CN107741621B - 五自由度精密调节台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五自由度精密调节台，包括：调节台主体，其包括第一转板、第一滑板、第二滑板、第二转板、第三转板和底板；θy方向舵机组件，其包括θy方向舵机和θy方向调节机构；X方向舵机组件，其包括X方向舵机和X方向调节机构；Z方向舵机组件，其包括Z方向舵机和Z方向调节机构；θz方向舵机组件，其包括θz方向舵机和θz方向调节机构；θx方向舵机组件，其包括θx方向舵机和θx方向调节机构。本发明实现了调节台高精度五自由度的调节；本发明结构简单小巧，自锁性能好、稳定性高，能适应细长条负载，应用范围广，且调节精度高、控制简单、生产成本低，市场前景广阔。

Description

五自由度精密调节台

技术领域

本发明涉及调节台设备领域，特别涉及一种五自由度精密调节台。

背景技术

大视场相位衬度CT成像系统中需要对核心部件——三块柱面光栅进行空间位置调节，使其保证物理指标中空间中的相对位置精度。要求柱面光栅下方的调节台要符合总装对于空间的要求，结构精巧，重心低，具有五个自由度（除了沿铅锤方向以外）且对于平动调节要优于1μm的调节灵敏度，能承受细长条状负载10kg负载，且放置在大转台上有较好的稳定性和动态性能，且要实现在X光环境下的调节最好是无人化操作。

目前市场上有很多光学精密调节台，产品多样，通用性好，模块化设计但是：

1.现有的产品的载物台多为正方形，对于细长条状的重载不适合；

2.现有的产品对于多自由度实现通常是将各个自由度的模块拼装起来，会造成体积大、结构复杂、重心高；

3.现有的产品通常是应用在固定的平台上，例如光学平台，对于动平台（如CT中的转台）稳定性不佳；

4.现有的产品对于平稳无爬行的移动的实现多采用导轨，但是在锁紧时往往存在间隙，尤其对于重载和转动的情况下易发生变化；

5.现有的产品有很多种类是带电机实现远程操作调节的，但对于不规则的重载的调节台往往体积较大，结构复杂，重心偏高，而且需要配置驱动器控制器，系统成本高，不经济。

随着舵机技术的发展，尤其是数字串口舵机的诞生，舵机的应用不再限制于玩具、航模、机器人领域。舵机在原有大扭矩的基础之上，其位置反馈的传感器也由原来的电位计更换成编码器，这不但可以提高位置反馈的精度而且能提高舵机的运动分辨率，更重要的是能够使舵机从原来的180°的行程变成了连续旋转。串口通讯省去了一般多自由系统中的昂贵的控制器，而且控制简单、成本低廉、最多能同时控制200多路电机。而在现有技术中，很少有将舵机应用在光学精密机械中的促动机构中的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种五自由度精密调节台。

舵机在原有大扭矩的基础之上，其位置反馈的传感器也由原来的电位计更换成编码器，这不但可以提高位置反馈的精度从而提高舵机的运动分辨率，更重要的是能够使舵机从原来的180°的行程变成了连续旋转。串口通讯省去了一般多自由系统中的昂贵的控制器，而且控制简单、成本低廉、最多能同时控制200多路电机。本发明成功的跟踪了机器人技术中的舵机的发展，并成功的将其应用在光学精密机械中的促动机构中。这对于光学精密机械的低成本的自动化调节提供了一个新的思路。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种五自由度精密调节台，包括：

调节台主体，其包括由上至下依次设置的第一转板、第一滑板、第二滑板、第二转板、第三转板和底板；

θy方向舵机组件，用于驱动所述第一转板绕Y轴方向转动，其包括θy方向舵机和θy方向调节机构；

X方向舵机组件，用于驱动所述第一滑板沿X方向运动，其包括X方向舵机和X方向调节机构；

Z方向舵机组件，用于驱动所述第二滑板沿Z方向运动，其包括Z方向舵机和Z方向调节机构；

θz方向舵机组件，用于驱动所述第二转板绕Z轴方向转动，其包括θz方向舵机和θz方向调节机构；

θx方向舵机组件，用于驱动所述第三转板绕X轴方向转动，其包括θx方向舵机和θx方向调节机构。

优选的是，所述第一转板通过转轴组件连接于所述第一滑板上，所述第一转板和第一滑板之间设置有第一保持架，所述第一保持架内填充有第一钢球；所述第一转板上设置有第一锁紧螺丝。

