專利名稱：被動式差動精密光學調(diào)整架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種被動式差動精密光學調(diào)整架。主要應(yīng)用于精密光學和精密機械的調(diào)整機構(gòu)中。
已有技術(shù)在光學調(diào)整機構(gòu)中，廣泛應(yīng)用螺紋傳動的頂壓結(jié)構(gòu)實現(xiàn)精密調(diào)整。常規(guī)的調(diào)整架支承結(jié)構(gòu)是三點式，即平槽、圓錐孔、平面。這種調(diào)整機構(gòu)的優(yōu)點在于調(diào)整方便，使用靈活，并且有較高的分辨率。這類調(diào)整架己廣泛應(yīng)用于各類精密光學和精密機械的調(diào)整結(jié)構(gòu)中，并已有系列化產(chǎn)品(參見文獻1.NewportCatalog，1992.P.D1-E16.2.Micro Control Catalog，1992，P.7.90-7.140.)。但由于細牙螺紋的制造分辨率有限，很難滿足更高分辨率的調(diào)整要求，而且在使用中細牙螺紋磨損嚴重，從而影響調(diào)整的分辨率和穩(wěn)定性。
本實用新型的目的是為了克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種制作工藝簡單，調(diào)整結(jié)構(gòu)簡便，調(diào)整分辨率較高，穩(wěn)定性好，使用壽命長的被動式差動精密光學調(diào)整架。
本實用新型調(diào)整架的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，它主要包括以下幾個部分，上絲杠1、上拉緊彈簧2、支架3、調(diào)整鏡框4、下拉緊彈簧5、下絲杠6、底座7和聯(lián)結(jié)滾珠8。支架3為L型結(jié)構(gòu)，它由縱臂301和橫臂303構(gòu)成?？v臂301上帶有上螺孔302，橫臂303上帶有下螺孔304。調(diào)整鏡框4的一角上有圓錐孔(402)，另外斜對的兩角上分別有單斜面斜槽(401)和雙斜面斜槽(403)，如圖2所示。有上絲杠1穿過支架3的縱臂301上的上螺孔302頂于調(diào)整鏡框4上的單斜面斜槽401的單斜面上。有下絲杠6穿過支架3的橫臂303上的下螺孔304頂于調(diào)整鏡框4上的雙斜面斜槽403的雙斜面上。有上拉緊彈簧2一端固定在支架3的縱臂301上，另一端固定在調(diào)整鏡框4上。有下拉緊彈簧5一端固定在支架3的橫臂303上，另一端固定在調(diào)整鏡框4上。調(diào)整鏡框4上的圓錐孔402內(nèi)有聯(lián)結(jié)滾珠8與支架3接觸，如圖3所示。
所說的上絲杠1是由頂珠101、絲桿102和手輪103構(gòu)成的；下絲杠6是由頂珠601、絲桿602和手輪603構(gòu)成的，如圖3、圖4所示。
由上所述，上絲杠1和下絲杠6與支架3的聯(lián)結(jié)均為螺紋副聯(lián)結(jié)，上絲杠1與調(diào)整鏡框4的聯(lián)結(jié)為頂珠101與單斜面斜槽401斜面接觸的高副聯(lián)結(jié)，下絲杠6與調(diào)整鏡框4的聯(lián)結(jié)為頂珠601與雙斜面斜槽403雙斜面接觸的高副聯(lián)結(jié)。支架3和調(diào)整鏡框4通過聯(lián)結(jié)滾珠8以及上述上、下兩處絲杠1、6的高副聯(lián)結(jié)連接在一起，而上、下拉緊彈簧2和5則使支架3和調(diào)整鏡框4保持聯(lián)結(jié)并有一定的預(yù)緊力。支架3與底座7可以是一體式結(jié)構(gòu)，也可以是兩分件用螺栓等結(jié)構(gòu)將支架3固定在底座7上。從圖2可以看出，調(diào)整鏡框4上三點支承由已有技術(shù)的平槽、圓錐孔、平面三點支承結(jié)構(gòu)改進設(shè)計成單斜面斜槽401(調(diào)節(jié)點)、圓錐孔402(調(diào)節(jié)支點)、雙斜面斜槽403(調(diào)節(jié)點)。上、下絲杠1、6的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地完全相同，材料可采用50號鋼或T10或T12或CrWMn或GCr15等。上、下絲杠1和6的外螺紋與上、下螺孔302和304的內(nèi)螺紋研配，保證無間隙且轉(zhuǎn)動靈活。單斜面斜槽401的單斜面、圓錐孔402的內(nèi)表面和雙斜面斜槽403的雙斜面上均貼有陶瓷片或剛玉片。為減輕調(diào)整架的重量，支架3和調(diào)整鏡框4，及底座7均采用鋁材加工。
