CN103617813A - 一种组合式五维调整器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式五维调整器，包括自下而上依次设置的升降器、平移器和旋转器；平移器包括水平位移调节装置、平移盒和平移台，平移盒设有凹槽，平移台浮动地设在凹槽的上表面，以及水平位移调节装置用于驱动平移台作水平移动；升降器包括支座，支座中部设有凸台，凸台中间设有通孔，通孔内穿设可旋转的传动螺杆，支座的顶部还固定有对称设置的两第一导向销。本发明的优点在于升降器通过传动螺杆的螺纹高精度传动，配合第一导向销的导向实现升降微调功能；平移器将平移台设置在平移盒内，并通过水平位移调节装置调节平移台的位移。具有结构紧凑，体型小巧，在满足较高调节精度的前提下，操作简单，工作可靠性好、调节稳定的优点。

Description

一种组合式五维调整器

技术领域

本发明涉及五维调整器技术领域，尤其涉及一种组合式五维调整器。

背景技术

精密位移调节在精密机械制造、微机电系统、光学元件调整、机器人技术等领域有着广泛的应用，五维调整器一般是由升降器、平移器、旋转器组合而成。

现有的平移器为了实现X方向和Y方向的平行移动，一般都具有两层或两层以上的结构，其中一层实现X方向的平移，另一层实现Y方向的平移，这种结构的位置调整装置结构复杂，占用大量空间，制造成本也较高。

现有的升降调节装置很多，但多数结构较复杂，占用空间大，价格较贵，对于一些低成本的生产中不适于使用。

现有的旋转器体积大，连接刚度差，运行中精度较低、不稳定。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种结构小巧、精度高、调节稳定、操作简单的组合式五维调整器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种组合式五维调整器，包括自下而上依次设置的升降器、平移器和旋转器，所述平移器安装在所述升降器上，所述旋转器安装在所述平移器上，其中，所述升降器可沿Z轴方向作上下移动，所述平移器可沿X轴和Y轴方向作水平移动，所述旋转器可沿X轴和Z轴作旋转运动；

所述平移器包括水平位移调节装置、平移盒和平移台，所述平移盒设有一凹槽，所述平移台浮动地设在所述凹槽的上表面，以及所述水平位移调节装置用于驱动所述平移台作水平移动；

所述升降器包括支座，所述支座中部设有一凸台，所述凸台中间设有一通孔，所述通孔内穿设一可旋转的传动螺杆，以及所述支座的顶部还固定有对称设置的两第一导向销；

进一步地，所述平移台的底部和所述平移盒均为方形，且所述平移盒的四周侧壁上对称的设有四个第一螺纹孔。

进一步地，所述水平位移调节装置包括调整螺钉以及位于所述平移盒内的滑轨、钢珠和隔片，所述调整螺钉穿过所述第一螺纹孔与所述滑轨的背面相抵触，所述滑轨的正面设有一与所述钢珠相配合的卡槽，所述隔片分别固定在所述平移台底部的四个侧壁上，且其上开有与钢珠相配合的孔，所述钢珠置于所述滑轨的正面与所述隔片之间。

进一步地，所述水平位移调节装置还包括等间距设置在每个所述调整螺钉两侧的两第二导向销，所述第二导向销穿过所述平移盒与所述滑轨的背面滑动连接，且所述平移盒的内部和所述滑轨的背面之间还设有套设在所述第二导向销上的弹簧。

进一步地，所述卡槽的形状为“V”型，及所述隔片上的孔的数量为三个，且等间距地沿所述隔片的长度方向分布。

进一步地，所述平移器还包括一盖板和一安装钉，所述盖板套设在所述平移台外部，且通过螺钉紧固在所述平移盒的上表面，其中，所述安装钉固定在所述平移台上。

进一步地，所述平移盒的底部还开有二个导向孔和一第二螺纹孔，所述导向孔等间隔的布置在所述第二螺纹孔的两侧，且所述第二螺纹孔位于所述平移盒的底部中间位置。

进一步地，所述传动螺杆与所述通孔之间还设有一衬套，所述传动螺杆可旋转的穿设在所述衬套中，所述衬套穿设在所述通孔中并通过一螺母锁紧，以及所述衬套的上部还设有一锁紧螺钉，所述锁紧螺钉用于防止所述传动螺杆松转。