优选的是，所述θy方向调节机构包括固定在所述第一滑板上的第一螺母座、一端与所述θy方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第一螺母座上开设的第一螺母孔内的第一螺丝及固接在所述第一转板上的第一承接座；所述第一螺丝的活动端上固接有第一顶球，所述第一承接座上固接有与所述第一顶球配合顶接的弧形承接板；所述第一承接座上还固接有另一端与所述第一螺母座连接的第一回程弹簧。

优选的是，所述第一滑板可滑动设置于所述第二滑板上，所述第一滑板和第二滑板之间设置有第二保持架，所述第二保持架内填充有第二钢球；所述第一滑板上设置有第二锁紧螺丝。

优选的是，所述X方向调节机构包括固接在所述第二滑板上的第二螺母座及一端与所述X方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第二螺母座上开设的第二螺母孔内的第二螺丝，所述第二螺丝上固接有第二顶球，所述第二顶球与所述第一滑板的侧端顶贴；所述第二螺母座和所述第一滑板之间连接有第二回程弹簧。

优选的是，所述第二滑板可滑动设置于所述第二转板上，所述第二滑板和第二转板之间设置有第三保持架，所述第三保持架内填充有第三钢球；所述Z方向调节机构包括固接在所述第二转板上的第三螺母座及一端与所述Z方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第三螺母座上开设的第三螺母孔内的第三螺丝，所述第三螺丝上固接有第三顶球，所述第三顶球与所述第二滑板的侧端顶贴；所述第二滑板和所述第二转板之间连接有第三回程弹簧；所述第二滑板上设置有第三锁紧螺丝。

优选的是，所述θz方向调节机构包括固接于所述第三转板上的第四螺母座、一端与所述θz方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第四螺母座上开设的第四螺母孔内的第四螺丝及与所述第四螺丝的活动端连接的第一楔形块；所述第四螺丝的活动端上固接有第四顶球；所述第一楔形块可滑动设置在所述第二转板和第三转板之间的一端，所述第二转板和第三转板的另一端通过第一柔性铰链连接。

优选的是，所述第一楔形块上固接有第一卡块，所述第一卡块与所述第一楔形块之间设置有第一间隙，所述第一卡块上贯穿开设有第一通孔，所述第四顶球的直径大于所述第一通孔的直径，所述第四顶球的前部穿出所述第一通孔并可转动卡设在所述第一间隙内，所述第四顶球的前部与所述第一楔形块的后端相顶；所述第一楔形块的前端下部连接有第一回程压簧，所述第三转板上表面开设有第一开槽，所述第一回程压簧与所述第一开槽的端面相抵；所述第一楔形块上设置有第四锁紧螺丝。

优选的是，所述θx方向调节机构包括固接于所述底板上的第五螺母座、一端与所述θx方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第五螺母座上开设的第五螺母孔内的第五螺丝及与所述第五螺丝的活动端连接的第二楔形块；所述第五螺丝的活动端上固接有第五顶球；所述第二楔形块可滑动设置在所述第三转板和底板之间的一端，所述第三转板和底板的另一端通过第二柔性铰链连接。

优选的是，所述第二楔形块上固接有第二卡块，所述第二卡块与所述第二楔形块之间设置有第二间隙，所述第二卡块上贯穿开设有第二通孔，所述第五顶球的直径大于所述第二通孔的直径，所述第五顶球的前部穿出所述第二通孔并可转动卡设在所述第二间隙内，所述第五顶球的前部与所述第二楔形块的后端相顶；所述第二楔形块的前端下部连接有第二回程压簧，所述底板上表面开设有第二开槽，所述第二回程压簧与所述第二开槽的端面相抵；所述第二楔形块上设置有第五锁紧螺丝；所述底板上设置有第六锁紧螺丝。

优选的是，所述第一锁紧螺丝、第二锁紧螺丝、第三锁紧螺丝、第四锁紧螺丝、第五锁紧螺丝和第六锁紧螺丝均采用改良型低自由度螺丝，所述改良型低自由度螺丝包括螺丝本体及套设在所述螺丝本体上的垫片和微型推力球轴承，所述螺丝本体包括螺丝头部、与所述螺丝头部连接的光面细杆及连接于所述光面细杆另一端的螺纹杆，所述垫片和微型推力球轴承依次套设在所述光面细杆上。

