專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)一般需要三層結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)，整個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在 Z向上需要占用較大空間，在安裝空間狹小時(shí)，使用受到限制。并且旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)一般都是正向安裝，在Rx和Ry旋轉(zhuǎn)自由度調(diào)節(jié)時(shí)可利用調(diào)節(jié)螺釘所支撐的重力來壓緊調(diào)節(jié)螺釘實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，但在反向吊掛安裝時(shí)，重力就成了影響調(diào)節(jié)穩(wěn)定性的負(fù)面因素。如圖IA IC所示的三維角度調(diào)節(jié)臺(tái)，圖中100是微分頭、200是調(diào)節(jié)螺釘、300是支撐鋼球、A\B之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然是兩層結(jié)構(gòu)，但是實(shí)際情況是調(diào)節(jié)螺釘和壓緊彈簧裝在一起，造成整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度和模態(tài)偏低，只適用于所安裝產(chǎn)品重量小、對(duì)模態(tài)要求低的場合。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型提出一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，具體技術(shù)方案如下一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，包括底座和三個(gè)支腳，分別為第一支腳、第二支腳和第三支腳，所述三個(gè)支腳呈三角形布置在底座下方；所述第一支腳和第三支腳與所述底座之間均設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘，所述調(diào)節(jié)螺釘下端面為球面；所述第一支腳和第三支腳上均設(shè)有墊圈定位槽，該定位槽中設(shè)有錐面墊圈，所述錐面墊圈與所述調(diào)節(jié)螺釘相匹配；第二支腳與底座之間設(shè)有定位銷，定位銷的底面是球面，第二支腳上表面設(shè)有球面槽，定位銷頂在球面槽內(nèi)；第三支腳上還裝配有偏心銷，偏心銷的軸向垂直于底座；底座在與偏心銷的大端柱面對(duì)應(yīng)位置處開有缺口，偏心銷的大端柱面緊靠在缺口內(nèi)壁上。所述第一支腳上的墊圈定位槽的中心與所述球面槽的中心的連線垂直于所述第三支腳上的墊圈定位槽的中心與所述球面槽的中心的連線。所述底座與三個(gè)支腳之間通過螺釘連接；所述螺釘依次通過平墊圈和彈性體，穿過底座上相應(yīng)的螺孔連接到支腳上。所述螺釘與底座上相應(yīng)的螺孔之間留有間隙。所述彈性體是碟簧組或螺旋彈簧。所述偏心銷還連接有緊定螺釘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下1.本實(shí)用新型只使用兩層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的調(diào)節(jié)，非常適用于Z向空間要求比較緊湊的場合；2.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中使用了彈性壓緊裝置，使整個(gè)機(jī)構(gòu)反向倒掛安裝時(shí)仍可進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)具有靈活性，保證了所裝產(chǎn)品的位置精度。3.在節(jié)省了空間的同時(shí)，各個(gè)調(diào)節(jié)裝置空間的合理布置使各個(gè)自由度調(diào)節(jié)之間不存在耦合，調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)。4.調(diào)節(jié)裝置及其鎖緊結(jié)構(gòu)與彈性壓緊裝置分開布置，保證了整個(gè)機(jī)構(gòu)具有較高的剛性和模態(tài)。5.適用于多種場合，調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)具有較高的剛性和模態(tài)。
