CN103465015B - 多自由度调整机构 - Google Patents

Abstract

一种多自由度调整机构，自下而上包括固定基座组件、X方向调整组件、Y方向调整组件、连接板和3个调整螺钉组件，在连接板上3个调整螺钉组件呈三角形分布。本发明可实现多个自由度的定位调整，定位精度高，并且操作方便，调整范围大；结构简单，对零件的加工精度要求不高，可有效降低加工成本。

Description

多自由度调整机构

技术领域

本发明涉及一种多自由度调整机构，适用于精密机械加工以及装配，尤其是光刻机等光学精密仪器与设备的装配集成。

技术背景

精密仪器的装配集成中，往往不能只依靠零件的加工精度来保证其定位精度，经常需要通过调整机构来实现其定位精度。现有的调整机构体积庞大，结构复杂，对使用场所有一定的要求；有的结构虽然精巧，但不能承受比较大的载荷，且调整范围也有限。

发明内容

本发明的目的在于克服在先技术的不足，提供一种多自由度调整机构。该调整机构可实现多个自由度的定位调整，定位精度高，并且操作方便，调整范围大；结构简单，对零件的加工精度要求不高，可有效降低加工成本。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案如下：

一种多自由度调整机构，其特点在于：自下而上包括固定基座组件、X方向调整组件、Y方向调整组件、连接板和3个调整螺钉组件，在连接板上3个调整螺钉组件呈三角形分布，所述的固定基座组件用于承载整个调整机构；X方向调整组件包括X方向调整板和X方向凸轮，用于调整X方向位移；所述的Y方向调整组件包括Y方向调整板和Y方向凸轮，用于调整Y方向位移；3个调整螺钉组件结构相同，包括调整螺钉、球形垫圈、锁紧螺钉、螺纹套，用于调整Z方向的位移以及绕X轴和绕Y轴的转动。

所述的多自由度调整机构，其特点在于其构成包括：所述的固定基座组件位于整个调整机构下方，固定基座上X方向左右两边设有第一销钉和第二销钉，两个销钉的连线与X方向平行，在固定基座左边沿X轴方向水平设有第一圆柱小孔和第二圆柱小孔，所述的圆柱小孔中装有衬套；在所述的固定基座上设有成三角分布的较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔；

所述的X方向调整组件包括X方向调整板和X方向凸轮，该X方向调整板的左边设有第一长圆槽通孔，在X方向调整板上的X方向左右两边与所述的固定基座上X方向左右两边的第一销钉和第二销钉相对应的位置设有第一腰形通孔和第二腰形通孔，在X方向调整板上的上下两边分别设有第三腰形通孔和第四腰形通孔，第三腰形通孔和第四腰形通孔位于与Y轴的平行线上，与所述的固定基座上三个较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔相对应设有第一圆形通孔、第二圆形通孔和第三圆形通孔并设有垫套；所述的X方向凸轮底部的偏心转轴安装在所述的固定基座上装有衬套的第一圆柱小孔或第二圆柱小孔中，所述的X方向凸轮置于第一长圆槽通孔中，再用第一弹性压片压紧；

所述的Y方向调整组件包括Y方向调整板和Y方向凸轮，所述的Y方向调整板上设有第二长圆槽通孔，Y方向凸轮置于第二长圆槽通孔中，Y方向凸轮底部的偏心转轴安装在X方向调整板上的第三圆柱小孔或第四圆柱小孔中，Y方向凸轮再用第二弹性压片压紧，所述的Y方向调整板上的Y方向两边分别安装了第三销钉和第四销钉，两个销钉的连线与Y方向平行；所述的Y方向调整板上与所述的固定基座上三个较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔相对应的地方设有第一方形槽圆通孔、第二方形槽圆通孔和第三方形槽圆通孔，并垫有活动垫片；

所述的连接板上与所述的固定基座上三个较大的第一方形孔、第二方形孔、第三方形孔相对应的地方设有三个通孔，该三个通孔部位通过都第一固定螺钉、第二固定螺钉安装了螺纹套；

