CN106910534B - 角位移平台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角位移平台装置，其包括角位移调节平台，角位移调节平台包括底座、台面、中间传动结构以及驱动结构；角位移调节平台还包括角位移导向结构；中间传动结构包括滚珠丝杠，其包括与驱动结构连接的螺杆和套设在螺杆上的螺母；限位导向结构，限制螺母的转动并对其滑动进行导向；以及中间组件，将螺母和台面铰接连接；角位移导向结构包括第一弧形导向部件以及第二弧形导向部件，二者相配合对平台的角位移进行导向；驱动结构驱动螺杆旋转，螺母在限位导向结构的作用下发生滑动，并通过中间组件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，其直接控制驱动结构对台面进行角位移调节，调节效率高、精准度高。

Description

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角位移平台装置。

为解决上述技术问题，本发明的角位移平台装置，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、中间传动结构以及驱动结构；所述角位移调节平台还包括角位移导向结构，所述中间传动结构在所述驱动结构的驱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滚珠丝杠，其包括与所述驱动结构连接的螺杆和套设在所述螺杆上的螺母；限位导向结构，限制所述螺母的转动并对其滑动进行导向；以及中间组件，将所述螺母和所述台面铰接连接；

所述角位移导向结构包括第一弧形导向部件，设于所述底座的上端面/所述台面的下端面上；以及第二弧形导向部件，设于所述台面的下端面/所述底座的上端面上，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平台的角位移进行导向。

所述中间组件包括螺母座，与所述螺母固定连接；至少一个第一连杆，平行于所述螺杆设置，且一端与所述螺母座铰接；以及至少一个第二连杆，垂直于所述台面设置，且一端与所述台面固定连接，另一端与所述第一连杆的另一端铰接；其中，所述底座内成型有容纳腔，所述中间组件在所述滚珠丝杠的作用下在所述容纳腔内运动并带动所述台面发生角位移。

所述第一连杆和所述第二连杆之间还设有连接轴；所述第一连杆上成型有第一连接孔，所述连接轴的一端嵌入所述第一连接孔中与所述第一连杆过盈配合；所述第二连杆上成型有第二连接孔，所述第二连接孔内固定设置有滚动轴承，所述连接轴穿过所述第二连接孔与所述滚动轴承过盈配合。

所述驱动结构包括驱动电机、驱动轴以及用于安装固定所述驱动电机的支座，所述滚珠丝杠的所述螺杆采用联轴器与所述驱动轴连接。

所述限位导向结构包括设于所述底座/所述支座上的导槽，以及安装在所述所述螺母座上的与所述导槽相配合的导向杆；或者，所述限位导向结构包括设于所述螺母座上的导槽，以及安装在所述底座/所述支座上的与所述导槽相配合的导向杆；其中，所述导向杆的长度方向与所述螺母的滑动方向一致。

所述角位移导向结构设为至少两对交叉滚子导轨。

所述第一弧形导向部件包括两个间隔设置且与所述底座/所述台面固定连接的外侧滚子导轨，所述第二弧形导向部件包括两个间隔设置的与所述台面/所述底座固定连接的内侧滚子导轨；所述外侧滚子导轨与所述内侧滚子导轨一一配合形成两对所述交叉滚子导轨。

两对所述交叉滚子导轨对称设于所述安装腔的两侧。

所述底座的上端面成型有用于安装所述外侧滚子导轨/所述内侧滚子导轨的上弧形面，所述台面的下端面成型有用于安装所述内侧滚子导轨/所述外侧滚子导轨的下弧形面。

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，所述驱动结构驱动所述螺杆旋转，套设在所述螺杆上的所述螺母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是本发明所述的角位移调节平台部分截面示意图；

图5是本发明所述的角位移平台装置示意图；

图6是本发明所述的运动副示意图；

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-螺杆；6-螺母；7-螺母座；8-第一连杆；9-第二连杆；10-容纳腔；11-连接轴；12-第一连接孔；13-第二连接孔；14-滚动轴承；15-驱动电机；16-驱动轴；17-支座；18-导向杆；19-线性轴承；20-外侧滚子导轨；21-内侧滚子导轨；22-上弧形面；23-下弧形面；24-联轴器；25-延伸部；26-遮线板。

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、4和5所示，本实施例的角位移平台装置，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、中间传动结构以及驱动结构；所述角位移调节平台还包括角位移导向结构，所述中间传动结构在所述驱动结构的驱动下使所述台面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滚珠丝杠，其包括与所述驱动结构连接的螺杆5和套设在所述螺杆5上的螺母6；限位导向结构，限制所述螺母6的转动并对其滑动进行导向；以及中间组件，将所述螺母6和所述台面4铰接连接；

