CN106910533A - 基于直线步进电机的角位移平台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于直线步进电机的角位移平台装置，其包括角位移调节平台，角位移调节平台包括中间传动结构、角位移导向结构和直线步进电机结构；中间传动结构包括限位导向结构以及中间组件，所述中间组件在输出杆的作用下带动台面沿角位移导向结构发生角位移；角位移导向结构包括设于底座/台面上的第一弧形导向部件以及设于台面/底座上的第二弧形导向部件，第二弧形导向部件与第一导向部件相配合对台面的角位移进行导向；启动直线步进电机结构，输出杆在限位导向结构的作用下发生滑动，并通过中间传动结构带动台面在角位移导向结构的导向下发生角位移，实现对台面的角位移调节，其无需手动调节校准，调节效率高且调节精准度高。

Description

基于直线步进电机的角位移平台装置

技术领域

本发明属于精密运动领域，具体地说，涉及一种调节效率高且调节精度高的基于直线步进电机的角位移平台装置。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的发展，光电子器件的制备成为了光信息技术进一步发展的关键。光电子集成器件的封装技术影响着光电子器件的可靠性，关键的封装工艺与封装设备可以大幅度的提高生产效率、保证器件的质量;目前光电子封装企业主要依靠手动耦合为主。

如中国专利文献 CN103559916B公开了一种手动对准的三自由度微动角位台，包括底座、台面、固定台、连接台、分厘卡、角度倾斜板和铰接钢片，所述底座包括Z向底座和XY向底座；所述固定台包括Z向固定台和XY向固定台，所述Z向固定台安装在Z向底座上，所述XY向固定台安装在 XY向底座上；所述连接台包括第一连接台与第二连接台；上述专利文献所述的手动对准的三自由度微动角位台利用钢片支撑、分厘卡微调的方式达到平台在X轴、Y轴和Z轴的微动角位移。

但是，上述专利文献所述的手动对准的三自由度微动角位台，至少存在以下不足之处：采用手动调节对准，在实际操作过程中，需要作业人员的操作熟练且操作动作幅度小，否则不仅操作效率低，而且其完成质量差、难以达到高精确度要求，更难以满足具有精度要求高的新一代芯片的耦合对准。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的微动角位台采用手动调节对准，器操作效率低、完成质量差；进而提供一种调节效率高且调节精度高的基于直线步进电机的角位移平台装置。

为解决上述技术问题，本发明的基于直线步进电机的角位移平台装置，其包括至少一个角位移调节平台，所述角位移调节平台包括底座、台面以及中间传动结构；所述角位移调节平台还包括角位移导向结构和直线步进电机结构，所述中间传动结构在所述直线步进电机结构的带动下使所述台面在所述角位移导向结构的导向下发生角位移；

所述中间传动结构包括限位导向结构，限制所述直线步进电机结构的输出杆的转动并对其滑动进行导向；以及中间组件，与所述输出杆连接并在所述输出杆的作用下带动所述台面沿所述角位移导向结构发生角位移；

所述角位移导向结构包括第一弧形导向部件，设于所述底座/所述台面上；以及第二弧形导向部件，设于所述台面/所述底座上，所述第二弧形导向部件与所述第一导向部件相配合对所述台面的角位移进行导向。

所述中间组件包括推动件，与所述输出杆固定连接；以及被推动件，固定设置在所述台面的下端面上且朝向所述底座方向进行延伸，所述被推动件与所述推动件贴合。

所述推动件包括与所述输出杆固定连接的铁块，所述被推动件包括通过固定座固定安装在所述台面的下端面上的磁铁，所述铁块与所述磁铁相吸并贴合。

所述角位移调节平台还包括对所述输出杆进行限位导向的限位导向结构，所述限位导向结构包括限位结构和导向结构；所述限位结构包括与所述输出杆的端部固定连接的U型限位块，所述导向结构包括设于所述底座内的滑槽以及滑动安装在所述滑槽内的滑块，所述滑块与所述U型限位块固定连接。

所述铁块通过转接座与所述滑块固定连接。

所述第一弧形导向部件包括间隔设置在所述台面的下端面上的两个弧形导轨；

所述第二弧形导向部件包括对应于所述弧形导轨设置的两组轴承组件，每一组所述轴承组件包括若干间隔设置的多个轴承，所述轴承组件的所有轴承形成弧形结构，所述弧形结构的弧度与所述弧形导轨的一致；