本发明的有益效果是：本发明将舵机引入到精密调节台结构中，巧妙利用了舵机力矩大、体积小、重量轻、控制简单、成本低廉等特点，实现了调节台高精度五自由度的调节；通过结合楔形块结构，能进一步提高角度调节的精度；通过采用改良型低自由度螺丝，能避免在锁紧过程中造成的待锁紧部件的偏移，保证装配精度，提高锁紧效果；本发明结构简单小巧，自锁性能好、稳定性高，能适应细长条负载，应用范围广，且调节精度高、控制简单、生产成本低，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明的五自由度精密调节台的结构示意图；

图2为本发明的五自由度精密调节台的分解图；

图3为本发明的第一转板和第一滑板的配合示意图；

图4为本发明的θy方向舵机组件的结构示意图；

图5为本发明的第一滑板和第二滑板的配合示意图；

图6为本发明的X方向舵机组件的结构示意图；

图7为本发明的第二滑板和第二转板的配合示意图；

图8为本发明的Z方向舵机组件的结构示意图；

图9为本发明的第二转板和第三转板的配合示意图；

图10为本发明的θz方向舵机组件的结构示意图；

图11为本发明的第三转板和底板的配合示意图；

图12为本发明的θx方向舵机组件的结构示意图；

图13为本发明的θx方向舵机组件的俯视图；

图14为本发明的改良型低自由度螺丝的结构示意图；

图15为本发明的改良型低自由度螺丝与待锁紧的部件的配合示意图。

附图标记说明：

1—调节台主体；2—θy方向舵机组件；3—X方向舵机组件；4—Z方向舵机组件；5—θz方向舵机组件；6—θx方向舵机组件；

10—第一转板；11—第一滑板；12—第二滑板；13—第二转板；14—第三转板；15—底板；100—第一保持架；101—第一钢球；102—第一锁紧螺丝；103—转轴组件;110—第二保持架；111—第二钢球；112—第二锁紧螺丝；120—第三保持架；121—第三钢球；122—第三锁紧螺丝；130—第一柔性铰链连接；140—第二柔性铰链连接；150—第六锁紧螺丝；

20—θy方向舵机；21—θy方向调节机构；22—第一螺母座；23—第一螺丝；24—第一承接座；25—第一螺母孔；26—第一顶球；27—弧形承接板；28—第一回程弹簧；

30—X方向舵机；31—X方向调节机构；32—第二螺母座；33—第二螺丝；34—第二螺母孔；35—第二顶球；36—第二回程弹簧；

40—Z方向舵机；41—Z方向调节机构；42—第三螺母座；43—第三螺丝；44—第三螺母孔；45—第三顶球；46—第三回程弹簧；

50—θz方向舵机；51—θz方向调节机构；52—第四螺母座；53—第四螺丝；54—第四螺母孔；55—第四顶球；56—第一楔形块；57—第一回程压簧；58—第一开槽；560—第一卡块；561—第一间隙；562—第一通孔；563—第四锁紧螺丝；

60—θx方向舵机；61—θx方向调节机构；62—第五螺母座；63—第五螺丝；64—第五螺母孔；65—第五顶球；66—第二楔形块；67—第二回程压簧；68—第二开槽；660—第二卡块；661—第二间隙；662—第二通孔；663—第五锁紧螺丝；

70—螺丝本体；71—螺丝头部；72—光面细杆；73—螺纹杆；74—垫片；75—微型推力球轴承。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明中的X方向、Y方向、Z方向、θy方向、θz方向和θx方向均以图1中的三轴坐标系中所示出的方向为参照，仅为便于对本发明进行描述与说明，并不构成对本发明的限定。其中，对于前、后等方向的描述还参照舵机带动螺丝水平运动的方向进行描述，以使本申请便于描述和理解。

