专利名称：二维连杆式两板结构转动精密调整架的制作方法
技术领域：
本发明涉及精密调整架，是二维连杆式两板结构转动精密调整架。主要应用于精密光学和精密机械的调整机构中。如光路调整中的精密角度调整。
背景技术：
光学精密调整机构是光学实验、光学测试中必不可少的工具之一，其主要功能是实现角度调整和平移调整。光学精密调整架的形式、调整维数、调整方法各不相同，但就主体结构关系而言，基本上可简化为两块平板--固定平板与运动平板之间的空间位置关系，即所谓的两板结构。在传统的两板结构二维角度光学调整架中，主要结构包括固定平板、运动平板以及连接在两者之间的调整螺钉。调整螺钉作为机构运动的原动件，与固定平板或运动平板形成螺纹副，使施加在调整螺钉上的转动转化为平动，从而实现对运动平板的调整。传统的两板结构往往通过在运动平板和固定平板之间采用弹性元件，如拉伸弹簧等来保证运动平板在调整过程中的往复运动，同时起到消除螺纹间隙的功用，但因机构中弹簧的使用降低了机构整体的刚性，即导致机构的共振频率的下降，因此在稳定性要求较高的场合，此种机构的应用就受到的一定的限制。另外传统的两板结构在调整时，其调节的精度只与调整螺钉的螺距p、调整螺钉与转动支点的距离L有关，即调节角度θ＝p/L；以螺距0.5mm，调整螺钉与转动支点的距离为100mm为例，角度调节精度为0.3°，因此调节角度的精度很难达到秒级精度的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种二维连杆式两板结构转动精密调整架，它应具有结构简单、加工装配方便、稳定性好、大的调节放大比，造价低廉的特点。
本发明的技术解决方案如下一种二维连杆式两板结构转动精密调整架，其特点是包括镜架固定平板、镜架运动平板、两个带有关节球轴承的连杆机构、一个一端带有关节球轴承的直杆和一个调整装置。
所述的镜架固定平板和镜架运动平板通过位于同一对角线两端的带有关节球轴承的连杆机构和位于另一对角线一端带有关节球轴承的直杆相连，并保持相互平行。连杆机构上关节球轴承的安装轴线与直杆上关节球轴承的安装轴线相互平行，且每个连杆机构上关节球轴承中心与直杆上关节球轴承中心相互垂直。
所述的连杆机构由带有关节球轴承的上连杆和下连杆组成，上连杆的关节球轴承与镜架运动平板相连，下连杆的关节球轴承与镜架固定平板相连，上连杆和下连杆通过驱动销相连，并用开口销穿过驱动销，将驱动销松动的固定在上、下连杆处。
所述的调整装置为电机调整装置，其支撑座一端与镜架固定平板相连，另一端与电机座相连。电机安装在电机座上，通过驱动式联轴节带动丝杆转动并实现丝杆与驱动式联轴节的相对平移。丝杆穿过电机座上的丝杆套并与轴承座通过销钉联接。驱动球头杆一端通过调心球轴承与轴承座相连，另一端装有关节球轴承并通过关节球轴承与驱动销相连，通过驱动销来驱动连杆机构的运动，实现镜架固定平板与镜架运动平板的角度调节。
所述的调整装置为手动调整装置，其构成是一支撑座一端连接固定平板，一丝杆的一端通过销钉与手柄相连，该丝杆的另一端安装在支撑座上的丝杆套后，通过销钉与轴承座相连，驱动球头杆的一端装有关节球轴承，该关节球轴承与驱动销上的园孔相配，通过紧定螺钉固紧，驱动球头杆的另一端通过螺钉将调心球轴承固定在驱动球头杆上，该调心球轴承则与轴承座相配。用手旋转手柄带动丝杆推动驱动球头杆通过驱动销带动上连杆和下连杆旋转，实现运动平板相对于固定平板的运动，完成所需的角度调节。
本发明的优点本二维连杆式两板结构转动精密调整架的结构简单，对元件制造和装配的要求较低，便于批量生产；由于调整架采用连杆结构，实现了两板间的刚性连接，因此提高了调整架装置整体的稳定性；同时利用连杆旋转时其端部运动轨迹的弦长与弦高之比作为精密调整用的二级放大，大幅提高了调整精度，因此在高稳定性，高精度要求的光学调整调节器件中具有极大的优越性和推广价值。