将所述的X方向调整板的第一腰形通孔和第二腰形通孔套入所述的固定基座的第一销钉和第二销钉，将所述的X方向凸轮底部的偏心转轴安装在所述的固定基座上装有衬套的第一圆柱小孔或第二圆柱小孔中，所述的X方向凸轮置于第一长圆槽通孔中，再用第一弹性压片压紧；将所述的Y方向调整板上的Y方向两边的第三销钉和第四销钉分别插入所述的X方向调整板的第三腰形通孔和第四腰形通孔，将所述的Y方向凸轮底部的偏心转轴安装在X方向调整板上装有衬套的第三圆柱小孔或第四圆柱小孔中，使所述的Y方向凸轮置于所述的第二长圆槽通孔，再用第二弹性压片将Y方向凸轮压紧；将所述的连接板置于所述的Y方向调整板上，然后安装三副调整螺钉组件，将调整螺钉通过螺纹旋入所述的螺纹套中，螺纹套的端部与Y方向调整板的活动垫片上表面接触，一锁紧螺钉经所述的调整螺钉的内孔、球形垫圈、穿过所述的活动垫片之中孔、Y方向调整板的方形槽圆通孔、X方向调整板的圆形通孔、固定基座的方形孔，再用锁紧螺母连接。

所述的第一腰形通孔和第二腰形通孔的连线与第三腰形通孔和第四腰形通孔的连线互相垂直。

所述的3个调整螺钉组件呈等腰三角形分布。

所述的Y方向调整板上设有第二长圆槽通孔，Y方向凸轮放置于第二长圆槽通孔中，Y方向凸轮底部的偏心转轴安装在X方向调整板上装有衬套的第三圆柱小孔或者第四圆柱小孔中。转动Y方向凸轮，凸轮挤压第二长圆槽通孔，从而带动Y方向调整板平移。所述的Y方向调整板上安装了第三销钉和第四销钉，两个销钉的连线与Y方向平行，其作用是限制Y方向调整板只能在Y方向进行平移。所述的X方向调整板设有两个圆柱小孔，目的是增加Y方向调整范围。Y方向调整板上装有第二弹性压片，防止平移过程中Y方向凸轮向上移动。

所述的X方向调整板上与Y方向平行的两个端部开有第一圆形通孔、第二圆形通孔、第三圆形通孔，通孔内分别装有第一垫套、第二垫套、第三垫套，所述垫套安装好后，上下两个端面凸出于X方向调整板的上下表面，所述三个垫套的上下表面作为X方向调整板、Y方向调整板平移时的接触面，可降低摩擦力。

所述的X方向调整板与X方向平行的两个端部开有第三腰形通孔、第四腰形通孔，其连线与Y方向平行；所述的X方向调整板平行于Y方向的两个端部开有第一腰形通孔、第二腰形通孔，其连线与X方向平行；两组腰形通孔的连线互相垂直。

与在先技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用凸轮提供动力，结构紧凑，加工简单，比一般手动调节机构可承受的力大，可适用于连接板比较大的场合。

2、本发明采用两块调整板，可分别带动连接板进行X方向、Y方向平移，调整板之间装有垫套，可减少接触面，从而减少运动产生的摩擦。

3、本发明采用调整螺钉来调整连接板Z方向的位移以及绕X轴、绕Y轴的转动。调整完成后，通过内部的锁紧螺钉固定。

附图说明

图1是本发明多自由度调整机构最佳实施例的结构轴侧示意图；

图2为图1的正视图；

图3为本发明多自由度调整机构固定基座组件的俯视图；

图4为本发明X调整组件安装在固定基座组件上的俯视图；

图5为本发明Y调整组件安装在X调整组件上的俯视图；

图6为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例，对本发明作详细阐述：

请参见图1和图2，图1为本发明多自由度调整机构最佳实施例的结构示意图，图2为图1的正视图。由图可见，本发明多自由度调整机构，从下往上依次由固定基座组件1、X调整组件2、Y调整组件3、连接板4以及第一调整螺钉组件5、第二调整螺钉组件6、第三调整螺钉组件7组成。

所述的固定基座组件位于整个调整机构下方，参见图3，固定基座101上X方向左右两边设有第一销钉104和第二销钉105，两个销钉的连线与X方向平行，在固定基座101左边沿X轴方向水平设有第一圆柱小孔103和第二圆柱小孔102，所述的圆柱小孔中装有衬套；在所述的固定基座101上设有成三角分布的较大的第一方形孔106、第二方形孔107和第三方形孔108；

