CN214604179U - 旋转载台及光学设备 - Google Patents

Abstract

一种旋转载台，该旋转载台包括底座、调节装置、驱动装置及固定平台，调节装置包括旋转设于底座上的转动件、设于转动件上的锥形转子组、非接触式套设于锥形转子组的锥形面上的气浮轴承，气浮轴承与锥形转子组之间形成有空气膜；固定平台设置于锥形转子组上，固定平台包括一固定面，固定面用于固定目标物；驱动装置设于底座旁且连接转动件，驱动装置用于驱动转动件转动，以调节固定面的转动角度。本实用新型提供的旋转载台结构紧凑，调节装置摩擦小、使用寿命长、定位精度高；工件装卸方便，工作效率高；适用范围更广。另，本实用新型还提供了一种光学设备。

Description

旋转载台及光学设备

技术领域

本实用新型涉及一种旋转载台及光学设备。

背景技术

随着基因测序仪的快速发展，对于超精密的荧光成像系统的要求将越来越高，其中的关键部件是用于承载测序芯片的旋转载台，在对测序芯片进行荧光成像时需要进行高效率的装载和卸载，同时保证测序芯片的位置精度。

传统的旋转载台定位精度低，芯片装载和卸载效率不高，轴承磨损大，寿命短。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述至少一缺陷，有必要提供一种旋转载台。

另，本实用新型还提供一种具有所述旋转载台的光学设备。

本实用新型提供了一种旋转载台，该旋转载台包括：底座、调节装置、驱动装置以及固定平台，该调节装置包括旋转设置于所述底座上的转动件、设置于所述转动件上的锥形转子组以及非接触式套设于所述锥形转子组的锥形面上的气浮轴承，所述气浮轴承与所述锥形转子组之间形成有空气膜。该固定平台设置于所述锥形转子组上，所述固定平台包括一固定面，所述固定面用于固定目标物。该驱动装置设置于所述底座旁且连接所述转动件，所述驱动装置用于驱动所述转动件转动，以通过所述锥形转子组调节所述固定面的转动角度。

本申请实施方式中，所述锥形转子组包括连接所述转动件的第一锥形转子以及连接所述第一锥形转子的第二锥形转子，所述第一锥形转子位于所述转动件与所述第二锥形转子之间，所述气浮轴承与所述第一锥形转子和所述第二锥形转子之间存在一间隙，所述空气膜设置于所述间隙内。

本申请实施方式中，所述旋转载台还包括一底盖，所述底盖盖合在所述底座的上表面，并与所述底座形成一容纳腔，所述转动件容置于所述容纳腔，并由所述底盖伸出与所述第一锥形转子连接，所述转动件用于在所述容纳腔内转动，进而带动所述第一锥形转子转动。

本申请实施方式中，所述气浮轴承包括轴承套、设置于所述轴承套靠近所述第一锥形转子的第一气体载体、设置于所述轴承套靠近所述第二锥形转子的第二气体载体以及从外侧伸入所述轴承套内部的进气孔。

本申请实施方式中，所述固定平台包括平台本体以及设置于所述平台本体上的多个同心设置的凸缘，相邻两个所述凸缘之间形成一凹槽，所述平台本体内设有第一气道，每一所述凹槽的底面设有与所述第一气道连通的第二气道。

本申请实施方式中，所述第一气道包括第一气道分路和第二气道分路，所述第一气道分路与所述第二气道分路于所述平台本体的中心连通，所述第二气道连通所述第一气道分路，所述第二气道分路在所述平台本体的侧壁设置有负压孔。

本申请实施方式中，所述旋转载台还包括顶杆，所述顶杆用于插入所述第一气道分路以封闭部分所述第二气道，与所述第一气道分路连通的所述第二气道相邻两侧的所述凸缘形成所述固定面。

本申请实施方式中，所述驱动装置包括安装座、设置于所述安装座上的驱动机构、设置于所述驱动机构输出轴的导向杆、设置于所述导向杆远离所述驱动机构一端的连接铰链、设置于所述连接铰链上的滑块、与所述转动件连接的转接板、设置于所述转接板一侧的连接板以及设置于所述连接板上的导轨以及设置于所述转接板上的限位开关，所述滑块滑动设置于所述导轨上，所述驱动机构用于驱动所述导向杆伸缩，进而带动所述滑块沿所述导轨移动，从而推动所述转动件转动。