其中，两个所述弧形导轨与两组所述轴承组件一一配合，对所述台面的角位移进行导向。

所述角位移调节平台还包括用于使得所述台面和所述底座紧密配合的拉紧结构。

所述角位移平台还包括磁性拉紧组件；所述磁性拉紧组件包括设于所述底座内的第一磁块，设于所述台面的下端面上的且与所述第一磁块相吸的第二磁块。

所述角位移平台还包括弹性拉紧组件，所述弹性拉紧组件包括一端与所述底座固定连接且另一端与所述台面固定连接的拉簧。

所述角位移平台还包括对所述台面的角位移进行限位的限位结构。

所述角位移平台设为两个，两个所述角位移调节平台为相互叠加设置的上角位移调节平台和下角位移调节平台，所述上角位移调节平台的底座与所述下角位移调节平台的台面固定连接；其中，所述上角位移调节平台的所述角位移导向结构的球心与所述所述下角位移调节平台的所述角位移导向结构的球心重合，且两个所述角位移导向结构的旋转轴相交并垂直。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

在本发明中，启动所述直线步进电机结构，套设在所述驱动轴上的所述输出杆在所述限位导向结构的作用下发生滑动，并通过所述中间组件带动所述台面在所述角位移导向结构的导向下发生角位移，从而实现对所述台面的角位移调节，其无需手动调节校准，只需直接控制所述驱动结构即可对所述台面进行角位移调节，其调节效率高且调节精准度高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的角位移调节平台结构示意图；

图2是本发明所述的角位移调节平台部分结构示意图；

图3是本发明所述的角位移调节平台截面示意图；

图4是本发明所述的基于直线步进电机的角位移平台装置示意图；

图中附图标记表示为：1-上角位移调节平台；2-下角位移调节平台；3-底座；4-台面；5-输出杆；6-铁块；7-磁铁；8-固定座；9-U型限位块；10-滑槽；11-滑块；12-转接座；13-弧形导轨；14-轴承；15-第一磁块；16-第二磁块；17-拉簧；18-直线步进电机结构；20-电机外壳；21-电机定子；22-电机转子；23-限位片；24-弧形限位槽；25-限位件；26-电机轴承。

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清楚、完整地描述，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3和4所示，本实施例的基于直线步进电机的角位移平台装置，其包括至少一个角位移调节平台，所述角位移调节平台包括底座3、台面4以及中间传动结构；所述角位移调节平台还包括角位移导向结构和直线步进电机结构，所述中间传动结构在所述直线步进电机结构的带动下使所述台面4在所述角位移导向结构的导向下发生角位移；

所述中间传动结构包括限位导向结构，限制所述直线步进电机结构的输出杆5的转动并对其滑动进行导向；以及中间组件，与所述输出杆5连接并在所述输出杆5的作用下带动所述台面4沿所述角位移导向结构发生角位移；

所述角位移导向结构包括第一弧形导向部件，设于所述底座3/所述台面4上；以及第二弧形导向部件，设于所述台面4/所述底座3上，所述第二弧形导向部件与所述第一导向部件相配合对所述台面4的角位移进行导向。

具体地，如图3所示，所述直线步进电机结构18包括电机外壳20、电机定子21、电机转子22、电机轴承26以及输出杆5，所述电机转子22与所述输出杆5之间为螺纹副连接。

在本实施例中，启动所述直线步进电机结构18，所述电机转子22转动，所述输出杆5在所述螺纹副和所述限位导向结构的相互配合下，不会发生转动而是沿所述电机转子22的长度发生滑动，并通过所述中间组件带动所述台面4发生运动，所述台面4在所述角位移导向结构的导向配合发生角位移，从而实现对所述台面4的角位移的调节；在实际使用过，通过控制所述直线步进电机结构18的旋转速度和旋转圈数，来控制所述台面4具体的角位移值和角位移速度，所述驱动结构能够准确无误的根据设定的值进行旋转，使得所述台面4能够准确发生预设的角位移，其无需人工手动来进行调节校准；因此，该角度调节装置的调节效率高且调节精准度高。

在本实施例中，所述中间组件包括推动件，与所述输出杆5固定连接；以及被推动件，固定设置在所述台面4的下端面上且朝向所述底座3方向进行延伸，所述被推动件与所述推动件贴合。

如图1和2所示，具体地，所述推动件包括与所述输出杆5固定连接的铁块6，所述被推动件包括通过固定座8固定安装在所述台面4的下端面上的磁铁7，所述铁块6与所述磁铁7相吸并贴合；所述磁铁7通过所述固定座8安装在所述台面4的下端面上并朝向所述底座3延伸至与所述铁块6处，且所述磁铁7的一侧壁与所述铁块6的前端相抵且二者始终相互吸合；当所述输出杆5发生滑动时，与所述输出杆5固定连接的所述铁块6也发生滑动，并带动所述磁铁7滑动，进而带动所述台面4运动，所述台面4在所述角位移导向结构的作用下发生角位移。在本实施例中，作为优选的实施方式，所述铁块6设为半球形铁块6，所述磁铁7与所述半球形铁块6的贴合面设有弧形凹槽，当所述磁铁7与所述半球形铁块6贴合时，所述磁铁7的弧形凹槽与所述半球形铁块6的前端贴合。

