CN110948328A - 一种高精度一维角度调整工作台 - Google Patents

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包荣振
杨凯
赵怀友
张成瑞
白金峰
曹明琛
鲁斌
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Abstract

本发明公开了一种高精度一维角度调整工作台，包括工作台基板和设置在工作台基板上方的工作台面，工作台基板和工作台面之间设置有用于调整工作台面的旋转角度的调整轴机构和用于支撑工作台面旋转的旋转轴机构以及用于锁紧工作台角度的锁紧轴机构，旋转轴机构和锁紧轴机构设置为两个且位于调整轴机构两侧。与现有技术相比，本发明结构简单，造价成本低廉；而且由于旋转轴机构、调整轴机构和锁紧机构的共同支撑，整个支撑结构稳定、承载能力大，工作台进行角度调整时定位精度高，理论可以实现秒级的定位精度。

Description

一种高精度一维角度调整工作台
技术领域
本发明涉及可用于精密研磨用工作台领域，特别是一种高精度一维角度调整工作台。
背景技术
随着精密光学设备、机床装备的不断发展，对大口径平面、非球面等零部件的加工需求也日益提高。一维可调工作台是大口径平面、非球面等工件加工所需要的关键装备，其角度控制精度以及承载能力等对工件的加工起到重要影响。
传统的一维角度调整工作台往往采用摇篮式、推杆式等结构，随着大口径平面、非球面工件的精度要求、重量要求的提高，传统工作台已经不能满足使用需求。主要体现在如下几个方面：
第一，传统的一维调整工作台体积较大，集成到装备后导致装备过大；
第二，可以承受重载荷的传统一维角度工作台往往角度分辨率较低，不能满足工件的加工需求；
第三，角度分辨率较高的一维工作台由于其结构受限，往往不能承受较大的重载荷，因此很难应用到大口径工件的加工中去。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中大口径工件的加工姿态控制以及传统工作台承载能力不足等问题，提供一种既能满足大口径工件加工的高精度要求的同时也能满足大口径工件的大承载问题的高精度一维角度调整工作台。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种高精度一维角度调整工作台，包括工作台基板和设置在工作台基板上方的工作台面，所述工作台基板和工作台面之间设置有用于调整工作台面的旋转角度的调整轴机构和用于支撑工作台面旋转的旋转轴机构以及用于锁紧工作台角度的锁紧轴机构，所述旋转轴机构以及锁紧轴机构设置为两个且位于调整轴机构两侧。
进一步地，所述调整轴机构包括导轨一、导轨二、电机、电机座、联轴器、导轨滑块、丝杠、丝杠座、调整机构支撑座、转轴一、调整滚轮、丝杠螺母，所述导轨一、导轨二沿着工作台基板宽度方向平行固定在工作台基板上端面，电机通过电机座固定在导轨一和导轨二之间的工作台基板上端面，丝杠通过联轴器轴向固定在电机的输出轴端部，所述丝杠与导轨一和导轨二平行，丝杠的两端安装有丝杠座，丝杠座底部固定在工作台基板上端面，调整机构支撑座沿着工作台基板宽度方向设置在丝杠上方且调整机构支撑座与丝杠垂直布置，导轨滑块固定在调整机构支撑座的下端面两侧且与滑轨一和滑轨二滑动配合，所述丝杠螺母固定在调整机构支撑座下端面且丝杠螺母与丝杠螺纹配合，所述转轴一沿着工作台基板宽度方向转动安装在调整机构支撑座上端面，调整滚轮轴向固定在转轴一上，所述工作台面下端面沿着工作台面宽度方向设有斜面，所述调整滚轮与工作台面下端面的斜面接触。
进一步地，所述旋转轴机构包括轴承套、转轴二和轴承座，所述轴承座固定在工作台基板上端面，转轴二轴向固定在轴承套内，轴承套通过转轴二转动连接在轴承座内，转轴二的两端通过轴承安装在轴承座两端的轴孔中。