本申请实施方式中，所述旋转载台还包括设置于所述调节装置靠近所述底座一端的位置反馈装置以及设置于所述调节装置靠近所述固定平台一端的刻度盘，所述位置反馈装置和所述刻度盘用于反馈所述转动件的旋转位置信息。

本实用新型还提供一种光学设备，该光学设备包括如上所述的旋转载台以及图像采集装置，所述图像采集装置用于采集位于所述固定平台上的目标物的图像。

相较于现有技术，本实用新型提供的旋转载台结构简单、紧凑；由于转动件、两个锥形转子与气浮轴承之间不接触，因此摩擦较小，从而延长了调节装置的使用寿命和定位精度；工件的装载和卸载方便，提高了工作效率，同时兼顾实用性和稳定性；而且，整套微调节旋转载台适用范围更广，适用于多种场景的目标物的转动角度调节。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式提供的旋转载台的结构示意图。

图2是本实用新型一实施方式提供的旋转载台的分解结构示意图。

图3是图1的旋转载台沿III-III的剖面图。

图4是图1的旋转载台中A部分的放大图。

图5是本实用新型一实施方式提供的固定平台的结构示意图。

图6是本实用新型一实施方式提供的固定平台的剖面示意图。

图7是图1的旋转载台沿VII-VII的剖面图。

图8是本实用新型一实施方式提供的光学设备的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

以下所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，为本实用新型实施例提供的一种旋转载台100，所述旋转载台100可用于核酸检测用芯片的位置调整，具体用于芯片的角度调整，所述旋转载台100包括：底座1、调节装置2、驱动装置3以及固定平台4。该调节装置2包括旋转设置于所述底座1上的转动件21、设置于所述转动件21上的锥形转子组26以及非接触式套设于所述锥形转子组26的锥形面上的气浮轴承24，所述气浮轴承24与所述锥形转子组26之间形成有空气膜。该固定平台4设置于所述锥形转子组26上，所述固定平台4包括一固定面46，所述固定面46用于固定目标物(即芯片)。该驱动装置3设置于所述底座1旁且连接所述转动件21，所述驱动装置3用于驱动所述转动件21转动，以通过所述锥形转子组26调节所述固定面46的转动角度。

请参阅图1与图2，所述底座1包括座体11、设置于所述座体11上的第一通孔12以及设置于所述座体11侧壁的开口13，所述开口13贯穿所述座体11的侧壁和所述座体11形成所述第一通孔12的内壁。所述调节装置2安装在所述第一通孔12内，所述驱动装置3经由所述开口13伸入所述第一通孔12与所述调节装置2连接，并且所述驱动装置3能够沿所述开口13往复移动，以驱动所述调节装置2绕竖直方向旋转，进而调节固定平台4的转动角度，最终实现固定面46上固定目标物的角度调整。

本实施方式中，所述座体11大致为一圆柱结构，所述第一通孔12设置于所述座体11的中部，所述调节装置2与所述第一通孔12同轴设置。

本实施方式中，所述开口13的长度可以根据驱动装置3的实际移动位移设置，具体地，所述开口13大致为所述座体11的周长的1/4～1/2。

本实施方式中，所述底座1通过螺栓固定在安装平台上。

请参阅图1至图3，所述锥形转子组26包括连接所述转动件21的第一锥形转子22和连接所述第一锥形转子22的第二锥形转子23，所述第一锥形转子22位于所述转动件21与所述第二锥形转子23之间，所述气浮轴承24与所述第一锥形转子22和所述第二锥形转子23之间存在一间隙7，所述空气膜设置于所述间隙7内。

请参阅图2与图3，所述转动件21包括一转轴座211，所述转轴座211包括第一表面212以及与所述第一表面212相对设置的第二表面213，所述第一表面212朝向背离所述第二表面213的一侧凸起形成第一凸台214，所述第二表面朝向背离所述第一表面212的一侧图像形成第二凸台215。所述转轴座211旋转设置在所述底座1上，所述第一凸台214穿过所述第一通孔12，所述第一锥形转子22设置于所述第二凸台215上。