如图1-13所示，本实施例的一种五自由度精密调节台，包括：

调节台主体1，其包括由上至下依次设置的第一转板10、第一滑板11、第二滑板12、第二转板13、第三转板14和底板15；

θy方向舵机20组件2，用于驱动第一转板10在第一滑板11上绕Y轴方向转动，其包括θy方向舵机20和θy方向调节机构21；

X方向舵机30组件3，用于驱动第一滑板11在第二滑板12上沿X方向运动，其包括X方向舵机30和X方向调节机构31；

Z方向舵机40组件4，用于驱动第二滑板12在第二转板13上沿Z方向运动，其包括Z方向舵机40和Z方向调节机构41；

θz方向舵机50组件5，用于驱动第二转板13在第三转板14上绕Z轴方向转动，其包括θz方向舵机50和θz方向调节机构51；

θx方向舵机60组件6，用于驱动第三转板14在底板15上绕X轴方向转动，其包括θx方向舵机60和θx方向调节机构61。从而实现该调节台五个方向的调节。图2给出了本发明的五自由度精密调节台的分解图，其中各个舵机未示出。

第一转板10通过转轴组件103连接于第一滑板11上，第一转板10和第一滑板11之间设置有第一保持架100，第一保持架100内填充有第一钢球101；第一转板10上设置有第一锁紧螺丝102。

θy方向调节机构21包括固定在第一滑板11上的第一螺母座22、一端与θy方向舵机20的输出端连接另一活动端配合插设在第一螺母座22上开设的第一螺母孔25内的第一螺丝23及固接在第一转板10上的第一承接座24；第一螺丝23的活动端上固接有第一顶球26，第一承接座24上固接有与第一顶球26配合顶接的弧形承接板27；第一承接座24上还固接有另一端与第一螺母座22连接的第一回程弹簧28。

θy方向舵机20的输出端与第一螺丝23销接，带动第一螺丝23旋转，在第一螺母座22的限位作用下，第一螺丝23同时向前或向后步进，带动第一顶球26水平运动，从而将旋转运动转换成水平运动，转轴组件限制使第一转板10只能绕转轴组件旋转。例如，在θy方向舵机20的驱动下，第一螺丝23边旋转边向前步进，带动第一顶球26向前运动，第一顶球26顶压弧形承接板27，从而使第一转板10在第一滑板11上绕转轴组件上的转轴水平旋转，即绕Y轴方向旋转（θy方向）。弧形承接板27与第一顶球26球面接触，弧形承接板27包络在第一顶球26外，第一顶球26一边旋转一边做直线运动，弧形承接板27通过柱面与第一顶球26接触，从而过滤掉了第一顶球26的旋转运动但留了直线运动，球面和柱面配合的这种运动副将直线变旋转，最终将第一顶球26的直线运动转换为弧形承接板27的转动，通过第一顶球26推动弧形承接板27旋转；并且还能提高第一顶球26与弧形承接板27的接触面积，提高其顶压作用的稳定性。第一回程弹簧28固定在第一承接座24上，另一端拉住第一螺母座22，其收缩方向与第一顶球26的顶压方向相反，一方面提供回程动力，另一方面能减少回程间隙。

第一锁紧螺丝102用于在第一转板10的旋转角度调节好后将第一转板10锁紧固定在第一滑板11上，以保持稳定。第一转板10和第一滑板11之间设置有第一保持架100和第一钢球101，当第一转板10和第一滑板11不锁紧时，第一钢球101顶起第一转板10，使第一转板10和第一滑板11之间有较小的间隙，用滚动摩擦代替滑动摩擦，以减小两者之间的滑动摩擦，从而减小爬行效应，使第一转板10和第一滑板11的相对运动能够平顺进行，也能使步进保持较好的线性。当需要锁紧时，拧紧第一转板10四个角上的第一锁紧螺丝102，此时第一转板10贴紧在第一滑板11上，保持固定。

第一滑板11可滑动设置于第二滑板12上，第一滑板11和第二滑板12之间设置有第二保持架110，第二保持架110内填充有第二钢球111；第一滑板11上设置有第二锁紧螺丝112。X方向调节机构31包括固接在第二滑板12上的第二螺母座32及一端与X方向舵机30的输出端连接另一活动端配合插设在第二螺母座32上开设的第二螺母孔34内的第二螺丝33，第二螺丝33上固接有第二顶球35，第二顶球35与第一滑板11的侧端顶贴；第二螺母座32和第一滑板11之间连接有第二回程弹簧36。