圖IA是現(xiàn)有技術(shù)中三維角度調(diào)節(jié)臺(tái)主視圖；圖IB是圖IA的左視圖；圖IC是圖IA的后視圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的爆炸視示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的俯視示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明總體結(jié)構(gòu)說明如圖2所示，本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)包括底座2和呈三角形布置在底座2下的三個(gè)支腳第一支腳1、第二支腳4和第三支腳5。第一支腳1和第三支腳5與底座2之間均設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘15，調(diào)節(jié)螺釘15下端是球面的；第一支腳1和第三支腳 5上均設(shè)有墊圈定位槽，該定位槽中設(shè)有錐面墊圈16，錐面墊圈16和調(diào)節(jié)螺釘15相匹配； 第二支腳4與底座2之間設(shè)有定位銷3，定位銷3的底面是球面，第二支腳4上表面與定位銷3位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有球面槽，定位銷3頂在球面槽內(nèi)；第三支腳5上還裝配有偏心銷7，偏心銷7的軸向垂直于底座2，底座2在與偏心銷7的大端柱面對(duì)應(yīng)位置處開有缺口，偏心銷 7的大端柱面緊靠在缺口內(nèi)壁上。如圖3所示，第一支腳1上的墊圈定位槽的中心與所述球面槽的中心連線垂直于所述第三支腳5上的墊圈定位槽的中心與所述球面槽的中心連線。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，底座2與三個(gè)支腳之間通過螺釘8連接，所述螺釘8依次通過平墊圈10和彈性體，穿過底座2上相應(yīng)的螺孔連接到相應(yīng)的支腳上，所述螺釘8與底座2上相應(yīng)的螺孔之間留有間隙。所述彈性體是碟簧組9或螺旋彈簧。此外，所述偏心銷7還連接有緊定螺釘6。于實(shí)際應(yīng)用中，底座2可安裝相關(guān)產(chǎn)品，第一支腳1、第二支腳4、第三支腳5連接到其它相關(guān)支架的裝配面上。此實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)所安裝產(chǎn)品的Rx、Ry、Rz三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的調(diào)節(jié)。整個(gè)結(jié)構(gòu)可以正向放置安裝也可以反向吊掛安裝。反向安裝時(shí)，需要在平臺(tái)上先進(jìn)行初步的正向預(yù)裝配，將Rx、Ry、Rz三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度調(diào)節(jié)到一定的精調(diào)范圍內(nèi)，然后再通過第一支腳1、第二支腳4、第三支腳5的螺釘孔整體反向連接到裝配面上。正向預(yù)裝配的步驟是將定位銷3、兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘15裝配到底座2上，然后定位銷3 的球面端頂在第二支腳4的球面槽內(nèi)，兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘15通過錐面墊圈16分別裝配到第一支腳1、第三支腳5上；將偏心銷7裝配到第三支腳5上，如圖3所示，使偏心銷7的大端柱面緊靠到底座2的面A上。調(diào)節(jié)Rx、Ry旋轉(zhuǎn)自由度，使底座2趨于水平。將螺釘8通過平
4墊圈10、碟簧組9，穿過底座2，連接到第一支腳1 (第二支腳4，第三支腳幻上，使三個(gè)碟簧組9的總壓力大于底座和產(chǎn)品的總重。使用螺釘11、彈簧墊圈12、球面墊圈13、錐面墊圈 14將調(diào)節(jié)螺釘15和錐面墊圈16鎖緊在第一支腳1 (第三支腳幻和底座2之間，完成預(yù)裝配。將預(yù)裝配好的整個(gè)機(jī)構(gòu)反向吊掛連接到裝配面上。先將螺釘11放松，然后通過偏心銷7調(diào)節(jié)Rz旋轉(zhuǎn)自由度，調(diào)節(jié)完畢用緊定螺釘6鎖緊偏心銷7。再通過調(diào)節(jié)螺釘15精調(diào) Rx、Ry旋轉(zhuǎn)自由度，最后擰緊螺釘11，完成調(diào)節(jié)。Rx和Ry的調(diào)節(jié)螺釘15及其鎖緊螺釘11均與彈性壓緊機(jī)構(gòu)的碟簧組9分開布置， 這樣保證了整個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有較高的剛度和模態(tài)。