CN109648499B - 一种可伸缩定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可伸缩定位装置，包括与安装设备支撑接触的球头支撑组件；与所述球头支撑组件的下端连接可沿轴向往复运动的直线轴承组件；与直线轴承组件的下端连接并提供下压预紧力的弹簧组件；与所述弹簧组件的下端连接用于调整球头支撑组件纵向高度的位置调整组件；多个与所述位置调整组件圆周均布连接、用于位置调整组件纵向导向限位的定位组件；还包括外部壳体，所述直线轴承组件、弹簧组件、位置调整组件、定位组件均分别与所述外部壳体的内腔连接。本发明实现了纵向位移调整量程大，其压缩预紧力能有效满足大型精密光机仪器安装要求，有效提高了大型精密光机仪器安装精度。

Description

一种可伸缩定位装置

技术领域

本发明属于精密仪器安装调试技术领域，更具体地说，是涉及一种高精度可伸缩定位装置。

背景技术

对大型精密光机仪器的安装，需要具备较高的定位精度。如何实现高精度的定位需求，对定位装置提出了一系列的要求。需要在保证定位精度的同时、能实现自由的上下移动以便于安装。同时，需要具备一定的预紧力保证支撑刚度，这就对定位装置的刚度提出需求。而对于不同的光机仪器，对其位置上下移动的量程、受压缩后的约束反力等等，对定位装置提出了更高的设计要求和精度要求。

但是，目前的定位工装由于设计结构存在诸多缺陷，存在对精密光机仪器调整位置的量程、压缩预紧力均不能有效满足设计要求的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种纵向位移调整量程大，压缩预紧力能有效满足大型精密光机仪器安装要求的高精度可伸缩定位装置。

本发明采用的技术方案是：提供一种可伸缩定位装置，包括：与安装设备支撑接触的球头支撑组件；与所述球头支撑组件的下端连接可沿轴向往复运动的直线轴承组件；与直线轴承组件的下端连接并提供下压预紧力的弹簧组件；与所述弹簧组件的下端连接用于调整球头支撑组件纵向高度的位置调整组件；多个与所述位置调整组件圆周均布连接、用于位置调整组件纵向导向限位的定位组件；还包括外部壳体，所述直线轴承组件、弹簧组件、位置调整组件、定位组件均分别与所述外部壳体的内腔连接。

优选地，在某一实施例中，所述球头支撑组件包括球窝、球头杆；

所述球头杆的顶部设置成球形，所述球头杆的下部设置与直线轴承组件连接的外螺纹；所述球窝上顶面设置平顶支撑的平面，所述球窝的下端设置与球头杆顶部球形配合连接的向上内凹的球面。

优选地，所述球头杆顶部的球形下侧设置与扳手配合连接的六棱柱。

优选地，在某一实施例中，所述直线轴承包括直线轴承杆、直线轴承座、压缩弹簧；

所述直线轴承座端面设置法兰盘与外部壳体上端面配合连接，所述直线轴承座中心设置通孔；所述压缩弹簧的上端与直线轴承座法兰盘内侧连接，所述压缩弹簧的下端与弹簧组件连接；

所述直线轴承杆顶部设置内螺纹与球头支撑组件连接，所述直线轴承杆底部穿过直线轴承座的通孔与弹簧组件连接；所述直线轴承杆可在直线轴承座的通孔沿纵向往复运动。

优选地，在某一实施例中，所述弹簧组件包括内部圆筒、弹簧；

所述内部圆筒顶部与直线轴承组件连接，所述内部圆筒底部与位置调整组件连接；所述内部圆筒顶部设置法兰端面，所述弹簧从下端穿过所述内部圆筒的外圆柱体与内部圆筒顶部法兰端面的内侧面连接，所述弹簧的下端与位置调整组件连接。

优选地，在某一实施例中，所述位置调整组件包括设置顶平面与弹簧组件连接的锥窝固定座，所述锥窝固定座下端设置向上内凹的圆锥沉孔，在所述圆锥沉孔的外侧均布多个与定位组件配合连接的内螺纹孔；