X方向舵机30的输出端与第二螺丝33销接，带动第二螺丝33旋转，在第二螺母座32的限位配合下，第二螺丝33边旋转边步进，带动第二顶球35顶压第一滑板11，使第一滑板11步进运动，第二滑板12上表面呈槽面形式，限制第一滑板11只能在第二滑板12上沿直线运动。第二回程弹簧36两端分别勾住第一滑板11和第二滑板12，一方面提供回程动力，另一方面能减少回程间隙。第一滑板11和第二滑板12之间设置有第二保持架110和第二钢球111，当第一滑板11和第二滑板12不锁紧时，第二钢球111顶起第一滑板11，使第一滑板11和第二滑板12之间有较小的间隙，以减小两者之间的滑动摩擦，避免爬行现象的产生，使第一滑板11和第二滑板12的相对运动能够平顺进行，也能使步进保持较好的线性。当需要锁紧时，拧紧第一滑板11四个角上的第二锁紧螺丝112，此时第一滑板11贴紧在第二滑板12上，保持固定。

第二滑板12可滑动设置于第二转板13上，第二滑板12和第二转板13之间设置有第三保持架120，第三保持架120内填充有第三钢球121；Z方向调节机构41包括固接在第二转板13上的第三螺母座42及一端与Z方向舵机40的输出端连接另一活动端配合插设在第三螺母座42上开设的第三螺母孔44内的第三螺丝43，第三螺丝43上固接有第三顶球45，第三顶球45与第二滑板12的侧端顶贴；第二滑板12和第二转板13之间连接有第三回程弹簧46；第二滑板12上设置有第三锁紧螺丝122。

Z方向舵机40的输出端与第三螺丝43销接，带动第三螺丝43旋转，在第三螺母座42的限位配合下，第三螺丝43边旋转边步进，带动第三顶球45顶压第二滑板12，使第二滑板12步进运动，第二转板13上表面呈槽面形式，限制第二滑板12只能在第二转板13上沿直线运动。第三回程弹簧46两端分别勾住第二滑板12和第二转板13，一方面提供回程动力，另一方面能减少回程间隙。第二滑板12和第二转板13之间设置有第三保持架120和第三钢球121，当第二滑板12和第二转板13不锁紧时，第三钢球121顶起第二滑板12，使第二滑板12和第二转板13之间有较小的间隙，以减小两者之间的滑动摩擦，避免爬行现象的产生，使第二滑板12和第二转板13的相对运动能够平顺进行，也能使步进保持较好的线性。当需要锁紧时，拧紧第二滑板12四个角上的第三锁紧螺丝122，此时第二滑板12贴紧在第二转板13上，保持固定。

θz方向调节机构51包括固接于第三转板14上的第四螺母座52、一端与θz方向舵机50的输出端连接另一活动端配合插设在第四螺母座52上开设的第四螺母孔54内的第四螺丝53及与第四螺丝53的活动端连接的第一楔形块56；第四螺丝53的活动端上固接有第四顶球55；第一楔形块56可滑动设置在第二转板13和第三转板14之间的一端，第二转板13和第三转板14的另一端通过第一柔性铰链130连接。第一柔性铰链130限制使第二转板13只能在第三转板14上沿第一柔性铰链130的轴线方向做小角度转动。

第一楔形块56上固接有第一卡块560，第一卡块560与第一楔形块56之间设置有第一间隙561，第一卡块560上贯穿开设有第一通孔562，第四顶球55的直径大于第一通孔562的直径，第四顶球55的前部穿出第一通孔562并可转动卡设在第一间隙561内，第四顶球55的前部与第一楔形块56的后端相顶；第一楔形块56的前端下部连接有第一回程压簧57，第三转板14上表面开设有第一开槽58，第一回程压簧57与第一开槽58的端面相抵；第一楔形块56上设置有第四锁紧螺丝563。

θz方向舵机50的输出端与第四螺丝53销接，带动第四螺丝53旋转，在第四螺母座52的限位作用下，第四螺丝53同时向前或向后步进，带动第四顶球55水平运动，从而将旋转运动转换成水平运动。例如，在θz方向舵机50的驱动及固定的第四螺母座52的限位作用下，第四螺丝53边旋转边向前步进，带动第四顶球55向前运动，第四顶球55顶压第一楔形块56使其向前移动，第一楔形块56插入第二转板13和第三转板14之间，将第二转板13翘起，在第一柔性铰链限制配合下，使第二转板13沿第一柔性铰链的轴线方向做小角度转动，实现绕Z轴方向的旋转（θz方向）。