下面結(jié)合圖3和圖4進一步說明本實用新型的結(jié)構(gòu)和動態(tài)過程。如圖3所示，為斜槽401或斜槽403的斜面與調(diào)整鏡框4表面的夾角，L為頂珠101或601的中心與聯(lián)結(jié)滾珠8中心的距離，即調(diào)節(jié)支點距調(diào)節(jié)點的距離。d為絲桿102或602的螺距。θ為調(diào)整鏡框4與支架3縱臂301或橫臂303的夾角。Δθ為調(diào)整時的可分辨調(diào)整量?？煞直嬲{(diào)整量Δθ可以表示為Δθ＝(Δα/2π)×d×cos/L。式中Δα為手輪103或603的可分辨轉(zhuǎn)角，通常為8.72毫弧度(即0.5°)。由此可見，可調(diào)分辨率Δθ的量值取決于，d、L。在不減小螺距d和增大L的條件下，調(diào)整的值可滿足分辨率要求。的變化范圍為0°～90°。上述已有技術(shù)的調(diào)整架可看成本新型調(diào)整架的一種特殊情形，即兩斜槽斜面的傾角均為0°時的特例。這時的可調(diào)節(jié)調(diào)整鏡框4的調(diào)整分辨率為Δθ＝(Δα/2π)×d/L。由此可以看出，在d和L相同的條件下，當為60°時較已有技術(shù)的調(diào)整精度提高一倍。而為45°時則較已有技術(shù)的調(diào)整精度提高41.4％。在提高分辨率的同時，斜槽401和403的斜面以及圓錐孔402的內(nèi)表面上均貼有陶瓷片或剛玉片替換金屬支承，這樣可以減少支承的摩擦，提高調(diào)整架的使用壽命。使用斜面支承，還有一不可忽視的優(yōu)點就是提高了絲杠的自鎖效率，因為在使用時斜面不僅對絲杠有軸向推力，而且還對絲杠有徑向推力。這種徑向推力可以提高絲杠的自鎖效率，因而增加了調(diào)整架的穩(wěn)定性。這種被動式差動精密光學調(diào)整架，可取代已有技術(shù)的光學調(diào)整架，廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品開發(fā)與各類光學和精密機械的調(diào)整機構(gòu)中。而且這種被動式差動結(jié)構(gòu)，還可用于各類頂尖支承，用于提高調(diào)整分辨率和穩(wěn)定性。
本實用新型的優(yōu)點在于在不提高絲杠1、6螺距d的加工要求下，采用斜面支承，實現(xiàn)了被動式差動調(diào)整，提高了調(diào)整架的調(diào)整分辨率。利用斜面對絲杠的徑向推力，提高了絲杠的自鎖效率，增加了調(diào)整架的穩(wěn)定性。同時兩斜槽401和403的斜面上貼有陶瓷片或剛玉片，替換了金屬支承，減少頂珠與斜面的摩擦，提高了調(diào)整的靈活性，延長了調(diào)整架的使用壽命。本實用新型已用于實際調(diào)整機構(gòu)中，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。


圖1是本實用新型被動式差動精密光學調(diào)整架的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖1-1是被動式差動精密光學調(diào)整架的正視圖。圖1-2是被動式差動精密光學調(diào)整架的左視圖。圖1-3是被動式差動精密光學調(diào)整架的俯視圖。