参见图4，所述的X调整组件2包括X方向调整板201和X方向凸轮213，该X方向调整板201的左边设有第一长圆槽通孔208，在X方向调整板201上的X方向左右两边与所述的固定基座101上X方向左右两边的第一销钉104和第二销钉105相对应的位置设有第一腰形通孔209和第二腰形通孔211，在X方向调整板201上的上下两边分别设有第三腰形通孔210和第四腰形通孔212，第三腰形通孔210和第四腰形通孔212位于与Y轴的平行线上，与所述的固定基座101上三个较大的第一方形孔106、第二方形孔107、第三方形孔108相对应设有第一圆形通孔214、第二圆形通孔215和第三圆形通孔216并设有垫套；所述的X方向凸轮213底部的偏心转轴安装在所述的固定基座101上装有衬套的第一圆柱小孔103或第二圆柱小孔102中，所述的X方向凸轮213置于该第一长圆槽通孔208中，再用第一弹性压片203压紧；

参见图5，所述的Y方向调整组件3包括Y方向调整板301和Y方向凸轮309，所述的Y方向调整板上设有第二长圆槽通孔308，Y方向凸轮309置于该第二长圆槽通孔308中，Y方向凸轮309底部的偏心转轴安装在X方向调整板201上的第三圆柱小孔206或第四圆柱小孔207中，Y方向凸轮309再用第二弹性压片306压紧，所述的Y方向调整板301上的Y方向两边分别安装了第三销钉304和第四销钉307，两个销钉的连线与Y方向平行；所述的Y方向调整板301上与所述的固定基座101上三个较大的第一方形孔106、第二方形孔107、第三方形孔108相对应的地方设有第一方形槽圆通孔302、第二方形槽圆通孔303和第三方形槽圆通孔305，并垫有活动垫片；

参见图6，所述的连接板4上与所述的固定基座101上三个较大的第一方形孔106、第二方形孔108、第三方形孔108相对应的地方设有三个通孔，该三个通孔部位都通过第一固定螺钉702、第二固定螺钉706安装了螺纹套705；

将所述的X方向调整板201的第一腰形通孔209和第二腰形通孔211套入所述的固定基座101的第一销钉104和第二销钉105，将所述的X方向凸轮213底部的偏心转轴安装在所述的固定基座101上装有衬套的第一圆柱小孔103或第二圆柱小孔102中，所述的X方向凸轮213置于第一长圆槽通孔208中，再用第一弹性压片203压紧；将所述的Y方向调整板301上的Y方向两边的第三销钉304和第四销钉307，分别插入所述的X方向调整板201的第三腰形通孔210和第四腰形通孔212，将所述的Y方向凸轮309底部的偏心转轴安装在X方向调整板201上装有衬套的第三圆柱小孔206或第四圆柱小孔207中，使所述的Y方向凸轮309置于所述的第二长圆槽通孔308，再用第二弹性压片306将Y方向凸轮309压紧；将所述的连接板4置于所述的Y方向调整板301上，然后安装三副调整螺钉组件，调整螺钉701通过螺纹旋入所述的螺纹套705中，螺纹套705的端部与Y方向调整板301的活动垫片305上表面接触，将锁紧螺钉703经所述的调整螺钉701的内孔、球形垫圈704、穿过所述的活动垫片305之中孔、Y方向调整板301的方形槽圆通孔、X方向调整板201的第三圆通孔216、固定基座101的第三方形孔108，再用锁紧螺母707连接。

固定基座组件1参见图3，包括固定基座101、第一销钉104、第二销钉105。固定基座101上与Y轴平行的一端设有第一圆柱小孔103，第二圆柱小孔102，具体方位可根据空间位置布局，以设在中部为宜。圆柱小孔内装有衬套。第一销钉104、第二销钉105分别安装在固定基座101上与Y轴平行的两个端部，两销钉连线与X方向平行，且尽量靠近第一圆柱小孔103、第二圆柱小孔102。固定基座上设有第一方形孔106，第二方形孔107，第三方形孔108，安装方位视空间位置而定。考虑到调节的方便性，应尽量分开布置。本实例中三个方形孔分布在固定基座101上与Y轴平行的两端，一端2个，另一端1个，三个方形孔呈等腰三角形分布，三个方形孔的位置也就是三个调整螺钉组件所在的位置。