顶部设置球头与所述锥窝固定座的圆锥沉孔滑动副连接的球头调整杆，所述球头调整杆的下端设置外螺纹；

与外部壳体底部固定连接的底部安装座，所述底部安装座设置穿过所述球头调整杆的通孔，所述底部安装座通孔外侧圆周均布多个安装定位组件的安装孔；

以及在底部安装座外侧与球头调整杆外螺纹配合连接的锁紧螺母。

优选地，在某一实施例中，所述定位组件包括与所述位置调整组件连接的导向轴；

及所述导向轴通过滑动副连接的无油衬套，所述无油衬套与位置调整组件固定连接。

优选地，所述定位组件为3件。

本发明提供的可伸缩定位装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明高精度可伸缩定位装置通过球头支撑组件能有效满足设备在安装定位过程中实施XY方向上的定位约束；通过直线轴承满足定位装置在实施纵向定位移动过程的导向，保证垂直度。通过弹簧组件有效满足设备安装过程中压缩预紧力需要，保证设备不会出现较大范围的移动，提高精度，通过位置调整组件，满足了安装过程位置大量程范围的调整。通过定位组件，有效保证了位置调整组件在实施调整过程中的垂直度，进一步提高安装调整精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可伸缩定位装置的主视剖视示意图；

图2为本发明实施例提供的可伸缩定位装置的球头支撑组件剖视示意图；

图3为本发明实施例提供的可伸缩定位装置的直线轴承组件剖视示意图；

图4为本发明实施例提供的可伸缩定位装置的弹簧组件剖视示意图；

图5为本发明实施例提供的可伸缩定位装置的位置调整组件剖视示意图；

图6为本发明实施例提供的可伸缩定位装置的定位组件剖视示意图。

其中，图中各附图标记：

1、球头支撑组件，2、直线轴承组件，3、外部壳体，4、弹簧组件，5、位置调整组件，6、定位组件；1-1、球窝，1-2、球头杆，2-1、直线轴承杆，2-2、直线轴承座，2-3、压伸弹簧，4-1、内部圆筒，4-2、弹簧，5-1、锥窝固定座，5-2、球头调整杆，5-3、底部安装座，5-4、锁紧螺母，6-1、导向轴，6-2、无油衬套。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1所示，现对本发明提供的可伸缩定位装置进行说明。可伸缩定位装置，包括与安装设备支撑接触的球头支撑组件1；与球头支撑组件1的下端连接可沿轴向往复运动的直线轴承组件2；与直线轴承组件2的下端连接并提供下压预紧力的弹簧组件4；与弹簧组件4的下端连接用于调整球头支撑组件1纵向高度的位置调整组件5；多个与位置调整组件5圆周均布连接、用于位置调整组件5纵向导向限位的定位组件6。还包括外部壳体3，并将直线轴承组件2、弹簧组件4、位置调整组件5、定位组件6均分别与外部壳体3的内腔连接。

上述技术方案，弹簧组件4安装在外部壳体3内，提高定位装置的压缩刚度；位于整个定位装置底部的位置调整组件5和定位组件6，可以在保证位置精度的同时实现整个定位装置的高度调整。借助于上述结构的相互配合以及同轴度传递消除底部的位置调整组件5和顶部球头支撑组件1之间的同轴度安装误差，可以实现了高精度线性大行程的定位控制。借助于位置调整组件5高度的大行程控制可以实现不同高度的定位要求。在具体实施定位过程中，通过将球头支撑组件1与需要安装的光电设备连接，在安装实施过程中位置调整组件5在进行纵向上伸缩位置调整时，直线轴承组件2将有效保证球头支撑组件1的垂直度；通过位置调整组件5进行位置调整有效满足设备安装时对位置大量程的需要。同时，通过弹簧组件4，当设备下压产生较大下压力时，弹簧组件4产生的预紧力能有效避免设备向下产生较大的位移量，进一步保证安装的精度要求。

进一步地，请参阅图2所示，作为本发明提供的可伸缩定位装置的一种具体实施方式，球头支撑组件1包括球窝1-1、球头杆1-2。将球头杆1-2的顶部设置成球形，并在球头杆1-2的下部设置与直线轴承组件2连接的外螺纹；在球窝1-1上顶面设置平顶支撑的平面，在球窝1-1的下端设置与球头杆顶部球形配合连接的向上内凹的球面。并在球头杆1-2顶部的球形下侧设置与扳手配合连接的六棱柱。上述技术方案，通过球头和球面的连接，球头杆1-2能有效在球窝1-1内凹的球面内进行转动，释放了球头支撑组件1的旋转自由度；实现自我找正；防止安装时安装平面和直线轴承组件的中心对称轴不重合引入倾斜误差。通过设置六棱柱，更方便对球头杆1-2的旋转调节。上述技术方案保证最终实施位移运动的球窝1-1在下降过程会自动调整位置进入理想位置，保证其空间位置的准确性；实现顶升和下降的高精度直线动作运动。