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的上端面/所述台面4的下端面上；以及第二弧形导向部件，设于所述台面4的下端面/所述底座3的上端面上，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平台的角位移进行导向。

具体地，所述驱动结构包括驱动电机15、驱动轴16以及用于安装固定所述驱动电机15的支座17，所述滚珠丝杠的所述螺杆5采用联轴器24与所述驱动轴16连接；作为优选的实施方式，所述驱动电机15设为直线步进电机或者伺服电机；其中，所述驱动电机15通过螺钉安装在所述支座17上，所述支座17通过螺钉与所述底座3固定连接；所述驱动电机15上还设有用于遮挡电源线和连接线的遮线板26，防止线路混乱或外露，从而保持其外形美观。

在本实施例中，所述驱动电机15通过所述驱动轴16和联轴器24驱动所述滚珠丝杠的所述螺杆5发生转动，而套设在所述螺杆5的所述螺母6在所述限位导向的结构作用下，不会发生转动而是沿所述螺杆5的长度发生滑动；又因为所述中间组件将所述螺母6和所述台面4铰接连接，因此当所述螺母6发生滑动时，可以通过所述中间组件带动所述台面4发生转动，并通过所述角位移导向结构对所述台面4的转动进行导向，从而实现对所述台面4的角位移的调节；在实际使用过，通过控制所述驱动结构的驱动电机15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，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，图6为所述角位移平台运动副示意图。

在本实施例中，所述中间组件包括螺母座7，与所述螺母6固定连接；至少一个第一连杆8，平行于所述螺杆5设置，且一端与所述螺母座7铰接；以及至少一个第二连杆9，垂直于所述台面4设置，且一端与所述台面4固定连接，另一端与所述第一连杆8的另一端铰接；其中，所述底座3内成型有容纳腔10，所述中间组件在所述滚珠丝杠的作用下在所述容纳腔10内运动并带动所述台面4发生角位移。

进一步地，所述第一连杆8和所述第二连杆9之间还设有连接轴11；所述第一连杆8上成型有第一连接孔12，所述连接轴11的一端嵌入所述第一连接孔12中与所述第一连杆8过盈配合；所述第二连杆9上成型有第二连接孔13，所述第二连接孔13内固定设置有滚动轴承14，所述连接轴11穿过所述第二连接孔13与所述滚动轴承14过盈配合，如图4所示。

具体地，在本实施例中，所述螺母座7上设有两个所述第一连杆8，两个所述第一连杆8的一端与所述螺母座7铰接连接，且两个所述第一连杆8间隔设置；当然，还可以优选两个所述第一连杆8沿所述螺母座7的滑动方向对称设置；在上述基础上，所述第二连杆9设为一个，且垂直连接于所述台面4的下端面的中间位置，所述第二连杆9的一端通过螺钉与所述台面4固定连接，所述第二连杆9的另一端通过所述连接轴11连接两个所述第一连杆8的另一端；如图4所示，其中，所述第二连杆9的所述第二连接孔13通过过盈配合安装有两个所述滚动轴承14，所述连接轴11穿过所述第二连接孔13与两个所述滚动轴承14过盈配合，所述连接轴11的两端端部各连接一个所述第一连杆8；具体地，所述第一连杆8上成型有第一连接孔12，所述连接轴11的端部嵌入所述第一连接孔12中并与其过盈配合，从而将两个所述第一连杆8和一个所述第二连杆9铰接连接。

进一步地，所述限位导向结构包括设于所述底座3/所述支座17上的导槽，以及安装在所述所述螺母座7上的与所述导槽相配合的导向杆18；或者，所述限位导向结构包括设于所述螺母座7上的导槽，以及安装在所述底座3/所述支座17上的与所述导槽相配合的导向杆18；其中，所述导向杆18的长度方向与所述螺母6的滑动方向一致。本实施例中，所述限位导向结构的所述导向杆18设于所述螺母座7上，所述导槽设于所述支座17上，其中，优选所述导槽为安装在所述支座17上的线性轴承19，所述导向杆18滑动套设在所述线性轴承19中且始终不脱出所述线性轴承19。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本实施例的所述角位移导向结构设为至少两对交叉滚子导轨。具体地，所述第一弧形导向部件包括两个间隔设置且与所述底座3/所述台面4固定连接的外侧滚子导轨20，所述第二弧形导向部件包括两个间隔设置的与所述台面4/所述底座3固定连接的内侧滚子导轨21；所述外侧滚子导轨20与所述内侧滚子导轨21一一配合形成两对所述交叉滚子导轨。在本实施例中，优选将两个所述外侧滚子导轨20设置在所述所述台面4的下端面上，两个所述内侧滚子导轨21设置在所述底座3的上端面上，所述外侧滚子导轨20和所述内侧滚子导轨21形成成对的所述交叉滚子导轨；其中，两对所述交叉滚子导轨对称设于所述安装腔的两侧，所述交叉滚子导轨的弧度与所述台面4的预设角位移的弧度一致。