本实施方式中，所述旋转载台100还包括一底盖5，所述底盖5盖合在所述底座1的上表面，并与所述底座1形成一容纳腔6，所述转轴座211容置于所述容纳腔6内，并能够在所述容纳腔6内转动。同时，所述底盖5上对应所述第一通孔12设置有第二通孔51，所述第二凸台215伸出所述第二通孔51以连接所述第一锥形转子22。

本实施方式中，所述底座1与所述底盖5通过螺栓连接。

请再次参阅图2，所述第一锥形转子22包括第一锥形面221、第一平台部222以及形成于所述第一锥形面221一侧的第三凸台223，所述第一锥形面221一边连接所述第一平台部222的侧壁，另一边连接所述第三凸台223的侧壁。所述第一平台部222朝向所述第二凸台215一侧，所述第三凸台223朝向所述第二锥形转子23一侧。

本实施方式中，所述第一平台部222与所述第二凸台215通过螺栓连接。

请再次参阅图2，所述第二锥形转子23包括第二锥形面231、第二平台部232以及形成于所述第二锥形面231一侧的第四凸台233，所述第二锥形面231一边连接所述第二平台部232的侧壁，另一边连接所述第四凸台233的侧壁。所述第二平台部232朝向所述第三凸台223一侧，所述第二平台部232朝向所述固定平台4一侧，所述第一锥形面221与所述第二锥形面231相对设置。

本实施方式中，所述第四凸台233与所述第三凸台223通过多个螺栓连接。

本实施方式中，所述第四凸台233与所述第三凸台223之间设置有调节垫片25，能够防止所述第四凸台233与所述第三凸台223之间接触磨损。

请再次参阅图3，所述气浮轴承24为双锥轴承，具体包括轴承套241、设置于所述轴承套241靠近所述第一锥形面221一侧的第一气体载体242、设置于所述轴承套241靠近所述第二锥形面231一侧的第二气体载体243以及从外侧伸入所述轴承套241内部的进气孔244。所述进气孔244通过所述第一气体载体242和第二气体载体243与所述间隙7连通，当向所述进气孔244内通入空气后，空气进入第一气体载体242和第二气体载体243，并进入所述间隙7，从而在气浮轴承24与第一锥形转子22和第二锥形转子23之间形成一空气膜(图未示)。

本实施方式中，所述第一气体载体242和第二气体载体243均为多孔介质，多孔介质容许空气透过，保证间隙7内的空气膜的均匀，从而保证调节装置2的调节稳定性和精度。

本申请由于转动件21、两个锥形转子与气浮轴承24之间不接触，因此摩擦较小，从而延长了调节装置2的使用寿命；另外，由于第一锥形转子22和第二锥形转子23与气浮轴承24间的空气膜具有“均化效应”，使得调节装置2的转动精度更高，比传统的滚动轴承的精度提高了两个等级；而且，气浮介质为空气，对环境无污染，空气普遍存在，是最方便又最清洁的润滑剂，且无需考虑密封问题，使得整体调节装置2的结构更简单、更紧凑，可充分减少所占用的机床空间；采用双锥面的轴承结构设计，使得气浮轴承内部无需单独设计气路结构，简化了气浮轴承的加工过程；双锥轴承的节流特性直接由轴承内部间隙7控制，内部间隙7的调整也比较方便，只需将第一锥形转子22和第二锥形转子23外圆锥面以及端面，或者双锥面的气浮轴承24的内圆锥面进行微量磨削调整，很容易保证轴承的节流特性。

请参阅图1与图4，所述驱动装置3包括安装座31、设置于所述安装座31上的驱动机构32、设置于所述驱动机构32输出轴的导向杆33、设置于所述导向杆33远离所述驱动机构32一端的连接铰链34、设置于所述连接铰链34上的滑块35、与所述转动件21连接的转接板36、设置于所述转接板36一侧的连接板37以及设置于所述连接板37上的导轨38，所述滑块35滑动设置于所述导轨38上。其中，所述驱动机构32固定在安装座31上，安装座31通过螺栓固定在安装平台上，导向杆33通过自身的螺纹与驱动机构32的输出端连接，导向杆33的另一端通过销轴与连接铰链34连接，连接铰链34通过螺栓与微型的滑块35转动连接。微型的导轨38固定在连接板37上。连接板37通过螺栓与固定在转接板36的侧面，转接板36沿转动件21的半径方向延伸。转接板36穿过所述开口13伸入所述第一通孔12内与所述转动件21连接。通过驱动机构32带动导向杆33的伸缩，导向杆33伸缩后会带动微型的滑块35沿导轨38移动，并推动转接板36绕转动件21的轴向转动。