进一步地，所述传动螺杆的下端套装有一滚花旋钮，所述滚花旋钮与所述传动螺杆通过一第一紧钉螺钉紧固。

进一步地，所述凸台的侧壁上穿设一用于紧固所述衬套，防止其偏转的第二紧钉螺钉。

进一步地，所述支座的底部还对称的设有两腰型孔，所述支座通过两安装螺钉穿过所述腰型孔固定在一外部设备上。

进一步地，所述旋转器具有第一至第四端，所述第一至第四端依次分布于所述旋转器的四个角点上，所述旋转器包括相互扣合的支架与旋转架，所述旋转器的第一端与第二端之间、第二端与第三端之间均设有一压紧所述支架与所述旋转架的弹性装置，所述旋转器上的第一、第三端的支架上分别设有一第一、第三豁口，所述旋转器上的第一、第三端的旋转架上分别设有第一、第二斜面，所述第一豁口与所述第一斜面之间设有第一钢球，所述第三豁口与所述第二斜面之间设有第二钢球，所述支架与所述旋转架之间还分别设有顶紧所述第一、第二钢球的X轴旋钮、Z轴旋钮，所述旋转器的第二端的所述支架与所述旋转架之间还设有一支点钢球。

进一步地，所述弹性装置包括穿设于所述支架与所述旋转架之间的连杆，所述连杆的两端均连接有一连接螺钉，所述连接螺钉与所述支架之间、所述连接螺钉与所述旋转架之间均设有一弹性部件。

进一步地，所述Z轴旋钮设置于所述旋转器的第四端，所述Z轴旋钮与所述第二钢球之间设有一过度销，所述X轴旋钮设置于所述旋转器的第一端。

与现有技术相比，本发明的优点在于：升降器通过传动螺杆的螺纹高精度传动，配合第一导向销的导向实现升降微调功能；平移器将平移台设置在平移盒内，并通过水平位移调节装置调节平移台的位移。

具有结构紧凑，体型小巧，在满足较高调节精度的前提下，操作简单，工作可靠性好、调节稳定的优点。

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是本发明的组合式五维调节器的结构示意图；

图2是本发明的平移器的结构示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是本发明的平移器的爆炸图；

图5是本发明的升降器的结构示意图；

图6是本发明的升降器的爆炸图；

图7是本发明的旋转器的结构示意图；

图8是本发明的旋转器的爆炸图；

图9是图7沿A-A线的剖视图；

图10是图7沿B-B线的剖视图；

图11是图8中I处的局部放大视图.

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明的一种组合式五维调整器，包括自下而上依次设置的升降器A、平移器B和旋转器C，平移器B安装在升降器A上，旋转器C安装在平移器B上，其中，升降器A可沿Z轴方向作上下移动，平移器B可沿X轴和Y轴方向作水平移动，旋转器C可沿X轴和Z轴作旋转运动。在使用时只需将需要调整的设备安装于旋转器C上，即可通过利用升降器A调整Z轴方向，利用平移器B调整X轴和Y轴方向，通过旋转器C调整X轴和Z轴的旋转角度，实现对需要调整的设备的五维调整。

参阅图2至图4所示，平移器B包括水平位移调节装置、平移盒1和平移台11，平移盒1设有一凹槽，平移台11浮动地设在凹槽的上表面，以及水平位移调节装置用于驱动平移台11作水平移动。平移盒1一方面用于容纳水平位移调节装置一方面用于连接下部的升降器A，平移台用于连接上部的旋转器C。

平移台11的底部和平移盒1均为方形，且平移盒1的四周侧壁上对称的设有四个第一螺纹孔12。水平位移调节装置包括调整螺钉2以及位于平移盒1内的滑轨5、钢珠6和隔片7，调整螺钉2穿过第一螺纹孔12与滑轨5的背面相抵触，滑轨5的正面设有一与钢珠6相配合的卡槽，隔片7分别固定在平移台11底部的四个侧壁上，且其上开有与钢珠6相配合的孔，钢珠6置于滑轨5的正面与隔片7之间。调整螺钉2有4个，分布于平移盒1四周的每个第一螺纹孔12中，相对设置的一对调整螺钉2用于调节一个方向，另一对调整螺钉2用于调节另一个方向。需要调节X轴方向的行程时，左右手同时逆时针或顺时针转动X轴方向上的一对相对设置的调整螺钉2，其中一个调整螺钉2顶紧与之配合的滑轨5，另一个调整螺钉2松开与之配合的滑轨5，两滑轨5中间的平移台11则通过Y轴方向上的一对调整螺钉2所配合的钢珠6与滑轨5移动。需要调节Y轴方向上的行程时的只需操作Y轴方向上的一对调整螺钉2即可。