在本实施例中，所述角位移调节平台还包括对所述输出杆5进行限位导向的限位导向结构，所述限位导向结构包括限位结构和导向结构；所述限位结构包括与所述输出杆5的端部固定连接的U型限位块9，所述导向结构包括设于所述底座3内的滑槽10以及滑动安装在所述滑槽10内的滑块11，所述滑块11与所述U型限位块9固定连接；在本实施例中，因为所述U型限位块9与所述输出杆5的端部固定连接，所以当所述电机转子22转动时，与所述电机转子22螺纹连接的所述输出杆5无法发生转动，进而在所述电机转子22的作用下将转动转化为滑动，并在所述滑块11和所述滑槽10的相互配合下沿所述滑槽10发生往复滑动；作为优选的实施方式，所述铁块6通过转接座12与所述滑块11固定连接；当所述电机转子22使得所述输出杆5滑动时，所述铁块6在所述滑块11和所述转接座12的作用下带动所述磁铁7滑动，进而使得所述台面4沿所述角位移导向结构发生弧形滑动，从而发生角位移。

在上述实施例的基础上，本实施例的所述角位移导向结构的所述第一弧形导向部件包括间隔设置在所述台面4的下端面上的两个弧形导轨13；

所述第二弧形导向部件包括对应于所述弧形导轨13设置的两组轴承14组件，每一组所述轴承14组件包括若干间隔设置的多个轴承14，所述轴承14组件的所有轴承14形成弧形结构，所述弧形结构的弧度与所述弧形导轨13的一致；

其中，两个所述弧形导轨13与两组所述轴承组件一一配合，对所述台面4的角位移进行导向。

本实施例中，在所述台面4的下端面上间隔设置两个所述弧形导轨13，所述弧形导轨13包括导向部和肩部，所述导向部与所述肩部之间形成“7”字型结构；在所述底座3的两个侧壁上设置多个所述轴承14，每侧的多个轴承14呈弧形设置且该弧度与所述弧形导轨13的弧度一致；本实施优选在所述底座3的每个所述侧壁上设置三个所述轴承14，三个所述轴承14相互间隔设置且形成与所述弧形导轨13一致的弧度；当所述台面4和所述底座3组合后，所述弧形导轨13的导向部和所述轴承14贴合，两个所述弧形导轨13的所述肩部之间的间距和厚度之和正好等于两个侧壁上的相应的两个所述轴承14之间的间距，从而防止所述台面4在所述轴承14的轴线方向上发生偏移；当所述磁铁7在所述铁块6的作用下发生滑动时，所述台面4在所述弧度导轨的配合下发生角位移，所述轴承14的设置便于所述台面4的角位移发生。

为了保证滑动过程中，所述弧形导轨13能够与所述轴承14贴合，所述角位移调节平台还包括用于使得所述台面4和所述底座3紧密配合的磁性拉紧组件；所述磁性拉紧组件包括设于所述底座3内的第一磁块15，设于所述台面4的下端面上的且与所述第一磁块15相吸的第二磁块16；所述台面4和所述底座3在所述第一磁块15和所述第二磁块16的作用下始终相互贴合，所述推出杆作用时，所述台面4在所述铁块6的作用下克服所述第一磁块15与所述第二磁块16之间的吸合力发生角位移。作为优选的实施方式，所述第一磁块15和所述第二磁块16的相互配合面设为弧面，其弧度与所述弧形导轨13的弧度一致。

进一步地，本实施例的所述角位移调节平台还包括弹性拉紧组件，所述弹性拉紧组件包括一端与所述底座3固定连接且另一端与所述台面4固定连接的拉簧17，从而保证所述台面4和所述底座3在运动过程中始终处于无间隙扣合状态，防止所述台面4与所述底座发生分离。