本实施方式中，驱动机构32可以是精密气缸或者电缸。驱动装置3采用精密定位气缸(或者电缸)，无需传统的直驱马达或者旋转电机的高成本结构，可以实现目标位置的微角度调节，从而调节芯片的转动角度。

本实施方式中，所述转接板36的下表面对应所述开口13设置有限位开关39，当到达所述开口13两端的两个极限位置时，通过限位开关39触发感应片起到限位作用，限位开关39可以选用红外传感器。

本实施方式中，所述导轨38的两端分别设置有一限位块381，两限位块381用于限制滑块35在导轨38上滑动，不至于滑动过程中脱落，起到限位作用。

请参阅图1、图5至图7，所述固定平台4包括平台本体41以及设置于所述平台本体41上的多个同心设置的凸缘42，相邻两所述凸缘42之间形成一凹槽43，所述平台本体41内设有第一气道44，每一所述凹槽43的底面设有与所述第一气道44连通的第二气道45。其中，与所述第一气道44连通的所述第二气道45两侧的所述凸缘42形成所述固定面46，通过第一气道44和第二气道45吸出气体，形成负压，从而吸附芯片于固定面46上。

请参阅图5与图6，本实施方式中，所述平台本体41大致为一圆盘，所述第一气道44包括第一气道分路441和第二气道分路442，所述第一气道分路441与所述第二气道分路442于所述平台本体41的中心连通，所述第二气道45连通所述第一气道分路441。也即第一气道分路441和第二气道分路442沿该圆盘的半径方向延伸，在圆心处交汇并连通。

请参阅图6与图7，本实施方式中，第一气道分路441为穿过平台本体41圆心的直线，两端对应平台本体41的侧壁形成有开口，第一气道分路441对应的每个凹槽43均设置有一个第二气道45，第二气道分路442对应凹槽43不设置第二气道45。这样，通过在第一气道分路441的两端开口处分别插入一顶杆47(例如顶丝)，顶杆47插入第一气道分路441后，可以将对应的部分第二气道45堵住，使堵住的第二气道45不与第二气道分路442连通。因此，与第一气道分路441连通的第二气道45(即，未被堵住的第二气道45)相邻两侧的凸缘42共同形成产生负压的固定面46，从而，通过顶杆47可以调整固定面46具有负压的面积，以使固定面46能够吸附不同尺寸的芯片。

请再次参阅图1，所述旋转载台100还包括套设于所述转动件21的第一凸台214上的位置反馈装置8以及设置于所述第二平台部232的刻度盘9。通过所述位置反馈装置8和刻度盘9可以反馈转动件转动的位置信息。

本实施方式中，所述位置反馈装置8为光栅，在底座1内可以设置红外传感器(图未示)，通过探测光栅的变化信号确定其转动角度。同时，气浮轴承24的外周亦设有刻度盘9，结合刻度盘9能够读取两者之间的相对位置。

使用时，首先将旋转载台100固定在水平工作台上，根据芯片的大小，通过第一气道分路441左右两侧的顶杆47控制其固定面46吸附面积的大小，再通过第二气道分路442的负压孔48外接真空发生器，将固定面46抽真空，将芯片吸附在固定面46上。其中，可以根据芯片的大小，只需要改变顶杆47插入第一气道分路441的深度，就可以自适应控制固定面46的面积。

通过进气孔244向轴承套241内通入正压气体，气体通过多孔介质体后，会分别在第一气体载体242与第一锥形转子22以及第二气体载体243与第二锥形转子23之间的间隙7产生一层空气膜，从而实现气浮轴承24与第二锥形转子23轴向“气悬浮”的目的。此时转动件21带动第一锥形转子22、第二锥形转子23、固定平台4一起转动，从而调整固定面46上固定目标物的转动角度。当目标点到达位置时，限位开关39触发限位，光栅尺反馈位置信号，实现其全闭环的控制模式。

请参阅图8，结合参阅图1，本实用新型还提供一种光学设备200，该光学设备200包括如上所述的旋转载台100以及图像采集装置201，该图像采集装置201用于采集位于该固定平台4上的目标物(即芯片)的图像。通过该旋转载台100微角度调节，可以使芯片处于所需的角度位置，提高图像采集装置201采集的图像的准确性。

