CN102091963A - 单层平面三自由度调整滑台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单层平面三自由度调整滑台,包括固定座和滑台,所述固定座为中空的矩形框架;特征是:在所述固定座的第一侧边上设有一个导向孔,在相邻第一侧边的第二侧边上设有两个导向孔,在导向孔内分别设置有弹簧导柱;在所述固定座上相对于第一侧边的第三侧边上设有两个螺纹孔,在第三侧边的螺纹孔内分别设有第二调节旋钮和第三调节旋钮;在所述固定座上相对于第二侧边的第四侧边上设有一个螺纹孔,在第四侧边的螺纹孔内设有第一调节旋钮;所述滑台卡卡设在三个弹簧导柱、第一调节旋钮、第二调节旋钮和第三调节旋钮之间。本发明结构简单,调整精度高,且性能稳定可靠,可适用于需要平面三自由度调整的精密微调机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种单层平面三自由度调整滑台,尤其是一种用于精密微调机构,如物料装载调整、激光的光路调整的调整滑台,属于机械自动化技术领域。
背景技术
在机械自动化技术领域,经常会用到调整平面位置的滑台,以便满足加工的需要。目前主要有两种类型的平面调整滑台:一种为双层的平面调整滑台,即X向移动为一层滑台,Y向移动为另一层滑台,此调整滑台的调整精度高,但是其结构复杂,产品成本高,且其外形尺寸大,不适用于对安装空间有限制的小巧精密的调整机构;另一种为单层的平面调整滑台,即X向和Y向移动共同使用同一滑台,此调整滑台结构简单,但因其没有导向装置,滑台在移动时可能会发生偏转,导致其调整精度不高,不适用于高精密调整机构。另外,上述两种的平面调整滑台只有两个自由度,即只可沿X向和Y向平移,不能够旋转调整,因此,目前的平面调整滑台在使用上都有一定的局限性,不可应用于需要平面三自由度调整,且安装空间有一定限制的精密微调机构。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种结构简单,调整精度高,操作方便的单层平面三自由度调整滑台。
按照本发明提供的技术方案,一种单层平面三自由度调整滑台,包括固定座和滑台,所述固定座为中空的矩形框架;特征是:在所述固定座的第一侧边上设有一个导向孔,在相邻第一侧边的第二侧边上设有两个导向孔,在导向孔内分别设置有弹簧导柱;在所述固定座上相对于第一侧边的第三侧边上设有两个螺纹孔,在第三侧边的螺纹孔内分别设有第二调节旋钮和第三调节旋钮;在所述固定座上相对于第二侧边的第四侧边上设有一个螺纹孔,在第四侧边的螺纹孔内设有第一调节旋钮;所述滑台卡卡设在三个弹簧导柱、第一调节旋钮、第二调节旋钮和第三调节旋钮之间。
所述弹簧导柱、第一调节旋钮、第二调节旋钮和第三调节旋钮与滑台接触的一端的端部呈半球形;所述滑台的侧边上设有V形槽。
所述弹簧导柱、第一调节旋钮、第二调节旋钮和第三调节旋钮的半球形端部卡入滑台侧边的V形槽内。
在所述弹簧导柱上套设有弹簧。
本发明结构简单,调整精度高,且性能稳定可靠,可适用于需要平面三自由度调整的精密微调机构。
附图说明
图1为本发明的立体图。
图2为本发明的正视图。
图3为图2的A-A视图。
图4为本发明的受力分析图。
图5为本发明的滑台逆时针旋转时的受力分析图。
图6为本发明的滑台顺时针旋转时的受力分析图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1~图3所示:单层平面三自由度调整滑台包括滑台11、弹簧导柱12、弹簧13、固定座14、第一调节旋钮15、第二调节旋钮16、第三调节旋钮17等。
本发明包括固定座14和滑台11,所述固定座14为中空的矩形框架;在所述固定座14的第一侧边上设有一个导向孔,在相邻第一侧边的第二侧边上设有两个导向孔,在导向孔内分别设置有弹簧导柱12;
在固定座14上相对于第一侧边的第三侧边上设有两个螺纹孔,在第三侧边的螺纹孔内分别设有第二调节旋钮16和第三调节旋钮17;在固定座14上相对于第二侧边的第四侧边上设有一个螺纹孔,在第四侧边的螺纹孔内设有第一调节旋钮15;
所述滑台卡11卡设在三个弹簧导柱12、第一调节旋钮15、第二调节旋钮16和第三调节旋钮17之间;
所述弹簧导柱12与滑台11接触的一端的端部呈半球形,所述第一调节旋钮15、第二调节旋钮16和第三调节旋钮17与滑台11接触的一端的端部呈半球形,使弹簧导柱12、第一调节旋钮15、第二调节旋钮16和第三调节旋钮17与滑台11的接触为点接触,减少滑台11移动时的摩擦;
所述滑台11的侧边上设有V形槽,所述弹簧导柱12、第一调节旋钮15、第二调节旋钮16和第三调节旋钮17的半球形端部卡入滑台11侧边的V形槽内,可防止滑台11沿上下方向移动或掉出;
