CN105234772B - 真空室光学元件升降定位装置 - Google Patents

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Abstract

一种真空室光学元件升降定位装置，其特征在于包括架体、电机、托盘、丝杆及导向机构，架体包括至少两块立板及设于立板上的顶板；电机的动力输出端上连接有一蜗杆，托盘包括至少两个纵梁及设于纵梁之间的横梁，每个纵梁上均设于端面朝上的第一定位球，前述横梁上也设有端面朝上的第二定位球，并且，前述的两个第一定位球和第二定位球处于非直线上并能重复定位光学元件；丝杆竖直地设置于前述托盘的横梁上，上端具有转动配合的旋转螺母，该旋转螺母外壁具有与前述蜗杆转动配合的蜗齿。与现有技术相比，本发明的优点在于：整体结构简单、使用方便，控制精确并容易调整提升距离；具有精确的三点定位机构使得重复定位误差较小。

Description

真空室光学元件升降定位装置
技术领域
本发明涉及一种升降定位装置，该升降定位装置应用于真空环境下非球面光学镜片的离子束修整抛光加工。
背景技术
随着科学技术的迅速发展，强激光光学系统和高清晰度光学系统，如战术激光武器光学系统、远距离紫外与红外成像探测系统、深空光电探测系统、轻质稳像观瞄系统、激光雷达系统、深紫外与极紫外光刻系统等，对具有亚纳米级表面粗糙度和纳米级面型精度光学元件的需求日益迫切，需要依靠超精密光学元件及其制造技术来实现。先进光电系统发展的要求日益提升，“超精密”所对应的精度和表面质量也在日益精细化。以表面粗糙度和面型精度为例，超光滑的尺度已经发展到表面粗糙度达到1nm以下，面型精度优于10nm。
加工超高精度光学元件，需要利用抛光压力接近于零的非接触式超精密抛光工艺技术，避免光学元件表面及亚表面微观损伤缺陷的产生。在这个方面，以等离子体成型与离子束抛光技术为代表的非接触加工技术，拥有满足超高精度光学元件制造苛刻要求的多项优点。离子束抛光技术是原子量级上的无应力、非接触式超精密光学加工工艺技术，具有加工精度高、无损伤、可抑制中高频小波纹度、加工面洁净无污染的特点，特别适合高精度平面、深度非球面镜面、异形镜面、自由表面镜面以及激光晶体等特殊光学元件与材料的超精密加工，加工精度能达到亚纳米量级，具有传统工艺无法比拟的优越性，同时还能提高工作效率，使制造质量得到保证。
为保证离子束抛光工艺有效实施，离子束抛光时光学元件需要在真空环境下和高洁净度环境下精确的升降和定位，这样才能控制离子束源对被加工光学零件的精确位置，以便精确控制离子束的驻留时间及离子束的入射角等技术参数。
目前常见的升降装置是现有安装于输送工件的小车，然后用一四连杆结构实现升降，这样的结构设置存在如下不足：
①要增加输送工件的小车装置，为电机提供动力的导线需要随输送小车一起运动，需要有导线防护装置等；将有输送小车由传递室真空室进入工艺真空室的通过空间，增大传递窗的几何尺寸，将会延长真空系统达到工艺要求的时间而造成能源浪费。
②四连杆结构复杂，提升距离一旦设计完成就是一个不变的数值，不能根据工艺要求和不同加工工件选择一范围，比较局限。
③光学元件重复定位性差，重复定位误差较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种整体结构简单、操作便捷、控制精确且重复定位性误差较小的真空室光学元件升降定位装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种真空室光学元件升降定位装置，其特征在于包括
架体，包括至少两块立板及设于立板上的顶板；
电机，设于前述顶板上并具有水平输出的动力输出端，该动力输出端上连接有一蜗杆，
托盘，包括至少两个纵梁及设于纵梁之间的横梁，每个纵梁上均设于端面朝上的第一定位球，前述横梁上也设有端面朝上的第二定位球，并且，前述的两个第一定位球和第二定位球处于非直线上并能重复定位光学元件；
丝杆，竖直地设置于前述托盘的横梁上，上端具有转动配合的旋转螺母，该旋转螺母外壁具有与前述蜗杆转动配合的蜗齿，所述顶板开设有供丝杆通过的通孔；以及导向机构，对称地布置于前述托盘的两侧。
作为优选，所述的顶板下端面向下延伸设置有连接板，所述的导向机构包括
滑轨，竖直地设置于所述的纵梁上；以及
滑块，设于前述的连接板上并与前述滑轨滑动导向配合。