在本实施例中，水平位移调节装置还包括等间距设置在每个调整螺钉2两侧的两第二导向销3，第二导向销3穿过平移盒1与滑轨5的背面滑动连接，且平移盒1的内部和滑轨5的背面之间还设有套设在第二导向销3上的弹簧4。第二导向销3用于为滑轨5导向，从而导向平移台11。弹簧4用于防止调整螺钉2松动时保持滑轨5与平移台11压紧中间的钢珠6，钢珠6不会活动或者掉落。卡槽的形状为“V”型，及隔片7上的孔的数量为三个，且等间距地沿隔片7的长度方向分布。每一侧的钢珠6的数量均为三个，分布于隔片7上的三个孔中，既能有效的保证平移器B的调节精度又具有较小的安装空间。钢珠6的数量也可以设置为其他数目也不影响本发明的实施。隔片7用于保持钢珠6之间的间隙，防止相邻的钢珠6相互贴合摩擦导致调节时调整器卡死。

最优的，平移器B还包括一盖板10和一安装钉8，盖板10套设在平移台11外部，且通过螺钉9紧固在平移盒1的上表面，其中，安装钉8固定在平移台11上。盖板10用于将平移器B中的零件密封，防止落入灰尘或其他杂物影响内部的零件。安装钉8用于安装平移器B上部的旋转器C。平移盒1的底部还开有二个导向孔14和一第二螺纹孔15，导向孔14等间隔的布置在第二螺纹孔15的两侧，且第二螺纹孔15位于平移盒1的底部中间位置。第二螺纹孔15用于与升降器A连接，也作为升降器A的调节丝母。导向孔14用于为平移器B导向，防止升降器A上升时平移器B旋转。

平移器B通过调节X轴线上的一对调整螺钉2或Y轴向上的一对调整螺钉2，共同控制平移台11X轴方向上的运动和Y轴方向上的运动，一层结构即可完成两个方向的平移调整。

参阅图5、图6所示，升降器A包括支座100，支座100中部设有一凸台120，凸台120中间设有一通孔，通孔内穿设有一可旋转的传动螺杆30，以及支座100的顶部还固定有对称设置的两第一导向销20；在与平移器B配合时，将传动螺杆30穿入平移器B中的第二螺纹孔15中，两第一导向销20穿入平移器B中的导向孔14中，通过旋钮传动螺杆30，推动平移器B中的平移盒1上升或下降，实现升降的目的。

在本实施例中，传动螺杆30与通孔之间还设有一衬套70，传动螺杆30可旋转的穿设在衬套70中，衬套70穿设在通孔中并通过一螺母60锁紧，以及衬套70的上部还设有一锁紧螺钉80，锁紧螺钉80用于防止传动螺杆30松转。衬套70可使用硬度稍低的材料，其一方面用于润滑的作用，在衬套70与传动螺杆30组成的摩擦副中作为承摩件，另一方面衬套70加工方便、磨损后也方便更换。为了方面旋钮传动螺杆30，在传动螺杆30的下端套装有一滚花旋钮40，滚花旋钮40与传动螺杆30通过一第一紧钉螺钉50紧固，也可通过其他方式与传动螺杆30紧固。

优选的，凸台120的侧壁上穿设一用于紧固衬套70，防止其偏转的第二紧钉螺钉110。支座100的底部还对称的设有两腰型孔130，支座100通过两安装螺钉140穿过腰型孔130固定在一外部设备上。用于使升降器A与外部设备固定连接。设置两腰形孔130的目的在于安装螺钉140的距离可调。一方面方面安装，另一方面也降低与之相配合的安装孔的制造精度。

