一种使用螺纹压电马达的光学调整架的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种使用螺纹压电马达的光学调整架，以解决当前光学调整架采用手动螺杆调节，导致精度低、响应速度慢、应用环境受限等问题。本实用新型包括顶部组件、螺纹压电马达和底部组件，顶部组件包括固定安装架、安装调整架、复位弹簧和复位弹簧安装棒，螺纹压电马达包括螺纹轴、封装架、弹性金属体、紧固螺钉、压电片和封装盖，底部组件包括连杆、镜座组件和支撑底座。施加超声频段激励信号于压电片，激发弹性金属体产生两列驻波振动模态，利用模态叠加耦合产生行波，驱动螺纹轴实现运动输出，在复位弹簧作用下实现精密调节。本实用新型具有调节精度高、响应速度快、环境适应能力强等优势，在光学精密仪器技术领域具有广泛的应用前景。
【专利说明】
一种使用螺纹压电马达的光学调整架
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种使用螺纹压电马达的光学调整架，属于精密光学器件技术领域。
【背景技术】
[0002]光学调整架是精密光学仪器中重要的组成部分，光学元件调整架从结构上来说，通常包括:固定板、活动板、驱动机构、复位机构(弹簧)以及锁紧机构等，被广泛应用于精密光学试验中。其主要用于光学元器件的装夹、调整以及光束方向的调节，从而实现光束的快速精确定位。近年来，随着精密光学、激光系统的快速发展，对光学试验的要求不断提高，进而对于光学元器件精密调节的要求也越来越高。
[0003]中国发明专利《整体式二维光学调整架》，授权公告号为CN102073117B，授权公布日为2012年07月18日，公开的整体式二维光学调整架，其包括调节体，调节体整体的三分之一和三分之二处设有两个平行且开口方向相互垂直的狭缝，在调节体的顶面和一侧面分别设有紧固片，在调节体的正面中心处通过镜片压环固定有镜片，在调节体的后面安装有两个调节螺杆，两个调节螺杆位置分别位于调节体的两个狭缝的开口侧，在每个狭缝的中间装有压簧，压簧穿套在调节螺杆上；中国发明专利《一种光学调整架》，授权公告号为CN102062919B，授权公布日为2014年10月15日，公开的一种光学调整架，主要包括凸球关节、凹球关节、调节固定螺钉和压紧球关节，光学件固定在凸球关节上，通过调节凸球关节与凹球关节的相对位置，便可调节光学件到光路所需的位置；中国实用新型专利《调整架》，授权公告号为CN 204534032U，授权公布日为2015年08月05日，公开的调整架包括第一支撑件、高度调节装置和角度调节装置，第一支撑件包括第一表面，调整架在与外部支撑面接触时通过第一表面为待测元件提供支撑，高度调节装置设置于第一支撑件，高度调节装置配置为在调整架与外部支撑面接触时对第一支撑件的高度进行调节的装置，角度调节装置设置于第一支撑件，角度调节装置配置为在调整架与外部支撑面接触时对第一表面与外部支撑面之间的角度进行调节的装置。
[0004]上述几种实现方式的光学调整架，其虽能实现光学元件的调节，但由于其主要采用手动螺杆进行调节，导致其存在调节精度低、响应速度慢、应用环境受限等问题，严重制约了光学调整架在精密光学仪器技术领域的应用与发展。
【发明内容】
[0005]为解决当前光学调整架由于主要采用手动螺杆实现光学元件的调节，从而导致其存在调节精度低、响应速度慢、应用环境受限等问题，本实用新型公开了一种使用螺纹压电马达的光学调整架。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:所述一种使用螺纹压电马达的光学调整架由顶部组件、螺纹压电马达和底部组件组成。所述顶部组件包括固定安装架、安装调整架、复位弹簧和复位弹簧安装棒;所述固定安装架设置有马达固定安装孔、双耳形复位弹簧安装孔、连杆弧形安装孔和圆球结构;所述马达固定安装孔用于螺纹压电马达的过盈紧固连接，所述双耳形复位弹簧安装孔与复位弹簧布置孔通过复位弹簧安装棒实现复位弹簧的安装，所述连杆弧形安装孔的内侧设置有锁紧螺钉a，其用于连杆的锁紧安装，所述圆球结构与球窝结构配合连接。