进一步地，所述工作台基板和工作台面之间的两端还设有用于调整工作台面的旋转角度后锁紧工作台面的锁紧机构，两个锁紧机构负责角度调整后进行工作台的锁紧，提高工作台的工作稳定性，所述锁紧机构为气压锁紧装置，锁紧力与驱动力保持90°垂直夹角，以保证锁紧力对工作台角度产生的影响降到最小。
优选地，所述工作台面上端面与斜面的夹角为3°。
作为本发明技术方案的另一种改进，所述轴承座一端的外壁上还固定有用于采集转轴二的旋转角度的编码器，转轴二一端延伸至轴承座一端外与编码器的输入轴轴向固定。
与现有技术相比，本发明由电机带动丝杠进行转动，从而带动调整机构支撑座沿着导轨一和导轨二进行运动，通过调整滚轮和工作台面下表面的斜面接触，实现工作台面的角度调整，调整角度通过编码器进行反馈，实现角度的闭环控制。因此，本发明结构简单，造价成本低廉；而且由于旋转轴机构、调整轴机构和锁紧机构的共同支撑，整个支撑结构稳定、承载能力大，工作台进行角度调整时定位精度高，理论可以实现秒级的定位精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的旋转机构的结构示意图。
图3为本发明的调整轴机构的结构示意图。
图4为本发明的工作台面的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1至图4所示，本实施例的一种高精度一维角度调整工作台，包括工作台基板4和设置在工作台基板4上方的工作台面1，所述工作台基板4和工作台面1之间设置有用于调整工作台面1的旋转角度的调整轴机构5和用于支撑工作台面1旋转的旋转轴机构2，所述旋转轴机构2设置为两个且位于调整轴5机构两侧。
本实施例中，如图3所示，所述调整轴机构5包括导轨一501、导轨二514、电机502、电机座503、联轴器504、导轨滑块505、丝杠506、丝杠座507、调整机构支撑座509、转轴一510、调整滚轮511、丝杠螺母512，所述导轨一501、导轨二514沿着工作台基板宽度方向平行固定在工作台基板4上端面，电机502通过电机座503固定在导轨一501和导轨二514之间的工作台基板4上端面，电机502的输出轴与导轨一501和导轨二514平行，丝杠506通过联轴器504轴向固定在电机502的输出轴端部，所述丝杠506与导轨一502和导轨二514平行，丝杠506的两端安装有丝杠座507，丝杠座507底部用螺钉固定在工作台基板4上端面，调整机构支撑座509沿着工作台基板宽度方向设置在丝杠506上方且调整机构支撑座509与丝杠506垂直布置，导轨滑块505固定在调整机构支撑座509的下端面两侧且与滑轨一502和滑轨二514滑动配合，所述丝杠螺母512固定在调整机构支撑座509下端面且丝杠螺母512与丝杠506螺纹配合，所述转轴一510沿着工作台基板宽度方向转动安装在调整机构支撑座509上端面，调整滚轮511轴向固定在转轴一510上，所述工作台面1下端面沿着工作台面宽度方向设有斜面101，所述工作台面1上端面与斜面101的夹角为3°，所述调整滚轮511与工作台面1下端面的斜面101接触。调整轴机构5的工作原理是：工件放置在工作台上，工作台可以实现高精度的一维姿态控制，由电机502带动丝杠506转动，带动安装有丝杠螺母512调整机构支撑座509在滑轨一502和滑轨二514上滑行，由于工件放置在工作台面1上，由于工件对工作台面1的压力，调整滚轮511始终要与工作台面1下端的斜面101接触，由于斜面的存在，在调整机构支撑座509运动的时候工作台面1就实现了角度的调整。
本实施例中，如图2所示，所述旋转轴机构2包括轴承套201、转轴二203和轴承座204，所述轴承座204固定在工作台基板4上端面，转轴二203轴向固定在轴承套201内，轴承套201通过转轴二203转动连接在轴承座204内，转轴二203的两端通过轴承安装在轴承座204两端的轴孔中。整个旋转轴机构2能够在工作台面1角度调整时对工作台面1起到一个稳定支撑作用，增强工作台面1的承载力，同时又作为工作台面1的转动轴，工作台面1的角度调整时会绕着转轴203转动。