第四顶球55的前部穿出第一通孔562并可转动卡设在第一间隙561内，第四顶球55的前部与第一楔形块56的后端相顶；第四顶球55能在第一通孔562和第一间隙561内内转动，但前后位移受限制，从而当θz方向舵机50反转时，第四螺丝53向后运动，第四螺丝53通过其顶部固接的第四顶球55卡设在第一通孔562和第一间隙561内，从而使第四螺丝53拉动第一楔形块56向后运动，使第一楔形块56从第二转板13和第三转板14之间抽离，使第二转板13回落，实现第二转板13的回程。第一回程压簧57与第一开槽58的前端端面相抵，其弹性恢复方向与第四螺丝53的水平运动方向相反，从而挤压第一楔形块56向后回程运动，配合实现第二转板13的回程。第一回程压簧57一方面提供第一楔形块56的回程动力，另一方面能减少回程间隙。当第二转板13的角度调节完成后需要锁紧时，拧紧第一楔形滑块上的第四锁紧螺丝563，使其紧固在第三转板14上，再锁紧第二转板13上螺丝使其紧固在第一楔形滑块上，从而保证这个自由度在调节之后的锁紧。

在一种实施例中，第一楔形滑块的斜面比例是1：10，可以进一步缩小步进的分辨率，从而使θZ方向实现较小角度的调节。

θx方向调节机构61包括固接于底板15上的第五螺母座62、一端与θx方向舵机60的输出端连接另一活动端配合插设在第五螺母座62上开设的第五螺母孔64内的第五螺丝63及与第五螺丝63的活动端连接的第二楔形块66；第五螺丝63的活动端上固接有第五顶球65；第二楔形块66可滑动设置在第三转板14和底板15之间的一端，第三转板14和底板15的另一端通过第二柔性铰链140连接。第二柔性铰链140限制使第三转板14只能在底板15上沿第二柔性铰链140的轴线方向做小角度转动。

第二楔形块66上固接有第二卡块660，第二卡块660与第二楔形块66之间设置有第二间隙661，第二卡块上贯穿开设有第二通孔662，第五顶球65的直径大于第二通孔662的直径，第五顶球65的前部穿出第二通孔662并可转动卡设在第二间隙661内，第五顶球65的前部与第二楔形块66的后端相顶；第二楔形块66的前端下部连接有第二回程压簧67，底板15上表面开设有第二开槽68，第二回程压簧67与第二开槽68的端面相抵；第二楔形块66上设置有第五锁紧螺丝663；底板15上设置有第六锁紧螺丝150。

θx方向舵机60的输出端与第五螺丝63销接，带动第五螺丝63旋转，在第五螺母座62的限位作用下，第五螺丝63同时向前或向后步进，带动第五顶球65水平运动，从而将旋转运动转换成水平运动。例如，在θx方向舵机60的驱动及固定的第五螺母座62的限位作用下，第五螺丝63边旋转边向前步进，带动第五顶球65向前运动，第五顶球65顶压第二楔形块66使其向前移动，第二楔形块66插入第三转板14和底板15之间，将第三转板14翘起，在第二柔性铰链140限制配合下，使第三转板14沿第二柔性铰链140的轴线方向做小角度转动，实现绕X轴方向的旋转（θx方向）。

第五顶球65的前部穿出第二通孔662并可转动卡设在第二间隙661内，第五顶球65的前部与第二楔形块66的后端相顶；第五顶球65能在第二通孔662和第二间隙661内内转动，但前后位移受限制，从而当θx方向舵机60反转时，第五螺丝63向后运动，第五螺丝63通过其顶部固接的第五顶球65卡设在第二通孔662和第二间隙661内，从而使第五螺丝63拉动第二楔形块66向后运动，使第二楔形块66从第三转板14和底板15之间抽离，使第三转板14回落，实现第三转板14的回程。第二回程压簧67与第二开槽68的前端端面相抵，其弹性恢复方向与第五螺丝63的水平运动方向相反，从而挤压第二楔形块66向后回程运动，配合实现第三转板14的回程。第二回程压簧67一方面提供第二楔形块66的回程动力，另一方面能减少回程间隙。当第三转板14的角度调节完成后需要锁紧时，拧紧第二楔形滑块上的第五锁紧螺丝663，使其紧固在底板15上，再锁紧第三转板14上螺丝使其紧固在第二楔形滑块上，从而保证这个自由度在调节之后的锁紧。