图1为本发明二维连杆式平板结构转动精密调整架的结构主视示意图。
图2为图1的A-A剖视示意图。
图3为图2的B-B剖视示意图。
图4为本发明二维连杆式平板结构转动精密调整架的手动调整装置的结构示意图
具体实施例方式先请参见图1，图2，由图可见，本发明二维连杆式两板结构转动精密调整架的构成，包括一镜架固定平板119、一镜架运动平板101、两个带有关节球轴承102的连杆机构、一个一端带有关节球轴承102的直杆117和一个调整装置。所述的固定平板119和运动平板101通过直杆117、上连杆104、下连杆120连接组成两板结构。直杆117一端通过螺钉118与固定平板119相连，另一端与装有关节球轴承102的球头撑杆103螺纹连接。球头撑杆103上的关节球轴承102与运动平板101一角上的园孔相配，并通过紧定螺钉116固紧。上连杆104、下连杆120的一端均与关节球轴承102相配合，上连杆104上的关节球轴承102与运动平板101上一角的园孔相配，并通过紧定螺钉116固紧，下连杆120上的关节球轴承102与固定平板119上的一角的园孔相配，并通过紧定螺钉116固紧。上连杆104和下连杆120通过驱动销121相连，开口销122通过驱动销121上的通孔插入在驱动销121上，使得驱动销121与上连杆104和下连杆120形成松动装配，从而形成可以相对转动的连杆结构，该连杆结构共有两个，分别位于固定平板119和运动平板101的对角线方位的两个角上，并且保证两个上连杆104的关节球轴承102的轴线与球头撑杆103上的关节球轴承102的轴线相互平行，且每个上连杆104的关节球轴承102的中心与球头撑杆103上的关节球轴承102的中心连线相互垂直。
图3为本发明二维连杆式两板结构转动精密调整架的调整执行部分，采用电机驱动的形式。支撑座105一端连接固定平板119，另一端则支撑电机座106，电机109则安装在电机座106上。电机109的驱动轴与驱动式联轴节107相连，驱动式联轴节107又通过销钉108带动丝杆110旋转，通过驱动式联轴节107上的狭长导向槽限制带有销钉108的丝杆110与驱动式联轴节107的相对转动，使丝杆110只有与驱动式联轴节107的相对平移，丝杆110穿过电机座106上的丝杆套123后，通过销钉111与轴承座112相连，驱动球头杆115的一端装有关节球轴承102，该关节球轴承102与驱动销121上的园孔相配，通过紧定螺钉116固紧，驱动球头杆115的另一端通过螺钉113将调心球轴承114固定在驱动球头杆115上，该调心球轴承114则与轴承座112相配，从而丝杆110推动驱动球头杆115，驱动球头杆115通过驱动销121带动上连杆104、下连杆120旋转实现运动平板101相对于固定平板119的运动，完成所需的角度调节。本发明二维连杆式两板结构转动精密调整架的调整执行部分还可采用手动调节的方式，图4为本发明二维连杆式平板结构转动精密调整架的手动驱动部分示意图。支撑座105′一端连接固定平板119，丝杆110′的一端通过销钉124与手柄125相连，以供手动操作丝杆，丝杆110′的另一端则拧入安装在支撑座105′上的丝杆套123’后通过销钉111与轴承座112相连，驱动球头杆115的一端装有关节球轴承102，该关节球轴承102与驱动销121上的园孔相配，通过紧定螺钉116固紧，驱动球头杆115的另一端通过螺钉113将调心球轴承114固定在驱动球头杆115上，该调心球轴承114则与轴承座112相配，从而用手旋转丝杆110推动驱动球头杆115，驱动球头杆115通过驱动销121带动上连杆104、下连杆120旋转实现运动平板101相对于固定平板119的运动，完成所需的角度调节。
