CN110861051A - 多自由度完全可调装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多自由度完全可调装置，涉及光学技术领域，为解决现有技术中的多自由度调整装置结构复杂，操作复杂，而且占据较大空间的问题。所述旋转调整基座的上端设置有载物基座安装槽，所述载物基座安装槽的上端安装有载物基座，且载物基座与载物基座安装槽通过固定螺钉固定，所述载物基座安装槽内安装有X轴向调整块和Y轴向调整块，且X轴向调整块和Y轴向调整块安装在载物基座安装槽内部相应的槽中，X轴向调整块和Y轴向调整块的上端面低于载物基座安装槽内部的上端面，所述旋转调整基座后端的一侧安装有直线升降单元。

Description

多自由度完全可调装置

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体为多自由度完全可调装置。

背景技术

在光学检测领域，通常需要对被检测的检测部件进行多个自由度的调整。

常规的多自由度调整装置通过对各调整机构串联而成，结构复杂，这不仅增加了调整系统的难度，而且占据了较大空间，还会造成误差的累积；因此市场急需研制多自由度完全可调装置来帮助人们解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供多自由度完全可调装置，方便对承载物件进行6个自由度方向的调整，并且结构简单，易于调节，占用空间小。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：多自由度完全可调装置，包括旋转调整基座，所述旋转调整基座的上端设置有载物基座安装槽，所述载物基座安装槽的上端安装有载物基座，且载物基座与载物基座安装槽通过固定螺钉固定，所述载物基座安装槽内安装有X轴向调整块和Y轴向调整块，且X轴向调整块和Y轴向调整块安装在载物基座安装槽内部相应的槽中，X轴向调整块和Y轴向调整块的上端面低于载物基座安装槽内部的上端面，所述旋转调整基座后端的一侧安装有直线升降单元。

优选的，所述X轴向调整块内设置有安装槽，且Y轴向调整块嵌套在安装槽的内部，Y轴向调整块在安装槽内无间隙的滑动。

优选的，所述X轴向调整块前端设置有X轴螺钉和X轴球头螺钉，且X轴向调整块通过X轴螺钉和X轴球头螺钉进行X轴方向调整，所述Y轴向调整块的一侧设置有Y轴螺钉和Y轴球头螺钉，且Y轴向调整块通过Y轴螺钉和Y轴球头螺钉进行Y轴方向调整。

优选的，所述载物基座安装槽的底面为第一球面，所述旋转调整基座上品字形分布三个支撑件，且三个支撑件上表面为与载物基座安装槽上第一球面半径相等的第二球面，载物基座安装槽底面第一球面与三个支撑件上表面接触，第一球面与第二球面重合配合。

优选的，所述旋转调整基座前端的两侧设置有安装件，左侧所述安装件上设置有第一球形螺钉，右侧所述安装件上设置有第二球形螺钉，且第一球形螺钉和第二球形螺钉相对于载物基座安装槽底部第一球面中心垂直线对称，第一球形螺钉和第二球形螺钉以相对于垂直方向一定角度作用于载物基座安装槽上，所述旋转调整基座的内部设置有连接件，所述连接件上设置有第三球形螺钉，且第三球形螺钉在中间位置以相对于垂直方向一定角度作用于载物基座安装槽作用点上，作用点在载物基座安装槽底部第一球面中心与Y轴垂直连线所形成的垂直平面上，所述旋转调整基座下端一侧的中间设置有第二螺柱，所述旋转调整基座下端另一侧的后端设置有第一螺柱。

优选的，所述第一螺柱上安装有第一弹簧，所述第二螺柱上安装有第二弹簧，所述第一螺柱和第二螺柱穿过旋转调整基座通过螺纹与载物基座安装槽连接，且第一弹簧和第二弹簧压缩于第一螺柱和第二螺柱与旋转调整基座之间。

