專利名稱：大角度萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種大角度萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)。主要應(yīng)用于精密光學(xué)測試儀器和精密機(jī)械的調(diào)整機(jī)構(gòu)中。
在先技術(shù)在光學(xué)調(diào)整機(jī)構(gòu)中，角度調(diào)整的傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)有三點(diǎn)自適支承機(jī)構(gòu)或其變異的機(jī)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整方便，有較高的分辨率，也有一定的承載能力，是光學(xué)機(jī)械中常用的調(diào)整機(jī)構(gòu)。但是，由于以上結(jié)構(gòu)只能調(diào)節(jié)一維或二維轉(zhuǎn)動(dòng)，可調(diào)整的角度范圍較小，而且結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。當(dāng)然，也有一些機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)三維角度(萬向)的調(diào)整，如美國專利U.S.5,419,522，提供的萬向調(diào)節(jié)平臺(tái)，它可以做三維角度的調(diào)節(jié)。但由于球冠較小，所以載物后，角度的調(diào)整范圍較小，承載能力較低。
本實(shí)用新型的目的是為克服上述在先技術(shù)的不足，提供一種雙球結(jié)構(gòu)的載物平臺(tái)，此結(jié)構(gòu)制作工藝簡單，便于安裝，穩(wěn)定性好，承載能力較強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)三維大角度調(diào)整。
本實(shí)用新型萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括承載平臺(tái)面1以第一沉頭螺釘101固定在母球2的端平面上，母球2置于筒狀的底端外沿上帶有固定孔802的底座8上。母球2的球心在底座8的中心軸線上。母球2的外球面與底座8上端的內(nèi)圓錐面801是高副聯(lián)結(jié)。母球2內(nèi)中心部位有上下相通的上V形孔201和下V形孔202。在底座8內(nèi)與底座8同中心軸線地置有連桿4，連桿4的頂端用第二沉頭螺釘301固定有子球3，子球3置于母球2的上V形孔201內(nèi)與母球2同球心，子球3的外球面與母球2上V孔201的內(nèi)表面是高副聯(lián)結(jié)。連桿4下端有臺(tái)階401與鎖緊螺母5平面低副聯(lián)結(jié)。底座8底端中間以第三沉頭螺釘701固定有帶凸臺(tái)702的端蓋7，端蓋7的凸臺(tái)702與連桿4下端臺(tái)階401的底面之間有間隙402。底座8中間的部位上有手柄6和腰槽802，手柄6是穿過底座8中部的腰槽802與鎖緊螺母5螺紋副聯(lián)結(jié)。
如上述結(jié)構(gòu)，幾個(gè)聯(lián)結(jié)的部位是承載平臺(tái)面1通過第一沉頭螺釘101和母球2緊固；母球2外球面與底座8上內(nèi)圓錐面801形成高副聯(lián)結(jié)；子球3與母球2在上V形孔201內(nèi)表面是高副聯(lián)結(jié)；子球3和連桿4通過第二沉頭螺釘301緊固聯(lián)結(jié)；連桿4下端臺(tái)階401與鎖緊螺母5為平面低副聯(lián)結(jié)；鎖緊螺母5與端蓋7的凸臺(tái)702為螺紋副聯(lián)結(jié)；端蓋7與底座8通過第三沉頭螺釘701緊固聯(lián)結(jié)，螺釘孔應(yīng)配打以保證鎖緊螺母5鎖緊機(jī)構(gòu)；手柄6穿過底座8中部的腰槽802與鎖緊螺母5螺紋副聯(lián)結(jié)；裝手柄時(shí)，應(yīng)初裝機(jī)構(gòu)，根據(jù)底座8腰槽802的位置，再在鎖緊螺母5上打孔、攻絲、裝手柄，以保證手柄6裝在合適的位置。通過底座8底端外沿上的固定孔802可以將整體工作平臺(tái)固定在工作臺(tái)板上。此外，連桿4下端的臺(tái)階401的底面與端蓋7上凸臺(tái)702之間留有足夠的間隙402，以便于調(diào)整。為減輕調(diào)整架重量，承載平臺(tái)面1、連桿4、鎖緊螺母5、端蓋7和底座8均采用硬鋁加工，母球2和子球3采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)鋼球車削加工完成。
本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)調(diào)整過程是如上述結(jié)構(gòu)，首先扳動(dòng)手柄6，鎖緊螺母5向上移動(dòng)，松開了鎖緊螺母5與連桿4的聯(lián)結(jié)，即松開了母球2與子球3的聯(lián)結(jié)，母球2失去向下的拉力，此時(shí)機(jī)構(gòu)處于可調(diào)狀態(tài)。用手扳動(dòng)承載平臺(tái)面1，母球2與底座8上端的內(nèi)圓錐面801之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)調(diào)整到一個(gè)合適的位置后，扳回手柄6，鎖緊螺母5向下運(yùn)動(dòng)，逐步壓緊連桿4，連桿4頂上的子球3壓緊母球2，母球2被壓緊在底座8上的內(nèi)圓錐面801上，也就是說通過母球2將鎖緊力傳遞給底座8，使母球2與底座8的內(nèi)圓錐面801之間不能再相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而鎖緊了機(jī)構(gòu)。這樣承載平臺(tái)面1就調(diào)節(jié)到了一個(gè)滿意的位置。同時(shí)，不可忽視的一點(diǎn)是內(nèi)圓錐面801的摩擦自鎖，增加了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
