密螺栓（12）和X向复位弹簧（13），该X向精密螺栓（12）贯穿连接在二维支架（11）的一侧，且X向精密螺栓（12）的端头抵接在连接套（26）表面，该X向横向复位弹簧（13）的一端抵接在连接套（26）的表面,另一端抵接在二维支架（11）的内表面；所述外管（25）的上下两侧分别设置有Y向精密螺栓（14）和Y向复位弹簧（15），该Y向精密螺栓（14）贯穿设置在二维支架（11）的上端，且Y向精密螺栓（14）的端头抵接在连接套（26）表面，该Y向复位弹簧（15）的一端抵接在连接套（26）的表面,另一端抵接在二维支架（11）的内表面，所述外管（25）内设置有精密滚珠丝杆（2），所述精密滚珠丝杆（2）通过轴承（5）套装在轴承座内，该轴承座位于外管（25）内的尾端，所述精密滚珠丝杆（2）的尾部通过联轴器（9）与步进电机（8）相连，与该精密滚珠丝杆（2）相配合的丝杆螺母（4）与花键空心轴（6）固定连接，所述花键空心轴（6）套装在精密滚珠丝杆（2）表面，且该花键空心轴（6）与外管（25）通过花键连接，在花键空心轴（6）的头部连接有针形模拟管（7）。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩调节机构，其特征在于：所述外管（25）的头部对接有加长管（18），该加长管（18）与外管（25）的内径相同，在外管（25）内设置有固定套（23），所述固定套（23）通过螺钉分别与外管（25）和加长管（18）相连，该固定套（23）的内表面通过平键（24）与轴套（17）相连，所述轴套（17）与花键空心轴（6）花键连接。

3.根据权利要求2所述的一种伸缩调节机构，其特征在于：所述加长管（18）的端头向外一体延伸有保护管（19），所述保护管（19）的头部有倾斜开口，且该保护管（19）的上表面有水平开口，该水平开口从保护管（19）的头部延伸至尾部，在保护管（19）上方设置有与该保护管（19）的水平开口和倾斜开口相配合的保护门（20），所述保护门（20）的尾端通过扭簧与加长管（18）铰接在一起。

4.根据权利要求3所述的一种伸缩调节机构，其特征在于：所述针形模拟管（7）通过点安装架（21）与花键空心轴（6）相连，该点安装架（21）的上表面设有半圆形凹槽（21a），在保护门（20）的尾部设有与半圆形凹槽（21a）相配合的半圆形凸台（20a）。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩调节机构，其特征在于：所述支架（16）为“U”形，并且该支架（16）的闭口端通过螺钉固定在底座（1）上，所述支架（16）的“U”形口内放置有外管（25），该支架（16）的内底面有锥形凸台，该锥形凸台嵌入到外管（25）表面中部的凹槽内，该支架（16）的两侧面贯均设置有调节螺栓（28），该调节螺栓（28）伸入到外管（25）表面中部的凹槽内。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩调节机构，其特征在于：在所述外管（25）内设置有接近开关（10），该接近开关（10）位于丝杆螺母（4）的后端，所述步进电机（8）和接近开关（10）与单片机相连。

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