其中，所述第一锁紧螺丝、第二锁紧螺丝、第三锁紧螺丝、第四锁紧螺丝、第五锁紧螺丝和第六锁紧螺丝均采用改良型低自由度螺丝。参照图14，所述改良型低自由度螺丝包括螺丝本体70及套设在所述螺丝本体70上的垫片74和微型推力球轴承75，所述螺丝本体70包括螺丝头部71、与所述螺丝头部71连接的光面细杆72及连接于所述光面细杆72另一端的螺纹杆73，所述垫片74和微型推力球轴承75依次套设在所述光面细杆72上。使用时，螺丝本体70依次穿过垫片74和微型推力球轴承75后再插入螺纹孔，垫片74和微型推力球轴承75套设在螺丝本体70下端的光面细杆72上，光面细杆72下端的螺纹杆73与螺纹孔配合，将待锁紧的部件紧固锁紧。改良型低自由度螺丝的螺丝本体70并非全螺纹，而是中间一段为无螺纹的光面细杆72，光面细杆72下端再连接螺纹杆73；锁紧时，光面细杆72不会与待锁紧的部件产生干涉，螺丝本体70和垫片74在微型推力球轴承75上进行转动，微型推力球轴承75上部随之转动，从而使螺丝本体70的转动不会对待锁紧的部件产生影响。具体的参照图15，以改良型低自由度螺丝对两块板的锁紧进行说明；改良型低自由度螺丝插设在待锁紧上下两板的螺纹孔内，垫片74和微型推力球轴承75垫设在上板和螺丝本体70的螺丝头部71中间，且处于光面细杆72的外周，光面细杆72不与上下板之接接触，从而使螺丝本体70上部的光面细杆72不会对上下两板产生干涉；在旋紧时，螺丝本体70边旋转边向下运动由于螺丝本体70的螺丝头部71与上班之间设置有垫片74和微型推力球轴承75，螺丝本体70旋转时，微型推力球轴承75的上部同时旋转，使螺丝本的旋转扭转不会在影响到两板，从而能过滤掉螺丝本体70的旋转对待锁紧上下两板的影响，防止螺丝本体70旋转的扭转使上下两板产生不需要的运动，最终能避免在锁紧过程中因螺丝本体70旋转而造成的待锁紧部件的偏移，能保证装配精度，提高锁紧效果。

在一种实施例中，第二楔形滑块的斜面比例是1：10，可以进一步缩小步进的分辨率，从而使θx方向实现较小角度的调节。

在一种实施例中，本发明的各个舵机的输出端与对应的螺丝销连接的方式为：舵机的输出端插入对应的螺丝一端开设的插槽内，螺丝上的插槽侧壁开设卡槽，利用与舵机的输出端连接的销插入卡槽中，通过销带动螺丝旋转，实现舵机与螺丝的传动连接,且舵机的输出端又能在插孔内沿轴向来回运动。其中，与各个舵机的输出端与对应的螺丝也可以通过手拧方式进行辅助调节。

在一种实施例中，θx方向舵机60组件6包括设置在底板15同一侧的两个，以实现θx方向的双向驱动调节，增大θx方向上的驱动力，利于对长条状不规则形状的负载的旋转驱动。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种五自由度精密调节台，其特征在于，包括：

调节台主体，其包括由上至下依次设置的第一转板、第一滑板、第二滑板、第二转板、第三转板和底板；

θy方向舵机组件，用于驱动所述第一转板绕Y轴方向转动，其包括θy方向舵机和θy方向调节机构；

X方向舵机组件，用于驱动所述第一滑板沿X方向运动，其包括X方向舵机和X方向调节机构；

Z方向舵机组件，用于驱动所述第二滑板沿Z方向运动，其包括Z方向舵机和Z方向调节机构；

θz方向舵机组件，用于驱动所述第二转板绕Z轴方向转动，其包括θz方向舵机和θz方向调节机构；

θx方向舵机组件，用于驱动所述第三转板绕X轴方向转动，其包括θx方向舵机和θx方向调节机构；

所述X方向调节机构包括固接在所述第二滑板上的第二螺母座及一端与所述X方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第二螺母座上开设的第二螺母孔内的第二螺丝，所述第二螺丝上固接有第二顶球，所述第二顶球与所述第一滑板的侧端顶贴；所述第二螺母座和所述第一滑板之间连接有第二回程弹簧；

