CN221329311U - 楔块调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种楔块调节机构，包括外壳，外壳具有安装腔，安装腔内从下至上依次设置有下滑块、楔块和上滑块，下滑块的上表面、楔块的上表面和下表面以及上滑块的下表面均为倾斜面，且下滑块的上表面与楔块的下表面的倾斜方向和倾斜角度均相同，楔块的上表面与上滑块的下表面的倾斜方向和倾斜角度均相同；上滑块的上表面设有用于支撑束流元件的支撑座；外壳上设有Z向调节组件，Z向调节组件与楔块相连并驱动楔块沿下滑块的上表面滑动，以调节束流元件的Z向位置。本实用新型的楔块调节机构，结构紧凑、自重较轻、强度和刚性较高且具有足够高的调节精度和足够大的调节范围，可以保证束流元件的位置稳定性。

Description

楔块调节机构

技术领域

本实用新型涉及高稳定性精密调节装置领域，更具体地涉及一种楔块调节机构。

背景技术

先进光源大科学装置的关键性能指标是束流轨道的稳定性。影响束流轨道稳定性的主要因素之一是加速器关键元件的机械稳定性，包括沉降影响的长期稳定性、温度波动影响的中期稳定性和大地振动影响的短期稳定性。

为了保证束流元件的位置稳定性，通常将束流元件放置在调节机构上，通过调节机构对束流元件进行支撑，并根据需要调节其位置，以使束流元件的位置保持在正确位置。

现有的调节机构结构对加工精度要求较高，且整体体积偏大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种楔块调节机构，其结构设计及布局合理，重量轻且调节分辨率高。

基于上述目的，本实用新型提供一种楔块调节机构，包括外壳，所述外壳具有安装腔，所述安装腔内从下至上依次设置有下滑块、楔块和上滑块，所述下滑块的上表面、所述楔块的上表面和下表面以及所述上滑块的下表面均为倾斜面，且所述下滑块的上表面与所述楔块的下表面的倾斜方向和倾斜角度均相同，所述楔块的上表面与所述上滑块的下表面的倾斜方向和倾斜角度均相同；所述上滑块的上表面设有用于支撑束流元件的支撑座；所述外壳上设有Z向调节组件，所述Z向调节组件与所述楔块相连并驱动所述楔块沿所述下滑块的上表面滑动，以调节所述束流元件的Z向位置。

进一步地，所述支撑座的下表面和所述上滑块的上表面为球面配合。

进一步地，所述下滑块通过定位销与所述外壳相连。

进一步地，所述楔块的上、下表面的倾斜角度相同。

进一步地，所述外壳上固定有导向销，所述导向销的一端的外侧套设有导向轮，所述导向轮可绕所述导向销转动，所述上滑块靠近所述导向销的一侧上设有沿Z向延伸的第一导向槽，所述导向轮卡入所述第一导向槽中。

进一步地，所述下滑块上设有第一键槽，所述第一键槽内安装有第一导向键，所述楔块的下表面上设有沿斜面切向延伸的第二导向槽，所述第一导向键与所述第二导向槽滑动配合；所述楔块的上表面上设有第二键槽，所述第二键槽内安装有第二导向键，所述上滑块的下表面上设有沿斜面切向延伸的第三导向槽，所述第二导向键与所述第三导向槽滑动配合。

进一步地，所述Z向调节组件包括Z向调节螺栓、螺套和螺母，所述Z向调节螺栓包括依次设置的第一螺纹部、外轴部和第二螺纹部，所述外壳上设有螺孔，所述第一螺纹部与所述楔块螺纹连接，所述螺母与所述第二螺纹部固定连接，所述外轴部上设有凸台，所述螺套套设在所述外轴部的外侧并夹在所述凸台和所述螺母之间，所述螺套部分位于所述螺孔中，并与所述外壳螺纹连接。

进一步地，所述外壳上还设有X向调节螺栓和Y向调节螺栓，所述X向调节螺栓与所述外壳螺纹连接，所述X向调节螺栓设置为通过转动而接近并推动所述束流元件沿X向运动；所述Y向调节螺栓与所述外壳螺纹连接，所述Y向调节螺栓设置为通过转动而接近并推动所述束流元件沿Y向运动。

