CN204331120U - 一种万向调整架 - Google Patents
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Abstract
一种万向调整架，包括：光学元件、压圈、内环、内环轴承、内环柔性筒、内环手轮、内环小锁紧圈、内环大锁紧圈、内环锥形压圈、外环、外环小锁紧圈、外环大锁紧圈、外环锥形压圈、外环柔性筒、外环轴承、外环轴承压圈、底座、内环轴承盖、内环轴承压圈、内环长轴、内环短轴。本实用新型有两个互相垂直的转轴，均可进行360°转动，且转动互不干涉，可实现光学元件万向调整，且均通过光学元件的反射中心，对于入射点在光学元件中心的入射光，调整时只改变反射光的角度，不改变反射点位置；具有结构简单、操作方便，可广泛的应用于需要转折光路的光机结构中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种万向调整架，尤其涉及一种两个转动方向互不干涉，可以独立调节、独立锁紧、且调整机构转动中心与光学元件反射中心重合的万向调整机构。
背景技术
在光机结构设计中，尤其是涉及到转折光路的光机结构设计时，需要在光路转折处放置具有反射或折反射功能的光学元件，通过调整其角度，完成光路的转折。
目前，在光学元件角度调整的过程中，通常选用的调整架的形式是：固定一支撑点，在垂直的两个方向上通过调节螺杆和弹性元件(如弹簧)的推、拉力完成光学元件的二维角度调整，如专利光学调整架(专利号ZL02264580.2)、整体式二维光学调整架(授权公告号CN102073117B)、二维角度调整架(申请号2014102265098)。
这种结构的缺点是：1、调整架两个方向的调整没有各自固定的转轴，导致两个方向的转动互相干涉、不能分别调节；2、万向调整机构固定的转动点不在光学元件的反射面上，导致调整时反射面中心位置变化，反射光角度和位置同时改变，偏离了既定路线；3、角度调节范围小，仅适用于需小角度微调的光路。
实用新型内容
为了克服已有技术中存在的上述缺点，本实用新型提供了一种两个转动方向互不干涉，可以独立调节、独立锁紧，且调整机构转动中心与光学元件反射中心重合的万向调整机构。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种万向调整架，其特点在于，包括：光学元件、压圈、圆形的内环、第一内环轴承、第二内环轴承、内环柔性筒、内环手轮、内环小锁紧圈、内环大锁紧圈、 内环锥形压圈、U型的外环、外环小锁紧圈、外环大锁紧圈、外环锥形压圈、外环柔性筒、外环轴承、外环轴承压圈、底座、具有凸台的内环轴承盖、内环轴承压圈、内环长轴和内环短轴；
所述的内环短轴通过所述的第一内环轴承安装在所述的外环一端开口的短轴轴承安装座上，所述的内环轴承盖与所述的外环的短轴轴承安装座固定连接，同时压紧所述的第一内环轴承的外径；
所述的内环长轴通过所述的第二内环轴承安装在所述的外环另一端开口的长轴轴承安装座上，所述的内环柔性筒与所述的外环的长轴轴承安装座固定连接，且与所述的内环长轴过渡配合，同时压紧所述的第二内环轴承的外径，所述的内环锥形压圈与内环柔性筒锥面配合，所述的内环大锁紧圈与内环小锁紧圈依次螺纹连接在所述的内环柔性筒的端部，所述的内环手轮固定连接在所述的内环长轴的外端部；
通过所述的压圈将所述的光学元件固定在所述的内环中，该内环的对称处分别与所述的内环短轴与内环长轴连接，保证内环短轴和内环长轴的转动轴在光学元件的反射面上且通过反射中心点O；
在所述的外环的底部设有外环阶梯转轴，所述的外环柔性筒套在该外环阶梯转轴外、且二者过渡配合，所述的外环锥形压圈与外环柔性筒锥面配合，所述的外环大锁紧圈与外环小锁紧圈依次与外环柔性筒螺纹连接，所述的外环阶梯转轴通过外环轴承与所述的底座固定连接，使外环阶梯转轴即Y2轴通过所述的光学元件的反射面上的反射中心点O。