优选的，所述直线升降单元包括电机、运动滑块、丝杆、直线滑轨、安装支架和支撑件，安装支架的上端设置有电机固定座，安装支架的下端设置有安装座，电机安装在电机固定座上，丝杆位于安装支架的中间，电机上设置有转轴，转轴通过联轴器连接丝杆的一端，运动滑块设置在丝杆与安装座之间，运动滑块的中间设置有螺母，丝杆另一端与螺母配合连接，直线滑轨位于运动滑块上端的两侧，支撑件位于安装支架前端的下端，直线升降单元与旋转调整基座通过支撑件连接。

优选的，所述载物基座上设置有第一定位孔和第二定位孔，所述Y轴向调整块上设置有第一定位销和第二定位销，且第一定位孔与第一定位销配合，第二定位孔与第二定位销配合，第一定位销和第二定位销分别插入第一定位孔和第二定位孔内实现载物基座与Y轴向调整块的连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该发明为多自由度完全可调装置，能够对载物基座进行6个自由度方向的调整，且整个装置占地小；在光学领域中，需要对被检测物件进行位置的定位，使用本发明，结构简单，主要通过各个固定构件的配合进行调节，通过载物基座与载物基座安装槽的固定螺钉、X轴球头螺钉和X轴螺钉的步骤配合实现X轴方向调整；通过载物基座与载物基座安装槽的固定螺钉、Y轴螺钉和Y轴球头螺钉的步骤配合实现Y轴方向调整；通过第一球形螺钉、第二球形螺钉、第三球形螺钉、第一螺柱和第二螺柱的步骤配合实现Y轴方向调整实现Z轴的正负方向的调整，步骤简单，方便达到预定调节目的。

附图说明

图1为本发明的多自由度完全可调装置的立体结构示意图；

图2为本发明的多自由度完全可调装置移去载物基座后的立体结构示意图；

图3为本发明的的多自由度完全可调装置的前视图；

图4为本发明的的多自由度完全可调装置的仰视图；

图5为本发明的的多自由度完全可调装置的载物基座安装槽调整力设置情况示意图。

图中：100、直线升降单元；101、电机；102、运动滑块；103、丝杆；104、直线滑轨；105、安装支架；106、支撑件；200、载物基座安装槽；300、X轴向调整块；301、X轴螺钉；302、X轴球头螺钉；303、安装槽；400、Y轴向调整块；401、第一定位销；402、第二定位销；403、Y轴螺钉；404、Y轴球头螺钉；500、旋转调整基座；501、安装件；502、第一球形螺钉；503、第二球形螺钉；504、连接件；505、第三球形螺钉；506、第一螺柱；507、第二螺柱；508、第一弹簧；509、第二弹簧；510、支撑件；600、载物基座；601、第一定位孔；602、第二定位孔。

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。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：多自由度完全可调装置，包括旋转调整基座500，旋转调整基座500的上端设置有载物基座安装槽200，载物基座安装槽200的上端安装有载物基座600，且载物基座600与载物基座安装槽200通过固定螺钉固定；

载物基座安装槽200的底面为第一球面，旋转调整基座500上品字形分布三个支撑件510，且三个支撑件510上表面为与载物基座安装槽200上第一球面半径相等的第二球面，第二球面，是形象表达，并不是实际的球形弧面，载物基座安装槽200底面第一球面与三个支撑件510上表面接触，此处不能做固定，第一球面与第二球面重合配合；

载物基座安装槽200内安装有X轴向调整块300和Y轴向调整块400，且X轴向调整块300和Y轴向调整块400安装在载物基座安装槽200内部相应的槽中；

X轴向调整块300和Y轴向调整块400的上端面低于载物基座安装槽200内部的上端面，以避免载物基座600安装在载物基座安装槽200上时，装配平面能接触安装的问题，旋转调整基座500后端的一侧安装有直线升降单元100。

