一種超精密平臺調平裝置的製作方法

2024-02-24 17:50:15

專利名稱：一種超精密平臺調平裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種調平裝置。
背景技術：
隨著科學技術的不斷發展，民用和國防等領域對超精密載物平臺的需求不斷增 力口，對超精密平臺的結構、調整裝置和穩定性的要求也越來越高。例如超精密工具機主軸的調 平、各種顯微鏡的支撐系統、光學成像及光學檢測系統的基準平臺、微小機構及零件的裝配 平臺等。目前，一般的調平裝置採用單軸螺旋式調整，採用此結構存在調整精度低、穩定性 差等問題；自動調平裝置往往需要複雜的結構和較大的體積，且成本較高，操作複雜、應用 範圍局限。

發明內容
本發明的目的是為了解決目前單軸螺旋式調整的調平裝置存在調整精度低、穩定 性差及自動調平裝置需要複雜的結構和較大的體積、成本較高、操作複雜和應用範圍局限 的問題，提出了一種超精密平臺調平裝置。本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是所述調平裝置由槽形底座、水平 垂直調整機構、平臺、水平垂直調整定位機構和垂直定位機構構成，所述平臺由「00」級大理 石平板製成，水平垂直調整機構由第一斜墊、第一底座、第一調整機構、第一平面墊塊和第 一球頭調整墊塊構成，所述水平垂直調整定位機構由第一鎖緊件、第二球頭調整墊塊、第二 平面墊塊、第二調整機構、第二底座和第二斜墊構成，所述垂直定位機構由第三平面墊塊、 第三球頭調整墊塊和第二鎖緊件構成，槽形底座的兩個上端面中的一個上裝有第二底座， 槽形底座的兩個上端面中的剩餘一個上裝有第一底座和第三平面墊塊，第一底座、第二底 座和第三平面墊塊呈等腰三角形布置；
所述第一底座和第二底座均為L形，L形第一底座的水平板的上端面為斜面，第一底座 的斜面靠近槽形底座的槽的一端的高度小於第一底座的斜面另一端的高度，第一斜墊設置 在第一底座的斜面上，所述第一斜墊和第一底座通過第一調整機構連接，所述第一平面墊 塊設置在第一斜墊的上端面上，所述第一球頭調整墊塊的球面與第一平面墊塊的上端面接 觸，所述第一球頭調整墊塊的上端面與平臺的下端面固接；
L形第二底座的水平板的上端面為斜面，第二底座的斜面靠近槽形底座的槽的一端的 高度小於第二底座的斜面另一端的高度，第二斜墊設置在第二底座的斜面上，第二斜墊和 第二底座通過第二調整機構連接，第二平面墊塊上設有與第二球頭調整墊塊相匹配的第一 凹槽，所述第二球頭調整墊塊裝在第一凹槽內，所述第二球頭調整墊塊的上端面與平臺的 下端面固接，所述第二球頭調整墊塊、第二平面墊塊、第二斜墊和第二底座相對應處設有第 一通孔，所述第一鎖緊件穿過平臺和第一通孔與槽形底座連接；
所述第三平面墊塊設在槽形底座上，所述第三平面墊塊上設有V形凹槽，所述第三球頭調整墊塊的球頭裝在V形凹槽內，所述第三球頭調整墊塊的上端面與平臺的下端面固 接，所述第三球頭調整墊塊、第三平面墊塊相對應處設有第二通孔，所述第二鎖緊件穿過平 臺和第二通孔與槽形底座連接。本發明具有以下有益效果本發明的第一球頭調整墊塊的球面與第一平面墊塊的 平面接觸對、第三球頭調整墊塊的球面與V形凹槽的錐面接觸對和第二球頭調整墊塊的球 面和凹槽的球面接觸對共同作用，限制了平臺沿X、y、z軸三個方向的平動和繞x、y、z軸的 轉動自由度，這樣限制了平臺的三個平動自由度和三個轉動自由度，滿足六點定位原理，具 有較高的性能穩定；本發明採用三點球頭支撐方式，結構簡單、體積小、應用範圍廣且成本 較低；本發明操作簡單，對水平和垂直兩個方向同時調整，可以獲得很高的調整精度，平臺 由「00」級大理石平板製成，解析度可達0. 1 y m。


圖1是本發明的整體結構主視圖，圖2是圖1的B-B剖視圖，圖3是圖1的C-C剖 視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的調平裝置由槽形底座 1、水平垂直調整機構2、平臺9、水平垂直調整定位機構10和垂直定位機構18構成，所述平 臺9由「00」級大理石平板製成，水平垂直調整機構2由第一斜墊3、第一底座4、第一調整 機構24、第一平面墊塊7和第一球頭調整墊塊8構成，所述水平垂直調整定位機構10由第 一鎖緊件11、第二球頭調整墊塊12、第二平面墊塊13、第二調整機構25、第二底座16和第 二斜墊17構成，所述垂直定位機構18由第三平面墊塊19、第三球頭調整墊塊20和第二鎖 緊件21構成，槽形底座1的兩個上端面中的一個上裝有第二底座16，槽形底座1的兩個上 端面中的剩餘一個上裝有第一底座4和第三平面墊塊19，第一底座4、第二底座16和第三 平面墊塊19呈等腰三角形布置；