所述的内环为圆环，圆环内部设有阶梯孔，供所述的光学元件安装，内环的圆周相对处分别设有供所述的内环长轴和内环短轴安装的凹槽。
所述的内环短轴上带有连接第一内环轴承的阶梯轴；所述的内环长轴上带有连接第二内环轴承和内环柔性筒的阶梯轴。
所述的外环为U型环，其U型内径大于所述的内环的外径，U型的开口两端分别设有内环短轴轴承安装座和内环长轴轴承安装座，U型的底部设有连接外环轴承与外环柔性筒的外环阶梯转轴。
所述的内环柔性筒包括依次连接的具有外螺纹的螺纹锁紧筒、锥形筒、连接板和凸台，所述的螺纹锁紧筒和锥形筒上设有多个轴向开口槽，所述的中心通孔的内径随开口槽的压紧与放松情况缩小或放大，所述的锥形筒的外圆锥面与内环锥形压 圈的内圆锥面角度和尺寸一致，二者锥面配合。
所述的底座任意方向固定在光学平台或者其他支撑座上。
理想安装后内外环两轴互相垂直，通过两轴的360°转动使光学元件转动任意角度。为避免底座的遮挡，通过改变底座的连接位置，可以接收任意角度的入射光。
本实用新型的工作原理：
二维调整方式：本实用新型的万向调整机构两个转轴互相垂直，一根轴连接在内环上，通过镶嵌在外环上的轴承进行转动；另一根轴连接在外环上，通过镶嵌在底座上的轴承进行转动；两轴均可进行360°转动，且转动互不干涉，可实现光学元件万向调整。万向调整机构的两个转动轴的转动中心线在光学元件的反射面上，使得反射面中心固定，对于入射点在光学元件中心的入射光，调整时只改变反射光的角度，不改变反射点位置。
锁紧方式：通过带有轴向开口的柔性元件分别将内环连接在外环上，外环连接在底座上，旋紧锁紧圈，将锥形压圈压入柔性元件外锥面上，使其收紧达到锁紧的效果。
与现有技术相比，本实用新型的积极效果：
本实用新型将万向调整架的两维转轴独立，使得光学元件两个方向的转动互不干涉，可以分别调节、分别锁紧。万向调整机构的两个转动轴的转动中心线在光学元件的反射面上，使得反射面中心固定，对于入射点在光学元件中心的入射光，调整时只改变反射光的角度，不改变反射点位置。二维转轴通过轴承360°转动，可实现光学元件万向调整，且转动互不干涉。通过改变底座的连接位置，可以接收任意角度的入射光。两轴分别带有锁紧机构，可以将光学元件在任意位置固定。本实用新型的万向调整机构结构简单、操作方便，可广泛的应用于需要转折光路的光机结构中。
附图说明
图1为本实用新型万向调整架的立体图；
图2为本实用新型万向调整架的剖面图，其中2－Ⅰ为本实用新型的内环短轴固定方式局部放大剖面图；2－Ⅱ为本实用新型的内环长轴锁紧模块局部放大剖面图；2－Ⅲ为本实用新型的外环锁紧模块局部放大剖面图；
图3为本实用新型的内环立体图；
图4为本实用新型的内环短轴立体图；
图5为本实用新型的内环长轴立体图；
图6为本实用新型的外环转轴剖面图；
图7为本实用新型的内环柔性筒立体图；
图8为本实用新型的内环锥形压圈立体图；
图9为本实用新型的内环大锁紧圈立体图；
图10为本实用新型的光学元件定心万向调整机构沿X轴方向的剖面图；
图11为本实用新型的光学元件定心万向调整机构沿Y轴方向的剖面图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
如图1-图2所示，一种万向调整架，包括：光学元件1、压圈2、内环3、第一内环轴承4-1、第二内环轴承4-2、内环柔性筒5、内环手轮6、内环小锁紧圈7、内环大锁紧圈8、内环锥形压圈9、外环10、外环小锁紧圈11、外环大锁紧圈12、外环锥形压圈13、外环柔性筒14、外环轴承15、外环轴承压圈16、底座17、内环轴承盖18、内环轴承压圈19、内环长轴20和内环短轴21。