所述第二滑板可滑动设置于所述第二转板上，所述第二滑板和第二转板之间设置有第三保持架，所述第三保持架内填充有第三钢球；所述Z方向调节机构包括固接在所述第二转板上的第三螺母座及一端与所述Z方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第三螺母座上开设的第三螺母孔内的第三螺丝，所述第三螺丝上固接有第三顶球，所述第三顶球与所述第二滑板的侧端顶贴；所述第二滑板和所述第二转板之间连接有第三回程弹簧；所述第二滑板上设置有第三锁紧螺丝。

2.根据权利要求1所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述第一转板通过转轴组件连接于所述第一滑板上，所述第一转板和第一滑板之间设置有第一保持架，所述第一保持架内填充有第一钢球；所述第一转板上设置有第一锁紧螺丝。

3.根据权利要求2所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述θy方向调节机构包括固定在所述第一滑板上的第一螺母座、一端与所述θy方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第一螺母座上开设的第一螺母孔内的第一螺丝及固接在所述第一转板上的第一承接座；所述第一螺丝的活动端上固接有第一顶球，所述第一承接座上固接有与所述第一顶球配合顶接的弧形承接板；所述第一承接座上还固接有另一端与所述第一螺母座连接的第一回程弹簧。

4.根据权利要求3所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述第一滑板可滑动设置于所述第二滑板上，所述第一滑板和第二滑板之间设置有第二保持架，所述第二保持架内填充有第二钢球；所述第一滑板上设置有第二锁紧螺丝。

5.根据权利要求4所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述θz方向调节机构包括固接于所述第三转板上的第四螺母座、一端与所述θz方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第四螺母座上开设的第四螺母孔内的第四螺丝及与所述第四螺丝的活动端连接的第一楔形块；所述第四螺丝的活动端上固接有第四顶球；所述第一楔形块可滑动设置在所述第二转板和第三转板之间的一端，所述第二转板和第三转板的另一端通过第一柔性铰链连接。

6.根据权利要求5所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述第一楔形块上固接有第一卡块，所述第一卡块与所述第一楔形块之间设置有第一间隙，所述第一卡块上贯穿开设有第一通孔，所述第四顶球的直径大于所述第一通孔的直径，所述第四顶球的前部穿出所述第一通孔并可转动卡设在所述第一间隙内，所述第四顶球的前部与所述第一楔形块的后端相顶；所述第一楔形块的前端下部连接有第一回程压簧，所述第三转板上表面开设有第一开槽，所述第一回程压簧与所述第一开槽的端面相抵；所述第一楔形块上设置有第四锁紧螺丝。

7.根据权利要求6所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述θx方向调节机构包括固接于所述底板上的第五螺母座、一端与所述θx方向舵机的输出端连接另一活动端配合插设在所述第五螺母座上开设的第五螺母孔内的第五螺丝及与所述第五螺丝的活动端连接的第二楔形块；所述第五螺丝的活动端上固接有第五顶球；所述第二楔形块可滑动设置在所述第三转板和底板之间的一端，所述第三转板和底板的另一端通过第二柔性铰链连接；

所述第二楔形块上固接有第二卡块，所述第二卡块与所述第二楔形块之间设置有第二间隙，所述第二卡块上贯穿开设有第二通孔，所述第五顶球的直径大于所述第二通孔的直径，所述第五顶球的前部穿出所述第二通孔并可转动卡设在所述第二间隙内，所述第五顶球的前部与所述第二楔形块的后端相顶；所述第二楔形块的前端下部连接有第二回程压簧，所述底板上表面开设有第二开槽，所述第二回程压簧与所述第二开槽的端面相抵；所述第二楔形块上设置有第五锁紧螺丝；所述底板上设置有第六锁紧螺丝。

8.根据权利要求7所述的五自由度精密调节台，其特征在于，所述第一锁紧螺丝、第二锁紧螺丝、第三锁紧螺丝、第四锁紧螺丝、第五锁紧螺丝和第六锁紧螺丝均采用改良型低自由度螺丝，所述改良型低自由度螺丝包括螺丝本体及套设在所述螺丝本体上的垫片和微型推力球轴承，所述螺丝本体包括螺丝头部、与所述螺丝头部连接的光面细杆及连接于所述光面细杆另一端的螺纹杆，所述垫片和微型推力球轴承依次套设在所述光面细杆上。