进一步地，所述外壳上还设有多个固定螺钉。

进一步地，所述外壳、所述下滑块、所述楔块、所述上滑块和所述支撑座上均设有相互贯通的通孔。

本实用新型的楔块调节机构，结构紧凑、自重较轻、强度和刚性较高且具有足够高的调节精度和足够大的调节范围，可以保证束流元件的位置稳定性。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的楔块调节机构的立体图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2的B-B剖视图；

图5为根据本实用新型实施例的楔块调节机构在导向平键处的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种楔块调节机构，包括外壳100，外壳100具有安装腔110，安装腔110内从下至上依次设置有下滑块210、楔块220和上滑块230，下滑块210的上表面、楔块220的上表面和下表面以及上滑块230的下表面均为倾斜面，且下滑块210的上表面的倾斜方向与楔块220的下表面的倾斜方向相同，楔块220的下表面和上表面的倾斜方向相反，楔块220的上表面的倾斜方向与上滑块230的下表面的倾斜方向相同；例如，在图3所示的实施例中，下滑块210的上表面的倾斜方向和楔块220的下表面的倾斜方向均为向下倾斜(即从左到右高度逐渐降低)，楔块220的上表面的倾斜方向和上滑块230的下表面的倾斜方向均为向上倾斜(即从左到右高度逐渐升高)；下滑块210的上表面和楔块220的下表面的倾斜角度相同，以使两者相互贴合；楔块220的上表面和上滑块230的下表面的倾斜角度相同，以使两者相互贴合；上滑块230的上表面上设有支撑座240，用于支撑束流元件(例如磁铁、真空室、束测元件等)；外壳100上设有Z向调节组件300，其与楔块220相连，用于驱动楔块220相对于下滑块210滑动，在楔块220滑动时，下滑块210保持不动，上滑块230则被外壳100阻挡而无法沿X方向和/或Y方向运动，由于楔块220的上下表面均为倾斜面，其在滑动过程中，高度会改变，因此当楔块220在下滑块210上滑动时，上滑块230与楔块220产生Z向的相对移动，从而调节束流元件的Z向位置；例如，当Z向调节组件300使楔块220在下滑块210上从右向左滑动时，楔块220会逐渐升高，使得上滑块230、支撑座240和束流元件沿Z向升高，当Z向调节组件300使楔块220在下滑块210上从左向右滑动时，楔块220会逐渐降低，使得上滑块230、支撑座240和束流元件沿Z向降低。

在一些实施例中，支撑座240的下表面与上滑块230的上表面之间为球面配合，两者的接触面为球面，从而实现万向连接，消除连接平面的不平度。具体地，支撑座240的下表面形成为凸起的球面，上滑块230的上表面上设有与该球面相匹配的球面凹槽，且该球面设置于球面凹槽中，从而实现两者间的球面配合。

在一些实施例中，上滑块230和下滑块210的X向尺寸可以略小于安装腔110的X向尺寸，它们的Y向尺寸则可以略小于安装腔110的Y向尺寸，从而使它们可以位于安装腔110内。楔块220的尺寸则小于安装腔110的尺寸，从而使楔块220在安装腔110内具有足够的移动空间，实现足够的Z向调节范围。

在一些实施例中，下滑块210可通过定位销120与外壳100相连，从而限制下滑块210的X向移动和Y向移动。

在一些实施例中，楔块220的上、下表面的倾斜角度(即与水平面的夹角)相同，其大小可根据需要进行设置，只需满足自锁要求即可，即在楔块220不受到外力或仅受重力方向的外力时，楔块220可在下滑块210上保持静止而不滑动，上滑块230可在楔块220上保持静止而不滑动。在一个示例性的实施例中，楔块220的上、下表面的倾斜角度均为8°，从而在Z向位移一定的情况下，减少楔块220在下滑块210上的位移量，使得该楔块调节机构的结构更紧凑。

假设楔块220的上、下表面的倾斜角度均为θ，楔块220在下滑块210上沿斜面的位移为l，楔块220的Z向位移为z，根据三角函数关系，可以得到z＝lsinθ。因此，当需要设计一套机构对某一种束流元件调节时，已知该束流元件Z向的调节范围，可根据上述关系式计算得到楔块220所需的位移量l，然后设定相应的楔块220、上滑块230、下滑块210及外壳100沿X向的尺寸，以保证新设计的机构满足Z向调节范围。