如图3所示，所述内环3为圆环，圆环内部设有安装光学元件1的通光阶梯孔，圆环包括与光学元件1反射面接触的光学元件反射面配合面3-3、与光学元件1外径接触的光学元件外径配合孔3-4、与压圈2螺纹配合的螺纹孔3-5。所述内环3在光学元件反射面配合面3-3上有两根互相垂直的对称轴X1和Y1轴，交点O1即为圆环在光学元件反射面配合面3-3上的旋转中心点。X1轴的两端分别带有短轴连接凹槽3-1和长轴连接凹槽3-2。
如图4所示，所述的内环短轴21由内环短轴连接板21-1和内环短轴阶梯轴21-2组成。
如图5所示，所述的内环长轴20由内环长轴连接板20-1和内环长轴阶梯轴20-2组成。
如图6所示，所述的外环10为U型环，其U型内径大于所述的内环3的外径。 U型环的开口两端分别设有内环短轴轴承安装座10-2和内环长轴轴承安装座10-3。内环短轴轴承安装座10-2的中心轴和内环长轴轴承安装座10-3的中心轴同轴，即为X2轴。U型环的底部设有外环阶梯转轴10-1。所述外环阶梯转轴10-1的转动轴即为Y2轴，与上述X2轴在同一平面且互相垂直交点为O2。
如图7所示，所述的内环柔性筒5的外筒由依次连接的四部分组成，第一部分为具有外螺纹的螺纹锁紧筒5-2；第二部分，即外圆柱面为圆锥面的锥形筒5-3；第三部分为连接板5-4，用于固定所述的内环柔性筒5；第四部分为凸台5-5，用以压紧内环轴承外径。所述的螺纹锁紧筒5-2和锥形筒5-3上设有多个轴向开口槽5-1，所述的内环柔性筒5具有中心通孔5-6，其内径的大小随开口槽5-1的压紧与放松，缩小或放大。
所述的外环柔性筒14的结构与内环柔性筒5的结构相同。所述外环柔性筒14带有多个轴向开口槽，外筒包括螺纹锁紧筒、锥形筒、连接板、外环轴承压紧凸台。
如图8所示，所述内环锥形压圈9的内圆锥面9-1与所述内环柔性筒5的锥形筒5-3的外圆锥面角度和尺寸一致，二者可以锥面配合。被挤压面为圆锥上端面9-2。
所述外环锥形压圈13的结构与所述内环锥形压圈9的结构相同。外环锥形压圈13的内圆锥面与所述外环柔性筒13的锥形筒外圆锥面角度和尺寸一致，二者可以锥面配合。
如图9所示，所述内环大锁紧圈8设有压紧内环锥形压圈9的凸台8-1。内环大锁紧圈8的内部具有内螺纹8-2，该内螺纹8-2与内环柔性筒5的螺纹锁紧筒5-2的螺纹尺寸一致，内环大锁紧圈8的外周缘分布有多个防滑槽8-3。
所述的外环大锁紧圈12的结构与所述内环大锁紧圈8的结构相同。外环大锁紧圈12带有压紧外环锥形压圈13的凸台，内螺纹与外环柔性筒14的螺纹锁紧筒的螺纹尺寸一致，外径带有防滑槽。
如图1-图11所示，所述光学元件定心万向调整机构的装配关系为：
第一内环轴承4-1装入外环10U型开口一端的内环短轴轴承安装座10-2上，第二内环轴承4-2装入外环10U型开口另一端的内环长轴轴承安装座10-3上。
内环短轴21带有阶梯轴21-2的一端从内向外穿过安装在外环10短轴轴承安装座10-2上的第一内环轴承4-1。内环轴承压圈19旋拧在内环短轴阶梯轴21-2端部螺纹轴上，压紧第一内环轴承4-1的内径。带有凸台的内环轴承盖18采用通用连接 方式固定在内环短轴轴承安装座10-2处，同时其端部凸台压紧第一内环轴承4-1的外径。
内环长轴20带有阶梯轴20-2的一端从内向外穿过安装在外环10长轴轴承安装座10-3上的第二内环轴承4-2。内环柔性筒5的中心通孔5-6与内环长轴阶梯轴20-2的外径过渡配合，内环柔性筒5的连接板5-4采用通用连接方式固定在内环长轴轴承安装座10-3处，同时内环轴承压紧凸台5-5压紧第二内环轴承4-2的外径。
上述内环短轴21和内环长轴20的转动轴分别与内环短轴轴承安装座10-2和内环长轴轴承安装座10-3的中心轴同轴，即X2轴。