该调整镜架的二维角度的调节范围以及调节精度由连杆的初始结构决定，具有一定的选择余地。设连杆机构与直杆间距离为L，连杆初始偏转角度为θ，丝杆螺距为p，则丝杆每旋进一个螺距，镜架运动平板101相对镜架固定平板119的偏转角度α＝2p/[ctg(θ/2)*L]，以连杆机构与直杆117间距离L为100mm，连杆初始偏转角度θ为3°，丝杆螺距p为0.5mm为例，则角度调节精度为0.015°，可见其调节精度比传统结构要高得多。此外该调整镜架采用刚性联接，稳定性好，并且该调整镜架的结构简单，降低了装置造价，因此本发明具有很高的推广价值和使用价值。
权利要求
1.一种二维连杆式两板结构转动精密调整架，其特征在于包括一镜架固定平板(119)、一镜架运动平板(101)、两个带有关节球轴承(102)的连杆机构、一个一端带有关节球轴承(102)的直杆(117)和一个调整装置所述的镜架固定平板(119)和镜架运动平板(101)通过位于同一对角线两端的带有关节球轴承(102)的连杆机构和位于另一对角线一端带有关节球轴承(102)的直杆(117)相连，并保持相互平行；所述的连杆机构由带有关节球轴承(102)的上连杆(104)、下连杆(120)并通过开口销(122)穿过驱动销(121)松动地相连而成，该连杆机构的关节球轴承(102)的安装轴线与直杆(117)的关节球轴承(102)的安装轴线相互平行，且每个连杆机构上的关节球轴承中心与直杆(117)上的关节球轴承中心相互垂直，上连杆(104)的关节球轴承(102)与镜架运动平板(101)相连，下连杆(120)的关节球轴承(102)与镜架固定平板(119)相连；所述的调整装置为电机调整装置，其构成包括一支撑座(105)的一端与镜架固定平板(119)相连，另一端与电机座(106)相连，电机(109)安装在电机座(106)上，丝杆(110)穿过电机座(106)上的丝杆套(123)并通过销钉(111)与轴承座(112)连接，一驱动球头杆(115)一端通过调心球轴承(114)与轴承座(112)相连，另一端装有关节球轴承(102)并通过关节球轴承(102)与驱动销(121)相连。
2.根据权利要求1所述的二维连杆式两板结构转动精密调整架，其特征在于所述的调整装置为手动调整装置，其构成是一支撑座(105′)一端连接固定平板(119)，一丝杆(110′)的一端通过销钉(124)与手柄(125)相连，该丝杆(110′)的另一端安装在支撑座(105′)上的丝杆套(123)后，通过销钉(111)与轴承座(112)相连，驱动球头杆(115)的一端装有关节球轴承(102)，该关节球轴承(102)与驱动销(121)上的园孔相配，通过紧定螺钉(116)固紧，驱动球头杆(115)的另一端通过螺钉(113)将调心球轴承(114)固定在驱动球头杆(115)上，该调心球轴承(114)则与轴承座(112)相连。
全文摘要
一种二维连杆式两板结构转动精密调整架，其特点是包括镜架固定平板、镜架运动平板、两个带有关节球轴承的连杆机构、一个一端带有关节球轴承的直杆和一个调整装置。本发明具有结构简单、加工装配方便、稳定性好、大的调节放大比，造价低廉的特点。
文档编号G02B7/00GK1547051SQ20031010940
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月15日 优先权日2003年12月15日
发明者刘志刚, 庞向阳, 王国兴, 朱健强 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所