本發(fā)明涉及一種對光學元件進行自動化操作的設備，尤其涉及一種尤其適用于大口徑類光學元件的姿態(tài)調(diào)整裝置。

背景技術：

由于光學元件普遍具有元件整體易碎以及元件表面的微觀組織容易受損等特點，且在對光學元件進行自動化裝配的過程中。元件能接觸的范圍僅為邊緣以及邊緣向內(nèi)之多約10mm的區(qū)域。針對于此，對于光學元件的裝配而言，裝配精度要求比較嚴苛的光學元件仍采用人工裝配，而裝配精度相對較低的光學部件則可以引入機械臂等外力，實現(xiàn)半自動化裝配。但是人工裝配的操作難度非常大，人力成本較高。此外，為了保證光學元件在裝配之后的性能完好性，同時需要盡量在高潔凈度的環(huán)境中完成裝配作業(yè)。而研究表明，人工介入是潔凈環(huán)境中帶入灰塵最多的因素，因此要求盡量減少或者排除人員操作的可能。也就是說，為了保證高潔凈度的環(huán)境，前述的人工裝配和半自動化裝配等需要有人工介入的裝配方式亟待進一步改進。

光學元件的全自動化裝配工藝有效地避免了人工介入，能夠在最大程度上滿足高潔凈度的環(huán)境要求，但是目前的自動化裝配工藝由于單一地依靠光學元件的夾具和執(zhí)行機構，導致光學元件的操作性存在非常明顯的局限性，執(zhí)行機構在動作過程中，夾具普遍存在的夾裝可靠性和穩(wěn)定性方面的不足往往會在一定程度上影響光學元件的裝配精度和裝配后的完好性。

為了改善光學元件的操作性，目前往往是通過改進裝配作業(yè)中涉及的光學元件的夾具來提高光學元件的裝配可靠性和裝配精度，夾具的結構復雜性隨即增加，與結構復雜性相關的設計和加工制造難度也伴隨增加，進而導致夾具的成本大幅度地增加。而且即使上述復雜性、難度和成本的增加可以被接受，僅通過改進夾具結構的方式仍然很難使得自動化裝配作業(yè)達到理想的效果。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題是，如何提高自動化裝配作業(yè)過程中的光學元件的穩(wěn)定性。

解決方案

為了解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供了一種姿態(tài)調(diào)整裝置。該姿態(tài)調(diào)整裝置包括：

夾裝部，其包括面板和置于所述面板上的裝夾組件；

其中，所述面板和所述裝夾組件形成有安裝空間，光學元件能夠容納于所述安裝空間內(nèi)；

動力部，其動力輸出端連接至所述面板，用于帶動所述面板呈現(xiàn)出與所述動力輸出端一致的運動狀態(tài)；

以及支撐部；

其中，所述面板和所述動力部分別固定于所述支撐部。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述支撐部包括臺架以及設于所述臺架的第一安裝位和第二安裝位；

其中，所述夾裝部固定于所述第一安裝位，并能夠繞所述動力輸出端的中心軸線自轉；

其中，所述動力部固定于第二安裝位。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一安裝位為沿所述臺架外側向下傾斜的支撐板。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二安裝位包括：

安裝板，用于放置所述動力部；

以及斜撐板，其設于所述安裝板的底側，用于將安裝板支撐于所述臺架；

其中，所述安裝板與所述支撐板相互垂直。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝夾組件包括若干個托塊；

其中，所述托塊以能夠拆卸的方式固定于所述面板；

其中，所述托塊在形成有所述安裝空間的內(nèi)側具有安置結構，且所述光學元件的外緣能夠抵接于所述安置結構。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述安置結構具有至少一個工位，所述光學元件的外緣能夠抵接于該至少一個工位中的其中一個工位。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述安置結構具有至少一個臺階，不同厚度的所述光學元件的外緣能夠抵接于該至少一個臺階中的其中一個臺階。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述動力部的動力輸出端穿過設于所述第一安裝位中部的安裝孔位與所述面板相連接；

其中，該安裝孔位與所述動力輸出端之間設有滑動軸承，且所述滑動軸承固定于所述第一安裝位。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述面板包括中心板以及在中心板的外緣處延伸出的安裝位，所述裝夾組件的各個托塊分別固定于相應位置的所述安裝位。

對于上述姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述面板包括矩形板以及在矩形板的四邊分別向外側延伸出的矩形安裝板，所述矩形板和所述矩形安裝板形成大致呈十字形的結構。

