CN103567954B - 二维调整机构及二维调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维调整机构，用于调整被调整件在支撑件的表面上的位置，包括联结件、预紧加载单元以及调整驱动单元，所述预紧加载单元通过所述联结件将所述被调整件压在支撑件的表面上，所述调整驱动单元和所述预紧加载单元连接，用以提供驱动力。本发明还公开了一种采用如上所述的二维调整机构的二维调整方法。本发明提供的二维调整机构及二维调整方法，能够解决空间约束，在有限空间实现二维独立调整，同时，可以提高调整定位精度，降低调整完成后的锁紧误差，另外，调整完成后可以从被调整件上拆除该二维调整机构，不影响被调整件的长期稳定性。

Description

二维调整机构及二维调整方法

技术领域

本发明涉及一种二维调整机构及二维调整方法。

背景技术

精密仪器在装调过程中，往往不能通过直接加工达到定位固定精度，而是需要通过各种调节方案来实现。在一个平面内调整即二维调整，往往通过互相垂直的两个方向来调整，同时需要两个方向调整的过程中解偶，以达到快速调整至所需要的位置的目的，在调整完成后，通过固定方式确定该元件在整个组件中的位置。

现有的二维调整结构，如图4所示，通过互相垂直的两个导向杆，分解成两层结构，实现被调整件的二维联动调节，调整过程中以光杆作为导向杆，丝杆作为驱动件。另外，也有通过顶丝作为驱动件，弹簧作为回复力实现二维调整。以上方式调整对普通零部件调整定位可以实现，但涉及精密零部件，存在以下缺点：

1.该结构受空间约束，在精密调整仪器中，无法在被调整件中实现这种结构。

2.该调整方式存在定位精度不高和固定锁紧误差大。

3.该结构调整完成后，无法从被调整件拆除，影响被调整件的长期稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维调整机构，能够解决空间约束，在有限空间实现这种二维独立调整，同时，可以提高调整定位精度，降低调整完成后的锁紧误差，另外，调整完成后从被调整件上拆除该二维调整机构，不影响被调整件的长期稳定性。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种二维调整机构，用于调整被调整件在支撑件的表面上的位置，包括联结件、预紧加载单元以及调整驱动单元，所述预紧加载单元通过所述联结件将所述被调整件压在支撑件的表面上，所述调整驱动单元和所述预紧加载单元连接，用以提供驱动力。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述预紧加载单元包括柔性件、杠杆机构、预紧螺钉、止动顶丝以及夹持板，所述柔性件的一端与所述联结件固定连接，所述柔性件的另一端与杠杆机构的输出端连接，所述杠杆机构安装于所述夹持板上，所述预紧螺钉设置于杠杆机构的输入端，所述止动顶丝设置于所述夹持板上，通过调整止动顶丝能够固定所述杠杆机构。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述杠杆机构包括支撑块、轴销以及轴销螺母，所述支撑块通过轴销及轴销螺母安装于所述夹持板上，所述支撑块能够以所述轴销为旋转轴转动，所述柔性件的另一端与所述支撑块的一端连接，所述支撑块的另一端设置有与所述预紧螺钉匹配的螺钉孔，通过调整止动顶丝能够使得止动顶丝的一端挤压并固定所述支撑块。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述柔性件采用单轴柔性铰链结构，柔性件的铰链轴方向平行于支撑件的表面。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述调整驱动单元包括转接板以及驱动滑台，所述驱动滑台通过所述转接板与所述预紧加载单元连接。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述驱动滑台采用由滑台导轨和微分头组成的手动滑台。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述驱动滑台采用自动运动台。

