导轨一 15，所述的X向滚动导轨滑块一 16与X向滚动导轨一 15滑动连接；基座I上设有两个平台1-1，所述的两个平台1-1位于X向滚动导轨一 15的外侧，两个平台1-1相对于基座I的X向中心线对称设置，每个平台1-1上均设有一个安装孔，每个所述的安装孔内匹配装有一个滚珠导套2，所述的两个导杆锁紧支架5沿X向固定在基座I上；每个导杆锁紧支架5上端中部设有轴孔，轴孔的侧壁沿轴向开缝，每个轴向开缝的轴孔内分别固定装有一个所述的导杆锁紧套环4，导杆锁紧套环4与滚珠导套2同轴设置；所述的X向滑块18的下端面为水平面且与X向滚动导轨滑块一 16固接，X向滑块18的上端面为斜面，X向滑块18的斜面与所述的滑块连接板17贴合并固接，X向滑块18的后端中部与所述的滚针导向器8连接；所述的Z向滑块14的上端面为水平面，Z向滑块14的下端面为斜面，Z向滑块14的斜面与所述的X向滚动导轨二 19贴合且固接，X向滚动导轨二 19与所述的X向滚动导轨滑块二 20滑动连接，X向滚动导轨滑块二 20的下端面与滑块连接板17上端面贴合且固接(从而与X向滑块18相连，Z向滑块14的斜面与X向滑块18的斜面斜度一致)，由Z向滑块14和X向滑块18组成楔形滑块；Z向滑块14下端面与所述的两个升降导杆6固接，两个升降导杆6各与相对应的滚珠导套2和导杆锁紧套环4相配合；基座I的后端固定有所述的微分头支座7，微分头支座7上设有安装孔，微分头支座7的安装孔内固定有所述的微分头锁紧套环11，所述的微分头10通过微分头锁紧套环11锁紧固定，微分头10的输出杆通过联轴器9与滚针导向器8相连。
[0019]X向滚动导轨一 15、X向滚动导轨滑块一 16、X向滚动导轨二 19及X向滚动导轨滑块二 20均为市场外购件；滚珠导套2、滚针导向器8、联轴器9及微分头10也为市场外购件。
[0020]优选的是:如图1所示，所述的X向滑块18的后端中部设有螺纹孔，滚针导向器8与X向滑块18所述的螺纹孔螺纹连接，使得滚针导向器8拆卸方便。
[0021]如图6~图9所示，微分头锁紧套环11及导杆锁紧套环4的侧壁上均设有开缝，保证了微分头锁紧套环11紧固在微分头支座7的安装孔内，以及导杆锁紧套环4紧固在导杆锁紧支架5的轴孔内。
[0022]【具体实施方式】二:如图3及图5所示，【具体实施方式】一所述的亚微米级精密升降装置，所述的导杆锁紧套环4与导杆锁紧支架5之间通过锁紧螺钉3连接将导杆锁紧套环4固定。
[0023]【具体实施方式】三:如图5所示，【具体实施方式】一所述的亚微米级精密升降装置，所述的亚微米级精密升降装置还包括上保护罩12和下保护罩13 ;所述的下保护罩13与基座I侧壁固接，所述的楔块机构、锁紧机构以及螺旋机构中的微分头支座7、滚针导向器8、联轴器9、微分头锁紧套环11及微分头10的输出杆均设置在下保护罩13内，下保护罩13的上端设有所述的上保护罩12，所述的上保护罩12与Z向滑块14侧壁固接。该技术方案的效果是:可使装置封闭，防止灰尘进入，且易于维护。
[0024]【具体实施方式】四:如图1所示，【具体实施方式】一、二或三所述的亚微米级精密升降装置，所述的Z向滑块14的斜面的斜度与X向滑块18的斜面的斜度相同均为1:10。该技术方案的效果是:可保证Z向位移分辨率达到I μ m，提高了位移分辨率。
[0025]本发明的工作原理:本发明的基座I上设有两种规格的沉孔，可通过螺钉直接将基座I连接在M8的T形块上，也可将基座I连接到垫高块上后再将基座I与垫高块一起连接在M8的T形块上，进而增加装置的基础高度，以满足不同输出高度的需要。
[0026]基座I后端固定有微分头10 (X向)，微分头10的输出杆会输出两种运动，一种是X向的直线运动，另一种是输出杆的旋转运功，将微分头10的输出杆与联轴器9相连，再将联轴器9与固定在X向滑块18上的滚针导向器8相连，可以只将微分头10的X方向的直线运动(伸长或缩短)实时地传递给X向滑块18，从而使得X向滑块18能够跟随微分头10一同运动。X向滑块18沿X向滚动导轨一 15前后移动，通过楔形滑块相对运动以及升降导杆6和滚珠导套2的限制作用把X方向的运动转换为Z方向的运动，工作台面(即Z向滑块14)上升或下降，从而调整装置高度。当工作台面处于理想工作位置时，将装置两侧的锁紧螺钉3拧紧，导杆锁紧套环4与导杆锁紧支架5锁紧固定，随之工作台面下的升降导杆锁紧固定，使得施加在工作台面上的动态力不会影响装置的定位精度，工作台面保持稳定的Z向位置。微分头10每转一小格X向滑块会移动0.0lmm，楔形滑块的配合面是一个1:10的斜面，所以Z向位移分辨率可达I μπι。
