專(zhuān)利名稱(chēng)：用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)精密機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
在超高真空中，用于光學(xué)腔中光學(xué)元件間相對(duì)位置精密掃描的精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是比較難實(shí)現(xiàn)，特別是高精度轉(zhuǎn)角掃描機(jī)構(gòu)就更難以實(shí)現(xiàn)。以往超高真空光學(xué)腔中光學(xué)元件間相對(duì)位置精密掃描采用正弦機(jī)構(gòu)時(shí)正弦臂上的運(yùn)動(dòng)副只是在一短軸上安裝一對(duì)軸承來(lái)傳遞推桿的位移實(shí)現(xiàn)正弦臂的轉(zhuǎn)角變化(正弦臂在正弦機(jī)構(gòu)中臂長(zhǎng)是恒定值在推桿的位移驅(qū)動(dòng)下使正弦臂最長(zhǎng)端上球體在推桿的斷面上做純滾動(dòng)推動(dòng)正弦臂繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)使轉(zhuǎn)角發(fā)生變化)；由于軸承端面與短軸的軸線垂直度誤差在安裝過(guò)程中很難控制，因此使軸承外環(huán)圓柱體母線與正弦機(jī)構(gòu)中推桿的驅(qū)動(dòng)平面形成夾角不能完全接觸使其傳動(dòng)效率低、傳動(dòng)精度降低，嚴(yán)重影響超高真空光學(xué)腔中光學(xué)元件間相對(duì)位置精密掃描精度。因此，提出一種新的精密傳動(dòng)裝置及其控制方法勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的就在于提供一種用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置及其控制方法，可以有效解決超高真空光學(xué)腔中光學(xué)元件相對(duì)位置的高精度精密掃描難實(shí)現(xiàn)、傳動(dòng)效率低的缺點(diǎn)。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置， 包括不銹鋼拉簧、構(gòu)件連接座、轉(zhuǎn)動(dòng)臂、消間隙固緊螺釘、球形滾動(dòng)體、精密軸承、限位套、精密支承軸、軸向微調(diào)螺母、軸承壓蓋、防松螺母、調(diào)整墊、緊固螺母、彈簧掛釘和高面型精度支撐面，所說(shuō)的球形滾動(dòng)體和構(gòu)件連接座上均開(kāi)有貫穿的通孔，精密支承軸依次穿過(guò)構(gòu)件連接座和球形滾動(dòng)體的通孔，精密支承軸與球形滾動(dòng)體之間的間隙處裝有精密軸承，在精密軸承與球形滾動(dòng)體之間裝有限位套，軸承壓蓋裝在球形滾動(dòng)體的外側(cè)并與精密軸承接觸，防松螺母和軸向微調(diào)螺母裝在球形滾動(dòng)體與構(gòu)件連接座之間的精密支承軸上，精密支承軸的一端通過(guò)緊固螺釘固定在構(gòu)件連接座上，緊固螺釘與構(gòu)件連接座之間放有調(diào)整墊， 構(gòu)件連接座兩個(gè)側(cè)臂沿Z軸方向上裝有兩個(gè)消間隙固緊螺釘，球形滾動(dòng)體放置在高面型精度支撐面上，構(gòu)件連接座兩側(cè)各裝有一個(gè)彈簧掛釘，高面型精度支撐面上與構(gòu)件連接座相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)也各裝有一個(gè)彈簧掛釘，同側(cè)彈簧掛釘之間通過(guò)不銹鋼拉簧相連；轉(zhuǎn)動(dòng)臂固定在構(gòu)件連接座上面。本發(fā)明的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置及其控制方法，其特征在于，其步驟如下1)將所有的零部件裝配到位；不包括彈簧掛釘、不銹鋼拉簧和高面型精度支撐 2)對(duì)經(jīng)步驟1)裝配后的裝置的軸向微調(diào)螺母進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，直至轉(zhuǎn)動(dòng)球形滾動(dòng)體輕松自如，并保證球形滾動(dòng)體在軸向和徑向無(wú)串動(dòng)，然后將防松螺母鎖緊；3)將經(jīng)過(guò)步驟2、調(diào)試后的裝置放置在精密防震平臺(tái)上，保證構(gòu)件連接座的上表面與精密防震平臺(tái)相連，將精密電感測(cè)微儀的觸頭放置在球形滾動(dòng)體的球面最高點(diǎn)上，旋轉(zhuǎn)球形滾動(dòng)體一圈，保證精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于0. 008mm ；如不滿足，對(duì)軸向微調(diào)螺母進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，并再次旋轉(zhuǎn)球形滾動(dòng)體一圈，直至精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于0. 