專利名稱：調(diào)焦機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種調(diào)焦機構(gòu)，屬于對精密儀器設(shè)備中調(diào)焦部份的導(dǎo)向和傳動結(jié)構(gòu)的改造。
精密儀器設(shè)備的調(diào)焦通常要求有高的微動分辨力和較大的運動行程，并且嚴格導(dǎo)向。已有的調(diào)焦機構(gòu)有的采用電機加絲杠螺母(或齒輪齒條機構(gòu))傳動，機械導(dǎo)軌導(dǎo)向，這種機構(gòu)可以達到較大的行程，但由于機械導(dǎo)軌存在“爬行”，傳動機構(gòu)存在“間隙”，所以微動分辨力不高，導(dǎo)向精度也受到加工精度的限制；還有另一種調(diào)焦機構(gòu)是用壓電陶瓷驅(qū)動，雙片簧機構(gòu)導(dǎo)向，這種機構(gòu)的微動分辨力和導(dǎo)向精度都較高，但由于壓電陶瓷的伸縮量較小，加之雙片簧機構(gòu)只有在小行程范圍內(nèi)嚴格平動，所以運動行程小，并且由于雙片簧機構(gòu)存在“內(nèi)磨擦”和“空回”，微動分辨力不能達到很高。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有較大工作行程、高導(dǎo)向精度及納米級微動分辨力的調(diào)焦機構(gòu)。
本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速的恒速電機與大傳動比的行星齒輪減速器同軸聯(lián)接，再經(jīng)聯(lián)軸節(jié)與絲杠相連，絲杠螺母結(jié)構(gòu)通過曲柄滑塊結(jié)構(gòu)與柔性鉸鏈杠桿聯(lián)接，固定在柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)上的頂塊連接到具有小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)，從而實現(xiàn)調(diào)焦位移，柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)上還有連接有消隙彈簧和卸荷彈簧。
本實用新型的目的也可通過以下措施實現(xiàn)柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)有60°-75°的傾斜角，水平運動的頂塊推動平行的四邊形機構(gòu)時，該機構(gòu)的運動桿即產(chǎn)生水平位移并產(chǎn)生與其方向垂直的調(diào)焦位移。
本實用新型的目的還可通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)柔性鉸鏈杠桿由運動桿、鉸鏈頸和不動體組成，兩孔之內(nèi)的壁構(gòu)成鉸鏈頸，不動體由螺釘與基座相連，水平運動的曲柄滑塊機構(gòu)連接運動桿，其上固定有頂塊。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點采用小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)，將由電機加絲杠螺母傳動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平位移縮小并轉(zhuǎn)化為垂直方向的調(diào)焦位移，因此可獲得較大(可達2mm)的調(diào)焦行程；柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是由一塊彈簧鋼通過鏜孔和線切割加工而成，普通的加工精度即可保證很高的導(dǎo)向精度，并且工作臺控制系統(tǒng)補償柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)在完成調(diào)焦位移的附加水平位移，因此可獲得精確導(dǎo)向的調(diào)焦位移；本實用新型采用無間隙的柔性鉸鏈杠桿和小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)以及消隙彈簧等進行消間隙處理，故可獲得納米級的微動分辨率。這種大行程、高導(dǎo)向精度、高微動分辨率的調(diào)焦機構(gòu)可廣泛用于高倍顯微鏡、投影光刻機、激光直寫機等精密儀器中。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1為調(diào)焦機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
圖3為柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
如
圖1所示，由高轉(zhuǎn)速恒速電機7與大傳動比的行星齒輪減速器6同軸聯(lián)接，再經(jīng)聯(lián)軸節(jié)與連接到絲杠4，其角位移由絲杠螺母結(jié)構(gòu)3轉(zhuǎn)化成水平的線位移，再由曲柄滑塊結(jié)構(gòu)8驅(qū)動柔性鉸鏈杠桿9縮小其位移，最后通過固定在柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)9上的頂塊11推動小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將水平位移進一步縮小并轉(zhuǎn)化為與水平面方向垂直的調(diào)焦位移。