所述角位移平台还包括对所述台面4的角位移进行限位的限位结构；如图所示，所述限位结构包括安装在所述底座3/所述台面4的外侧壁上的限位片23以及安装在所述台面4/所述底座3的外侧壁上的限位件25，其中，所述限位片23上成型有弧形限位槽24，所述弧形限位槽24的弧度与所述台面4的预设角位移的弧度一致，所述限位件25嵌入所述弧形限位槽24中对所述台面4的滑动进行限位，防止所述台面4在滑动/角位移过程中脱离预设行程，不出现超越预设行程的现象；在本实施例中，优选将所述限位片23设置在所述底座3上，所述限位件25设为安装在所述台面4上的限位螺丝。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例的所述角位移平台设为两个，两个所述角位移调节平台为相互叠加设置的上角位移调节平台1和下角位移调节平台2，所述上角位移调节平台1的底座3与所述下角位移调节平台2的台面4固定连接；其中，所述上角位移调节平台1的所述角位移导向结构的球心与所述所述下角位移调节平台2的所述角位移导向结构的球心重合，且两个所述角位移导向结构的旋转轴垂直相交。

在本实施例中，所述上角位移调节平台1的底座3通过螺钉与所述下角位移调节平台2的台面4固定连接成一体，本实施例的基于直线步进电机的角位移平台装置通过两个所述角位移调节平台实现对安装在所述上角位移调节平台1的台面4的多维度调节。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.基于直线步进电机的角位移平台装置，其包括至少一个角位移调节平台，所述角位移调节平台包括底座（3）、台面（4）以及中间传动结构；特征在于：所述角位移调节平台还包括角位移导向结构和直线步进电机结构，所述中间传动结构在所述直线步进电机结构的带动下使所述台面（4）在所述角位移导向结构的导向下发生角位移；所述中间传动结构包括：限位导向结构，限制所述直线步进电机结构的输出杆（5）的转动并对其滑动进行导向；以及中间组件，与所述输出杆（5）连接并在所述输出杆（5）的作用下带动所述台面（4）沿所述角位移导向结构发生角位移；所述角位移导向结构包括：第一弧形导向部件，设于所述底座（3）/所述台面（4）上；以及第二弧形导向部件，设于所述台面（4）/所述底座（3）上，所述第二弧形导向部件与所述第一导向部件相配合对所述台面（4）的角位移进行导向。

2.根据权利要求1所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述中间组件包括推动件，与所述输出杆（5）固定连接；以及被推动件，固定设置在所述台面（4）的下端面上且朝向所述底座（3）方向进行延伸，所述被推动件与所述推动件贴合。

3.根据权利要求2所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述推动件包括与所述输出杆（5）固定连接的铁块（6），所述被推动件包括通过固定座（8）固定安装在所述台面（4）的下端面上的磁铁（7），所述铁块（6）与所述磁铁（7）相吸并贴合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述角位移调节平台还包括对所述输出杆（5）进行限位导向的限位导向结构，所述限位导向结构包括限位结构和导向结构；所述限位结构包括与所述输出杆（5）的端部固定连接的U型限位块（9），所述导向结构包括设于所述底座（3）内的滑槽（10）以及滑动安装在所述滑槽（10）内的滑块（11），所述滑块（11）与所述U型限位块（9）固定连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述铁块（6）通过转接座（12）与所述滑块（11）固定连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述第一弧形导向部件包括间隔设置在所述台面（4）的下端面上的两个弧形导轨（13）；所述第二弧形导向部件包括对应于所述弧形导轨（13）设置的两组轴承组件，每一组所述轴承组件包括若干间隔设置的多个轴承（14），所述轴承组件的所有轴承（14）形成弧形结构，所述弧形结构的弧度与所述弧形导轨（13）的一致；其中，两个所述弧形导轨（13）与两组所述轴承组件一一配合，对所述台面（4）的角位移进行导向。

7.根据权利要求6所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述角位移调节平台还包括磁性拉紧组件；所述磁性拉紧组件包括设于所述底座（3）内的第一磁块（15），设于所述台面（4）的下端面上的且与所述第一磁块（15）相吸的第二磁块（16）。

8.根据权利要求6或7所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述角位移调节平台还包括弹性拉紧组件，所述弹性拉紧组件包括一端与所述底座（3）固定连接且另一端与所述台面（4）固定连接的拉簧（17）。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述角位移平台还包括对所述台面（4）的角位移进行限位的限位结构。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的基于直线步进电机的角位移平台装置，其特征在于：所述角位移平台设为两个，两个所述角位移调节平台为相互叠加设置的上角位移调节平台（1）和下角位移调节平台（2），所述上角位移调节平台（1）的底座（3）与所述下角位移调节平台（2）的台面（4）固定连接；其中，所述上角位移调节平台（1）的所述角位移导向结构的球心与所述所述下角位移调节平台（2）的所述角位移导向结构的球心重合，且两个所述角位移导向结构的旋转轴相交并垂直。