所述安装调整架设置有圆柱滚子接触面、球窝结构、复位弹簧布置孔和光束转向组件，所述固定安装架和安装调整架之间通过复位弹簧连接。所述螺纹压电马达包括螺纹轴、封装架、弹性金属体、紧固螺钉、压电片和封装盖;所述螺纹轴设置有外螺纹，其与弹性金属体的内螺纹旋合连接，所述螺纹轴端部设置有解耦球头;所述封装架一侧端部设置有通孔，其用于实现螺纹轴的运动输出;所述封装架一侧端部设置有光滑圆周面，其与固定安装架的马达固定安装孔过盈配合连接实现螺纹压电马达的固定安装;所述封装架的外圆周表面上沿圆周方向均匀设置有紧固螺钉的安装孔，所述封装架另一侧端部设置有封装内螺纹，其与封装盖的封装外螺纹旋合连接;所述弹性金属体两侧端部设置有内连接螺纹，所述弹性金属体沿圆周方向设置有4n个外平面，用于压电片的胶粘连接，其中η为大于等于I的整数，所述弹性金属体的外平面沿圆周方向设置有锥孔，通过紧固螺钉实现弹性金属体的固定安装;所述压电片为4η片采用d31激振模式的矩形压电陶瓷片，均沿厚度方向极化;所述封装盖一侧端部设置有导线孔，用于压电片通电导线的引出，所述封装盖另一侧端部设置有封装外螺纹。所述底部组件包括连杆、镜座组件和支撑底座;所述连杆上侧端部设置有阶梯孔，连杆与顶部组件之间通过锁紧螺钉a进行锁紧连接;所述镜座组件设置有交叉压块和手动调节螺杆，所述交叉压块上设置有锁紧螺钉b，通过锁紧螺钉b实现镜座组件在连杆上高度的调节和锁紧，所述手动调节螺杆可实现整个圆周方向上的旋转，所述底座与连杆之间过盈配合连接。
[0007]本实用新型的有益效果:本实用新型一种使用螺纹压电马达的光学调整架，通过施加超声频段内(一般大于20 kHz)的交流激励电信号于压电片，激发弹性金属体产生两列驻波振动模态，利用振动模态的叠加耦合产生行波，驱动螺纹压电马达的螺纹轴实现旋转-直线运动输出，进而实现本实用新型的精密调节。本实用新型解决了当前光学调整架由于主要采用手动螺杆实现调节而存在的调节精度低、响应速度慢、应用环境受限等问题，具有定位精度高、响应速度快、环境适应能力强等优势，在光学精密仪器技术领域具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0008]图1所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的结构示意图；
[0009]图2所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的顶部组件的结构示意图；
[0010]图3所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的结构示意图；
[0011]图4所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的爆炸视图；
[0012]图5所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的螺纹轴的结构示意图；
[0013]图6所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的封装架的结构示意图；
[0014]图7所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的封装架的侧视图；
[0015]图8所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的弹性金属体的结构示意图；
[0016]图9所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的螺纹压电马达的封装盖的结构示意图；