如图1所示，所述工作台基板4和工作台面1之间的两端还设有用于调整工作台面的旋转角度后锁紧工作台面的锁紧机构3，两个锁紧机构3负责角度调整后进行工作台的锁紧，提高工作台的工作稳定性，所述锁紧机构3为气压锁紧装置，锁紧力与驱动力保持90°垂直夹角，以保证锁紧力对工作台角度产生的影响降到最小。
在一些实施例中，所述轴承座204一端的外壁上还固定有用于采集转轴二203的旋转角度的编码器202，转轴二203一端延伸至轴承座204一端外与编码器202的输入轴轴向固定，调整角度通过编码器进行反馈，实现角度的闭环控制，编码器202采集转轴二203的旋转角度即工作台面1的旋转角度。
本发明的一种高精度一维角度调整工作台可以应用在超精密加工装备中，可作为超精密加工装备的工作台。使用时，工件放置在工作台面1上，工作台面1可以实现高精度的一维姿态控制，具体地，由电机502带动丝杠506转动，带动安装有丝杠螺母512调整机构支撑座509在滑轨一502和滑轨二514上沿着工作台面1的宽度方向滑行，由于工件放置在工作台面1上，由于工件对工作台面1的压力，调整滚轮511始终要与工作台面1下端的斜面101接触，由于斜面的存在，在调整机构支撑座509运动的时候工作台面1就实现了角度的调整，在此过程中旋转轴机构2的转轴二203作为工作台面1的旋转支撑点，以保证工作台面1的角度调整时的稳定性和工作台面1的承载力；同时两个锁紧机构3负责角度调整后进行工作台的锁紧，进一步提高工作台的工作稳定性；如此，即可实现工作台面1的角度调整。调整角度通过编码器进行反馈，实现角度的闭环控制。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度一维角度调整工作台，包括工作台基板和设置在工作台基板上方的工作台面，其特征在于：所述工作台基板和工作台面之间设置有用于调整工作台面的旋转角度的调整轴机构和用于支撑工作台面旋转的旋转轴机构，所述旋转轴机构设置为两个且位于调整轴机构两侧。
2.根据权利要求1所述的高精度一维角度调整工作台，其特征在于：所述调整轴机构包括导轨一、导轨二、电机、电机座、联轴器、导轨滑块、丝杠、丝杠座、调整机构支撑座、转轴一、调整滚轮、丝杠螺母，所述导轨一、导轨二沿着工作台基板宽度方向平行固定在工作台基板上端面，电机通过电机座固定在导轨一和导轨二之间的工作台基板上端面，丝杠通过联轴器轴向固定在电机的输出轴端部，所述丝杠与导轨一和导轨二平行，丝杠的两端安装有丝杠座，丝杠座底部固定在工作台基板上端面，调整机构支撑座沿着工作台基板宽度方向设置在丝杠上方且调整机构支撑座与丝杠垂直布置，导轨滑块固定在调整机构支撑座的下端面两侧且与滑轨一和滑轨二滑动配合，所述丝杠螺母固定在调整机构支撑座下端面且丝杠螺母与丝杠螺纹配合，所述转轴一沿着工作台基板宽度方向转动安装在调整机构支撑座上端面，调整滚轮轴向固定在转轴一上，所述工作台面下端面沿着工作台面宽度方向设有斜面，所述调整滚轮与工作台面下端面的斜面接触。
3.根据权利要求1所述的高精度一维角度调整工作台，其特征在于：所述旋转轴机构包括轴承套、转轴二和轴承座，所述轴承座固定在工作台基板上端面，转轴二轴向固定在轴承套内，轴承套通过转轴二转动连接在轴承座内，转轴二的两端通过轴承安装在轴承座两端的轴孔中。
4.根据权利要求1所述的高精度一维角度调整工作台，其特征在于：所述工作台基板和工作台面之间的两端还设有用于调整工作台面的旋转角度后锁紧工作台面的锁紧机构。
5.根据权利要求2所述的高精度一维角度调整工作台，其特征在于：所述工作台面上端面与斜面的夹角为3°。
6.根据权利要求3所述的高精度一维角度调整工作台，其特征在于：所述轴承座一端的外壁上还固定有用于采集转轴二的旋转角度的编码器，转轴二一端延伸至轴承座一端外与编码器的输入轴轴向固定。
7.根据权利要求4所述的高精度一维角度调整工作台，其特征在于：所述锁紧机构为气压锁紧装置，锁紧力与驱动力保持90°垂直夹角。
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