結(jié)合圖2，首先對(duì)繞X、Y向的可調(diào)的角度范圍進(jìn)行說明。r是子球3的半徑，D是連桿4的直徑，α是子球3的球心與母球2的上V形孔201、下V形孔202交線形成錐體的錐頂角，切點(diǎn)A是子球3與母球2在上V形孔201處相切線上的點(diǎn)，交點(diǎn)B是上下V形孔201、202交線上的一點(diǎn)，β為球心O與切點(diǎn)A和交點(diǎn)B形成的角。繞X、Y向的最大調(diào)節(jié)角度△δ=(α/2)-arcsin(Dcosβ/2r)，由此可見角度的調(diào)整范圍由α、β、D、r決定。其次，繞Z向的可調(diào)角度范圍為360°。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于以簡單的雙球結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)具有載物平臺(tái)面的三維大角度的調(diào)整，而且調(diào)節(jié)方便。機(jī)構(gòu)鎖緊后，母球2與子球3兩球同球心，這樣即保證在球心受力，又保證受力的均勻，穩(wěn)定性好，而且有較強(qiáng)的承載能力。本實(shí)用新型用于精密機(jī)械的調(diào)整機(jī)構(gòu)中，將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本實(shí)用新型大角度萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。為半剖視圖。
圖2是本實(shí)用新型子球3與母球2的上下V形孔201、202的局部結(jié)構(gòu)示意圖。粗虛線是最大調(diào)節(jié)角度的位置。
實(shí)施例如圖1所示的本實(shí)用新型大角度萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)已應(yīng)用于高功率激光裝置--神光裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。在這種機(jī)構(gòu)中，母球2的直徑為50.8mm,子球3的直徑r為10mm，連桿4的直徑D為5mm,球心O與切點(diǎn)A和交點(diǎn)B所形成的角度β為16°，錐頂角α為87.9°，最大調(diào)整角度△δ=15.3°。提供φ70的工作平臺(tái)。承載平臺(tái)面1、連桿4、鎖緊螺母5、手柄6、端蓋7、底座8均采用硬鋁，表面發(fā)黑。母球2是由直徑50.8mm標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼球加工而成。子球3是用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)鋼球，退火后加工而成。
權(quán)利要求1．一種大角度萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)，包括承載平臺(tái)面(1)和底座(8)，其特征在于具體結(jié)構(gòu)是<1>承載平臺(tái)面(1)以第一沉頭螺釘(101)固定于母球(2)的端平面上，母球(2)置于筒狀的底端外沿上帶有固定孔(802)的底座(8)上，母球(2)的球心在底座(8)的中心軸線上，母球(2)的外球面與底座(8)上端的內(nèi)圓錐面(801)是高副聯(lián)結(jié)，母球(2)內(nèi)中心部位有上下相通的上V形孔(201)和下V形孔(202)<2>在底座(8)內(nèi)與底座(8)同中心軸線地置有連桿(4)，連桿(4)的頂端用第二沉頭螺釘(301)固定有子球(3)，子球(3)置于母球(2)的上V形孔(201)內(nèi)與母球(2)同球心，子球(3)的外球面與母球(2)上V形孔(201)的內(nèi)表面是高副聯(lián)結(jié)，連桿(4)下端有臺(tái)階(401)與鎖緊螺母(5)平面低副聯(lián)結(jié)；<3>底座(8)底端中間以第三沉頭螺釘(701)固定有帶凸臺(tái)(702)的端蓋(7)，端蓋(7)的凸臺(tái)(702)與連桿(4)下端臺(tái)階(401)的底面之間有間隙(402)；<4>底座(8)中間的部位上有手柄(6)和腰槽(802)，手柄(6)是穿過底座(8)中部的腰槽(802)與鎖緊螺母(5)螺紋副聯(lián)結(jié)。
專利摘要一種大角度萬向調(diào)節(jié)工作平臺(tái)，包括固定于內(nèi)心有上下相通V形孔的母球端面上的承載平臺(tái)面，母球置于筒狀的底座上，底座內(nèi)置有頂端固定有子球，下端帶臺(tái)階與鎖緊螺母平面低副聯(lián)結(jié)的連桿。子球置于母球內(nèi)的上V形孔內(nèi)并與母球同球心。底座中部有手柄通過腰槽與鎖緊螺母螺紋副聯(lián)結(jié)。具有能夠?qū)崿F(xiàn)三維大角度調(diào)整，穩(wěn)定性好，承載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。適用于精密光學(xué)測試儀器及精密機(jī)械的調(diào)整機(jī)構(gòu)中。
文檔編號(hào)G02B27/62GK2447802SQ0024985
公開日2001年9月12日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者王聰瑜, 楊蕾, 周根發(fā), 王國興, 龐向陽, 朱健強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所