图4为X调整组件安装在固定基座组件上的俯视图。参见图4，X调整组件包括X方向调整板201、X方向凸轮213、第一垫套202、第一弹性压片203、第二垫套204、第三垫套205。X方向调整板201上与Y轴平行的两端各开有第一腰形通孔209，第二腰形通孔211，与X轴平行的两端各开有第三腰形通孔210，第四腰形通孔212；第一腰形通孔209和第二腰形通孔211为一组，其连线平行于X方向，与固定基座101上的第一销钉104、第二销钉105相配合；第三腰形通孔210和第四腰形通孔212为一组，其连线平行于Y方向；两组腰形通孔的连线互相垂直。X方向调整板201上开有3个圆形通孔，分别为第一圆形通孔214，第二圆形通孔215，第三圆形通孔216，位置与固定基座101上第一方形孔106、第二方形孔107、第三方形孔108一致，3个圆形通孔上分别装有第一垫套202、第二垫套204、第三垫套205。X方向调整板201上与Y方向平行的一端中部设有第一长圆槽通孔208，X方向凸轮213放置于第一长圆槽通孔208中，该凸轮底部的偏心转轴安装在固定基座101上装有衬套的第二圆柱小孔102或第一圆柱小孔103中；转动X方向凸轮213，凸轮挤压第一长圆槽通孔208，从而带动X方向调整板201平移，由于第一销钉104、第二销钉105的导向作用，限制了X方向调整板201只能在X方向进行平移。X方向调整板201上装有第一弹性压片203，防止平移过程中X方向凸轮213向上移动。

图5为Y调整组件安装在X调整组件上的示意图。参见图5，Y调整组件包括Y方向调整板301、Y方向凸轮309、第三销钉304、第二弹性压片306、第四销钉307。第三销钉304、第四销钉307分别安装在Y方向调整板301上与X轴平行的两端，两销钉连线平行于Y方向，与X方向调整板201上的第三腰形通孔210、第四腰形通孔212配合。Y方向调整板301上与X方向平行的一端中部设有第二长圆槽通孔308，Y方向凸轮309放置于第二长圆槽通孔308中，该凸轮底部的偏心转轴安装在X方向调整板201上装有衬套的第三圆柱小孔206或者第四圆柱小孔207中；转动Y方向凸轮309,凸轮挤压第二长圆槽通孔308，从而带动Y方向调整板301平移，由于第三销钉304、第四销钉307的导向作用，限制了Y方向调整板301只能在Y方向进行平移。Y方向调整板301上装有第二弹性压片306，防止平移过程中Y方向凸轮309向上移动。

图6为图2中A-A的剖视图，图2中3个调整螺钉组件结构相同，仅以第三调整螺钉组件7进行说明。请参见图6，第三调整螺钉组件7主要包括调整螺钉701、锁紧螺钉703、球形垫圈704、螺纹套705等零部件。为了增加螺纹强度，连接板4上安装了一个螺纹套705，螺纹套705通过第一固定螺钉702和第二固定螺钉706固定在连接板4上。调整螺钉701通过螺纹配合拧入所述的螺纹套705中，该调整螺钉的螺纹端部为球形，与位于所述的Y方向调整板301上的活动垫片305的上表面接触。该活动垫片305具有上表面为锥形的通孔，放置在Y方向调整板301上表面的凹槽中，可自由活动。调整螺钉701球形端部与活动垫片305锥形上表面的配合可以使调整螺钉701对角度有一定的自适应性。X方向调整板201上装有垫套205，该垫套上下两个端面凸出于X方向调整板201上下表面。转动所述的调整螺钉701，在螺纹的带动下，可使所述的连接板4上下移动。

调整完成后，将锁紧螺钉703依次穿过球形垫圈704、调整螺钉701、活动垫片305、Y方向调整板301、第三垫套205以及固定基座101上的第三方形孔108，最后采用锁紧螺母707固定。

参见图6，固定基座101上的第三方形孔108以及X方向调整板201上的第三圆形通孔216的尺寸要比锁紧螺钉703的直径大，便于X方向调整板201、Y方向调整板301平移时不会受阻，其尺寸大小与调整范围有关。

由于三点可确定一个平面，分别调节3个调整螺钉组件，可实现Z方向位移以及绕X轴和绕Y轴的转动，调整完成后，锁紧三个锁紧螺钉。

Claims (3)