进一步地，请参阅图3所示，作为本发明提供的可伸缩定位装置的一种具体实施方式，直线轴承组件2包括直线轴承杆2-1、直线轴承座2-2、压缩弹簧2-3。在直线轴承座2-2端面设置法兰盘与外部壳体3上端面配合连接，在直线轴承座2-2中心设置通孔；压缩弹簧2-3的上端与直线轴承座22法兰盘内侧连接，压缩弹簧2-3的下端与弹簧组件4连接。直线轴承杆2-1顶部设置内螺纹与球头支撑组件1连接，直线轴承杆2-1底部穿过直线轴承座2-2的通孔与弹簧组件4连接；直线轴承杆2-1可在直线轴承座2-2的通孔沿纵向往复运动。直线轴承组件2，用来作为整个定位装置的导向机构，一个是负责为定位安装过程实施导向作用，借助于直线轴承座2-2和直线轴承杆2-1之间配合的精度保证导向过程不会引入大的径向误差。另一个是当位于下部的位置调整组件5实现向下调整时，压伸弹簧2-3实施反向预紧力。

进一步地，请参阅图4所示，作为本发明提供的可伸缩定位装置的一种具体实施方式，弹簧组件4包括内部圆筒4-1、弹簧4-2。内部圆筒4-1顶部与直线轴承组件2连接，内部圆筒4-1底部与位置调整组件5连接；内部圆筒4-1顶部设置法兰端面，将弹簧4-2从下端穿过内部圆筒4-1的外圆柱体与内部圆筒4-1顶部法兰端面的内侧面连接，将弹簧4-2的下端与位置调整组件5连接。弹簧组件4借助于弹簧4-2施加一定的预紧力，当顶部受到的压力超过弹簧预紧力后，直线轴承杆2-1将带动内部圆筒4-1一起向下压缩，将保持大型设备的高精度的定位精度，同时还能继续向下运动一定距离，提高调节范围。向下运动过程弹簧的预紧力会逐步增大，借此保证其位置稳定。

进一步地，请参阅图5所示，作为本发明提供的可伸缩定位装置的一种具体实施方式，位置调整组件5包括设置顶平面与弹簧组件4连接的锥窝固定座5-1，锥窝固定座5-1下端设置向上内凹的圆锥沉孔，在圆锥沉孔的外侧均布多个与定位组件6配合连接的内螺纹孔；顶部设置球头与锥窝固定座5-1的圆锥沉孔滑动副连接的球头调整杆5-2，球头调整杆5-2的下端设置外螺纹。与外部壳体3底部固定连接的底部安装座5-3，底部安装座5-3设置穿过球头调整杆5-2的通孔，底部安装座5-3通孔外侧圆周均布多个安装定位组件6的安装孔；以及在底部安装座5-3外侧与球头调整杆5-2外螺纹配合连接的锁紧螺母5-4。

位置调整组件5负责直线轴承杆2-1的上下位置控制，通过球头调整杆5-2顶部球头和锥窝固定座5-1下部圆锥沉孔，实现其沿Z轴的位置调控，且释放了XY旋转自由度的限制。顶升过程球头直接顶起锥窝固定座5-1，而下降过程则需要借助于直线轴承组件2中的压伸弹簧2-3施加预紧力实现。外部壳体3和底部安装座5-3通过止口传递定位精度，将同轴度向下传递。

进一步地，请参阅图6所示，作为本发明提供的可伸缩定位装置的一种具体实施方式，定位组件6包括与位置调整组件5连接的导向轴6-1，具体实施中通过导向轴6-1的上端螺纹与调整组件5的锥窝固定座5-1内螺纹孔固定连接。导向轴6-1通过滑动副连接的无油衬套6-2，无油衬套6-2与位置调整组件5固定连接。定位组件6为3件。三组导向机构通过同轴度传递，保证了位置调整组件5调整时，不会和顶部的导向组件1发生旋转轴倾斜而带来调整误差。

定位装置为了实现大型设备的定位安装过程，一般需要定位后保持该定位状态继续运动一定的距离，需要定位装置能实现一定的压缩量，其作用在于保持大型设备的高精度的定位精度的同时还能继续向下运动一定距离。这部分运动需要借助于弹簧组件4实现，通过弹簧组件4对定位安装的大型设备施加一定的预紧力，保证其位置稳定的情况下，继续下降一定的距离。

位置调整组件5在需要定位安装的大型设备进入安装定位前，大型设备与被安装设备之间的距离无法精确确定，需要定位装置能实现一定量的上下调整。位置调整组件5由于可通过球头调整杆5-2对球头支撑组件1进行纵向上的调整，它保证了定位装置有广泛的应用范围，而不会局限于特定的设备的安装。即可实现超短距离的高精度安装，也可实现较大间隙的高精度安装，大大增加了应用范围。其次，当需要定位安装的大型设备完成高精度定位及安装过程后，该定位装置的作用已经实现了。有时需要将定位装置从安装系统中脱开，以防止发生干涉等。通过调整位置调整组件5上的球头调整杆5-2和锁紧螺母5-4，即可将定位装置从安装系统中脱离。