[0017]图10所示为本实用新型提出的一种使用螺纹压电马达的光学调整架的底部组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:结合图1?图10说明本实施方式。本实施方式提供了一种使用螺纹压电马达的光学调整架的具体实施方案。所述一种使用螺纹压电马达的光学调整架由顶部组件1、螺纹压电马达2和底部组件3组成。
[0019]所述顶部组件I包括固定安装架1-1、安装调整架1-2、复位弹簧1-3和复位弹簧安装棒1-4;所述固定安装架1-1设置有马达固定安装孔1-1-1、双耳形复位弹簧安装孔1-1-2、连杆弧形安装孔1-1-3和圆球结构1-1-5;所述马达固定安装孔1-1-1用于螺纹压电马达2的过盈紧固连接，所述双耳形复位弹簧安装孔1-1-2与复位弹簧布置孔1-2-3通过复位弹簧安装棒1-4实现复位弹簧1-3的安装，所述连杆弧形安装孔1-1-3的内侧设置有锁紧螺钉a 1-
1-4，其用于连杆3-1的锁紧安装，所述圆球结构1-1-5与球窝结构1-2-2配合连接。所述安装调整架1-2设置有圆柱滚子接触面1-2-1、球窝结构1-2-2、复位弹簧布置孔1-2-3和光束转向组件1-2-4，所述固定安装架1-1和安装调整架1-2之间通过复位弹簧1-3连接。
[0020]所述螺纹压电马达2包括螺纹轴2-1、封装架2-2、弹性金属体2-3、紧固螺钉2-4、压电片2-5和封装盖2-6;所述螺纹轴2-1设置有外螺纹2-1-1，其与弹性金属体2-3的内螺纹2-3-1旋合连接，所述螺纹轴2-1端部设置有解耦球头2-1-2;所述封装架2-2—侧端部设置有通孔2-2-1，其用于实现螺纹轴2-1的运动输出;所述封装架2-2—侧端部设置有光滑圆周面
2-2-2，其与固定安装架1-1的马达固定安装孔1-1-1过盈配合连接实现螺纹压电马达2的固定安装;所述封装架2-2的外圆周表面上沿圆周方向均匀设置有紧固螺钉2-4的安装孔2-2-3，所述封装架2-2另一侧端部设置有封装内螺纹2-2-4，其与封装盖2-6的封装外螺纹2-6-1旋合连接;所述弹性金属体2-3两侧端部设置有内连接螺纹2-3-1，所述弹性金属体2-3沿圆周方向设置有4n个外平面2-3-3，用于压电片2-5的胶粘连接，其中η为大于等于I的整数，所述弹性金属体2-3的外平面2-3-3沿圆周方向设置有锥孔2-3-2，通过紧固螺钉2-4实现弹性金属体2-3的固定安装;所述压电片2-5为4η片采用d31激振模式的矩形压电陶瓷片，均沿厚度方向极化;所述封装盖2-6—侧端部设置有导线孔2-6-2，用于压电片2-5通电导线的引出，所述封装盖2-6另一侧端部设置有封装外螺纹2-6-1。
[0021]所述底部组件3包括连杆3-1、镜座组件3-2和支撑底座3-3;所述连杆3-1上侧端部设置有阶梯孔3-1-1，连杆3-1与顶部组件I之间通过锁紧螺钉a 1-1-4进行锁紧连接;所述镜座组件3-2设置有交叉压块3-2-1和手动调节螺杆3-2-3，所述交叉压块3-2-1上设置有锁紧螺钉b 3-2-2，通过锁紧螺钉b 3-2-2实现镜座组件3-2在连杆3-1上高度的调节和锁紧，所述手动调节螺杆3-2-3可实现整个圆周方向上的旋转，所述底座3-3与连杆3-1之间过盈配合连接。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式提供了一种使用螺纹压电马达的光学调整架精密调节方法的具体实施方案。所述一种使用螺纹压电马达的光学调整架的精密调节方法如下所不O
[0023]所述4n片压电片2-5中相互间隔布置的2n片压电片2-5构成激振组A，并通以某一超声频段内(一般大于20 kHz)的正弦波激励电信号，激发弹性金属体2-3产生某一驻波振动模态;所述4n片压电片2-5中其余相互间隔布置的2n片压电片2-5构成激振组B，并通以同一频率的余弦波激励电信号，激发弹性金属体2-3产生另一驻波振动模态；当激振组A与激振组B所施加激励电信号的相位差为90度时，两列驻波振动模态叠加耦合形成正向运动行波，驱动螺纹压电马达2中的螺纹轴2-1实现正向运动输出；当激振组A与激振组B所施加激励电信号的相位差为270度时，两列驻波振动模态叠加耦合形成反向运动行波，驱动螺纹压电马达2中的螺纹轴2-1实现反向运动输出；在复位弹簧1-3的作用下可实现本实用新型的精密调节。