008mm；4)將經(jīng)過(guò)步驟幻調(diào)試后的球形滾動(dòng)體在與步驟幻調(diào)試球形滾動(dòng)體位置不同的地方再次正反轉(zhuǎn)45°，保證精密電感測(cè)微儀讀數(shù)小于0. 002mm ；如不滿足，對(duì)軸向微調(diào)螺母進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，并在相同位置上將球形滾動(dòng)體正反轉(zhuǎn)45°，直至精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于 0.002mm ；5)將轉(zhuǎn)動(dòng)臂固定在經(jīng)步驟4)調(diào)試后的裝置的構(gòu)件連接座的上表面上，并將彈簧掛釘、不銹鋼拉簧和高面型精度支撐面與經(jīng)步驟4)調(diào)試好的裝置裝配完全，從而完成超高真空中轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)精密調(diào)試，并可實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。本發(fā)明利用球體的萬(wàn)向特性克服了軸承端面與高面型精度支撐面裝配時(shí)的垂直度誤差，實(shí)現(xiàn)了球形滾動(dòng)體的精密轉(zhuǎn)動(dòng)并保證了機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角精度。本發(fā)明可應(yīng)用到超高真空中精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域及光譜技術(shù)中，該方法轉(zhuǎn)動(dòng)精度高、便于使用。


圖1是本發(fā)明的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置的主視局部剖視圖。圖2是本發(fā)明的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置的側(cè)視局部剖視圖。圖中，1、不銹鋼拉簧，2、構(gòu)件連接座，3、轉(zhuǎn)動(dòng)臂，4、消間隙固緊螺釘，5、球形滾動(dòng)體，6、精密軸承，7、限位套，8、精密支承軸，9、軸向微調(diào)螺母，10、軸承壓蓋，11、防松螺母， 12、調(diào)整墊，13、緊固螺母，14、彈簧掛釘，15、高面型精度支撐面。
具體實(shí)施例方式由圖1、2所示，本發(fā)明1、用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置，其特征在于，包括不銹鋼拉簧1、構(gòu)件連接座2、轉(zhuǎn)動(dòng)臂3、消間隙固緊螺釘4、球形滾動(dòng)體5、精密軸承6、限位套7、精密支承軸8、軸向微調(diào)螺母9、軸承壓蓋10、防松螺母11、調(diào)整墊12、緊固螺母13、 彈簧掛釘14和高面型精度支撐面15，所說(shuō)的球形滾動(dòng)體5和構(gòu)件連接座2上均開(kāi)有貫穿的通孔，精密支承軸8依次穿過(guò)構(gòu)件連接座2和球形滾動(dòng)體5的通孔，精密支承軸8與球形滾動(dòng)體5之間的間隙處裝有精密軸承6，在精密軸承6與球形滾動(dòng)體5之間裝有限位套7，軸承壓蓋10裝在球形滾動(dòng)體5的外側(cè)并與精密軸承6接觸，防松螺母11和軸向微調(diào)螺母9裝在球形滾動(dòng)體5與構(gòu)件連接座2之間的精密支承軸8上，精密支承軸8的一端通過(guò)緊固螺釘13固定在構(gòu)件連接座2上，緊固螺釘13與構(gòu)件連接座2之間放有調(diào)整墊12，構(gòu)件連接座 2兩個(gè)側(cè)臂沿Z軸方向上裝有兩個(gè)消間隙固緊螺釘4，球形滾動(dòng)體5放置在高面型精度支撐面15上，構(gòu)件連接座2兩側(cè)各裝有一個(gè)彈簧掛釘14，高面型精度支撐面15上與構(gòu)件連接座 2相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)也各裝有一個(gè)彈簧掛釘14，同側(cè)彈簧掛釘14之間通過(guò)不銹鋼拉簧1相連； 正弦臂3固定在構(gòu)件連接座2上面。所說(shuō)的球形滾動(dòng)體5呈滾珠形。所說(shuō)的構(gòu)件連接座2呈U形。
所說(shuō)的防松螺母11與精密軸承6相連，軸向微調(diào)螺母9與防松螺母11相連。所說(shuō)的防松螺母11和軸向微調(diào)螺母9在X軸負(fù)方向上，限位套7在X軸正方向上。所說(shuō)的消間隙固緊螺釘4在精密支承軸8的下面。所說(shuō)的緊固螺釘13靠近軸向微調(diào)螺母9。用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置及其控制方法，其特征在于，其步驟如下1)將所有的部件裝配到位；不包括彈簧掛釘14、不銹鋼拉簧1和高面型精度支撐面15 ；2)對(duì)經(jīng)步驟1)裝配后的裝置的軸向微調(diào)螺母9進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，直至轉(zhuǎn)動(dòng)球形滾動(dòng)體5輕松自如，并保證球形滾動(dòng)體5在軸向和徑向無(wú)串動(dòng)，然后將防松螺母11鎖緊；3)將經(jīng)過(guò)步驟2、調(diào)試后的裝置放置在精密防震平臺(tái)上，保證構(gòu)件連接座2的上表面與精密防震平臺(tái)相連，將精密電感測(cè)微儀的觸頭放置在球形滾動(dòng)體5的球面最高點(diǎn)上，旋轉(zhuǎn)球形滾動(dòng)體5—圈，保證精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于0. 