而仅仅通过位置调整组件5实现上下调整存在一定的问题，因为上下移动过程是通过整个定位装置顶部的直线轴承组件2实现的，而位于定位装置底部的位置调整组件5却是通过螺纹旋转实现的，二者可能存在倾斜误差，因此有必要对位置调整组件5设置一定的定位约束，通过安装在位置调整组件5外圆周三点均布的定位组件6确保实现高精度调整。

本发明力的传递途径为：最顶部的球头支撑组件1通过安装在其下部的直线轴承杆2-1传递到其下部的内部圆筒4-1上，并且借助于弹簧4-2处对其施加一定的预紧力，预紧力通过底部的锥窝固定座5-1传递到其下部的球头调整杆5-2上。而球头调整杆5-2通过螺底部安装座5-3传递到外部壳体5，最后传递到安装表面上，完成力的传递过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可伸缩定位装置，其特征在于，包括与安装设备支撑接触的球头支撑组件；与所述球头支撑组件的下端连接可沿轴向往复运动的直线轴承组件；与直线轴承组件的下端连接并提供下压预紧力的弹簧组件；与所述弹簧组件的下端连接用于调整球头支撑组件纵向高度的位置调整组件；多个与所述位置调整组件圆周均布连接、用于位置调整组件纵向导向限位的定位组件；还包括外部壳体，所述直线轴承组件、弹簧组件、位置调整组件、定位组件均分别与所述外部壳体的内腔连接；

所述直线轴承组件包括直线轴承杆、与直线轴承杆配合的直线轴承座以及用于施加预紧力的压缩弹簧；所述压缩弹簧上下两端分别与直线轴承座和弹簧组件相连；

所述位置调整组件包括设置顶平面与弹簧组件连接的锥窝固定座，所述锥窝固定座下端设置向上内凹的圆锥沉孔，在所述圆锥沉孔的外侧均布多个与定位组件配合连接的内螺纹孔；顶部设置球头与所述锥窝固定座的圆锥沉孔滑动副连接的球头调整杆，所述球头调整杆的下端设置外螺纹；与外部壳体底部固定连接的底部安装座，所述底部安装座设置穿过所述球头调整杆的通孔，所述底部安装座通孔外侧圆周均布多个安装定位组件的安装孔；以及在底部安装座外侧与球头调整杆外螺纹配合连接的锁紧螺母。

2.如权利要求1所述的一种可伸缩定位装置，其特征在于：所述球头支撑组件包括球窝、球头杆；

所述球头杆的顶部设置成球形，所述球头杆的下部设置与直线轴承组件连接的外螺纹；所述球窝上顶面设置平顶支撑的平面，所述球窝的下端设置与球头杆顶部球形配合连接的向上内凹的球面。

3.如权利要求2所述的一种可伸缩定位装置，其特征在于：所述球头杆顶部的球形下侧设置与扳手配合连接的六棱柱。

4.如权利要求1所述的一种可伸缩定位装置，其特征在于：所述直线轴承座端面设置法兰盘与外部壳体上端面配合连接，所述直线轴承座中心设置通孔；所述压缩弹簧的上端与直线轴承座法兰盘内侧连接，所述压缩弹簧的下端与弹簧组件连接；

所述直线轴承杆顶部设置内螺纹与球头支撑组件连接，所述直线轴承杆底部穿过直线轴承座的通孔与弹簧组件连接；所述直线轴承杆可在直线轴承座的通孔沿纵向往复运动。

5.如权利要求1所述的一种可伸缩定位装置，其特征在于：所述弹簧组件包括内部圆筒、弹簧；

所述内部圆筒顶部与直线轴承组件连接，所述内部圆筒底部与位置调整组件连接；所述内部圆筒顶部设置法兰端面，所述弹簧从下端穿过所述内部圆筒的外圆柱体与内部圆筒顶部法兰端面的内侧面连接，所述弹簧的下端与位置调整组件连接。

6.如权利要求1所述的一种可伸缩定位装置，其特征在于：所述定位组件包括与所述位置调整组件连接的导向轴；

及所述导向轴通过滑动副连接的无油衬套，所述无油衬套与位置调整组件固定连接。

7.如权利要求6所述的一种可伸缩定位装置，其特征在于：所述定位组件为3件。

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