CN115230155A - 一种三自由度光机位置微调锁紧结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三自由度光机位置微调锁紧结构，包括：X向调节机构、YZ向调节机构以及用于承载光机的定位座，X向调节机构由分别布置在定位座四个边角位置处的微调螺栓组成；YZ向调节机构包括：Y向微分头及Z向微分头。通过X向调节机构与YZ向调节机构实现三个自由度的光机位置调节，进而实现光机投影范围的多角度精确调整，从而大大提高了打印机的打印精度；结构简单，操作方便，同时保证较佳的调焦效果；在保证光机调节后的焦平面误差在一定范围内的同时，不影响正常的投影，最终实现光机的高精度曝光。

Description

一种三自由度光机位置微调锁紧结构

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种三自由度光机位置微调锁紧结构。

背景技术

DLP光机是影响光固化3D打印机打印精度的重要因素。每个光机出厂前的工作距(焦平面)相对于光机的安装孔位的位置会存在百微米级别甚至更大的误差，光机的制造误差使得光机相对于打印平面焦距不确定，导致打印精度降低，甚至影响成型过程，严重时造成打印失败。

为解决上述技术问题，本领域技术人员提出能够对光机的对焦平面距离进行调整的装置，但是目前的调整装置人工调焦后位置是固定的，不能根据需要调整光机的投影范围，且结构复杂，不仅不易操作，而且调整误差依然较大，无法保证调焦效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种三自由度光机位置微调锁紧结构。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种三自由度光机位置微调锁紧结构，包括：X向调节机构、YZ向调节机构以及用于承载光机的定位座，所述X向调节机构由分别布置在所述定位座四个边角位置处的微调螺栓组成；所述YZ向调节机构包括：Y向微分头及Z向微分头，所述Y向微分头的头端与所述定位座的侧面接触，所述Z向微分头的头端与所述定位座的底面接触。

进一步的，所述定位座包括：光机安装座及微分头顶板，所述微分头顶板设置在所述光机安装座的底部；所述微调螺栓分别布置在所述光机安装座四个边角位置处，所述Y向微分头的头端与所述微分头顶板的侧面接触，所述Z向微分头的头端与所述微分头顶板的底面接触。

进一步的，所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，还包括：基准板；所述光机安装座设置在所述基准板上，且所述光机安装座的四个边角位置处设置平板，所述平板上开设螺孔，所述微调螺栓拧入所述螺孔内且所述微调螺栓的头端与所述基准板接触。

进一步的，所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，还包括：锁紧螺钉；所述平板上还开设有腰型孔，所述锁紧螺钉穿过所述腰型孔后拧入所述基准板。

进一步的，所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，还包括：弹簧柱塞及限位座；所述限位座设置在所述基准板上，所述弹簧柱塞设置在所述限位座上，所述弹簧柱塞的头端与所述微分头顶板的侧面接触，且所述弹簧柱塞与所述Y向微分头分别位于所述微分头顶板的两侧。

进一步的，所述YZ向调节机构还包括：两个微分头安装座；所述微分头安装座设置在所述基准板上，所述Y向微分头及所述Z向微分头分别设置在两个微分头安装座上。

进一步的，所述平板上开设的螺孔为M4的细牙螺孔，所述微调螺栓为M4的细牙微调螺栓。

进一步的，所述微分头顶板包括：长方体主体以及设置在所述长方体主体底面的两个凸块，其中一个凸块与所述Y向微分头的头端接触，另一个凸块与所述弹簧柱塞的头端接触。

本发明所带来的有益效果：

1.通过X向调节机构与YZ向调节机构实现三个自由度的光机位置调节，进而实现光机投影范围的多角度精确调整，从而大大提高了打印机的打印精度；

2.结构简单，操作方便，同时保证较佳的调焦效果；

3.在保证光机调节后的焦平面误差在一定范围内的同时，不影响正常的投影，最终实现光机的高精度曝光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是光机投影的示意图；

图2是本发明一种三自由度光机位置微调锁紧结构的立体图；

图3是本发明X向调节机构、YZ向调节机构以及定位座的位置分布图；

图4是本发明X向调节机构与YZ向调节机构的结构示意图；

图5是本发明微分头顶板的结构示意图；

图6是本发明光机安装座与光机的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，光机101在向下投影后，会形成一个焦面102，光机101所投影的图像即投影于该焦面102上。在实际操作中，若要确保光机101所投影的图像与焦面102处于同一水平面上，可以通过调节光机101在Rx，Ry和z三个方向上的角度即可，即调节光机101的位置与角度，以使得光机101相对于焦面102绕x轴旋转、绕y轴旋转或者沿z轴平移，即可保证光机101所投影的图像与焦面102处于同一水平面上。