在使用时，只需要旋转滚花旋钮40，通过传动螺杆30与平移器B上的第二螺纹孔15的相对旋转，即可实现升降器A的升降调节目的。

参阅图7-图10所示，旋转器C具有第一至第四端（1010-1040），第一至第四端（1010-1040）依次分布于旋转器C的四个角点上，旋转器C包括相互扣合的支架1050与旋转架1060，支架1050作为固定件，旋转架1060作为旋转件，旋转器C的第一端1010与第二端1020之间、第二端1020与第三端1030之间均设有一压紧支架1050与旋转架1060的弹性装置1070，弹性装置1070用于使支架1050与旋转架1060相互扣合连接，并且旋转架1060还可相对支架1050具有一定的旋转空间，旋转器C上的第一、第三端（1010、1030）的支架1050上分别设有第一、第三豁口（1080、1090），旋转器C上的第一、第三端（1010、1030）的旋转架1060上分别设有第一、第二斜面（1100、1110），第一豁口1080与第一斜面1100之间设有第一钢球1120，第三豁口1090与第二斜面1110之间设有第二钢球1130，支架1050与旋转架1060之间还分别设有顶紧第一、第二钢球（1120、1130）的X轴旋钮1140、Z轴旋钮1150，旋转器C的第二端1020的支架1050与旋转架1060之间还设有一支点钢球1160。需要调节相对X轴旋转时只需调节X轴旋钮1140，X轴旋钮1140推动第一钢球1120，通过第一钢球1120的球面推动第一斜面1100，从而使第一钢球1120处的支架1050与旋转架1060之间的间隙增加，旋转架1060绕支点钢球1160、第二钢球1130的圆心连线旋转，即绕X轴旋转。需要调节相对Z轴的旋转时，只需调节Z轴旋钮即可。

参阅图11所示，弹性装置1070包括穿设于支架1050与旋转架1060之间的连杆1071，连杆1072的两端均连接有一连接螺钉1072，连接螺钉1072与支架1050之间、连接螺钉1072与旋转架1060之间均设有一弹性部件1073。利用连接螺钉1072与连杆1071拉紧，支架1050与旋转架1060，弹性部件1073使支架1050与旋转架1060之间具有弹性，相对具有一定的活动空间。

在本实施例中，Z轴旋钮1150设置于旋转器C的第四端1040，Z轴旋钮1150与第二钢球1130之间设有一过度销1170，X轴旋钮1140设置于旋转器C的第一端1010。用于将X轴旋钮1140与Y轴旋钮均设于旋转器C的一面，方面操作。

最优的，在支架1050上固定连接有一底板，该底板上设有一与平移器B上的安装钉8上的螺纹相配合的螺纹孔，用于连接平移器B与旋转器C。支架1050上靠近旋转器C第二、第三端（1020、1030）的端面上还固定连接有一盖板，盖板上穿设有两衬套，X轴旋钮1140与Z轴旋钮1150分别穿设于该每个衬套中。旋转架1060中部设有一安装孔，用于安装被调节零件。

旋转器C通过X轴旋钮1140、Z轴旋钮1150推动第一钢球1120、第二钢球1130从而推动旋转架1060绕支点钢球1160旋转，实现旋转的目的

本发明利用升降器A、平移器B、旋转器C相互配合，每个设备负责调节一种自由度，共同完成五维的调整。具有结构紧凑，体型小巧，在满足较高调节精度的前提下，操作简单，工作可靠性好、调节稳定的优点。

本发明中所述的X轴、Y轴、Z轴的方向仅用于便于解释本发明，不限定于附图所述的指引方向。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (14)

1.其特征在于：包括自下而上依次设置的升降器（A）、平移器（B）和旋转器（C），所述平移器（B）安装在所述升降器（A）上，所述旋转器（C）安装在所述平移器（B）上，其中，所述升降器（A）可沿Z轴方向作上下移动，所述平移器（B）可沿X轴和Y轴方向作水平移动，所述旋转器（C）可沿X轴和Z轴作旋转运动；

所述平移器（B）包括水平位移调节装置、平移盒（1）和平移台（11），所述平移盒（1）设有一凹槽，所述平移台（11）浮动地设在所述凹槽的上表面，以及所述水平位移调节装置用于驱动所述平移台（11）作水平移动；

所述升降器（A）包括支座（100），所述支座（100）中部设有一凸台（120），所述凸台（120）中间设有一通孔，所述通孔内穿设一可旋转的传动螺杆（30），以及所述支座（100）的顶部还固定有对称设置的两第一导向销（20）。

2.根据权利要求1所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述平移台（11）的底部和所述平移盒（1）均为方形，且所述平移盒（1）的四周侧壁上对称的设有四个第一螺纹孔（12）。