优选的，在上述的二维调整机构中，所述转接板与所述夹持板以垂直方式固定连接。

本发明还公开了一种二维调整方法，包括如下步骤：

首先，将被调整件通过固定螺钉固定于支撑件上后，组装如上所述的二维调整机构，使得联结件分别与被调整件和柔性件的一端固定连接；

然后，松开固定螺钉后，通过调整预紧螺钉，使得柔性件形变，柔性件形变产生的弹性力将被调整件密贴于支撑件的表面上；

接着，利用调整驱动单元使得被调整件到达所需位置；

接着，调整达到预定精度后锁紧被调整件的固定螺钉，完成被调整件的定位固定；

最后，拆除联结件、预紧加载单元和调整驱动单元，实现二维调整结构和被调整件的分离；

最后，通过固定螺钉将被调整件固定在支撑件上后，拆除联结件、预紧加载单元和调整驱动单元，实现二维调整结构和被调整件的分离。

本发明提供的二维调整机构及二维调整方法，采用联结件、预紧加载单元以及调整驱动单元，所述预紧加载单元通过所述联结件将所述被调整件压在支撑件的表面（即定位固定面）上，所述调整驱动单元和所述预紧加载单元连接，用以提供驱动力。一方面，通过设置联结件，可以克服空间约束，能够在有限的空间内实现对被调整件的二维独立调整，另一方面，在调整过程中通过预紧加载单元添加预紧力，可以使使得被调整件在调整过程中始终贴合于定位固定面上，从而降低了锁紧误差，提高了定位精度；再一方面，由于二维调整机构和所述被调整件独立设置，因此，调整完成后可以从被调整件上拆除该二维调整机构，不影响被调整件的长期稳定性。

另外，所述预紧加载单元采用柔性件提供预紧力，所述柔性件采用单轴柔性铰链结构，柔性件的铰链轴方向平行于支撑件的表面，一方面，可以保证预紧加载过程中，提供加载力，另一方面，可以避免锁紧过程中出现的过定位，在锁紧过程中可以通过该柔性件的变形来消除过定位，同时保证非锁紧方向具有足够的刚度。

