CN202600232U

CN202600232U - 四自由度精密调整机构

Info

Publication number: CN202600232U
Application number: CN201220171997.3U
Authority: CN
Inventors: 姜玉涛
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-04-20

Abstract

本实用新型公开了一种四自由度精密调整机构，包括固定基座，固定基座上装有能够在X-Y平面上平移的平移基座，固定基座和平移基座之间装有用于调整平移基座的平移位置的平移调整机构；平移基座通过轴销机构I连接能够绕X轴作俯仰动作的Rx俯仰板，Rx俯仰板和平移基座之间装有用于调整该Rx俯仰板俯仰角度的Rx调整螺钉和Rx回复弹簧；Rx俯仰板通过轴销机构II连接能够绕Y轴作俯仰动作的Ry俯仰板，Ry俯仰板和Rx俯仰板俯仰板之间上装有用于调整该Ry俯仰板俯仰角度的Ry调整螺钉和Ry回复弹簧。本实用新型可实现X、Y的平移方向和Rx、Ry的俯仰方向的精密调整；调整过程中各个调整方向互不干扰，调整独立性及稳定性好。

Description

四自由度精密调整机构

技术领域

本实用新型涉及一种四自由度精密调整机构，适用于精密仪器的集成加工。

背景技术

精密仪器集成过程中经常需要实现X、Y的平移方向和Rx、Ry的俯仰方向的精密调整，目前常用三顶三拉调整方式，调整时Rx、Ry两个俯仰方向同时变化，其调整独立性及稳定性较差，调整完成后在锁紧时会引入锁紧误差，故需反复调试，因此调整过程繁琐，效率低下。由于调整精度高，需要将Rx、Ry两个俯仰方向解耦开并实现独立调整，同时需要控制锁紧时产生的锁紧误差。这就需要一种将Rx、Ry两个俯仰方向调整解耦开使其可分别调整，并减小相互之间影响的结构，同时因为是精密仪器，锁紧过程中的微量的尺寸漂移会对系统产生明显的影响，该机构还应具有较高的调整分辨率并避免锁紧时产生直接的锁紧误差。

实用新型内容

本实用新型目的是：针对上述问题，提出一种四自由度精密调整机构，该机构可实现X、Y的平移方向和Rx、Ry的俯仰方向的精密调整；调整过程中各个调整方向互不干扰，调整独立性及稳定性好；而且具有较高的调整分辨率并避免锁紧时产生直接的锁紧误差。

本实用新型的技术方案是：一种四自由度精密调整机构，包括固定基座，该固定基座上装有能够在X-Y平面上平移的平移基座，所述固定基座和平移基座之间装有用于调整平移基座的平移位置的平移调整机构，该平移调整机构包括安装在固定基座和平移基座之间的两个以上平移调整螺钉和平移回复弹簧；所述平移基座通过轴销机构I连接能够绕X轴作俯仰动作的Rx俯仰板，所述Rx俯仰板和平移基座之间装有用于调整该Rx俯仰板俯仰角度的Rx调整螺钉和Rx回复弹簧；所述Rx俯仰板通过轴销机构II连接能够绕Y轴作俯仰动作的Ry俯仰板，所述Ry俯仰板和Rx俯仰板俯仰板之间上装有用于调整该Ry俯仰板俯仰角度的Ry调整螺钉和Ry回复弹簧。

作为优选，所述轴销机构I包括阶两个阶梯销I和两个轴座I，所述Rx俯仰板上装有两个同轴布置的阶梯销I，所述平移基座上装有两个同轴布置的轴座I，所述阶梯销I伸入所述轴座I中并可在该轴座I中转动，且所述阶梯销I沿X轴布置。

作为优选，所述轴销机构II包括阶两个阶梯销II和两个轴座II，所述Ry俯仰板上装有两个同轴布置的阶梯销II，所述Rx俯仰板上装有两个同轴布置的轴座II，所述阶梯销II伸入所述轴座II中并可在该轴座II中转动，且所述阶梯销II沿Y轴布置。