进一步，X轴向调整块300内设置有安装槽303，且Y轴向调整块400嵌套在安装槽303的内部，Y轴向调整块400在安装槽303内无间隙的滑动。

进一步，X轴向调整块300前端设置有X轴螺钉301和X轴球头螺钉302，且X轴向调整块300通过X轴螺钉301和X轴球头螺钉302进行X轴方向调整，Y轴向调整块400的一侧设置有Y轴螺钉403和Y轴球头螺钉404，且Y轴向调整块400通过Y轴螺钉403和Y轴球头螺钉404进行Y轴方向调整。

X轴方向调整：载物基座600与载物基座安装槽200连接的固定螺钉、X轴球头螺钉302、X轴螺钉301通过步骤的配合实现调整；

Y轴方向调整：载物基座600与载物基座安装槽200连接的固定螺钉、Y轴螺钉403、Y轴球头螺钉404通过步骤的配合实现调整；

基本就是先解除载物基座600与载物基座安装槽200的固定，使载物基座安装槽200相对于旋转调整基座500可以相对移动，通过各个螺钉按次序松开，调整后再重新固定，以此完成四个自由方向的调整。

进一步，旋转调整基座500前端的两侧设置有安装件501，左侧安装件501上设置有第一球形螺钉502，右侧安装件501上设置有第二球形螺钉503，第一球形螺钉502和第二球形螺钉503相对于Y轴分布在同一侧，且第一球形螺钉502和第二球形螺钉503相对于载物基座安装槽200底部第一球面中心垂直线对称，第一球形螺钉502和第二球形螺钉503以相对于垂直方向一定角度作用于载物基座安装槽200上；

旋转调整基座500的内部设置有连接件504，连接件504上设置有第三球形螺钉505，且第三球形螺钉505在中间位置以相对于垂直方向一定角度作用于载物基座安装槽200作用点上，作用点在载物基座安装槽200底部第一球面中心与Y轴垂直连线所形成的垂直平面上；

旋转调整基座500下端一侧的中间设置有第二螺柱507，旋转调整基座500下端另一侧的后端设置有第一螺柱506。

Z轴的正负方向的调整通过：第一球形螺钉502、第二球形螺钉503、第三球形螺钉505、第一螺柱506和第二螺柱507通过步骤的配合实现调整；

因第一螺柱506上安装有第一弹簧508，第二螺柱507上安装有第二弹簧509，所以在第一螺柱506和第二螺柱507拧松状态下不掉落，在第一螺柱506和第二螺柱507拧松状态下，第一球形螺钉502、第二球形螺钉503、第三球形螺钉505不同的配合调整，实现旋转角度的变化，因第一螺柱506和第二螺柱507穿过旋转调整基座500通过螺纹与载物基座安装槽200连接，调整合适后通过第一螺柱506和第二螺柱507锁定载物基座安装槽200，可以继续后续的光学检测步骤。

进一步，第一螺柱506上安装有第一弹簧508，第二螺柱507上安装有第二弹簧509，第一螺柱506和第二螺柱507穿过旋转调整基座500通过螺纹与载物基座安装槽200连接，且第一弹簧508和第二弹簧509压缩于第一螺柱506和第二螺柱507与旋转调整基座500之间；

第一弹簧508和第二弹簧509通过第一螺柱506和第二螺柱507施加给载物基座安装槽200弹力F1、F2，弹力F1、F2使载物基座安装槽200向下受力以便底部第一球面贴紧三点球面支撑件510，弹力F1、F2产生分力F11、F21，分力F11使载物基座安装槽200一侧抵住第一球形螺钉502和第二球形螺钉503，分力F21使载物基座安装槽200一侧抵住第三球形螺钉505；