如图1和图4所示，在一些实施例中，外壳100上固定有导向销410(其与外壳100过盈配合)，导向销410的一端的外侧套设有导向轮420，导向轮420可绕导向销410转动，上滑块230靠近导向销410的一侧上设有沿Z向延伸的第一导向槽231，导向轮420卡入第一导向槽231中，并与第一导向槽231的内壁接触，从而限制上滑块230的X向移动；当楔块220在下滑块210上滑动时，由于导向销410的限位，上滑块230只能沿Z向移动，在Z向移动时，第一导向槽231的内壁与导向轮420相互摩擦，使得导向轮420绕导向销410转动，这样可以使导向轮420和第一导向槽231的内壁之间的摩擦为滚动摩擦，从而减少摩擦力。

导向销410的数量可以根据需要进行设置，例如为2个，并位于外壳100的Y向两侧。

如图3、图4和图5所示，在一些实施例中，下滑块210的上表面和楔块220的下表面之间以及楔块220的上表面和上滑块230的下表面之间均可通过导向键槽实现精确导向。具体地，下滑块210上设有第一键槽(图中未示出)，其内安装有第一导向键510，两者通过间隙配合，楔块220的下表面上设有沿斜面切向延伸的第二导向槽221，第一导向键510与第二导向槽221相互配合，其可在第二导向槽221中滑动，从而使楔块220沿着第二导向槽221滑动，实现其精确导向；楔块220的上表面上设有第二键槽(图中未示出)，其内安装有第二导向键520，两者通过间隙配合，上滑块230的下表面上设有沿斜面切向延伸的第三导向槽232，第二导向键520与第三导向槽232相互配合，其可在第三导向槽232中滑动，从而使楔块220沿着第三导向槽232滑动，实现其精确导向。

第一导向键510和第二导向键520的数量可根据需要进行设置，例如可设置为两个。

如图3所示，在一些实施例中，Z向调节组件300包括Z向调节螺栓310、螺套320和螺母330，Z向调节螺栓310包括依次设置的第一螺纹部311、外轴部312和第二螺纹部313，外壳100上设有供Z向调节组件300穿过的螺孔130，第一螺纹部311具有外螺纹并伸入安装腔110与楔块220螺纹连接，第二螺纹部313具有外螺纹并与螺母330螺纹连接后，再与螺母330焊接固定，螺母330位于外壳100之外；外轴部312上设有凸台3121，螺套320套设在外轴部312的外侧并夹在凸台3121和螺母330之间，通过凸台3121和螺母330限制螺套320的位置，使得螺套320和外轴部312不会脱离连接；螺套320外侧的螺纹与螺孔130螺纹相配合，并将螺套320拧紧，以使螺套320与外壳100连接固定。当转动Z向调节螺栓310时，可使楔块220在下滑块210上滑动，从而使上滑块230、支撑座240和束流元件沿Z向移动，实现束流元件Z向位置的调节；例如，逆时针转动Z向调节螺栓310时，可使楔块220沿斜面朝上滑动，从而使束流元件垂直升高，反之，当顺时针转动Z向调节螺栓310时，可使楔块220沿斜面朝下滑动，从而使束流元件垂直下降。

如图1所示，在一些实施例中，外壳100上还设有X向调节螺栓600和Y向调节螺栓700，X向调节螺栓600与外壳100螺纹连接，通过拧转X向调节螺栓600，可使X向调节螺栓600与束流元件接触并推动其沿X向移动，从而调节束流元件的X向位置；Y向调节螺栓700与外壳100螺纹连接，通过拧转Y向调节螺栓700，可使Y向调节螺栓700与束流元件接触并推动其沿Y向移动，从而调节束流元件的Y向位置。

如图1所示，在一些实施例中，外壳100上还可设有多个固定螺钉800，用于将调节机构与其他装置(例如支撑台、减振台等)固定。

在一些实施例中，外壳100、下滑块210、楔块220、上滑块230和支撑座240上均设有通孔，各通孔相互贯通，以便于将螺栓插入通孔中，从而将外壳100、下滑块210、楔块220、上滑块230、支撑座240和束流元件固定在一起。

经测试验证，本实用新型实施例的X、Y方向的调节精度可达5微米，调节范围可达±5毫米；Z方向的调节精度可达2微米，调节范围可达±3毫米，且整体结构紧凑、自重较轻，强度和刚性较高，满足先进光源大科学装置的工程支架设计要求。