002mm;如不滿足，對(duì)軸向微調(diào)螺母9進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，并再次旋轉(zhuǎn)球形滾動(dòng)體5 —圈，直至精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于 0.002mm ；4)將經(jīng)過(guò)步驟幻調(diào)試后的球形滾動(dòng)體5在與步驟幻調(diào)試球形滾動(dòng)體5位置不同的地方再次正反轉(zhuǎn)45°，保證精密電感測(cè)微儀讀數(shù)小于0. 002mm ；如不滿足，對(duì)軸向微調(diào)螺母9進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，并在相同位置上將球形滾動(dòng)體5正反轉(zhuǎn)45°，直至精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于0. 002mm ；5)將轉(zhuǎn)動(dòng)臂固定在經(jīng)步驟4)調(diào)試后的裝置的構(gòu)件連接座2的上表面上，并將彈簧掛釘14、不銹鋼拉簧1和高面型精度支撐面15與經(jīng)步驟4)調(diào)試好的裝置裝配完全，從而完成超高真空中轉(zhuǎn)角的精密傳動(dòng)。本發(fā)明中的不銹鋼拉簧1、構(gòu)件連接座2、轉(zhuǎn)動(dòng)臂3、消間隙固緊螺釘4、球形滾動(dòng)體 5、限位套7、軸向微調(diào)螺母9、軸承壓蓋10、防松螺母11、彈簧掛釘14、高面型精度支撐面15 均為lCrl8Ni9Ti加工，精密支承軸8為4Cr3加工。精密軸承6采用Grl5制造，調(diào)整墊12、 緊固螺母13均為lCrl8Ni9Ti制造。本發(fā)明采用外環(huán)為高精度球形結(jié)構(gòu)作為球形滾動(dòng)體，內(nèi)環(huán)采用精密軸系與高精度角接觸軸承支撐，軸與軸承內(nèi)環(huán)、軸承外環(huán)與球形結(jié)構(gòu)內(nèi)環(huán)軸向分別利用軸向微調(diào)螺母與壓環(huán)消除軸向間隙與軸向跳動(dòng)誤差，徑向利用拉彈消除球形滾動(dòng)體與高面型精度支撐面的接觸間隙，利用球體的萬(wàn)向特性克服了軸承端面與高面型精度支撐面裝配時(shí)的垂直度誤差，實(shí)現(xiàn)了球形滾動(dòng)體的精密轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角精度。本發(fā)明可應(yīng)用到超高真空中精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域及光譜技術(shù)中，該方法轉(zhuǎn)動(dòng)精度高、便于使用。
權(quán)利要求
1.用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，包括不銹鋼拉簧(1)、構(gòu)件連接座O)、消間隙固緊螺釘G)、球形滾動(dòng)體(5)、精密軸承(6)、限位套(7)、精密支承軸 (8)、軸向微調(diào)螺母(9)、軸承壓蓋(10)、防松螺母(11)、調(diào)整墊(12)、緊固螺母(13)、彈簧掛釘(14)和高面型精度支撐面(15)，所說(shuō)的球形滾動(dòng)體( 和構(gòu)件連接座( 上均開(kāi)有貫穿的通孔，精密支承軸(8)依次穿過(guò)構(gòu)件連接座( 和球形滾動(dòng)體( 的通孔，精密支承軸 ⑶與球形滾動(dòng)體(5)之間的間隙處裝有精密軸承(6)，在精密軸承(6)與球形滾動(dòng)體(5) 之間裝有限位套(7)，軸承壓蓋(10)裝在球形滾動(dòng)體(5)的外側(cè)并與精密軸承(6)接觸，防松螺母(11)和軸向微調(diào)螺母(9)裝在球形滾動(dòng)體( 與構(gòu)件連接座( 之間的精密支承軸(8)上，精密支承軸(8)的一端通過(guò)緊固螺釘(1 固定在構(gòu)件連接座( 上，緊固螺釘 (13)與構(gòu)件連接座(2)之間放有調(diào)整墊(12)，構(gòu)件連接座(2)兩個(gè)側(cè)臂沿Z軸方向上裝有兩個(gè)消間隙固緊螺釘G)，球形滾動(dòng)體( 放置在高面型精度支撐面(1 上，構(gòu)件連接座 (2)兩側(cè)各裝有一個(gè)彈簧掛釘(14)，高面型精度支撐面(1 上與構(gòu)件連接座( 相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)也各裝有一個(gè)彈簧掛釘(14)，同側(cè)彈簧掛釘(14)之間通過(guò)不銹鋼拉簧⑴相連；轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)固定在構(gòu)件連接座(2)上面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，所說(shuō)的球形滾動(dòng)體( 