在所述弹簧导柱12上套设有弹簧13。
本发明的工作原理:本发明通过拧动不同的调节旋钮可使滑台11沿X向、Y向平动和逆时针旋转、顺时针旋转;分别旋转第一调节旋钮15、第二调节旋钮16、第三调节旋钮17,可使滑台11沿X向、Y向移动和逆时针、顺时针旋转。
如图4所示,设本发明的滑台11的边长为L,第一调节旋钮15与滑台11的接触点为A,第二调节旋钮16与滑台11的接触点为B,第三调节旋钮17与滑台的接触点为C,固定座14的第二侧边上的弹簧导柱12与滑台11的接触点分别为D和E,固定座14的第一侧边上的弹簧导柱12与滑台11的接触点为F;第一调节旋钮15位于固定座14第四侧边的L/2处,第二调节旋钮16和第三调节旋钮17分别位于固定座14第三侧边的L/4处和L/2处,固定座14第一侧边上的弹簧导柱12位于L/2处,固定座14第二侧边上的弹簧导柱12分别位于L/4处和L/2处;固定座14第一侧边的弹簧导柱12上的弹簧力为Ff,固定座14第二侧边的弹簧导柱12上的弹簧力分别为Fe和Fd,第一调节旋钮15对滑台11的作用力为Fa,第二调节旋钮16对滑台11的作用力为Fb,第三调节旋钮17对滑台11的作用力为Fc;
拧动第一调节旋钮15调整滑台11沿X向移动,同时拧动第二调节旋钮16和第三调节旋钮17,使其同时进退来调整滑台11沿Y向移动,本发明的滑台受力如下:
X向受力平衡: Fa = Fd + Fe,
Y向受力平衡: Ff = Fb + Fc,
转矩 M =Fb×L/4 – Fc×L/4 + Fd ×L/4 – Fe ×L/4
=(Fb – Fc + Fd – Fe)×L/4,
因为Fb = Fc = Fa/2,设弹簧力 Fd = Fe,
所以转矩M = 0,滑台不发生旋转。
如图5所示,拧紧第三调节旋钮17,拧松第一调节旋钮15,此时滑台11以第二调节旋钮16与滑台11的接触点B点为支点逆时针旋转,其受力如下:
转矩M = Fc×L/2+Fd×L/4+Fe×3L/4–Ff×L/4–Fa×L/2,
设三个弹簧的压力相等 Fd = Fe = Ff=f,
因第一调节旋钮15为后退运动,所以Fa = 0,
那么 M = Fc ×L/2 + f ×L/4+ f× 3L/4 – f× L/4 – 0 × L/2
= Fc × L/2 + f×3L/4,
M > 0 滑台逆时针旋转。
如图6所示,拧进第一调节旋钮15,拧退第三调节旋钮17,此时滑台11以B点为支点顺时针旋转。其受力如下:
转矩 M = Fc× L/2 + Fd × L/4+ Fe × 3L/4 – Ff× L/4 – Fa × L/2,
设三个弹簧的压力相等 Fd = Fe = Ff=f ,
因第三调节旋钮17为后退运动,所以Fc = 0,
那么 M = 0 × L/2 + f× L/4+ f×3L/4 – f×L/4 – Fa×L/2
= f ×3L/4 – Fa ×L/2
= L/2 ( 3f/2 – Fa ),
设Fa > 3F/2,那么 M < 0 滑台11顺时针旋转。转动的角度决定于调节旋钮之间的距离和相对的调节量。
Claims (5)
1. 一种单层平面三自由度调整滑台,包括固定座(14)和滑台(11),所述固定座(14)为中空的矩形框架;其特征是:在所述固定座(14)的第一侧边上设有一个导向孔,在相邻第一侧边的第二侧边上设有两个导向孔,在导向孔内分别设置有弹簧导柱(12);在所述固定座(14)上相对于第一侧边的第三侧边上设有两个螺纹孔,在第三侧边的螺纹孔内分别设有第二调节旋钮(16)和第三调节旋钮(17);在所述固定座(14)上相对于第二侧边的第四侧边上设有一个螺纹孔,在第四侧边的螺纹孔内设有第一调节旋钮(15);所述滑台(11)卡设在三个弹簧导柱(12)、第一调节旋钮(15)、第二调节旋钮(16)和第三调节旋钮(17)之间。
2.如权利要求1所述的单层平面三自由度调整滑台,其特征是:所述弹簧导柱(12)、第一调节旋钮(15)、第二调节旋钮(16)和第三调节旋钮(17)与滑台(11)接触的一端的端部呈半球形。
3.如权利要求1所述的单层平面三自由度调整滑台,其特征是:所述
滑台(11)的侧边上设有V形槽。
4.如权利要求2所述的单层平面三自由度调整滑台,其特征是:所述弹簧导柱(12)、第一调节旋钮(15)、第二调节旋钮(16)和第三调节旋钮(17)的半球形端部卡入滑台(11)侧边的V形槽内。
5.如权利要求1所述的单层平面三自由度调整滑台,其特征是:在所述弹簧导柱(2)上套设有弹簧(13)。
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