作为优选，所述四自由度精密调整机构上安装有用于锁定Rx俯仰板俯仰位置的弹性簧片I、锁紧螺钉I和簧片压块I；其中弹性簧片I通过螺钉固定在Rx俯仰板上，锁紧螺钉I与簧片压块I螺纹连接，且锁紧方向与所述Rx俯仰板调整方向垂直。

作为优选，所述四自由度精密调整机构上安装有用于锁定Ry俯仰板俯仰位置的弹性簧片II、锁紧螺钉II和簧片压块II；其中弹性簧片II通过螺钉固定在Ry俯仰板上，锁紧螺钉II与簧片压块II螺纹连接，且锁紧方向与所述Ry俯仰板调整方向垂直。

作为优选，所述固定基座和平移基座之间装有两个以上的平移锁紧螺钉。

作为优选，所述平移回复弹簧通过导向螺钉安装在所述固定基座和平移基座之间。

作为优选，所述平移基座通过上压板和下压板安装在固定基座上。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型在固定基座上安装可在X-Y平面上平移的平移基座，平移基座上安装可绕X轴作俯仰动作的Rx俯仰板，Rx俯仰板上又安装可绕Y轴作俯仰动作的Ry俯仰板。其中：X-Y平面上的平移调整、以X轴为俯仰轴的Rx向俯仰调整以及以Y轴为俯仰轴的Ry向俯仰调整可分别独立进行，调整顺序无严格区分，减少了相互之间的影响。

2、本实用新型将Rx俯仰板和Ry俯仰板的锁紧方向与调整方向设置为相互垂直的结构，同时通过弹性簧片锁紧，可以避免在锁紧过程中引入直接的尺寸漂移，保证调整状态的稳定性，减少反复调整的繁琐，提高调整效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步介绍：

图1是本实用新型实施例的立体图；

图2是本实用新型实施例的主视图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是图2的B-B向剖视图；

图5是本实施例中弹性簧片I、锁紧螺钉I和簧片压块I的结构示意图；

图6是本实施例中弹性簧片II、锁紧螺钉II和簧片压块II的结构示意图；

其中：1-固定基座，2-平移基座；

10-Rx俯仰板，11-Rx调整螺钉，12-Rx回复弹簧，13-弹性簧片I，14-锁紧螺钉I，15-簧片压块I，16-轴座I，17-阶梯销I；

20-Ry俯仰板，21-Ry调整螺钉，22-Ry回复弹簧，23-弹性簧片II，24-锁紧螺钉II，25-簧片压块II，26-轴座II，27-阶梯销II；

31-平移调整螺钉，32-平移锁紧螺钉，33-平移回复弹簧，34-导向螺钉；

41-上压板，42-下压板，43-平移基座Z向锁紧螺钉。

具体实施方式

本例所称“X轴”、“Y轴”和“Z轴”以图2为参照，图2中箭头所指的两个方向分别为“X轴”和“Y轴”的方向，垂直与纸面朝外的方向为“Z轴”的方向。

如图1和图2所示，本实施例的四自由度精密调整机构包括固定基座1，该固定基座1上装有能够在X-Y平面上平移的平移基座2。所述固定基座1和平移基座2之间装有用于调整平移基座2的平移位置的平移调整机构。该平移调整机构的结构可参照图3所示，它包括安装在固定基座1和平移基座2之间的两个以上的(本例为两个)平移调整螺钉31和两个以上的(本例为两个)平移回复弹簧33，所述平移回复弹簧33通过导向螺钉34安装在固定基座1和平移基座2之间。调整时，由平移回复弹簧3为平移基座2提供回复力，通过平移调整螺钉31进行对平移基座2进行X-Y平面上的平移调整。另外，为了使平移基座2与固定基座1之间能够相对固定，在所述固定基座1和平移基座2之间还安装有两个以上的(本例为两个)平移锁紧螺钉32，待平移基座调整至适合位置之后，可通过平移锁紧螺钉32将平移基座锁紧。