1.一种多自由度调整机构，其特征在于：自下而上包括固定基座组件、X方向调整组件、Y方向调整组件、连接板和3个调整螺钉组件，在连接板上3个调整螺钉组件呈三角形分布，所述的固定基座组件用于承载整个调整机构；X方向调整组件包括X方向调整板和X方向凸轮，用于调整X方向位移；所述的Y方向调整组件包括Y方向调整板和Y方向凸轮，用于调整Y方向位移；3个调整螺钉组件结构相同，包括调整螺钉、球形垫圈、锁紧螺栓、螺纹套，用于调整Z方向的位移以及绕X轴和绕Y轴的转动；

所述的固定基座组件位于整个调整机构下方，固定基座上X方向左右两边设有第一销钉和第二销钉，两个销钉的连线与X方向平行，在固定基座左边沿X轴方向水平设有第一圆柱小孔和第二圆柱小孔，所述的圆柱小孔中装有衬套；在所述的固定基座设有成三角分布的较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔；

所述的X调整组件包括X方向调整板和X方向凸轮，该X方向调整板的左边设有第一长圆槽通孔，在X方向调整板上的X方向左右两边与所述的固定基座上X方向左右两边的第一销钉和第二销钉相对应的位置设有第一腰形通孔和第二腰形通孔，在X方向调整板上的上下两边分别设有第三腰形通孔和第四腰形通孔，第三腰形通孔和第四腰形通孔位于与Y轴的平行线上，与所述的固定基座上三个较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔相对应设有第一圆形通孔、第二圆形通孔和第三圆形通孔并分别设有第一垫套、第二垫套、第三垫套；所述的X方向凸轮底部的偏心转轴安装在所述的固定基座上装有衬套的第一圆柱小孔或第二圆柱小孔中，所述的X方向凸轮置于第一长圆槽通孔中，再用第一弹性压片压紧；

所述的Y方向调整组件包括Y方向调整板和Y方向凸轮，所述的Y方向调整板上设有第二长圆槽通孔，Y方向凸轮置于该第二长圆槽通孔中，Y方向凸轮底部的偏心转轴安装在X方向调整板上的第三圆柱小孔或第四圆柱小孔中，Y方向凸轮再用第二弹性压片压紧，所述的Y方向调整板上的Y方向两边分别安装了第三销钉和第四销钉，两个销钉的连线与Y方向平行；所述的Y方向调整板上与所述的固定基座上三个较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔相对应的地方设有第一方形槽圆通孔、第二方形槽圆通孔和第三方形槽圆通孔，并垫有活动垫片；

所述的连接板上与所述的固定基座上三个较大的第一方形孔、第二方形孔和第三方形孔相对应的地方设有三个通孔，三个通孔部位都通过第一固定螺钉、第二固定螺钉安装了螺纹套；

将所述的X方向调整板的第一腰形通孔和第二腰形通孔套入所述的固定基座的第一销钉和第二销钉，将所述的X方向凸轮底部的偏心转轴安装在所述的固定基座上装有衬套的第一圆柱小孔或第二圆柱小孔中，所述的X方向凸轮置于第一长圆槽通孔中，再用第一弹性压片压紧；将所述的Y方向调整板上的Y方向两边的第三销钉和第四销钉分别插入所述的X方向调整板的第三腰形通孔和第四腰形通孔，将所述的Y方向凸轮底部的偏心转轴安装在X方向调整板上装有衬套的第三圆柱小孔或第四圆柱小孔中，使所述的Y方向凸轮置于所述的第二长圆槽通孔，再用第二弹性压片将Y方向凸轮压紧；将所述的连接板置于所述的Y方向调整板上，然后安装三副调整螺钉组件，先调整螺钉通过螺纹旋入所述的螺纹套中，螺纹套的端部与Y方向调整板的活动垫片上表面接触，一锁紧螺钉经所述的调整螺钉的内孔、球形垫圈、穿过所述的活动垫片之中孔、Y方向调整板的方形槽圆通孔、X方向调整板的圆形通孔、固定基座的方形孔，再用锁紧螺母连接。

2.根据权利要求1所述的多自由度调整机构，其特点在于：所述的第一腰形通孔和第二腰形通孔的连线与第三腰形通孔和第四腰形通孔的连线互相垂直。

3.根据权利要求1所述的多自由度调整机构，其特点在于：所述的3个调整螺钉组件呈等腰三角形分布。