3.根据权利要求2所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述水平位移调节装置包括调整螺钉（2）以及位于所述平移盒（1）内的滑轨（5）、钢珠（6）和隔片（7），所述调整螺钉（2）穿过所述第一螺纹孔（12）与所述滑轨（5）的背面相抵触，所述滑轨（5）的正面设有一与所述钢珠（6）相配合的卡槽，所述隔片（7）分别固定在所述平移台（11）底部的四个侧壁上，且其上开有与钢珠（6）相配合的孔，所述钢珠（6）置于所述滑轨（5）的正面与所述隔片（7）之间。

4.根据权利要求3所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述水平位移调节装置还包括等间距设置在每个所述调整螺钉（2）两侧的两第二导向销（3），所述第二导向销（3）穿过所述平移盒（1）与所述滑轨（5）的背面滑动连接，且所述平移盒（1）的内部和所述滑轨（5）的背面之间还设有套设在所述第二导向销（3）上的弹簧（4）。

5.根据权利要求4所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述卡槽的形状为“V”型，及所述隔片（7）上的孔的数量为三个，且等间距地沿所述隔片（7）的长度方向分布。

6.根据权利要求1所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述平移器（B）还包括一盖板（10）和一安装钉（8），所述盖板（10）套设在所述平移台（11）外部，且通过螺钉（9）紧固在所述平移盒（1）的上表面，其中，所述安装钉（8）固定在所述平移台（11）上。

7.根据权利要求1所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述平移盒（1）的底部还开有二个导向孔（14）和一第二螺纹孔（15），所述导向孔（14）等间隔的布置在所述第二螺纹孔（15）的两侧，且所述第二螺纹孔（15）位于所述平移盒（1）的底部中间位置。

8.根据权利要求1所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述传动螺杆（30）与所述通孔之间还设有一衬套（70），所述传动螺杆（30）可旋转的穿设在所述衬套（70）中，所述衬套（70）穿设在所述通孔中并通过一螺母（60）锁紧，以及所述衬套（70）的上部还设有一锁紧螺钉（80），所述锁紧螺钉（80）用于防止所述传动螺杆（30）松转。

9.根据权利要求8所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述传动螺杆（30）的下端套装有一滚花旋钮（40），所述滚花旋钮（40）与所述传动螺杆（30）通过一第一紧钉螺钉（50）紧固。

10.根据权利要求8所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述凸台（120）的侧壁上穿设一用于紧固所述衬套（70），防止其偏转的第二紧钉螺钉（110）。

11.根据权利要求8-10任一项所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述支座（100）的底部还对称的设有两腰型孔（130），所述支座（100）通过两安装螺钉（140）穿过所述腰型孔（130）固定在一外部设备上。

12.根据权利要求1所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述旋转器（C）具有第一至第四端（1010-1040），所述第一至第四端（1010-1040）依次分布于所述旋转器（C）的四个角点上，所述旋转器（C）包括相互扣合的支架（1050）与旋转架（1060），所述旋转器（C）的第一端（1010）与第二端（1020）之间、第二端（1020）与第三端（1030）之间均设有一压紧所述支架（1050）与所述旋转架（1060）的弹性装置（1070），所述旋转器（C）上的第一、第三端（1010、1030）的支架（1050）上分别设有一第一、第三豁口（1080、1090），所述旋转器（C）上的第一、第三端（1010、1030）的旋转架（1060）上分别设有第一、第二斜面（1100、1110），所述第一豁口（1080）与所述第一斜面（1100）之间设有第一钢球（1120），所述第三豁口（1090）与所述第二斜面（1110）之间设有第二钢球（1130），所述支架（1050）与所述旋转架（1060）之间还分别设有顶紧所述第一、第二钢球（1120、1130）的X轴旋钮（1140）、Z轴旋钮（1150），所述旋转器（C）的第二端（1020）的所述支架（1050）与所述旋转架（1060）之间还设有一支点钢球（1160）。

13.根据权利要求12所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述弹性装置（1070）包括穿设于所述支架（1050）与所述旋转架（1060）之间的连杆（1071），所述连杆（1071）的两端均连接有一连接螺钉（1072），所述连接螺钉（1072）与所述支架（1050）之间、所述连接螺钉（1072）与所述旋转架（1060）之间均设有一弹性部件（1073）。

14.根据权利要求13所述的组合式五维调整器，其特征在于：所述Z轴旋钮（1150）设置于所述旋转器（C）的第四端（1040），所述Z轴旋钮（1150）与所述第二钢球（1130）之间设有一过度销（1170），所述X轴旋钮（1140）设置于所述旋转器（C）的第一端（1010）。

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