所述平移基座2通过轴销机构I连接能够绕X轴作俯仰动作的Rx俯仰板10。所述轴销机构I的具体结构如图4所示，它包括两个阶梯销I17和两个轴座I16，所述的两阶梯销I17安装在Rx俯仰板10上且这两个阶梯销I17同轴布置；所述的两轴座I16安装在平移基座2上且这两个轴座I16同轴布置；所述阶梯销I17伸入所述轴座I16中并可在该轴座I中转动，且阶梯销I17沿X轴布置。

如图3所示，本例在Rx俯仰板10和平移基座2之间安装了用于调整该Rx俯仰板俯仰角度的Rx调整螺钉11和Rx回复弹簧12。具体为：Rx调整螺钉11与Rx俯仰板10螺纹连接，Rx调整螺钉的底部为球头，抵在平移基座2上；Rx回复弹簧12一端与Rx俯仰板10接触，另一端与平移基座2接触，用以提供平衡力，在Rx调整螺钉11进行调整的过程中使Rx俯仰板10保持平稳。通过该Rx调整螺钉和Rx回复弹簧可精密调整Rx俯仰板10的俯仰角度，调整时只需旋动Rx调整螺钉11。

所述Rx俯仰板10通过轴销机构II连接能够绕Y轴作俯仰动作的Ry俯仰板20。所述轴销机构II的具体结构如图3所示，它包括两个阶梯销II27和两个轴座II26，所述的两阶梯销II27安装在Ry俯仰板20上且这两个阶梯销II27同轴布置；所述的两轴座II26安装在Rx俯仰板10上且这两个轴座II26同轴布置；所述阶梯销II27伸入所述轴座II26中并可在该轴座II中转动，且阶梯销II27沿Y轴布置。

如图4所示，本例在Ry俯仰板20和Rx俯仰板上安装了用于调整该Ry俯仰板俯仰角度的Ry调整螺钉21和Ry回复弹簧22。具体为：Ry调整螺钉21与Ry俯仰板20螺纹连接，Ry调整螺钉的底部为球头，抵在Rx俯仰板10上；Rx回复弹簧12一端与Ry俯仰板20接触，另一端与Rx俯仰板10接触，用以提供平衡力，在Ry调整螺钉21进行调整的过程中使Ry俯仰板20保持平稳。通过该Ry调整螺钉和Ry回复弹簧可精密调整Ry俯仰板20的俯仰角度，调整时只需旋动Ry调整螺钉21。

如图5所示，本实施例的四自由度精密调整机构上安装有用于锁定Rx俯仰板10的俯仰位置的弹性簧片I13、锁紧螺钉I14和簧片压块I15；其中弹性簧片I13通过螺钉紧固在Rx俯仰板10上，锁紧螺钉I14与簧片压块I15之间螺纹连接，簧片压块I15通过Rx俯仰板10上的凹槽结构进行导向，待Rx俯仰板10调整至合适位置之后，通过旋动锁紧螺钉I14带动簧片压块I15，使之压紧弹性簧片I13，实现Rx方向的柔性锁紧目的。且Rx俯仰板的锁紧方向与调整方向垂直，避免在Rx方向引入锁紧误差。

如图6所示，本实施例的四自由度精密调整机构上还安装有用于锁定Ry俯仰板20的俯仰位置的弹性簧片II23、锁紧螺钉II24和簧片压块II25；其中弹性簧片II23通过螺钉紧固在Ry俯仰板20上，锁紧螺钉II24与簧片压块II25之间螺纹连接，簧片压块II25通过Ry俯仰板20上的凹槽结构进行导向，待Ry俯仰板20调整至合适位置之后，通过旋动锁紧螺钉II24带动簧片压块II25，使之压紧弹性簧片II23，实现Ry方向的柔性锁紧目的。且Ry俯仰板的锁紧方向与调整方向垂直，避免在Ry方向引入锁紧误差。