进一步，所述底座3的上端面成型有用于安装所述外侧滚子导轨20/所述内侧滚子导轨21的上弧形面22，所述台面4的下端面成型有用于安装所述内侧滚子导轨21/所述外侧滚子导轨20的下弧形面23。所述上弧形面22和所述下弧形面23的设置便于所述内侧滚子导轨21和/或所述外侧滚子导轨20的安装，所述台面4的两侧边缘处还成型有向下延伸的延伸部25，所述延伸部25由所述上弧形面22延伸至所述下弧形面23，将两个所述交叉滚子导轨扣合两个所述延伸部25和所述台面4共同形成的空间内。

如图5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 (7)

1.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)、中间传动结构以及驱动结构；其特征在于：所述角位移调节平台还包括角位移导向结构，所述中间传动结构在所述驱动结构的驱动下使所述台面(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

滚珠丝杠，其包括与所述驱动结构连接的螺杆(5)和套设在所述螺杆(5)上的螺母(6)；

限位导向结构，限制所述螺母(6)的转动并对其滑动进行导向；以及

中间组件，将所述螺母(6)和所述台面(4)铰接连接；

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)的上端面/所述台面(4)的下端面上；以及

第二弧形导向部件，设于所述台面(4)的下端面/所述底座(3)的上端面上，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平台的角位移进行导向；

所述角位移导向结构设为至少两对交叉滚子导轨；

所述第一弧形导向部件包括两个间隔设置且与所述底座(3)/所述台面(4)固定连接的外侧滚子导轨(20)，所述第二弧形导向部件包括两个间隔设置的与所述台面(4)/所述底座(3)固定连接的内侧滚子导轨(21)；所述外侧滚子导轨(20)与所述内侧滚子导轨(21)一一配合形成两对所述交叉滚子导轨；两对所述交叉滚子导轨对称设于所述安装腔的两侧。

2.根据权利要求1所述的角位移平台装置，其特征在于：所述中间组件包括

螺母座(7)，与所述螺母(6)固定连接；

至少一个第一连杆(8)，平行于所述螺杆(5)设置，且一端与所述螺母座(7)铰接；以及

至少一个第二连杆(9)，垂直于所述台面(4)设置，且一端与所述台面(4)固定连接，另一端与所述第一连杆(8)的另一端铰接；

其中，所述底座(3)内成型有容纳腔(10)，所述中间组件在所述滚珠丝杠的作用下在所述容纳腔(10)内运动并带动所述台面(4)发生角位移。

3.根据权利要求2所述的角位移平台装置，其特征在于：所述第一连杆(8)和所述第二连杆(9)之间还设有连接轴(11)；所述第一连杆(8)上成型有第一连接孔(12)，所述连接轴(11)的一端嵌入所述第一连接孔(12)中与所述第一连杆(8)过盈配合；所述第二连杆(9)上成型有第二连接孔(13)，所述第二连接孔(13)内固定设置有滚动轴承(14)，所述连接轴(11)穿过所述第二连接孔(13)与所述滚动轴承(14)过盈配合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的角位移平台装置，其特征在于：所述驱动结构包括驱动电机(15)、驱动轴(16)以及用于安装固定所述驱动电机(15)的支座(17)，所述滚珠丝杠的所述螺杆(5)采用联轴器(24)与所述驱动轴(16)连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的角位移平台装置，其特征在于：所述限位导向结构包括设于所述底座(3)/所述支座(17)上的导槽，以及安装在所述所述螺母座(7)上的与所述导槽相配合的导向杆(18)；或者，所述限位导向结构包括设于所述螺母座(7)上的导槽，以及安装在所述底座(3)/所述支座(17)上的与所述导槽相配合的导向杆(18)；其中，所述导向杆(18)的长度方向与所述螺母(6)的滑动方向一致。

6.根据权利要求1所述的角位移平台装置，其特征在于：所述底座(3)的上端面成型有用于安装所述外侧滚子导轨(20)/所述内侧滚子导轨(21)的上弧形面(22)，所述台面(4)的下端面成型有用于安装所述内侧滚子导轨(21)/所述外侧滚子导轨(20)的下弧形面(23)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的角位移平台装置，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。