所述第一底座4和第二底座16均為L形，L形第一底座4的水平板的上端面為斜面，第 一底座4的斜面靠近槽形底座1的槽的一端的高度小於第一底座4的斜面另一端的高度， 第一斜墊3設置在第一底座4的斜面上，所述第一斜墊3和第一底座4通過第一調整機構 24連接，所述第一平面墊塊7設置在第一斜墊3的上端面上，所述第一球頭調整墊塊8的球 面與第一平面墊塊7的上端面接觸，所述第一球頭調整墊塊8的上端面與平臺9的下端面 固接；
L形第二底座16的水平板的上端面為斜面，第二底座16的斜面靠近槽形底座1的槽 的一端的高度小於第二底座16的斜面另一端的高度，第二斜墊17設置在第二底座16的斜 面上，第二斜墊17和第二底座16通過第二調整機構25連接，第二平面墊塊13上設有與第 二球頭調整墊塊12相匹配的第一凹槽13-1，所述第二球頭調整墊塊12裝在第一凹槽13-1 內，所述第二球頭調整墊塊12的上端面與平臺9的下端面固接，所述第二球頭調整墊塊12、 第二平面墊塊13、第二斜墊17和第二底座16相對應處設有第一通孔22，所述第一鎖緊件 11 (螺栓)穿過平臺9和第一通孔22與槽形底座1連接；
所述第三平面墊塊19設在槽形底座1上，所述第三平面墊塊19上設有V形凹槽19-1，所述第三球頭調整墊塊20的球頭裝在V形凹槽19-1內，所述第三球頭調整墊塊20的上端 面與平臺9的下端面固接，所述第三球頭調整墊塊20、第三平面墊塊19相對應處設有第二 通孔23，所述第二鎖緊件21 (螺栓)穿過平臺9和第二通孔23與槽形底座1連接。
具體實施方式
二 結合圖3說明本實施方式，本實施方式的第一調整機構24由第 一螺帽5和第一螺杆6構成，所述第一螺杆6穿過第一底座4的豎直板和第一斜墊3並將 二者連接在一起，位於第一底座4外的第一螺帽5與第一螺杆6旋接，此結構可獲得很高的 調整精度。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式的第二調整機構 25由第二螺帽14和第二螺杆15構成，所述第二螺杆15穿過第二底座16的豎直板和第二 斜墊17將二者連接在一起，位於第二底座16外的第二螺帽14與第二螺杆15旋接，此結構 可獲得很高的調整精度。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。工作原理平臺9安裝完成之後，第二球頭調整墊塊12的球面和第一凹槽13-1相 接觸，限制了平臺9在x、y、z三個方向的平動自由度(球面與球面接觸只能限制平臺在X、 y、z三個方向上的移動)，第二球頭調整墊塊12的球面可以繞其球心自由轉動，從而帶動平 臺9隨其轉動，因而無法限制平臺9繞x、y、z三個方向的轉動；第一球頭調整墊塊8的球面 與第一平面墊塊7的平面接觸對、第三球頭調整墊塊20的球面與V形凹槽19-1的錐面接 觸對和第二球頭調整墊塊12的球面和第一凹槽13-1的球面接觸對共同作用，首先限制了 平臺9繞x、y方向的轉動自由度，而後由於第三球頭調整墊塊20的球面與V形凹槽19-1 的錐面接觸對是球面與錐面相接觸，從而限制了平臺9繞z軸的轉動自由度，這樣限制了平 臺9的三個平動自由度和三個轉動自由度，滿足六點定位原理。平臺9調整時，通過旋轉調 整第二螺杆15，可以帶動調整第二斜墊17沿著調整第二底座16的斜面滑動，第二斜墊17 帶動第二平面墊塊13上下移動，第二平面墊塊13帶動第二球頭調整墊塊12運動，進而帶 動平臺9運動，通過調整第二螺帽14可以鎖緊，最終達到調整的目的。同理，通過旋轉調整 第一螺杆6可以帶動第一斜墊3沿著第一底座4的斜面滑動，調整第一斜墊3帶動第一平 面墊塊7上下移動，第一平面墊塊7帶動第一球頭調整墊塊8運動，進而帶動平臺9運動， 通過調整第一螺帽5可以鎖緊，最終達到調整的目的。
權利要求