如图1、图2和图3所示，所述平移基座2是通过上压板41和下压板42安装在固定基座1上的，上压板41和下压板42通过螺钉和弹簧垫圈进行预安装，使平移基座2可以在X-Y平面进行平移但不可以进行Z向移动，在X-Y平面调整至合适位置并通过平移锁紧螺钉32将平移基座2锁紧之后，将平移基座Z向锁紧螺钉43锁紧，可防止平移基座2发生Z向的移动。

由以上内容不难看出：本实施例通过两个俯仰板，采用内嵌式结构，将Rx、Ry两个俯仰方向解耦开并实现各自方向上的独立调整，两俯仰板的俯仰轴分别与X轴和Y轴重合，以减小相互之间的干扰，提高调整效率；Rx向调整完成后，通过锁紧螺钉I驱动簧片压块I实现沿X方向的柔性锁紧，锁紧方向与Rx调整方向成垂直角度，避免了在Rx方向上产生直接影响；Ry向采用相同的方法，也避免了调整方向上产生直接的尺寸漂移。通过这种结构，可以在减小Z向空间尺寸的同时提高调整方向的独立性，减小Rx、Ry两个俯仰方向的相互干扰，这样在调整过程中可以根据需要明确调整方向，提高调整效率。同时因为是精密仪器，锁紧过程中的微量的尺寸漂移会对系统产生明显的影响，将锁紧方向与调整方向设置为相互垂直的结构，同时通过弹性簧片锁紧，可以避免在锁紧过程中引入直接的尺寸漂移，保证调整状态的稳定性，减少反复调整的繁琐，提高调整效率。

当然，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种四自由度精密调整机构，其特征在于：它包括固定基座，该固定基座上装有能够在X-Y平面上平移的平移基座，所述固定基座和平移基座之间装有用于调整平移基座的平移位置的平移调整机构，该平移调整机构包括安装在固定基座和平移基座之间的两个以上平移调整螺钉和平移回复弹簧；所述平移基座通过轴销机构I连接能够绕X轴作俯仰动作的Rx俯仰板，所述Rx俯仰板和平移基座之间装有用于调整该Rx俯仰板俯仰角度的Rx调整螺钉和Rx回复弹簧；所述Rx俯仰板通过轴销机构II连接能够绕Y轴作俯仰动作的Ry俯仰板，所述Ry俯仰板和Rx俯仰板之间上装有用于调整该Ry俯仰板俯仰角度的Ry调整螺钉和Ry回复弹簧。

2.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述轴销机构I包括阶两个阶梯销I和两个轴座I，所述Rx俯仰板上装有两个同轴布置的阶梯销I，所述平移基座上装有两个同轴布置的轴座I，所述阶梯销I伸入所述轴座I中并可在该轴座I中转动，且所述阶梯销I沿X轴布置。

3.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述轴销机构II包括阶两个阶梯销II和两个轴座II，所述Ry俯仰板上装有两个同轴布置的阶梯销II，所述Rx俯仰板上装有两个同轴布置的轴座II，所述阶梯销II伸入所述轴座II中并可在该轴座II中转动，且所述阶梯销II沿Y轴布置。

4.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述四自由度精密调整机构上安装有用于锁定Rx俯仰板俯仰位置的弹性簧片I、锁紧螺钉I和簧片压块I；其中弹性簧片I通过螺钉固定在Rx俯仰板上，锁紧螺钉I与簧片压块I螺纹连接，且锁紧方向与所述Rx俯仰板调整方向垂直。

5.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述四自由度精密调整机构上安装有用于锁定Ry俯仰板俯仰位置的弹性簧片II、锁紧螺钉II和簧片压块II；其中弹性簧片II通过螺钉固定在Ry俯仰板上，锁紧螺钉II与簧片压块II螺纹连接，且锁紧方向与所述Ry俯仰板调整方向垂直。

6.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述固定基座和平移基座之间装有两个以上的平移锁紧螺钉。

7.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述平移回复弹簧通过导向螺钉安装在所述固定基座和平移基座之间。

8.根据权利要求1所述的四自由度精密调整机构，其特征在于：所述平移基座通过上压板和下压板安装在固定基座上。