有益效果

通過引入支撐部，本發(fā)明的姿態(tài)調(diào)整裝置為待裝配的光學元件提供了一個暫存平臺，且能夠通過動力部調(diào)整光學元件在該暫存平臺內(nèi)的姿態(tài)。通過與光學元件的夾具進行配合，本發(fā)明的姿態(tài)調(diào)整裝置能夠有效提高光學元件的裝配效率和裝配精度，尤其適用于對大口徑光學元件的自動化裝配。

根據(jù)下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中并且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的支撐部的結構示意圖；

圖2示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的夾裝部的結構示意圖；

圖3示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的動力部的結構示意圖；

圖4示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的裝配示意圖；

圖5示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的裝配剖視圖。

附圖標記列表

100、支撐部；10、臺架；101、支撐腳；11、第一安裝位；12、第二安裝位；121、安裝板；122、斜撐板；200、夾裝部；21、面板；22、托塊；23、滑動軸承；300、動力部；31、伺服電機；32、減速器；33、聯(lián)軸器；331、徑向螺紋孔；34、轉軸；35、襯墊；36、支架；361、第一端面；362、第二端面。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本發(fā)明的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。

另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節(jié)。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在一些實例中，對于本領域技術人員熟知的方法和手段未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

實施例1

圖1示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的支撐部的結構示意圖。圖2示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的夾裝部的結構示意圖。圖3示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的動力部的結構示意圖。圖4示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的裝配示意圖。圖5示出本發(fā)明一實施例的姿態(tài)調(diào)整裝置的裝配剖視圖。

如圖4所示，本發(fā)明的姿態(tài)調(diào)整裝置主要包括支撐部100、夾裝部200和動力部300。其中：

支撐部100主要用于為安置光學元件的夾裝部200以及提供動力的動力部300提供一個相對固定的位置。參照圖1，支撐部100的結構主要包括位置相對固定的臺架10以及置于臺架10上的、分別用于安裝夾裝部200和動力部300的第一安裝位11和第二安裝位12。通過引入支撐部300，使得動力傳遞和夾裝部200的轉動更為可靠。

在一種可能的實施方式中，臺架10大致為框架結構，框架具有四個支撐腳101，支撐腳101固定于安裝基面。如可以是處于裝置所處的使用環(huán)境中的地面等。

在一種可能的實施方式中，第一安裝位11可以是大致設于臺架10頂部的、沿臺架10外側向下傾斜的支撐板。支撐板可以與臺架10為一體式加工的結構。作為一種優(yōu)選，支撐板與豎直方向呈5～50°的夾角，優(yōu)選為40°。支撐板采用傾斜結構原因主要包括：

1)便于機械臂放置光學元件的動作，因為如果是需要將光學元件平放至臺架10，會增加機械臂放置動作的難度甚至難以放置。

2)而且由于機械臂在將光學元件放置到支撐板之后，在下一個工藝環(huán)節(jié)中仍需要對光學元件靠近面板21的一側進行操作，因此為了便于該下一個工藝的操作，因此從理論上講，將光學元件放置于垂直于水平方向(地面)的位置是最為方便的。然而，在通過機械臂將光學元件放置于支撐板之后，垂直于地面放置的放置姿態(tài)必然會導致光學元件不穩(wěn)定。

基于以上兩個原因，本發(fā)明的支撐板采用了傾斜結構。

在一種可能的實施方式中，第二安裝位12可以是設于臺架10內(nèi)部的安裝臺。如安裝臺可以包括用于固定動力部300的安裝板121以及將安裝板121支撐于臺架10的支撐結構。如支撐結構可以是分別置于安裝板121底側兩端的斜撐板122，主要用于將安裝板121可靠地支撐于固定位置。作為一種優(yōu)選，為了保證動力部300與夾裝部200之間的動力接合，動力部300的輸出端的中心軸線應該與夾裝部200的自傳中心重合。與之對應，支撐板與安裝板121應當大致為相互垂直的位置關系。