本實(shí)用新型的原理及使用說明1、三個(gè)移動(dòng)自由度的定位說明如圖2所示，移動(dòng)自由度的定位由第二支腳4上球面槽的位置和深度、定位銷3的兩個(gè)柱面的同軸度和臺(tái)階面的位置、底座2上安裝定位銷3的銷孔與產(chǎn)品安裝的位置和安裝定位銷3臺(tái)階面的平面與產(chǎn)品安裝面的位置關(guān)系決定的。這些決定移動(dòng)自由度定位的要素主要由各零件的加工制造公差保證。2、反向安裝調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)說明如圖2和圖3所示，反向安裝調(diào)節(jié)功能是由螺釘8通過平墊圈10、碟簧組9，穿過底座2，連接到第一支腳1(第二支腳4，第三支腳幻上保證的。螺釘8和碟簧組9克服所安裝產(chǎn)品和底座2的重力，使底座2、調(diào)節(jié)螺釘15和第一支腳1 (第二支腳4、第三支腳5) 之間有壓緊力，保證在使用調(diào)節(jié)螺釘15進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)螺釘15的球形端面始終緊靠在錐面墊圈16上，錐面墊圈16緊靠在第一支腳1 (第二支腳4、第三支腳幻上。碟簧組9的壓縮量是變動(dòng)的，這為調(diào)節(jié)螺釘15進(jìn)行Z向調(diào)節(jié)提供了條件，調(diào)節(jié)范圍的大小可以通過計(jì)算改變碟簧的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。碟簧組9也可換成彈性系數(shù)相當(dāng)?shù)穆菪龔?br> ο螺釘8與底座2的螺釘光孔之間有間隙量，可保證底座2以定位銷3為轉(zhuǎn)軸相對(duì)于各支腳有小范圍的Rz轉(zhuǎn)動(dòng)量。3、Rx和Ry調(diào)節(jié)方法說明Rx和Ry調(diào)節(jié)主要是由定位銷3和調(diào)節(jié)螺釘15實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，當(dāng)調(diào)節(jié)Rx時(shí)， 轉(zhuǎn)動(dòng)右上角調(diào)節(jié)螺釘15，改變底座2左側(cè)的Z向高度，則底座2相當(dāng)于以定位銷3和右下角調(diào)節(jié)螺釘15的中心連線為軸線進(jìn)行Rx向旋轉(zhuǎn)(實(shí)際是以定位銷3與第二支腳4的接觸點(diǎn)和右下角調(diào)節(jié)螺釘15與錐面墊圈16的接觸點(diǎn)的連線為軸線進(jìn)行Rx向旋轉(zhuǎn))；當(dāng)調(diào)節(jié)Ry 時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)右下角調(diào)節(jié)螺釘15，改變底座2下部的Z向高度，則底座2相當(dāng)于以定位銷3和左上角調(diào)節(jié)螺釘15的中心連線為軸線進(jìn)行Rx向旋轉(zhuǎn)(實(shí)際是以定位銷3與第二支腳4的接觸點(diǎn)和左上角調(diào)節(jié)螺釘15與錐面墊圈16的接觸點(diǎn)的連線為軸線進(jìn)行Rx向旋轉(zhuǎn))；如圖3所示，由于兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘15與定位銷3的中心連線成90°，所以在進(jìn)行Rx 和Ry調(diào)節(jié)時(shí)，不存在兩個(gè)自由度的耦合問題，調(diào)節(jié)方便。錐面墊圈16可在支腳上移動(dòng)，保證了底座2以定位銷3為轉(zhuǎn)軸相對(duì)于各支腳有小范圍的Rz轉(zhuǎn)動(dòng)量。調(diào)節(jié)完畢后，使用螺釘11、彈簧墊圈12、球面墊圈13、錐面墊圈14將調(diào)節(jié)螺釘15和錐面墊圈16鎖緊在第一支腳1 (第三支腳…和底座2之間。4、Rz調(diào)節(jié)方法說明Rz調(diào)節(jié)由偏心銷7實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，偏心銷7的兩個(gè)圓柱面有一定的偏心量，小端柱面裝在第三支腳5內(nèi)，采用小間隙配合，大端柱面緊靠在底座2的面A上，如圖3所示， 且保證偏心銷7與底座2接觸點(diǎn)不會(huì)處于偏心最大位置。