进一步，所述的旋转螺母设于一安装座内，该安装座上具有与丝杆转动配合的轴承，所述安装座位于轴承两端分别设有挡圈，对应地，所述丝杆的上端和下端均设有与前述挡圈限位配合的限位螺母。
进一步，所述的纵梁向外延伸有一感应块，对应地，所述连接板的下端部设于一供前述感应块触碰以促使电机停止工作的限位开关。
第一定位球的设置优选如下结构：所述纵梁横向延伸有一承接板，该承接板下端面设有一调节板，该调节板的下端面设有一水平托板，所述的第一定位球则设于该水平托板上。
进一步，所述电机输出端设有一联轴器，该联轴器与一转轴连接，该转轴上设有同步转动的蜗杆。
便于制造和装配，所述旋转螺母的外壁套设有一同步转动的蜗轮，该蜗轮上成型有所述的蜗齿.
与现有技术相比，本发明的优点在于：直接安装于真空室的架体上，整体结构简单、使用方便，不会延长真空系统达到工艺要求的时间；采用涡轮与蜗杆减速机构结合丝杆与旋转螺母实现升降，控制精确并容易调整提升距离；具有精确的三点定位机构使得重复定位误差较小。
附图说明
图1为实施例结构示意图。
图2为图1中C部放大图。
图3为图1中沿A-A方向的放大剖视图。
图4为图1中B向放大图。
图5为图4中托盘的结构示意图。
图6为图5中沿D-D方向的剖视图。
图7为图5中沿E-E方向的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的真空室光学元件升降定位装置包括架体1、电机2、托盘4、丝杆3及导向机构5，架体1包括两块立板11及设于立板11上的顶板12，顶板12开设有供丝杆3通过的通孔，顶板12下端面向下延伸设置有连接板14，为提高牢固性，立板11底端用底板连接固定。
结合图3所示，电机2设于顶板12上，电机2输出端设有一联轴器21，该联轴器21与一转轴22连接，该转轴22上设有同步转动的蜗杆23，转轴22的两端均设有轴承24。
结合图4和图5所示，托盘4包括两个纵梁41及设于纵梁41之间的横梁42，每个纵梁41上均设于端面朝上的第一定位球71，横梁42上设有端面朝上的第二定位球72，并且，两个第一定位球71和第二定位球72处于三角位置(即非直线上)并能重复定位光学元件10；
具体地，参考图6所示，纵梁41横向延伸有一承接板61，该承接板61下端面设有一调节板62，该调节板62的下端面设有一水平托板63，第一定位球71则设于该水平托板上。结合图7所示，横梁42下端设有一调节板65，调节板65下端面设有一水平托板64，第二定位球72则设于该水平托板64上
结合图2所示，丝杆3的竖直地设置于托盘4的横梁42上，上端具有转动配合的旋转螺母31，旋转螺母31的外壁套设有一同步转动的蜗轮32，该蜗轮32上成型有与蜗杆23啮合传动的蜗齿。
结合图4所示，导向机构5对称地布置于托盘4的两侧。每个导向机构5包括滑轨51和滑块52，滑轨51竖直地设置于纵梁41上；滑块52设于连接板14上并与滑轨51滑动导向配合。
进一步，旋转螺母31设于一安装座33内，该安装座33上具有与丝杆3转动配合的轴承34，安装座33位于轴承34两端分别设有挡圈36，对应地，丝杆3的上端和下端均设有与挡圈36限位配合的限位螺母35。
结合图5所示，纵梁41向外延伸有一感应块44，对应地，连接板14的下端部设于一供感应块44触碰以促使电机2停止工作的限位开关91和限位开关92(见图1所示)。
离子束抛光加工需要在真空环境进行，被加工的光学元件10首先被安装于传递室真空室的上件工位，通过真空室与工艺真空室的传递窗传递送至工艺真空室加工工位后，关闭传递窗的插阀门。光学元件提升定位装置启动，首先电机2启动旋转，通过联轴器21带动蜗杆23轴转动，通过键传动带动蜗杆23转动，蜗杆23转动带动涡轮转动，涡轮与旋转螺母31通过紧定螺钉联接在一起，因此，旋转螺母31与涡轮同步转动，旋转螺母31转动带动提升杆转动，由于旋转螺母31固定不动，提升杆在转动的同时将上下移动，提升杆9上下移动带动放置有光学元件10的托盘4上下运动，达到被加工的光学元件10提升、定位要求。
真空系统启动待工艺真空度等指标满足工艺要求，系统发出指令，离子束运动系统启动，进行离子束沉积修整加工。
此提升定位装置提起被加工的光学元件的竖直方向的重复定位精度达到0.003mm，同时由于光学元件10提升盘2的机构包含有三个定位球，三点定位球将被加工的光学元件10的平面重复定位误差为0.001mm。