通过设置以上受力，使得调节单侧的球形螺钉的松紧能够实现载物基座安装槽200围绕各轴旋转方向的双向调整，不会因单侧调整造成调整障碍或者固定障碍。

进一步，直线升降单元100包括电机101、运动滑块102、丝杆103、直线滑轨104、安装支架105和支撑件106，安装支架105的上端设置有电机固定座，安装支架105的下端设置有安装座，电机101安装在电机固定座上，丝杆103位于安装支架105的中间，电机101上设置有转轴，转轴通过联轴器连接丝杆103的一端，运动滑块102设置在丝杆103与安装座之间，运动滑块102的中间设置有螺母，丝杆103另一端与螺母配合连接，直线滑轨104位于运动滑块102上端的两侧，直线滑轨104可以为导向轴跟直线轴承组合，也可以为其他形式的直线滑轨104结构，不对其做具体限制，主要起到辅助支撑和限位的作用，支撑件106位于安装支架105前端的下端，直线升降单元100与旋转调整基座500通过支撑件106连接。

通过电机101的工作带动丝杆103转动，因丝杆103与运动滑块102螺纹配合，使运动滑块102上下移动，运动滑块102与旋转调整基座500通过支撑件106连接来带动旋转调整基座500沿Z轴方向平移运动。

进一步，载物基座600上设置有第一定位孔601和第二定位孔602，Y轴向调整块400上设置有第一定位销401和第二定位销402，且第一定位孔601与第一定位销401配合，第二定位孔602与第二定位销402配合，第一定位销401和第二定位销402分别插入第一定位孔601和第二定位孔602内实现载物基座600与Y轴向调整块400的连接。

工作原理：Z轴方向的位移运动：直线升降单元100上电机101安装在安装支架105上侧电机固定座上，电机101轴通过联轴器连接丝杆103一端，丝杆103另外一端固定在安装支架105的底部一侧安装座上；丝杆103与安装在运动滑块102上的螺母配合，电机101驱动下，丝杆103顺着运动滑块102内螺母内螺纹方向上下运动，因运动滑块102两侧安装直线滑轨104，运动滑块102上下运动状态下，直线滑轨104保证运动滑块102移动稳定性，因直线升降单元100通过支撑件106与载物基座安装槽200固定，在运动滑块102上下移动下带动载物基座安装槽200进行Z轴方向的位移运动。X轴方向正向调整：松开载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉，拧松X轴球头螺钉302，调整后拧紧X轴螺钉301，再重新拧紧载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉；X轴方向负向调整：松开载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉，先拧松X轴螺钉301，调整后拧紧X轴球头螺钉302，再拧紧载物基座600与载物基座安装槽200固定螺钉。Y轴方向正向调整：松开载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉，先拧松Y轴螺钉403，调整后拧紧Y轴球头螺钉404，再重新拧紧载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉；Y轴方向负向调整：松开载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉，先拧松Y轴球头螺钉404，调整后拧紧Y轴螺钉403，再重新拧紧载物基座600与载物基座安装槽200的固定螺钉。Z轴角度的调整：面向Z轴，Z轴旋转方向调整：拧松第一球形螺钉502、第二球形螺钉503、第一螺柱506和第二螺柱507，转动调整后拧紧第一球形螺钉502和第二球形螺钉503，再拧紧第一螺柱506和第二螺柱507锁定；面向X轴，X轴旋转方向调整：拧松第一螺柱506和第二螺柱507，拧松第三球形螺钉505，转动调整后再拧紧第一螺柱506和第二螺柱507锁定；面向Y轴，Y轴旋转方向调整：拧松第一螺柱506和第二螺柱507，同步拧松第一球形螺钉502和第二球形螺钉503，转动调整后再拧紧第一螺柱506和第二螺柱507锁定。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.多自由度完全可调装置，其特征在于：包括旋转调整基座(500)，所述旋转调整基座(500)的上端设置有载物基座安装槽(200)，所述载物基座安装槽(200)的上端安装有载物基座(600)，且载物基座(600)与载物基座安装槽(200)通过固定螺钉固定，所述载物基座安装槽(200)内安装有X轴向调整块(300)和Y轴向调整块(400)，且X轴向调整块(300)和Y轴向调整块(400)安装在载物基座安装槽(200)内部相应的槽中，X轴向调整块(300)和Y轴向调整块(400)的上端面低于载物基座安装槽(200)内部的上端面，所述旋转调整基座(500)后端的一侧安装有直线升降单元(100)。