呈滾珠形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，所說(shuō)的構(gòu)件連接座(2)呈U形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，所說(shuō)的防松螺母(11)與精密軸承(6)相連，軸向微調(diào)螺母(9)與防松螺母(11)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，所說(shuō)的防松螺母(11)和軸向微調(diào)螺母(9)在X軸負(fù)方向上，限位套(7)在X軸正方向上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高真空中轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，所說(shuō)的消間隙固緊螺釘(4)在精密支承軸(8)的下面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)的裝置，其特征在于，所說(shuō)的緊固螺釘(1 靠近軸向微調(diào)螺母(9)。
8.用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于，其步驟如下1)將所有的零部件裝配到位，不包括彈簧掛釘(14)、不銹鋼拉簧(1)和高面型精度支撐面(15)；2)對(duì)經(jīng)步驟1)裝配后的裝置的軸向微調(diào)螺母(9)進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，直至轉(zhuǎn)動(dòng)球形滾動(dòng)體 (5)輕松自如，并保證球形滾動(dòng)體( 在軸向和徑向無(wú)串動(dòng)，然后將防松螺母(11)鎖緊；3)將經(jīng)過(guò)步驟幻調(diào)試后的裝置放置在精密防震平臺(tái)上，保證構(gòu)件連接座( 的上表面與精密防震平臺(tái)相連，將精密電感測(cè)微儀的觸頭放置在球形滾動(dòng)體(5)的球面最高點(diǎn)上， 旋轉(zhuǎn)球形滾動(dòng)體( 一圈，保證精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于0.008mm;如不滿足，對(duì)軸向微調(diào)螺母(9)進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，并再次旋轉(zhuǎn)球形滾動(dòng)體( 一圈，直至精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于 0. 008mm ；4)將經(jīng)過(guò)步驟幻調(diào)試后的球形滾動(dòng)體( 在與步驟幻調(diào)試球形滾動(dòng)體( 位置不同的地方再次正反轉(zhuǎn)45°，保證精密電感測(cè)微儀讀數(shù)小于0. 002mm ；如不滿足，對(duì)軸向微調(diào)螺母(9)進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，并在相同位置上將球形滾動(dòng)體(5)正反轉(zhuǎn)45°，直至精密電感測(cè)微儀的讀數(shù)小于0. 002mm ；5)將轉(zhuǎn)動(dòng)臂固定在經(jīng)步驟4)調(diào)試后的裝置的構(gòu)件連接座( 的上表面上，并將彈簧螺釘、不銹鋼拉簧(1)和高面型精度支撐面(1 與經(jīng)步驟4)調(diào)試好的裝置裝配完全，從而完成超高真空中轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置調(diào)試，并可實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。
全文摘要
用于超高真空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動(dòng)裝置及其控制方法涉及光學(xué)精密機(jī)械領(lǐng)域，其包括不銹鋼拉簧、構(gòu)件連接座、轉(zhuǎn)動(dòng)臂、消間隙固緊螺釘、球形滾動(dòng)體、精密軸承、限位套、精密支承軸、軸向微調(diào)螺母、軸承壓蓋、防松螺母、調(diào)整墊、緊固螺母、彈簧掛釘和高面型精度支撐面。本發(fā)明利用球體的萬(wàn)向特性克服了軸承端面與高面型精度支撐面裝配時(shí)的垂直度誤差，實(shí)現(xiàn)了球形滾動(dòng)體的精密轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角精度，可應(yīng)用到超高真空中精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域及光譜技術(shù)中，其轉(zhuǎn)動(dòng)精度高、便于使用。
文檔編號(hào)G02B26/10GK102393564SQ201110346158
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者盧啟鵬, 彭忠琦, 金春水 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所