大端柱面上開有調(diào)節(jié)孔，使用調(diào)節(jié)工具穿入調(diào)節(jié)孔，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心銷7，由于偏心的存在，大端柱面會(huì)通過面A推動(dòng)底座2，實(shí)現(xiàn) Rz的調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過程中為使偏心銷7的大端柱面始終緊靠在底座2的面A上，可在第三支腳5與底座2之間的X方向增加彈性拉力機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)完畢后用緊定螺釘6把偏心銷7鎖緊。此偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也可換成帶鎖緊功能的螺紋旋轉(zhuǎn)推動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，包括底座( 和支腳，其特征是支腳有三個(gè)，分別為第一支腳(1)、第二支腳⑷和第三支腳(5)，上述三個(gè)支腳呈三角形布置在底座(2) 下方；所述第一支腳(1)和第三支腳( 與所述底座( 之間均設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘，所述調(diào)節(jié)螺釘下端面為球面；所述第一支腳(1)和第三支腳( 上均設(shè)有墊圈定位槽，該定位槽中設(shè)有錐面墊圈，所述錐面墊圈與所述調(diào)節(jié)螺釘相匹配；所述第二支腳(4)與所述底座( 之間設(shè)有定位銷(3)，所述定位銷(3)的底面是球面，所述第二支腳(4)的上表面設(shè)有球面槽，所述定位銷C3)頂在所述球面槽內(nèi)；所述第三支腳(5)上還裝配有偏心銷(7)，所述偏心銷(7)的軸向垂直于所述底座 (2)；所述底座( 在與所述偏心銷(7)的大端柱面對(duì)應(yīng)位置處開有缺口，所述偏心銷(7) 的大端柱面緊靠在缺口內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，其特征是所述第一支腳(1)上的墊圈定位槽的中心與所述球面槽的中心的連線垂直于所述第三支腳( 上的墊圈定位槽的中心與所述球面槽的中心的連線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，其特征是所述底座(2) 與上述三個(gè)支腳之間通過螺釘連接；所述螺釘依次通過平墊圈(10)和彈性體，穿過底座(2)上相應(yīng)的螺孔連接到支腳上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，其特征是所述螺釘與底座(2)上相應(yīng)的螺孔之間留有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，其特征是所述彈性體是碟簧組(9)或螺旋彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)自由度精密調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)，其特征是所述偏心銷 (7)還連接有緊定螺釘(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)自由度精密定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括底座和支腳，支腳有三個(gè)，分別連在底座下；第一支腳與底座之間設(shè)有底面是球面的調(diào)節(jié)螺釘，第一支腳對(duì)應(yīng)此調(diào)節(jié)螺釘處設(shè)有墊圈定位槽，槽中設(shè)有錐面墊圈；第二支腳與底座之間設(shè)有底面是球面的定位銷，第二支腳上對(duì)應(yīng)此定位銷處設(shè)有球面槽，定位銷頂在球面槽內(nèi)；第三支腳與底座之間的連接關(guān)系與第二支腳相同，第三支腳上還裝配有偏心銷，偏心銷的軸心方向垂直于底座；底座在與偏心銷的大端柱面對(duì)應(yīng)位置處開有缺口，偏心銷的大端柱面緊靠在缺口內(nèi)壁上；偏心銷還連接有緊定螺釘；位于第一支腳和第三支腳上的調(diào)節(jié)螺釘分別與定位銷的中心連線夾角成直角。本技術(shù)方案適用于多種場合，調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)并具有較高的剛度和模態(tài)。
文檔編號(hào)G12B5/00GK201994077SQ20102069436
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者段振飛, 王凱 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司