本发明中，光机101相对于焦面102绕x轴旋转、绕y轴旋转以及沿z轴平移可以理解为光机101相对于焦面102前后倾斜转动、左右倾斜转动以及上下竖直平移。

考虑到光机在出厂时焦平面的不一致性，如图2-6所示，本发明提供一种三自由度光机位置微调锁紧结构，用于对光机101进行微调，具体包括：X向调节机构、YZ向调节机构、定位座5、基准板1、锁紧螺钉2、弹簧柱塞3及限位座4。

基准板1，作为X向调节机构、YZ向调节机构、定位座的安装基准面，可以保证各调节机构具有相同的调节基准，进而保证调节的准确性，同时基准板1用于承载本发明结构中的各个构件。

定位座5，用于承载光机101，具体安装时，定位座5安装在基准板1上，光机101安装在定位座5上，因此，对定位座5位置和角度的调节即可实现对光机101位置和角度的调节。设置定位座5的作用一是可以提高光机101的安装稳定性，二是方便利用本发明的X向调节机构与YZ向调节机构对光机101进行微调。

定位座5通过锁紧螺钉2安装在基准板1上。

X向调节机构，用于调节光机101，使光机101相对于焦面102绕x轴旋转，其由分别布置在定位座5四个边角位置处的微调螺栓6组成。通过调整各个微调螺栓6伸出定位座5的长度以调整定位座5与基准板1之间的夹角，从而实现光机101相对于焦面102的前后倾斜转动。

YZ向调节机构，用于调节光机101，使光机101相对于焦面102绕y轴旋转以及沿z轴平移。具体的，YZ向调节机构包括：Y向微分头7、Z向微分头8以及两个微分头安装座9。

Y向微分头7的头端与定位座5的侧面接触，当Y向微分头7伸长时即可推动定位座5摆动，从而实现光机101相对于焦面102的倾斜转动。Z向微分头8的头端与定位座5的底面接触，当Z向微分头8伸长时，将定位座5向上顶升，当Z向微分头8缩短时，定位座5依靠自重向下移动，从而实现光机101相对于焦面102的上下竖直平移。

本发明中，Y向微分头7及Z向微分头8的头端是指微分头可以进行平移移动的一端；微调螺栓6的头端是指螺杆不与头部连接的一端。

定位座5包括：光机安装座51及微分头顶板52，微分头顶板52设置在光机安装座51的底部。具体安装时，光机安装座51设置在基准板1上，光机101设置在光机安装座51上。

光机安装座51的四个边角位置处设置平板53，平板53上开设螺孔54，微调螺栓6拧入螺孔54内并穿过平板53，以使得微调螺栓6的头端与基准板1接触。具体调节时，将光机安装座51四个边角上的微调螺栓6按照高度分为上下两组，每一组内的两个微调螺栓6的连线平行于x轴，通过将同一组内的微调螺栓6伸出的长度调节为相同，而不同组内的微调螺栓6伸出的长度调节为不同，即可实现光机安装座51与基准板1之间形成一个夹角，进而使得光机安装座51产生绕x轴倾斜的位移量，从而实现光机101相对于焦面102的前后倾斜转动，即调节了光机101相对于焦面102在Rx方向的位置。

平板53上开设的螺孔54为M4的细牙螺孔，微调螺栓6为M4的细牙微调螺栓，提高调节的精度。

微分头安装座9设置在基准板1上，Y向微分头7及Z向微分头8分别设置在两个微分头安装座9上。Y向微分头7的头端与微分头顶板52的侧面接触，Z向微分头8的头端与微分头顶板52的底面接触。限位座4设置在基准板1上，弹簧柱塞3设置在限位座4上，弹簧柱塞3的头端与微分头顶板52的侧面接触，且弹簧柱塞3与Y向微分头7分别位于微分头顶板52的两侧。具体调节时，当Y向微分头7伸长时即可推动定位座5向一侧摆动，当Y向微分头7缩短时，弹簧柱塞3在弹簧的作用下推动定位座5向另一侧摆动，从而实现光机101相对于焦面102的左右倾斜转动，使得光机101产生绕y轴倾斜的位移量，即调节了光机101相对于焦面102在Ry方向的位置。