【主权项】
1.一种使用螺纹压电马达的光学调整架，由顶部组件(I)、螺纹压电马达(2)和底部组件(3)组成;其特征在于:所述顶部组件(I)包括固定安装架(1-1)、安装调整架(1-2)、复位弹簧(1-3)和复位弹簧安装棒(1-4);所述固定安装架(1-1)设置有马达固定安装孔(1-1-1)、双耳形复位弹簧安装孔(1-1-2)、连杆弧形安装孔(1-1-3)和圆球结构(1-1-5);所述马达固定安装孔(1-1-1)用于螺纹压电马达(2)的过盈紧固连接，所述双耳形复位弹簧安装孔(1-1-2)与复位弹簧布置孔(1-2-3)通过复位弹簧安装棒(1-4)实现复位弹簧(1-3)的安装，所述连杆弧形安装孔(1-1-3)的内侧设置有锁紧螺钉a(l-l-4)，其用于连杆(3-1)的锁紧安装，所述圆球结构(1-1-5)与球窝结构(1-2-2)配合连接;所述安装调整架(1-2)设置有圆柱滚子接触面(1-2-1)、球窝结构(1-2-2)、复位弹簧布置孔(1-2-3)和光束转向组件(1-2-4)，所述固定安装架(1-1)和安装调整架(1-2)之间通过复位弹簧(1-3)连接;所述螺纹压电马达(2 )包括螺纹轴(2-1)、封装架(2-2)、弹性金属体(2-3 )、紧固螺钉(2-4 )、压电片(2-5 )和封装盖(2-6 );所述螺纹轴(2-1)设置有外螺纹(2-1-1),其与弹性金属体(2-3 )的内螺纹(2-3-1)旋合连接，所述螺纹轴(2-1)端部设置有解耦球头(2-1-2);所述封装架(2-2)—侧端部设置有通孔(2-2-1)，其用于实现螺纹轴(2-1)的运动输出；所述封装架(2-2)—侧端部设置有光滑圆周面(2-2-2)，其与固定安装架(1-1)的马达固定安装孔(1-1-1)过盈配合连接实现螺纹压电马达(2)的固定安装;所述封装架(2-2)的外圆周表面上沿圆周方向均匀设置有紧固螺钉(2-4)的安装孔(2-2-3)，所述封装架(2-2)另一侧端部设置有封装内螺纹(2-2-4)，其与封装盖(2-6)的封装外螺纹(2-6-1)旋合连接;所述弹性金属体(2-3)两侧端部设置有内连接螺纹(2-3-1)，所述弹性金属体(2-3)沿圆周方向设置有4n个外平面(2-3-3)，用于压电片(2-5)的胶粘连接，其中η为大于等于I的整数，所述弹性金属体(2-3)的外平面(2-3-3)沿圆周方向设置有锥孔(2-3-2)，通过紧固螺钉(2-4)实现弹性金属体(2-3)的固定安装；所述压电片(2-5)为4η片采用d31激振模式的矩形压电陶瓷片，均沿厚度方向极化;所述封装盖(2-6)—侧端部设置有导线孔(2-6-2)，用于压电片(2-5)通电导线的引出，所述封装盖(2-6)另一侧端部设置有封装外螺纹(2-6-1);所述底部组件(3)包括连杆(3-1)、镜座组件(3-2)和支撑底座(3-3);所述连杆(3-1)上侧端部设置有阶梯孔(3-1-1)，连杆(3-1)与顶部组件(I)之间通过锁紧螺钉a(l-l-4)进行锁紧连接;所述镜座组件(3-2)设置有交叉压块(3-2-1)和手动调节螺杆(3-2-3)，所述交叉压块(3-2-1)上设置有锁紧螺钉b(3-2-2)，通过锁紧螺钉b(3-2-2)实现镜座组件(3-2)在连杆(3-1)上高度的调节和锁紧，所述手动调节螺杆(3-2-3)可实现整个圆周方向上的旋转，所述底座(3-3)与连杆(3-1)之间过盈配合连接。
【文档编号】H02N2/12GK205450401SQ201620214034
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】李静, 程廷海, 张邦成, 柳虹亮
【申请人】长春工业大学