夾裝部200主要用于將光學元件可靠地固定，并在動力部300的帶動下能夠繞其輸出端的軸線自傳，從而對光學元件的姿態(tài)(角度)進行調(diào)整。參照圖2，夾裝部200的結構主要包括面板21以及設于面板21上的裝夾組件，裝夾組件在面板21的板面范圍內(nèi)限制出一個安置光學元件的安裝空間。在一種可能的實施方式中，裝夾組件可以包括若干個托塊22，各個托塊22以能夠拆卸的方式固定于面板21，且托塊22在形成安裝空間的內(nèi)側具有與光學元件的大致外緣的位置直接接觸的安置結構。優(yōu)選地，安置結構可以具有至少一個工位，光學元件的外緣能夠抵接于該至少一個工位中的其中一個工位。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，安置結構可以包括至少一個臺階，即安置結構沿其厚度方向的截面為階梯形狀。這樣一來，至少可以將不同厚度的光學元件的外緣匹配式抵接于其中的一個臺階。根據(jù)實際情形，可以靈活設計臺階的個數(shù)。此外，根據(jù)光學元件的外緣形狀，可以將臺階中兩側的面設計為平面、弧面以及折面等形式，以及二者之間的角度也可以靈活調(diào)整，以通過同一組托塊22實現(xiàn)對盡可能多型號的光學元件的固定。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，面板21可以包括中心板以及在中心板的外緣處延伸出的安裝位，各個托塊22固定于相應位置的安裝位。如可以是，大致為矩形板的中心板以及在矩形板的四邊分別向外側延伸出的矩形安裝板形成大致呈十字形的面板21。每個矩形安裝板上可以設有一個或者多個托塊22。如圖中示出的，為了增加穩(wěn)定性，可以在上側(以安裝至臺架11時的姿態(tài)作為參照)的矩形安裝板上設置兩個托塊22(沿矩形安裝板的中線對稱)，而在下側以及(左、右)側的矩形安裝板上只設置一個托塊22即可。各個托塊22固定于面板21的方式如可以是，在托塊22的底部設有法蘭，法蘭上分布有安裝孔(如靠近兩端位置的兩個圓孔)，各托塊22分別通過法蘭上的安裝孔與設于面板21相應安裝位上的螺紋孔相連接。

動力部300主要用于為夾裝部200的旋轉提供動力并使得夾裝部能夠按照目標轉速傳動。參照圖3，動力部300的結構主要包括用于提供動力(轉矩)的伺服電機31、用于調(diào)節(jié)轉速的減速器32以及用于與夾裝部200進行動力接合的轉軸34。其中：

在一種可能的實施方式中，伺服電機31的主體結構可以是大致為長方體的結構，伺服電機31的動力輸出端連接至減速器32的輸入軸。減速器31的主體輪廓大致為圓柱形，減速器32的輸入軸一側還設有用于與伺服電機31的主體輪廓相連接的方形法蘭，減速器32的輸出軸則通過與聯(lián)軸器33相連，將動力(扭矩)經(jīng)轉軸34傳遞至夾裝部200。

減速器32和轉軸之間通過聯(lián)軸器33相連接。其中聯(lián)軸器33的一端的連接段與減速器32相連接，如穿入減速器32的輸出軸(主動軸)。另一端則連接至轉軸34(從動軸)，如穿入轉軸34的輸入端。通過聯(lián)軸器33實現(xiàn)了減速器32與轉軸34的共同旋轉，使得動力端(伺服電機31)與工作端(面板21)之間的扭矩傳遞更為平穩(wěn)。

在聯(lián)軸器33的中部設有軸向孔，用于將減速器32的輸出軸和轉軸34相連接，沿軸線方向觀察還分布有兩個徑向螺紋孔331，且該徑向螺紋孔331通過聯(lián)軸器33的軸心。借助緊定螺釘，通過該徑向螺紋孔331能夠消除(減速器32的輸出軸、轉軸34)和聯(lián)軸器33之間的間隙，以保證聯(lián)軸器33在扭矩傳遞過程中的可靠性。

轉軸34的輸出端與夾裝部200的面板21相連接。如在一種可能的實施方式中，轉軸34的輸出端設有法蘭。法蘭上設有一組螺紋孔(如沿周向分布的四個螺紋孔)，轉軸34通過該組螺紋孔與設于面板21相應位置的安裝孔相連接。

此外，動力部300還通過支架36固定于臺架10的第二安裝位12。在一種可能的實施方式中，支架36可以是一個大致呈L型結構，其中L型結構的第一端面361與第二安裝位12的斜撐板122相連接，L型結構的第二端面362則與動力部300相連接。如可以是，在第一端面361上設有若干個螺紋孔，在斜撐板122的相應位置設有相應的安裝孔位即可。第二端面362的中部設有一個較大的圓孔，圓孔的周圍分布有較小的圓孔(如四個)，其中較大的圓孔能夠容納動力部300的軸向尺寸。如減速器32的輸出軸，如二者至少是間隙配合，以保證輸出軸能夠無干涉地順利穿過。而小圓孔則與減速器32相連接，從而將動力部300整體在減速器32處實現(xiàn)固定。當然，支架的第二端面應該也可以設于動力部300的其他位置，如于套設于伺服電機31或者減速器32的外殼等位置，只要能夠實現(xiàn)其與動力部300的可靠連接即可。