[0027]本发明中，采用微分头10驱动，此外，还可以将微分头10换成直线电机、线性促动器等其他驱动方式的装置都应涵盖在本发明的保护范围内。
[0028]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，这些【具体实施方式】都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种亚微米级精密升降装置，包括基座(I)、螺旋机构、楔块机构及锁紧机构；其特征是:所述的螺旋机构包括微分头支座(7)、滚针导向器(8)、联轴器(9)、微分头(10)及微分头锁紧套环(11);所述的楔块机构包括Z向滑块(14)、X向滚动导轨一(15)、X向滚动导轨滑块一(16)、滑块连接板(17)、X向滑块(18)、X向滚动导轨二(19)及X向滚动导轨滑块二(20);所述的锁紧机构包括两个滚珠导套(2)、两个导杆锁紧套环(4)、两个导杆锁紧支架(5)及两个升降导杆(6); 所述的基座⑴上固定有X向滚动导轨一(15)，所述的X向滚动导轨滑块一(16)与X向滚动导轨一(15)滑动连接；基座I上设有两个平台(1-1)，所述的两个平台(1-1)位于X向滚动导轨一(15)的外侧，两个平台(1-1)相对于基座(I)的X向中心线对称设置，每个平台(1-1)上均设有一个安装孔，每个所述的安装孔内匹配装有一个滚珠导套(2)，所述的两个导杆锁紧支架(5)沿X向固定在基座(I)上；每个导杆锁紧支架(5)上端中部设有轴孔，轴孔的侧壁沿轴向开缝，每个轴向开缝的轴孔内分别固定装有一个所述的导杆锁紧套环(4)，导杆锁紧套环⑷与滚珠导套(2)同轴设置；所述的X向滑块(18)的下端面为水平面且与X向滚动导轨滑块一(16)固接，X向滑块(18)的上端面为斜面，X向滑块(18)的斜面与所述的滑块连接板(17)贴合并固接，X向滑块(18)的后端中部与所述的滚针导向器(8)连接；所述的Z向滑块(14)的上端面为水平面，Z向滑块(14)的下端面为斜面，Z向滑块(14)的斜面与所述的X向滚动导轨二(19)贴合且固接，X向滚动导轨二(19)与所述的X向滚动导轨滑块二(20)滑动连接，X向滚动导轨滑块二(20)的下端面与滑块连接板(17)上端面贴合且固接，由Z向滑块(14)和X向滑块(18)组成楔形滑块；Z向滑块(14)下端面与所述的两个升降导杆￠)固接，两个升降导杆(6)各与相对应的滚珠导套(2)和导杆锁紧套环(4)相配合；基座(I)的后端固定有所述的微分头支座(7)，微分头支座(7)上设有安装孔，微分头支座(7)的安装孔内固定有所述的微分头锁紧套环(11)，所述的微分头(10)通过微分头锁紧套环(11)锁紧固定，微分头(10)的输出杆通过联轴器(9)与滚针导向器⑶相连。
2.根据权利要求1所述的亚微米级精密升降装置，其特征是:所述的导杆锁紧套环(4)与导杆锁紧支架(5)之间通过锁紧螺钉(3)固定连接。
3.根据权利要求1所述的亚微米级精密升降装置，其特征是:所述的亚微米级精密升降装置还包括上保护罩(12)和下保护罩(13);所述的下保护罩(13)与基座⑴侧壁固接，所述的楔块机构、锁紧机构以及螺旋机构中的微分头支座(7)、滚针导向器(8)、联轴器(9)、微分头锁紧套环(11)及微分头(10)的输出杆均设置在下保护罩(13)内，下保护罩(13)的上端设有所述的上保护罩(12)，所述的上保护罩(12)与Z向滑块(14)侧壁固接。
4.根据权利要求1、2或3所述的亚微米级精密升降装置，其特征是:所述的Z向滑块(14)的斜面的斜度与X向滑块(18)的斜面的斜度相同均为1:10。
【专利摘要】亚微米级精密升降装置，属于微位移技术领域。具有高灵敏度和灵活性，结构简单、调整方便、能够达到亚微米级精度，且成本低廉。基座上固定有导杆锁紧支架及与X向滚动导轨滑块滑动连接的X向滚动导轨一，基座的安装孔内装有滚珠导套，导杆锁紧支架内固定有导杆锁紧套环，X向滑块与X向滚动导轨滑块一和滑块连接板固接，X向滑块与滚针导向器连接；与X向滚动导轨滑块二滑动连接的X向滚动导轨二与Z向滑块固接，X向滚动导轨滑块二与滑块连接板固接，Z向滑块与升降导杆固接，升降导杆与滚珠导套和导杆锁紧套环相配合；微分头通过安装在微分头支座内的微分头锁紧套环锁紧，微分头通过联轴器与滚针导向器相连。本发明用于亚微米级升降场合。
【IPC分类】G12B5-00
【公开号】CN104681103
【申请号】CN201510108120
【发明人】李增强, 宋雨轩, 孙涛, 胡振江, 赵学森
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月12日