附图说明

本发明的二维调整机构及二维调整方法由以下的实施例及附图给出。

图1为本发明一实施例的二维调整机构的结构示意图。

图2为本发明一实施例中的预紧加载单元的结构示意图。

图3a为本发明一实施例中的柔性件的结构示意图。

图3b为图3a的侧视图。

图4为现有技术中常用二维调整结构。

图5为本发明一实施例中的二维调整机构的一种应用示意图

图中，1-支撑件，2-被调整件，3-联结件，41-柔性件，42-轴销，421、422-轴销螺母，43-止动顶丝，44-夹持板，45-紧固螺钉，46-支撑块，47-预紧螺钉，51-转接板，52-驱动滑台。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关***或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1和图2，本实施例提供的二维调整机构，用于调整被调整件2在支撑件1的表面上的位置，包括联结件3、预紧加载单元以及调整驱动单元，所述预紧加载单元通过所述联结件3将所述被调整件2压在支撑件1的表面上，所述调整驱动单元和所述预紧加载单元连接，用以提供驱动力。采用上述结构，一方面，通过设置联结件3，可以克服空间约束，能够在有限的空间内实现对被调整件2的二维独立调整；另一方面，在调整过程中通过预紧加载单元添加预紧力，可以使得被调整件2在调整过程中始终贴合于定位固定面上，从而降低了锁紧误差，提高了定位精度；再一方面，由于二维调整机构和所述被调整件2独立设置，因此，调整完成后可以从被调整件2上拆除该二维调整机构，不影响被调整件2的长期稳定性。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述预紧加载单元包括柔性件41、杠杆机构、预紧螺钉47、止动顶丝43、支撑块46以及夹持板44，所述杠杆机构安装于所述夹持板44上，所述柔性件41的一端通过紧固螺钉45与所述联结件3固定连接，所述联结件3与所述被调整件2通过螺钉组件（未图示）可拆卸式连接，所述柔性件41的另一端与杠杆机构的输出端连接，所述预紧螺钉47设置于杠杆机构的输入端，所述止动顶丝43设置于所述夹持板44上，通过调整所述止动顶丝43能够固定所述杠杆机构。使用时，通过调整预紧螺钉47，利用杠杆原理，可以使得柔性件41变形，从而带动联结件3及与联结件3固定连接的被调整件2压在支撑件1的表面上，从而使得后续调整好位置后的锁紧过程中不会产生移动误差。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述杠杆机构包括支撑块46、轴销42以及轴销螺母421、422，所述支撑块46通过轴销42及轴销螺母421、422安装于所述夹持板44上，所述支撑块46能够以所述轴销42为旋转轴转动，所述柔性件41的另一端与所述支撑块46的一端连接，所述支撑块46的另一端设置有与所述预紧螺钉47匹配的螺钉孔，通过调整所述止动顶丝43能够使得止动顶丝43的一端挤压并固定所述支撑块46。当调整预紧螺钉47时，可以使支撑块46的另一端（作为杠杆机构的输入端）运动，使得支撑块46绕所述轴销42转动，从而使得支撑块46的一端（作为杠杆机构的输入端）随之运动，从而带动与支撑块46的一端固定连接的柔性件41的另一端运动，进而使得柔性件41发生变形，与联结件3固定连接的柔性件41的一端产生的弹性力，通过联结件3加载到被调整件2上。在该预紧力作用下，被调整件2和支撑件1的表面紧密贴合，没有间隙，从而使得后续的锁紧过程中不会产生移动误差，提高定位精度。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述柔性件41采用单轴柔性铰链结构，如图3a和图3b所示，所述柔性件41的两端的厚度大于所述柔性件41中部的厚度，以便于所述柔性件41通过两端分别与联结件3和支撑块46固定连接，柔性件41的铰链轴方向平行于支撑件1的表面。通过对所述柔性件41结构的一端施加力，约束所述柔性件41的另一端，使其绕旋转轴心变形来提供预紧力，变形力的施加不限于本实施例所述的螺旋结构即预紧螺钉。采用上述结构的柔性件41，一方面，可以保证预紧加载过程中，提供加载力，另一方面，可以避免锁紧过程中出现的过定位，在锁紧过程中可以通过该柔性件41的变形来消除过定位，同时保证非锁紧方向具有足够的刚度。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述柔性件41的数量是两个。从而可以使得联结件3的受力更加均匀，进而使得被调整件2的受力更加均匀。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述调整驱动单元包括转接板51以及驱动滑台52，所述驱动滑台52通过所述转接板51与所述预紧加载单元连接，所述驱动滑台52用于提供驱动力。通过设置转接板51，可以使被调整件2通过驱动滑台或其他调整驱动单元在零部件的外部实现调整，从而可以在更加远离被调整件2的位置实施调整工作。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述转接板51与所述夹持板44以垂直方式固定连接。从而可以改变调整驱动力（即来自驱动滑台52的力）的施力方向，便于灵活施加调整驱动力。

较佳的，在本实施例的二维调整机构中，所述驱动滑台52可以采用由滑台导轨和微分头组成的手动滑台，也可以采用自动运动台，实现电机驱动。由于手动滑台和自动运动台是本领域的常规技术手段，故在此不再赘述。

请继续参阅图1和图2，本发明还提供了一种二维调整方法，包括如下步骤：

首先，将被调整件2通过固定螺钉固定于支撑件1上后，组装如上所述的二维调整机构，使得联结件3分别与被调整件2和柔性件41的一端固定连接。

然后，松开固定螺钉后，通过调整预紧螺钉47，使得柔性件41形变，柔性件41形变产生的弹性力将被调整件2密贴于支撑件1的表面上。预紧施载的方式可以通过类似杠杆原理的结构，通过调节预紧螺钉47，施加一定的预紧力给联结件3，使柔性件41发生变形，利用弹性力加载。在预紧力作用下，被调整件2和支撑件1的表面(即贴合面)紧密贴合，没有间隙，从而可以使得后续的锁紧过程不会产生移动误差。

接着，利用调整驱动单元使得被调整件2到达所需位置。具体可以如下：调整驱动滑台52，驱动被调整件2在贴合面上沿滑台导轨方向移动，柔性件41的铰链轴平行于贴合面（即被调整件2的移动平面），保证调整过程中的被调整件2在移动方向的刚性，而在垂直于贴合面的方向提供柔性变形以消除锁紧过程中的过定位。

接着，调整达到预定精度后锁紧被调整件2的固定螺钉，完成被调整件2的定位固定。

最后，拆除联结件3、预紧加载单元和调整驱动单元，实现二维调整结构和被调整件2的分离。从而，保证被调整件2的长期稳定性，同时也可以提高该二维调整机构的利用率。

如图5所示，本实施例应用于在对准成像模块中，照明进光组件（作为被调整件2）需要进行高精度的二维调整，调整完成后锁紧固定在成像组件（相当于支撑件1）上。该调整机构采用案例中的二维调整机构，实现照明光轴的精确调整和固定。