内环锥形压圈9的内圆锥面9-1安装在内环柔性筒5的锥形筒5-3上，二者锥面配合。内环大锁紧圈8通过内螺纹8-2旋拧在内环柔性筒5的螺纹锁紧筒5-2上，内环大锁紧圈8的凸台8-1靠近内环锥形压圈9的圆锥上端面9-2。带有内螺纹的内环小锁紧圈7旋拧在内环柔性筒5的螺纹锁紧筒5-2上，置于内环大锁紧圈8的上方。内环手轮6采用通用连接方式固定在内环长轴20的端部手轮轴20-4上。
光学元件1装入内环3中，光学元件1的外径与内环3中的光学元件外径配合孔3-4配合，光学元件1的反射面1-1与内环3中的光学元件反射面配合面3-3接触，压圈2旋入内环3上的螺纹孔3-5压紧光学元件1。
内环3的短轴连接凹槽3-1与内环短轴21的连接板21-1连接，长轴连接凹槽3-2与内环长轴20的连接板20-1连接。安装时保证内环3中的光学元件反射面配合面3-3上的对称轴X1与上述内环短轴21和内环长轴20的转动轴X2轴重合，统称为X轴。
外环锥形压圈13的内圆锥面安装在外环柔性筒14的锥形筒上，二者锥面配合。外环大锁紧圈12通过内螺纹旋拧在外环柔性筒14的螺纹锁紧筒上，外环大锁紧圈12的凸台靠近外环锥形压圈13的圆锥上端面。带有内螺纹的外环小锁紧圈11旋拧在外环柔性筒14的螺纹锁紧筒上，置于外环大锁紧圈12的上方。装有外环锥形压圈13、外环大锁紧圈12、外环小锁紧圈11的外环柔性筒14安装在外环10的外环阶梯转轴10-1上，外环柔性筒14的中心通孔与外环阶梯转轴10-1过渡配合。
装有外环柔性筒14及上述其他零部件的外环阶梯转轴10-1通过外环轴承15与底座17固定连接。外环轴承压圈16旋拧在外环阶梯转轴端部螺纹轴上，压紧外环轴承15的内径。外环柔性筒14的连接板采用通用连接方式固定在底座17的上，同 时外环柔性筒14的外环轴承压紧凸台压紧外环轴承15的外径。理想安装时，外环阶梯转轴10-1的转动轴Y2轴通过光学元件反射面配合面3-3上的中心点O1，外环10上X2轴和Y2轴的交点O2与内环3上X1轴和Y1轴的交点O1重合，即为光学元件1的反射面1-1上的反射中心点O。
下面结合一个实施例，对所述万向调整架的使用过程做详细说明：
首先，将光学元件1装入内环3中，光学元件1的反射面1-1与内环3中的光学元件反射面配合面3-3接触，旋拧压圈2将光学元件1压紧。
其次，将光学元件定心万向调整机构的底座17固定，根据需要(如受入射光角度限制)可以将底座17水平、竖直或者任意方向固定在光学平台或者其他位置。
然后，松开内环小锁紧圈7、内环大锁紧圈8，转动内环手轮6使光学元件1绕着X轴进行360°转动；松开外环小锁紧圈11、外环大锁紧圈12，转动外环10使光学元件1绕着Y2轴进行360°转动。在调整的过程中反射中心点O的位置始终不变，对于入射点在光学元件中心的入射光，调整时只改变反射光的角度，不改变反射点位置。
最后，当调整好光学元件1的位置后，可以将X和Y2轴锁紧。旋拧内环大锁紧圈8，凸台8-1挤压内环锥形压圈9的圆锥上端面9-2，使内环锥形压圈9沿内环柔性筒5的锥形筒5-3滑动，此时内环柔性筒5的轴向开口槽5-1被夹紧，使内环柔性筒5与内环3的长轴轴承轴外径20-3无相对转动，起到锁紧的作用；旋拧内环小锁紧圈7压在内环大锁紧圈8的端面上，起到内环锁紧防松的作用。旋拧外环大锁紧圈12，凸台挤压外环锥形压圈13圆锥上端面，使外环锥形压圈13沿外环柔性筒14的锥形筒滑动，此时外环柔性筒14的轴向开口槽被夹紧，使外环柔性筒14与外环10的锁紧轴外径10-1-4无相对转动，起到锁紧的作用；旋拧外环小锁紧圈11压在内环大锁紧圈12的端面上，起到外环锁紧防松的作用。
本实用新型万向调整架提供了一种两个转动方向互不干涉，可以独立调节、独立锁紧，且调整机构转动中心与光学元件反射中心重合的万向调整机构。
Claims (6)