本實用新型為實現(xiàn)較高微動分辨力采用了下述消間隙結(jié)構(gòu)將間隙較大的行星齒輪減速器6放在最前一級，其輸出通過無間隙的聯(lián)軸器5與絲杠4聯(lián)接，由聯(lián)接在柔性鉸鏈杠桿9上的消隙彈簧10和卸荷彈簧12提供較大的彈簧力對絲杠螺母機構(gòu)3、曲柄滑塊機構(gòu)8進行間隙消除，并將無間隙的柔性鉸鏈杠桿9和小角度傾斜的柔性鉸鏈于行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)1放在后級。
柔性鉸鏈于行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)1在獲得所需的調(diào)焦位移時產(chǎn)生的附加水平14補償消除。
圖示2所示為小角度傾斜面的柔性鉸鏈于行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)1的結(jié)構(gòu)圖其中23為不動桿、24和26為傾斜面導(dǎo)向桿、孔15和16之間壁構(gòu)成第一個鉸鏈頸，孔17和18之間的壁構(gòu)成第二個鉸鏈頸，孔19和20之間的壁構(gòu)成第三個鉸鏈頸，孔21和22之間的壁構(gòu)成第四個鉸鏈頸。柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)1具有60°-75°的傾斜角，當固定在柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)9上的頂塊11推動傾斜的平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)時，運動桿25即產(chǎn)生水平位移又產(chǎn)生調(diào)焦位移。不動桿23，導(dǎo)向桿24和26、運動桿25的厚度均遠大于鉸鏈頸的厚度，小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊行導(dǎo)向機構(gòu)1工作時，僅鉸鏈變形，而桿件不變形。
圖3為柔性鉸杠桿機構(gòu)9的結(jié)構(gòu)圖柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)9由運動桿31，鉸鏈頸和不動體29組成，孔27和28之間的壁構(gòu)成鉸鏈頸，不動體29由螺釘30與基座相連，水平運動的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)8驅(qū)動與運動桿31相連，頂塊11固定在運動桿31上，并隨著作水平運動；柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)9工作時，僅鉸鏈頸變形，而不動體29和運動桿31不變形。
權(quán)利要求1.一種調(diào)焦機構(gòu)，由高轉(zhuǎn)速的恒速電機(7)與大傳動比的行星齒輪減速器(6)同軸聯(lián)接，再經(jīng)聯(lián)軸節(jié)(5)與絲杠(4)相連，絲杠螺母結(jié)構(gòu)(3)聯(lián)接到曲柄滑塊結(jié)構(gòu)(8)，其特征在于柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)(9)聯(lián)接到曲柄滑塊機構(gòu)(8)，固定在鉸鏈杠桿機構(gòu)(9)上的頂塊(11)連接實現(xiàn)調(diào)焦位移的小角度傾斜的柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(1)，柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)(9)上還連接消隙彈簧(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于柔性鉸鏈平行四邊形導(dǎo)向機構(gòu)(1)的傾斜角為60°-75°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)(9)由運動桿(31)、鉸鏈頸和不動體(29)組成，孔(27)與孔(28)之間的壁構(gòu)成鉸鏈頸。
專利摘要本實用新型公開了一種具有較大行程、高導(dǎo)向精度、納米級微動分辨率的調(diào)焦機構(gòu)。該調(diào)焦機構(gòu)采用高轉(zhuǎn)速恒速電機帶動大傳動比行星齒輪減速器,通過聯(lián)軸節(jié)傳遞到絲杠,再采用了小角度傾斜柔性鉸鏈平行四邊形機構(gòu)將水平位移轉(zhuǎn)化為垂直方向的位移,以完成調(diào)焦。這種調(diào)焦機構(gòu)可廣泛用于高倍顯微鏡、投影光刻機、激光直寫機等精密儀器設(shè)備中。
文檔編號G02B7/04GK2371569SQ99231709
公開日2000年3月29日 申請日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者胡松, 姚漢民, 唐小萍, 劉業(yè)異 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所