可以看出，通過將動力部300固定于支撐部100，實現(xiàn)了動力輸出的穩(wěn)定性。動力部300的轉軸34穿過設于第一安裝位11中部的安裝孔位，并與夾裝部200的面板21相連接，從而使得面板21能夠隨著轉軸34的旋轉而繞轉軸34的軸線自傳。即依靠伺服電機31和減速器32實現(xiàn)置于夾裝部200的安裝空間內(nèi)的光學元件的精確旋轉(姿態(tài)調(diào)整)。

在一種可能的實施方式中，為了降低轉軸34在旋轉過程轉軸與第一安裝位11中部的安裝孔位(如設于面板21中部的較大的圓形孔)之間的摩擦，可以在轉軸34與該安裝孔位之間設有滑動軸承23?；瑒虞S承23的結構大致為帶法蘭的空心圓柱，參照圖5，滑動軸承23的法蘭固定于支撐部100的第一安裝位11，如可以通過沉頭螺釘孔固定于設于第一安裝位11上的螺紋孔中。

此外，可以在轉軸34與滑動軸承23的法蘭之間設有襯墊35，用于將轉軸34(轉軸34與面板21相連接)與滑動軸承23(滑動軸承與第一安裝位11相連接)隔開，以降低轉軸34與滑動軸承23之間的法蘭磨損。在一種可能的實施方式中，在轉軸34的法蘭上設有另一組螺紋孔(優(yōu)選地，該組螺紋孔的外徑略小于前述的用于連接轉軸34與面板21的螺紋孔)，轉軸34的法蘭通過該組螺紋孔與襯墊35實現(xiàn)緊密連接。

即，滑動軸承23與(第一安裝位11、面板21、轉軸34)的連接關系主要包括：

1)滑動軸承23的空心圓柱沿徑向將面板21與轉軸34隔開；

2)滑動軸承23的法蘭的外側端面將轉軸34(的法蘭的內(nèi)側端面)有效托起，并對設于轉軸34與滑動軸承23的法蘭之間的襯墊35進行有效的固定。

作為一種具體的實施方式，臺架10、聯(lián)軸器33、轉軸34以及支架36可以采用材料為0Cr18Ni9(奧氏體不銹鋼的一種)的優(yōu)質不銹鋼鋼焊接成型。其中(聯(lián)軸器33、轉軸34以及支架36)優(yōu)選為一次加工成型。面板21可以采用材料為6061T6(6系變形鋁合金的一種)的航空鋁合金制作而成。托塊22采用聚四氟乙烯制作而成。伺服電機31可以選用型號為AM34HD2403-13的伺服電機，減速器32可以選用型號為PL80-020的減速器?；瑒虞S承23和襯墊35均可優(yōu)選采用軟質材料(如聚四氟乙烯)制作，主要以能夠增加其防摩擦作用為準。

此外，采用0Cr18Ni9的結構，也可以采用防腐性能與之相似且焊接性能良好的其他奧氏體不銹鋼。而采用6061T6的結構，也可以采用強度與之接近且加工性能良好的其他6系變形鋁合金。

可以看出，通過額外地設置作為安裝基體的支撐部100，不僅提供了一個能夠暫時存放光學元件的工位，而且由于動力傳遞更為準確、穩(wěn)定，因此能精確地調(diào)整光學元件的姿態(tài)。通過將該裝置與光學元件的夾具進行配合使用，大大提高了裝置整體的操作靈活度。而且該裝置具有結構簡單，操作簡便的優(yōu)點。

需要說明的是，盡管以十字形得面板21以及相應的托塊22布置形式，以及板狀結構的安裝位(11、12)作為示例介紹了姿態(tài)調(diào)整裝置如上，但本領域技術人員能夠理解，本發(fā)明應不限于此。事實上，用戶完全可根據(jù)實際應用場景等情形靈活地設定面板21的結構以及托塊22在面板上的布置形式，以及將安裝位(11、12)設置為與夾裝部200和動力部300匹配的形式等。

至此，已經(jīng)結合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發(fā)明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。