一種超精密平臺調平裝置，其特徵在於所述調平裝置由槽形底座(1)、水平垂直調整機構(2)、平臺(9)、水平垂直調整定位機構(10)和垂直定位機構(18)構成，所述平臺(9)由「00」級大理石平板製成，水平垂直調整機構(2)由第一斜墊(3)、第一底座(4)、第一調整機構(24)、第一平面墊塊(7)和第一球頭調整墊塊(8)構成，所述水平垂直調整定位機構(10)由第一鎖緊件(11)、第二球頭調整墊塊(12)、第二平面墊塊(13)、第二調整機構(25)、第二底座(16)和第二斜墊(17)構成，所述垂直定位機構(18)由第三平面墊塊(19)、第三球頭調整墊塊(20)和第二鎖緊件(21)構成，槽形底座(1)的兩個上端面中的一個上裝有第二底座(16)，槽形底座(1)的兩個上端面中的剩餘一個上裝有第一底座(4)和第三平面墊塊(19)，第一底座(4)、第二底座(16)和第三平面墊塊(19)呈等腰三角形布置；所述第一底座(4)和第二底座(16)均為L形，L形第一底座(4)的水平板的上端面為斜面，第一底座(4)的斜面靠近槽形底座(1)的槽的一端的高度小於第一底座(4)的斜面另一端的高度，第一斜墊(3)設置在第一底座(4)的斜面上，所述第一斜墊(3)和第一底座(4)通過第一調整機構(24)連接，所述第一平面墊塊(7)設置在第一斜墊(3)的上端面上，所述第一球頭調整墊塊(8)的球面與第一平面墊塊(7)的上端面接觸，所述第一球頭調整墊塊(8)的上端面與平臺(9)的下端面固接；L形第二底座(16)的水平板的上端面為斜面，第二底座(16)的斜面靠近槽形底座(1)的槽的一端的高度小於第二底座(16)的斜面另一端的高度，第二斜墊(17)設置在第二底座(16)的斜面上，第二斜墊(17)和第二底座(16)通過第二調整機構(25)連接，第二平面墊塊(13)上設有與第二球頭調整墊塊(12)相匹配的第一凹槽(13-1)，所述第二球頭調整墊塊(12)裝在第一凹槽(13-1)內，所述第二球頭調整墊塊(12)的上端面與平臺(9)的下端面固接，所述第二球頭調整墊塊(12)、第二平面墊塊(13)、第二斜墊(17)和第二底座(16)相對應處設有第一通孔(22)，所述第一鎖緊件(11)穿過平臺(9)和第一通孔(22)與槽形底座(1)連接；所述第三平面墊塊(19)設在槽形底座(1)上，所述第三平面墊塊(19)上設有V形凹槽(19-1)，所述第三球頭調整墊塊(20)的球頭裝在V形凹槽(19-1)內，所述第三球頭調整墊塊(20)的上端面與平臺(9)的下端面固接，所述第三球頭調整墊塊(20)、第三平面墊塊(19)相對應處設有第二通孔(23)，所述第二鎖緊件(21)穿過平臺(9)和第二通孔(23)與槽形底座(1)連接。
2.根據權利要求1所述一種超精密平臺調平裝置，其特徵在於所述第一調整機構(24) 由第一螺帽(5)和第一螺杆(6)構成，所述第一螺杆(6)穿過第一底座(4)的豎直板和第一 斜墊(3)並將二者連接在一起，位於第一底座(4)外的第一螺帽(5)與第一螺杆(6)旋接。
3.根據權利要求1或2所述一種超精密平臺調平裝置，其特徵在於所述第二調整機構 (25)由第二螺帽(14)和第二螺杆(15)構成，所述第二螺杆(15)穿過第二底座(16)的豎直 板和第二斜墊(17)將二者連接在一起，位於第二底座(16)外的第二螺帽(14)與第二螺杆 (15)旋接。
全文摘要
一種超精密平臺調平裝置，它涉及一種調平裝置。本發明的目的是解決目前單軸螺旋式調整的調平裝置存在調整精度低、穩定性差及自動調平裝置需要複雜的結構和較大的體積、成本較高、操作複雜和應用範圍局限的問題。槽形底座上裝有第二底座、第一底座和第三平面墊塊，第一底座、第二底座和第三平面墊塊呈等腰三角形布置；第一斜墊設置在第一底座上，第一斜墊和第一底座通過第一調整機構連接，平面墊塊設置在第一斜墊上，第一球頭調整墊塊與平臺固接；第二斜墊設置在第二底座上，第二斜墊和第二底座通過第二調整機構連接，第二球頭調整墊塊裝在凹槽內，第二球頭調整墊塊與平臺固接。本發明可以廣泛應用於超精密工具機、光學檢測與成像等領域。
文檔編號F16H25/20GK101876393SQ201010195838
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者劉海濤, 孫雅洲, 張龍江, 梁迎春, 許喬 申請人:哈爾濱工業大學