圖2是本實用新型調(diào)整鏡框4的示意圖，其中圖2-1是調(diào)整鏡框4的正視圖，圖2-2是圖2-1的B-B剖視圖，圖2-3是圖2-1的A-A剖視圖圖3是本實用新型調(diào)整架支架3上的縱臂301的動態(tài)示意圖圖4是本實用新型調(diào)整架支架3上的橫臂303的動態(tài)示意圖實施例如圖1、圖2所示的本實用新型被動式差動精密光學調(diào)整架已應(yīng)用于高功率激光裝置-神光裝置的調(diào)整機構(gòu)中。這種結(jié)構(gòu)中上、下絲杠1和6的螺距d為0.35mm，調(diào)節(jié)支點距調(diào)節(jié)點的距離L為42mm，上、下絲杠1、6的材料為50號鋼，淬火后磨削。兩斜槽401和403的斜面與調(diào)整鏡框4表面的夾角均為60°。調(diào)整鏡框4的三個支承面即兩斜槽401和403的斜面以及圓錐孔402的內(nèi)表面均貼有1mm厚的剛玉片。支架3和調(diào)整鏡框4均采用鋁材構(gòu)成，表面發(fā)黑。上、下拉緊彈簧2和5采用65Mn，聯(lián)結(jié)滾珠8材料為GCr15。本實施中證明了該調(diào)整架的可調(diào)轉(zhuǎn)動分辨率達到了6微弧度，是已有技術(shù)的調(diào)整架分辨率的2倍，穩(wěn)定時間超過12小時，是已有技術(shù)的調(diào)整架的5倍以上。
權(quán)利要求1.一種被動式差動精密光學調(diào)整架，包括<1>固定于底座(7)上的支架(3)，與支架(3)聯(lián)結(jié)的調(diào)整鏡框(4)；其特征在于<2>支架(3)是L形結(jié)構(gòu)，含有縱臂(301)和橫臂(303)，縱臂(301)上帶有上螺孔(302)，橫臂(303)上帶有下螺孔(304)；<3>調(diào)整鏡框(4)的一角上有圓錐孔(402)，另外斜對的兩角上分別有單斜面斜槽(401)和雙斜面斜槽(403)；<4>有上絲杠(1)穿過支架(3)的縱臂(301)上的上螺孔(302)頂于調(diào)整鏡框(4)上的單斜面斜槽(401)的單斜面上，有下絲杠(6)穿過支架(3)的橫臂(303)上的下螺孔(304)頂于調(diào)整鏡框(4)上的雙斜面斜槽(403)的雙斜面上；<5>有上拉緊彈簧(2)一端固定在支架(3)的縱臂(301)上，另一端固定在調(diào)整鏡框(4)上，有下拉緊彈簧(5)一端固定在支架(3)的橫臂(303)上，另一端固定在調(diào)整鏡框(4)上，調(diào)整鏡框(4)上的圓錐孔(402)內(nèi)有聯(lián)結(jié)滾珠(8)與支架(3)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的被動式差動精密光學調(diào)整架，其特征在于上絲杠(1)是由頂珠(101)，絲桿(102)和手輪(103)構(gòu)成的，下絲杠(6)是由頂珠(601)，絲桿(602)和手輪(603)構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的被動式差動精密光學調(diào)整架，其特征在于單斜面斜槽(401)的單斜面上和雙斜面斜槽(403)的雙斜面上以及圓錐孔(402)的內(nèi)表面上均貼有陶瓷片或剛玉片。
專利摘要一種被動式差動精密光學調(diào)整架,主要包括與底座上的支架聯(lián)結(jié)的調(diào)整鏡框。支架是L形結(jié)構(gòu),含有帶上螺孔的縱臂和帶下螺孔的橫臂。調(diào)整鏡框的一角上有圓錐孔,另外斜對的兩角上分別有一斜槽。有上、下絲杠分別穿過縱臂和橫臂上的上、下螺孔頂在調(diào)整鏡框上斜對兩斜槽的斜面上。有上、下拉緊彈簧的一端分別固定在支架的縱臂和橫臂上,另一端固定在調(diào)整鏡框上。調(diào)整鏡框的圓錐孔內(nèi)有聯(lián)結(jié)滾珠與支架接觸。本調(diào)整架主要適用于精密光學和精密機械的調(diào)整機構(gòu)中。
文檔編號F16M11/20GK2366670SQ9922568
公開日2000年3月1日 申請日期1999年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月8日
發(fā)明者張全慧, 周根發(fā), 謝虎, 朱健強 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所