平板53上还开设有腰型孔55，锁紧螺钉2穿过腰型孔55后拧入基准板1，从而将定位座5锁定在基准板1上。腰型孔55的设计可使得当锁紧螺钉2拧松时定位座5可上下活动地固定在基准板1的表面，从而便于X向调节机构与YZ向调节机构后续对光机的位置和角度进行微调。

本发明提出的三自由度光机位置微调锁紧结构使用方法如下：

当需要对光机101三自由度位置进行微调时，需要将光机安装座51两侧的腰形孔内锁紧螺钉2拧松，并进行预紧，保证光机安装座51与基准板1紧密贴合即可。

当需要调节光机101的焦面102在z轴方向(即竖直方向)上的位置时，可以调节光机安装座51正下方的Z向微分头8，Z向微分头8伸长时顶升微分头顶板52，缩短时定位座5依靠自重向下移动，从而实现光机101相对于焦面102的上下竖直平移。

当需要调节光机101的焦面102在Rx方向的位置时，将同一组内的微调螺栓6伸出的长度调节为相同，而不同组内的微调螺栓6伸出的长度调节为不同，即可实现光机安装座51与基准板1之间形成一个夹角，实现光机101相对于焦面102的前后倾斜转动。

当需要调节光机101的焦面102在Ry方向的位置时，可以调节Y向微分头7的长度，其与弹簧柱塞3进行配合，从而实现光机101相对于焦面102的左右倾斜转动，使得光机101产生绕y轴倾斜的位移量。

待光机三自由度调整完成后，可以将光机安装座51两侧的腰形孔内锁紧螺钉2拧紧，完成锁紧，同时可以将YZ向调节机构、弹簧柱塞3及限位座4取下。因此，本发明利用一套工装，以基准板1为基准面，通过X向调节机构、YZ向调节机构调节光机101的Rx，Ry和z三个方向，保证光机调节后的焦平面误差在一定范围内，而且不影响正常的投影，最终实现光机的高精度曝光。

微分头顶板52包括：长方体主体56以及设置在长方体主体56底面的两个凸块57，其中一个凸块与Y向微分头7的头端接触，另一个凸块与弹簧柱塞3的头端接触。微分头顶板52的结构设计可保证微调时光机的稳定性，同时便于X向调节机构与YZ向调节机构进行调节。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，包括：X向调节机构、YZ向调节机构以及用于承载光机的定位座，所述X向调节机构由分别布置在所述定位座四个边角位置处的微调螺栓组成；

所述YZ向调节机构包括：Y向微分头及Z向微分头，所述Y向微分头的头端与所述定位座的侧面接触，所述Z向微分头的头端与所述定位座的底面接触。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，所述定位座包括：光机安装座及微分头顶板，所述微分头顶板设置在所述光机安装座的底部；所述微调螺栓分别布置在所述光机安装座四个边角位置处，所述Y向微分头的头端与所述微分头顶板的侧面接触，所述Z向微分头的头端与所述微分头顶板的底面接触。

3.根据权利要求2所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，还包括：基准板；所述光机安装座设置在所述基准板上，且所述光机安装座的四个边角位置处设置平板，所述平板上开设螺孔，所述微调螺栓拧入所述螺孔内且所述微调螺栓的头端与所述基准板接触。

4.根据权利要求3所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，还包括：锁紧螺钉；所述平板上还开设有腰型孔，所述锁紧螺钉穿过所述腰型孔后拧入所述基准板。

5.根据权利要求4所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，还包括：弹簧柱塞及限位座；所述限位座设置在所述基准板上，所述弹簧柱塞设置在所述限位座上，所述弹簧柱塞的头端与所述微分头顶板的侧面接触，且所述弹簧柱塞与所述Y向微分头分别位于所述微分头顶板的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，所述YZ向调节机构还包括：两个微分头安装座；所述微分头安装座设置在所述基准板上，所述Y向微分头及所述Z向微分头分别设置在两个微分头安装座上。

7.根据权利要求6所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，所述平板上开设的螺孔为M4的细牙螺孔，所述微调螺栓为M4的细牙微调螺栓。

8.根据权利要求7所述的一种三自由度光机位置微调锁紧结构，其特征在于，所述微分头顶板包括：长方体主体以及设置在所述长方体主体底面的两个凸块，其中一个凸块与所述Y向微分头的头端接触，另一个凸块与所述弹簧柱塞的头端接触。

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