1.一种万向调整架，其特征在于，包括：光学元件(1)、压圈(2)、圆形的内环(3)、第一内环轴承(4-1)、第二内环轴承(4-2)、内环柔性筒(5)、内环手轮(6)、内环小锁紧圈(7)、内环大锁紧圈(8)、内环锥形压圈(9)、U型的外环(10)、外环小锁紧圈(11)、外环大锁紧圈(12)、外环锥形压圈(13)、外环柔性筒(14)、外环轴承(15)、外环轴承压圈(16)、底座(17)、具有凸台的内环轴承盖(18)、内环轴承压圈(19)、内环长轴(20)和内环短轴(21)；
所述的内环短轴(21)通过所述的第一内环轴承(4-1)安装在所述的外环(10)一端开口的短轴轴承安装座(10-2)上，所述的内环轴承盖(18)与所述的外环(10)的短轴轴承安装座(10-2)固定连接，同时压紧所述的第一内环轴承(4-1)的外径；
所述的内环长轴(20)通过所述的第二内环轴承(4-2)安装在所述的外环(10)另一端开口的长轴轴承安装座(10-3)上，所述的内环柔性筒(5)与所述的外环(10)的长轴轴承安装座(10-3)固定连接，且与所述的内环长轴(20)过渡配合，同时压紧所述的第二内环轴承(4-2)的外径，所述的内环锥形压圈(9)与内环柔性筒(5)锥面配合，所述的内环大锁紧圈(8)与内环小锁紧圈(7)依次螺纹连接在所述的内环柔性筒(5)的端部，所述的内环手轮(6)固定连接在所述的内环长轴(20)的外端部；
通过所述的压圈(2)将所述的光学元件(1)固定在所述的内环(3)中，该内环(3)的对称处分别与所述的内环短轴(21)与内环长轴(20)连接，保证内环短轴(21)和内环长轴(20)的转动轴(X轴)在光学元件(1)的反射面上且通过反射中心点O；
在所述的外环(10)的底部设有外环阶梯转轴(10-1)，所述的外环柔性筒(14)套在该外环阶梯转轴(10-1)外、且二者过渡配合，所述的外环锥形压圈(13)与外环柔性筒(14)锥面配合，所述的外环大锁紧圈(12)与外环小锁紧圈(11)依次与外环柔性筒(14)螺纹连接，所述的外环阶梯转轴(10-1)通过外环轴承(15)与所述的底座(17)固定连接，使外环阶梯转轴(10-1)即Y2轴通过所述的光学元件(1)的反射面上的反射中心点O。
2.根据权利要求1所述的万向调整架，其特征在于，所述的内环(3)为圆环，圆环内部设有阶梯孔，供所述的光学元件(1)安装，内环(3)的圆周相对处分别设有供所述的内环长轴(20)和内环短轴(21)安装的凹槽。
3.根据权利要求1所述的万向调整架，其特征在于，所述的内环短轴(21)上带有连接第一内环轴承(4-1)的阶梯轴；所述的内环长轴(20)上带有连接第二内环轴承(4-2)和内环柔性筒(5)的阶梯轴。
4.根据权利要求1所述的万向调整架，其特征在于，所述的外环(10)为U型环，其U型内径大于所述的内环(3)的外径，U型的开口两端分别设有内环短轴轴承安装座(10-2)和内环长轴轴承安装座(10-3)，U型的底部设有连接外环轴承(15)与外环柔性筒(14)的外环阶梯转轴(10-1)。
5.根据权利要求1所述的万向调整架，其特征在于，所述的内环柔性筒(5)包括依次连接的具有外螺纹的螺纹锁紧筒(5-2)、锥形筒(5-3)、连接板(5-4)和凸台(5-5)，所述的螺纹锁紧筒(5-2)和锥形筒(5-3)上设有多个轴向开口槽(5-1)，所述的中心通孔(5-6)的内径随开口槽(5-1)的压紧与放松情况缩小或放大，所述的锥形筒(5-3)的外圆锥面与内环锥形压圈(9)的内圆锥面(9-1)角度和尺寸一致，二者锥面配合。
6.根据权利要求1所述的万向调整架，其特征在于，所述的底座(17)任意方向固定在光学平台或者其他支撑座上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150513 Termination date: 20201217 |