另外，该旋转载台100不限于上述的测序用芯片，还可以用于承载其他工件，用于对工件的微角度调节，提高工件的定位精度。

相较于现有技术，本实用新型提供的旋转载台结构简单、紧凑；由于转动件、两个锥形转子与气浮轴承之间不接触，因此摩擦较小，从而延长了调节装置的使用寿命和定位精度；工件的装载和卸载方便，提高了工作效率，同时兼顾实用性和稳定性；而且，整套微调节旋转载台适用范围更广，适用于多种场景的目标物的转动角度调节。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋转载台，其特征在于，包括：

底座；

调节装置，包括旋转设置于所述底座上的转动件、设置于所述转动件上的锥形转子组以及非接触式套设于所述锥形转子组的锥形面上的气浮轴承，所述气浮轴承与所述锥形转子组之间形成有空气膜；

固定平台，设置于所述锥形转子组上，所述固定平台包括一固定面，所述固定面用于固定目标物；以及

驱动装置，设置于所述底座旁且连接所述转动件，所述驱动装置用于驱动所述转动件转动，以通过所述锥形转子组调节所述固定面的转动角度。

2.如权利要求1所述的旋转载台，其特征在于，所述锥形转子组包括连接所述转动件的第一锥形转子以及连接所述第一锥形转子的第二锥形转子，所述第一锥形转子位于所述转动件与所述第二锥形转子之间，所述气浮轴承与所述第一锥形转子和所述第二锥形转子之间存在一间隙，所述空气膜设置于所述间隙内。

3.如权利要求2所述的旋转载台，其特征在于，所述旋转载台还包括一底盖，所述底盖盖合在所述底座的上表面，并与所述底座形成一容纳腔，所述转动件容置于所述容纳腔，并由所述底盖伸出与所述第一锥形转子连接，所述转动件用于在所述容纳腔内转动，进而带动所述第一锥形转子转动。

4.如权利要求2所述的旋转载台，其特征在于，所述气浮轴承包括轴承套、设置于所述轴承套靠近所述第一锥形转子的第一气体载体、设置于所述轴承套靠近所述第二锥形转子的第二气体载体以及从外侧伸入所述轴承套内部的进气孔。

5.如权利要求1所述的旋转载台，其特征在于，所述固定平台包括平台本体以及设置于所述平台本体上的多个同心设置的凸缘，相邻两个所述凸缘之间形成一凹槽，所述平台本体内设有第一气道，每一所述凹槽的底面设有与所述第一气道连通的第二气道。

6.如权利要求5所述的旋转载台，其特征在于，所述第一气道包括第一气道分路和第二气道分路，所述第一气道分路与所述第二气道分路于所述平台本体的中心连通，所述第二气道连通所述第一气道分路，所述第二气道分路在所述平台本体的侧壁设置有负压孔。

7.如权利要求6所述的旋转载台，其特征在于，还包括顶杆，所述顶杆用于插入所述第一气道分路以封闭部分所述第二气道，与所述第一气道分路连通的所述第二气道相邻两侧的所述凸缘形成所述固定面。

8.如权利要求1所述的旋转载台，其特征在于，所述驱动装置包括安装座、设置于所述安装座上的驱动机构、设置于所述驱动机构输出轴的导向杆、设置于所述导向杆远离所述驱动机构一端的连接铰链、设置于所述连接铰链上的滑块、与所述转动件连接的转接板、设置于所述转接板一侧的连接板以及设置于所述连接板上的导轨以及设置于所述转接板上的限位开关，所述滑块滑动设置于所述导轨上，所述驱动机构用于驱动所述导向杆伸缩，进而带动所述滑块沿所述导轨移动，从而推动所述转动件转动。

9.如权利要求1所述的旋转载台，其特征在于，所述旋转载台还包括设置于所述调节装置靠近所述底座一端的位置反馈装置以及设置于所述调节装置靠近所述固定平台一端的刻度盘，所述位置反馈装置和所述刻度盘用于反馈所述转动件的旋转位置信息。

10.一种光学设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的旋转载台以及图像采集装置，所述图像采集装置用于采集位于所述固定平台上的目标物的图像。

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