2.根据权利要求1所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述X轴向调整块(300)内设置有安装槽(303)，且Y轴向调整块(400)嵌套在安装槽(303)的内部，Y轴向调整块(400)在安装槽(303)内无间隙的滑动。

3.根据权利要求2所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述X轴向调整块(300)前端设置有X轴螺钉(301)和X轴球头螺钉(302)，且X轴向调整块(300)通过X轴螺钉(301)和X轴球头螺钉(302)进行X轴方向调整，所述Y轴向调整块(400)的一侧设置有Y轴螺钉(403)和Y轴球头螺钉(404)，且Y轴向调整块(400)通过Y轴螺钉(403)和Y轴球头螺钉(404)进行Y轴方向调整。

4.根据权利要求1所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述载物基座安装槽(200)的底面为第一球面，所述旋转调整基座(500)上品字形分布三个支撑件(510)，且三个支撑件(510)上表面为与载物基座安装槽(200)上第一球面半径相等的第二球面，载物基座安装槽(200)底面第一球面与三个支撑件(510)上表面接触，第一球面与第二球面重合配合。

5.根据权利要求1所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述旋转调整基座(500)前端的两侧设置有安装件(501)，左侧所述安装件(501)上设置有第一球形螺钉(502)，右侧所述安装件(501)上设置有第二球形螺钉(503)，且第一球形螺钉(502)和第二球形螺钉(503)相对于载物基座安装槽(200)底部第一球面中心垂直线对称，第一球形螺钉(502)和第二球形螺钉(503)以相对于垂直方向一定角度作用于载物基座安装槽(200)上，所述旋转调整基座(500)的内部设置有连接件(504)，所述连接件(504)上设置有第三球形螺钉(505)，且第三球形螺钉(505)在中间位置以相对于垂直方向一定角度作用于载物基座安装槽(200)作用点上，作用点在载物基座安装槽(200)底部第一球面中心与Y轴垂直连线所形成的垂直平面上，所述旋转调整基座(500)下端一侧的中间设置有第二螺柱(507)，所述旋转调整基座(500)下端另一侧的后端设置有第一螺柱(506)。

6.根据权利要求5所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述第一螺柱(506)上安装有第一弹簧(508)，所述第二螺柱(507)上安装有第二弹簧(509)，所述第一螺柱(506)和第二螺柱(507)穿过旋转调整基座(500)通过螺纹与载物基座安装槽(200)连接，且第一弹簧(508)和第二弹簧(509)压缩于第一螺柱(506)和第二螺柱(507)与旋转调整基座(500)之间。

7.根据权利要求1所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述直线升降单元(100)包括电机(101)、运动滑块(102)、丝杆(103)、直线滑轨(104)、安装支架(105)和支撑件(106)，安装支架(105)的上端设置有电机固定座，安装支架(105)的下端设置有安装座，电机(101)安装在电机固定座上，丝杆(103)位于安装支架(105)的中间，电机(101)上设置有转轴，转轴通过联轴器连接丝杆(103)的一端，运动滑块(102)设置在丝杆(103)与安装座之间，运动滑块(102)的中间设置有螺母，丝杆(103)另一端与螺母配合连接，直线滑轨(104)位于运动滑块(102)上端的两侧，支撑件(106)位于安装支架(105)前端的下端，直线升降单元(100)与旋转调整基座(500)通过支撑件(106)连接。

8.根据权利要求1所述的多自由度完全可调装置，其特征在于：所述载物基座(600)上设置有第一定位孔(601)和第二定位孔(602)，所述Y轴向调整块(400)上设置有第一定位销(401)和第二定位销(402)，且第一定位孔(601)与第一定位销(401)配合，第二定位孔(602)与第二定位销(402)配合，第一定位销(401)和第二定位销(402)分别插入第一定位孔(601)和第二定位孔(602)内实现载物基座(600)与Y轴向调整块(400)的连接。

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