下面以束流元件四极磁铁为例，说明本实用新型实施例的楔块调节机构的调节过程和原理。

首先将四极磁铁安放在四个楔块调节机构上，其中四个楔块调节机构在四极磁铁的四个角上相对放置，并各自保持一定的间距，各楔块调节机构的支撑座240的顶面与四极磁铁的底面接触，从而通过四个楔块调节机构对四极磁铁进行支撑；当需要调节四极磁铁的Z向位置时，根据实际的Z向位置偏差，转动一个或多个楔块调节机构的Z向调节组件300的Z向调节螺栓310，通过与楔块220螺纹之间的相对转动使楔块220沿下滑块210和上滑块230的倾斜面滑动，并通过倾斜面上的导向平键精确导向，楔块220的运动使上滑块230、支撑座240和四极磁铁的一个角或多个角沿Z向运动，在运动过程中，导向销410上的导向轮420在上滑块230的第一导向槽231中滚动，从而实现Z向运动的精确导向，并减少两者间的摩擦力，完成Z向位置的精密调节；当需要调节四极磁铁的X向和Y向位置时，根据实际的X向和Y向位置偏差，转动相应的楔块调节机构的X向调节螺栓600和Y向调节螺栓700，使得X向调节螺栓600和Y向调节螺栓700接近并推动四极磁铁，完成X、Y向位置的精密调节。

本实用新型实施例的楔块调节机构，结构紧凑、自重较轻、强度和刚性较高且具有足够高的调节精度和足够大的调节范围，可以保证束流元件的位置稳定性。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种楔块调节机构，其特征在于，包括外壳，所述外壳具有安装腔，所述安装腔内从下至上依次设置有下滑块、楔块和上滑块，所述下滑块的上表面、所述楔块的上表面和下表面以及所述上滑块的下表面均为倾斜面，且所述下滑块的上表面与所述楔块的下表面的倾斜方向和倾斜角度均相同，所述楔块的上表面与所述上滑块的下表面的倾斜方向和倾斜角度均相同；所述上滑块的上表面设有用于支撑束流元件的支撑座；所述外壳上设有Z向调节组件，所述Z向调节组件与所述楔块相连并驱动所述楔块沿所述下滑块的上表面滑动，以调节所述束流元件的Z向位置。

2.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述支撑座的下表面和所述上滑块的上表面为球面配合。

3.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述下滑块通过定位销与所述外壳相连。

4.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述楔块的上、下表面的倾斜角度相同。

5.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述外壳上固定有导向销，所述导向销的一端的外侧套设有导向轮，所述导向轮可绕所述导向销转动，所述上滑块靠近所述导向销的一侧上设有沿Z向延伸的第一导向槽，所述导向轮卡入所述第一导向槽中。

6.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述下滑块上设有第一键槽，所述第一键槽内安装有第一导向键，所述楔块的下表面上设有沿斜面切向延伸的第二导向槽，所述第一导向键与所述第二导向槽滑动配合；所述楔块的上表面上设有第二键槽，所述第二键槽内安装有第二导向键，所述上滑块的下表面上设有沿斜面切向延伸的第三导向槽，所述第二导向键与所述第三导向槽滑动配合。

7.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述Z向调节组件包括Z向调节螺栓、螺套和螺母，所述Z向调节螺栓包括依次设置的第一螺纹部、外轴部和第二螺纹部，所述外壳上设有螺孔，所述第一螺纹部与所述楔块螺纹连接，所述螺母与所述第二螺纹部固定连接，所述外轴部上设有凸台，所述螺套套设在所述外轴部的外侧并夹在所述凸台和所述螺母之间，所述螺套部分位于所述螺孔中，并与所述外壳螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述外壳上还设有X向调节螺栓和Y向调节螺栓，所述X向调节螺栓与所述外壳螺纹连接，所述X向调节螺栓设置为通过转动而接近并推动所述束流元件沿X向运动；所述Y向调节螺栓与所述外壳螺纹连接，所述Y向调节螺栓设置为通过转动而接近并推动所述束流元件沿Y向运动。

9.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述外壳上还设有多个固定螺钉。

10.根据权利要求1所述的楔块调节机构，其特征在于，所述外壳、所述下滑块、所述楔块、所述上滑块和所述支撑座上均设有相互贯通的通孔。