Claims (7)

1.一种真空室光学元件升降定位装置，其特征在于包括
架体，包括至少两块立板及设于立板上的顶板；
电机，设于前述顶板上并具有水平输出的动力输出端，该动力输出端上连接有一蜗杆，
托盘，包括至少两个纵梁及设于纵梁之间的横梁，每个纵梁上均设于端面朝上的第一定位球，前述横梁上也设有端面朝上的第二定位球，并且，前述的两个第一定位球和第二定位球处于非直线上并能重复定位光学元件；
丝杆，竖直地设置于前述托盘的横梁上，上端具有转动配合的旋转螺母，该旋转螺母外壁具有与前述蜗杆转动配合的蜗齿，所述顶板开设有供丝杆通过的通孔；以及
导向机构，对称地布置于前述托盘的两侧。
2.根据权利要求1所述的真空室光学元件升降定位装置，其特征在于所述的顶板下端面向下延伸设置有连接板，所述的导向机构包括
滑轨，竖直地设置于所述的纵梁上；以及
滑块，设于前述的连接板上并与前述滑轨滑动导向配合。
3.根据权利要求1所述的真空室光学元件升降定位装置，其特征在于所述的旋转螺母设于一安装座内，该安装座上具有与丝杆转动配合的轴承，所述安装座位于轴承两端分别设有挡圈，对应地，所述丝杆的上端和下端均设有与前述挡圈限位配合的限位螺母。
4.根据权利要求1或3所述的真空室光学元件升降定位装置，其特征在于所述的纵梁向外延伸有一感应块，对应地，所述连接板的下端部设于一供前述感应块触碰以促使电机停止工作的限位开关。
5.根据权利要求1所述的真空室光学元件升降定位装置，其特征在于所述纵梁横向延伸有一承接板，该承接板下端面设有一调节板，该调节板的下端面设有一水平托板，所述的第一定位球则设于该水平托板上。
6.根据权利要求1所述的真空室光学元件升降定位装置，其特征在于所述电机输出端设有一联轴器，该联轴器与一转轴连接，该转轴上设有同步转动的蜗杆。
7.根据权利要求1所述的真空室光学元件升降定位装置，其特征在于所述旋转螺母的外壁套设有一同步转动的蜗轮，该蜗轮上成型有所述的蜗齿。
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