综上所述，本发明提供的二维调整机构及二维调整方法，包括联结件、预紧加载单元以及调整驱动单元，所述预紧加载单元通过所述联结件将所述被调整件压在支撑件的表面（即定位固定面）上，所述调整驱动单元和所述预紧加载单元连接，用以提供驱动力。一方面，通过设置联结件，可以克服空间约束，能够在有限的空间内实现对被调整件的二维独立调整，另一方面，在调整过程中通过预紧加载单元添加预紧力，可以使使得被调整件在调整过程中始终贴合于定位固定面上，从而降低了锁紧误差，提高了定位精度；再一方面，由于二维调整机构和所述被调整件独立设置，因此，调整完成后可以从被调整件上拆除该二维调整机构，不影响被调整件的长期稳定性。

另外，所述预紧加载单元采用柔性件提供预紧力，所述柔性件采用单轴柔性铰链结构，柔性件的铰链轴方向平行于支撑件的表面，一方面，可以保证预紧加载过程中，提供加载力，另一方面，可以避免锁紧过程中出现的过定位，在锁紧过程中可以通过该柔性件的变形来消除过定位，同时保证非锁紧方向具有足够的刚度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种二维调整机构，用于调整被调整件在支撑件的表面上的位置，其特征在于，包括联结件、预紧加载单元以及调整驱动单元，所述预紧加载单元通过所述联结件将所述被调整件压在支撑件的表面上，所述调整驱动单元和所述预紧加载单元连接，用以提供驱动力，并在调整完成后从所述被调整件上拆除该二维调整机构，所述预紧加载单元包括柔性件、杠杆机构、预紧螺钉、止动顶丝以及夹持板，所述柔性件的一端与所述联结件固定连接，所述柔性件的另一端与杠杆机构的输出端连接，所述杠杆机构安装于所述夹持板上，所述预紧螺钉设置于杠杆机构的输入端，所述止动顶丝设置于所述夹持板上，通过调整所述止动顶丝能够固定所述杠杆机构。

2.根据权利要求1所述的二维调整机构，其特征在于，所述杠杆机构包括支撑块、轴销以及轴销螺母，所述支撑块通过轴销及轴销螺母安装于所述夹持板上，所述支撑块能够以所述轴销为旋转轴转动，所述柔性件的另一端与所述支撑块的一端连接，所述支撑块的另一端设置有与所述预紧螺钉匹配的螺钉孔，通过调整止动顶丝能够使得止动顶丝的一端挤压并固定所述支撑块。

3.根据权利要求1所述的二维调整机构，其特征在于，所述柔性件采用单轴柔性铰链结构，柔性件的铰链轴方向平行于支撑件的表面。

4.根据权利要求1所述的二维调整机构，其特征在于，所述调整驱动单元包括转接板以及驱动滑台，所述驱动滑台通过所述转接板与所述预紧加载单元连接。

5.根据权利要求4所述的二维调整机构，其特征在于，所述驱动滑台采用由滑台导轨和微分头组成的手动滑台。

6.根据权利要求4所述的二维调整机构，其特征在于，所述驱动滑台采用自动运动台。

7.根据权利要求4所述的二维调整机构，其特征在于，所述转接板与所述夹持板垂直式固定连接。

8.一种二维调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，将被调整件通过固定螺钉固定于支撑件上后，组装如权利要求2～7中任意一项所述的二维调整机构，使得联结件分别与被调整件和柔性件的一端固定连接；

然后，松开固定螺钉后，通过调整预紧螺钉，使得柔性件形变，柔性件形变产生的弹性力将被调整件密贴于支撑件的表面上；

接着，利用调整驱动单元使得被调整件到达所需位置；

接着，调整达到预定精度后锁紧被调整件的固定螺钉，完成被调整件的定位固定；

最后，通过固定螺钉将被调整件固定在支撑件上后，拆除联结件、预紧加载单元和调整驱动单元，实现二维调整结构和被调整件的分离。