CN108761830A - 一种水平精密调节及锁紧机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水平精密调节及锁紧机构，可用于精密光学系统中光学元件的在线微调和锁紧固定。本发明设计一种双边对称的平行四边形铰链机构，利用平行四边形在驱动力作用下变形实现被调元件的调节。在同一推动调节板上设计两圈相同的调节机构，实现水平方向X和Y独立调节的同时简化调节机构。该调节机构一端利用螺纹副调节平行四边形铰链，利用螺纹副的推动力和铰链的反作用力实现调节机构的调节和自锁。

Description

一种水平精密调节及锁紧机构
技术领域
本发明涉及一种水平调节及锁紧机构，属于精密机械领域，可用于各类高精度成像光学系统中光学元件的精密调节。
背景技术
随着光学成像系统性能的提高，对光学元件的调节功能提出了进一步的要求：不仅要求光学元件的调节精度达到微米甚至亚微米级；还对调节机构的动态响应时间提出更高的要求；同时对调节机构的空间尺寸要求更加紧凑。
在光学成像系统中，常见的一种对光学元件进行位置调节为水平方向的X轴和Y轴方向的调节。为实现光学成像系统中特定光学元件的水平调节，现有的结构多采用直线导轨实现，驱动采用精密手轮，用拉簧进行回复跟踪。该结构可实现较高精度的调节，但在某些特殊系统调节中存在一定的局限：首先，要实现X轴和Y轴的独立调节，需要两层独立的直线导轨机构，高精度调节系统对两层直线导轨的正交性提出了更高的要求；其次，直线导轨需要额外的机构对其进行锁紧，从而导致整个调节机构趋于复杂；最后，直线导轨调节机构是利用导轨和滑块之间滚珠实现位移调节，在某些特殊系统中，滚珠摩擦带来的铁屑和润滑试剂对系统成像会造成影响。
发明内容
针对上述的光学元件在水平方向位移调节的技术问题，本发明提出一种基于平行四边形的铰链机构的X/Y向调节机构，在较紧凑的空间内实现特定光学元件的水平调节；同时，本发明所述的调节机构具备自锁功能，实现X/Y向的高精度调节的同时完成结构的自锁，保证调节机构的稳定性。
本发明采用的技术方案为：一种水平精密调节及锁紧机构，在调节板上加工两圈独立的机构实现X和Y向的独立调节，调节机构利用对称的两个平行四边形组成铰链变形调节机构，在实现调节的同时进行导向，保证机构在X/Y向调节的正交性和独立性。该调节机构一端利用螺纹副调节平行四边形铰链，利用螺纹副的推动力和铰链的反作用力实现调节机构的调节和自锁。
其中，利用螺纹副和顶丝调节驱动机构，平行四边形铰链产生变形，由于两边铰链机构完全对称，其在调节作用力左右下变形量一直从而使得调节机构沿着水平轴向产生位置调节。
其中，利用机械加工保证平行四边形铰链机构对称分布于调节轴X和Y轴的两侧：当调节机构处于自由状态时，平行四边形铰链机构完全沿调节轴X/Y向；当利用螺纹副和顶丝对调节机构施加驱动力时，对称分布的铰链机构在X/Y向两侧产生相同的变形，使调节机构沿X/Y轴方向变形而实现水平调节。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)所述的水平调节机构采用对称的平行四边形铰链机构，调节过程中保证整个机构沿单轴运动，不会引入额外的调节误差；
(2)所述的水平调节机构采用内外两圈调节机构，将X轴向调节和Y轴向调节分离，可独立完成X/Y向高精度调节。
附图说明
图1为本发明一种水平精密调节及锁紧机构示意图；
图2为本发明铰链机构驱动调节原理示意图；
图3为本发明铰链机构实际调节变形示意图。
具体实施方式
根据附图对本发明所述的调节机构做进一步阐述。
图1为本发明所述的基于平行四边形铰链变形的水平调节机构原理示意图，本发明所指的水平精密调节机构，该机构在调节板上加工两圈独立的机构实现X和Y向的独立调节。如图1所示，内圈X向调节由4个垂直于X轴且对称分布的平行四边形铰链组成；外圈Y向调节由4个垂直于Y轴且对称分布的平行四边形铰链组成。
如图1所示，所述的调节机构一端利用螺纹副调节平行四边形铰链，利用螺纹副的推动力和铰链的反作用力实现调节机构的调节和自锁。由于两边铰链机构完全对称，所述的调节机构在调节作用力左右下变形量一直从而使得调节机构沿着水平轴向X和垂直轴Y产生位置调节。
如图1所示，所述的调节机构利用机械加工保证平行四边形铰链机构对称分布于调节轴X和Y轴的两侧：当调节机构处于自由状态时，平行四边形铰链机构完全沿调节轴X/Y向，如图2中实线所示；当利用螺纹副和顶丝对调节机构施加驱动力时，对称分布的铰链机构在X/Y向两侧产生相同的变形，使调节机构沿X/Y轴方向变形而实现X/Y向水平调节，如图2中虚线所示。
图2为本发明所述的调节机构中铰链机构驱动调节原理示意图。由于铰链机构完全对称分布，以X向调节为例，如图2所示：当驱动力作用于铰链上时，对称分布的铰链机构由于力臂相同产生相同的变形量，调节机构沿着驱动力方向即X向实现位移调节。
具体的，水平调节机构利用线切割加工成4圈：从外向里第1圈用于整个调节机构与外部机构的连接固定；第2圈为Y轴调节，由沿X轴两两对称分布的4个变形铰链组成，变形铰链具体结构如图3所示；第3圈为X轴调节，由沿Y轴两两对称分布的4个变形铰链组成；第4圈用于被调元件的固定。
如图3所示，3-1为铰链固定部件，3-2为变形部件。当受到外部驱动力时，对称分布的铰链机构产生对称的变形，从而实现几个的水平调节。

Claims (3)

1.一种水平精密调节及锁紧机构，其特征在于：该调节机构在调节板上加工两圈独立的机构实现X和Y向的独立调节，调节机构利用对称的两个平行四边形组成铰链变形调节机构，在实现调节的同时进行导向，保证调节机构在X/Y向调节的正交性和独立性；
该调节机构一端利用螺纹副调节平行四边形铰链，利用螺纹副的推动力和铰链的反作用力实现调节机构的调节和自锁。
2.根据权利要求1所述的水平精密调节及锁紧机构，其特征在于：利用螺纹副和顶丝调节驱动机构，平行四边形铰链产生变形，由于两边铰链机构完全对称，其在调节作用力左右下变形量一直从而使得调节机构沿着水平轴向产生位置调节。
3.根据权利要求1所述的水平精密调节及锁紧机构，其特征在于：利用机械加工保证平行四边形铰链机构对称分布于调节轴X和Y轴的两侧：当调节机构处于自由状态时，平行四边形铰链机构完全沿调节轴X/Y向；当利用螺纹副和顶丝对调节机构施加驱动力时，对称分布的铰链机构在X/Y向两侧产生相同的变形，使调节机构沿X/Y轴方向变形而实现水平调节。
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