專利名稱:精確調(diào)節(jié)尖端傾斜的裝置的制作方法
精確調(diào)節(jié)尖端傾斜的裝置背景技術(shù)光學(xué)鏡片常用于精密設(shè)備以對波束路徑進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。例如,精密設(shè)備 可包括產(chǎn)生波束的波束源、目標(biāo)、和使波束轉(zhuǎn)向到目標(biāo)的光學(xué)鏡片。不幸的是,許多精密設(shè)備具有一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn),例如,相對較小的角度 調(diào)節(jié)范圍,相對較大的角分辨率,相對較大的尺寸,和/或相對困難的制造或 組裝。而且, 一些精密設(shè)備針對環(huán)境干擾或重載荷具有有限的自持力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種裝置組件,用于定位具有設(shè)備框架的精密設(shè)備的裝置。所述裝置組件包括第一殼體、第二殼體、移動(dòng)球接頭和鎖定球接頭。第一 殼體保持所述裝置。第二殼體連接到設(shè)備框架或者直接制造為設(shè)備框架的一部分(在這種情況下,設(shè)備框架和第二殼體是同一物體)。移動(dòng)球接頭幫助第 一殼體相對于第二殼體移動(dòng)。鎖定球接頭幫助第一殼體鎖定到第二殼體。總體而言,在特定實(shí)施例中,移動(dòng)球接頭幫助第一殼體在相對較大調(diào)節(jié) 范圍內(nèi)相對于第二殼體移動(dòng)。進(jìn)一步地,鎖定球接頭幫助第一殼體鎖定到第 二殼體以防止殼體之間的相對移動(dòng)。而且,在特定實(shí)施例中,裝置組件尺寸 緊湊并具有簡化結(jié)構(gòu)以易于組裝和制造。在一個(gè)實(shí)施例中,移動(dòng)球接頭引導(dǎo)第一殼體相對于第二殼體移動(dòng)。例 如,第一殼體可包括第一引導(dǎo)表面,第二殼體可包括第二引導(dǎo)表面。在此 實(shí)施例中,所述引導(dǎo)表面相互配合以形成移動(dòng)球接頭。此外,各引導(dǎo)表面 可形成球的一部分。而且,至少一個(gè)引導(dǎo)表面可環(huán)繞所述裝置,引導(dǎo)表面 和所述裝置可大致同心。此外,裝置組件可包括選擇性地將第一殼體鎖定到第二殼體的緊固件。 在此實(shí)施例中,緊固件與第一殼體相互配合以形成鎖定球接頭。例如,緊 固件可延伸穿過第一殼體并選擇性地?cái)Q入第二殼體。本發(fā)明還涉及一種裝置組件,其包括裝置、笫一殼體和笫二殼體。在此 實(shí)施例中,第一殼體包括第一引導(dǎo)表面,而第二殼體包括第二引導(dǎo)表面, 第二引導(dǎo)表面與第一引導(dǎo)表面相互配合以形成移動(dòng)球接頭,該移動(dòng)球接頭 引導(dǎo)第一殼體相對于第二殼體移動(dòng)。在此實(shí)施例中,笫二引導(dǎo)表面可包括位 于所述裝置附近的裝置孔。通過這種設(shè)計(jì),光束可通過移動(dòng)球接頭被引至所 述裝置。此外,本發(fā)明涉及一種用于定位一裝置的方法。在一個(gè)實(shí)施例中,所述方法包括以下步驟通過第一殼體保持所述裝置;將第二殼體連接到設(shè) 備框架;通過移動(dòng)球接頭使第一殼體相對于第二殼體移動(dòng);和利用鎖定球 接頭將第一殼體鎖定到第二殼體。此外,本發(fā)明還涉及一種精密設(shè)備,其包括產(chǎn)生波束的波束源,目 標(biāo),和將波束引至所述目標(biāo)的光學(xué)組件。而且,本發(fā)明還涉及一種用于使波束路徑上的波束轉(zhuǎn)向的方法。
通過附圖并結(jié)合相應(yīng)的描述,本發(fā)明的新穎特征以及本發(fā)明自身,在其 結(jié)構(gòu)和操作方面,均將得到最好的理解,其中,類似的附圖標(biāo)記表示類似的部件。其中圖l是具有本發(fā)明特征的精密設(shè)備的簡化俯視圖;圖2A是具有本發(fā)明特征的裝置組件的第一實(shí)施例的立體圖;圖2B是圖2A所示裝置組件的分解立體圖;圖2C是具有本發(fā)明特征的第一殼體的前視圖;圖2D是圖2C所示第一殼體的后視圖;圖2E是從圖2D中所取的第一殼體的剖切圖;圖2F是具有本發(fā)明特征的第二殼體的前視圖;圖2G是第二殼體的后視圖;圖2H是從圖2G中所取的截面圖;圖2I是第二殼體的側(cè)視圖;圖2J是從圖2G中所取的截面圖;圖2K是第二殼體的另一側(cè)視圖;圖2L是圖2B所示裝置組件的截面圖;圖2M是具有本發(fā)明特征的裝置組件的另一實(shí)施例的分解立體圖; 圖3A是具有本發(fā)明特征的裝置組件的又一實(shí)施例的立體圖; 圖3B是圖3A所示裝置組件的第二實(shí)施例的分解立體圖; 圖3C是圖3A所示裝置組件的剖切圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1,本發(fā)明涉及的精密設(shè)備10例如可用于制造技術(shù)或科學(xué)儀器。 作為示例,精密設(shè)備10可為測量系統(tǒng),例如激光干涉儀,編碼器,其他測量 裝置,激光切制工具和/或其他制造裝置。精密設(shè)備IO各部件的設(shè)計(jì)或取向 可改變以適應(yīng)精密設(shè)備10的需要。圖1是精密設(shè)備10的一個(gè)非限制性示例 的簡化俯視圖。在此實(shí)施例中,精密設(shè)備10包括設(shè)備框架12,波束源14, 裝置組件16,和目標(biāo)18。不過,這些部件中的一個(gè)或多個(gè)可以是可選部件。多幅圖中包括取向系統(tǒng),其例示具有X軸線,垂直于X軸線的Y軸線, 和垂直于X軸線和Y軸線的Z軸線,應(yīng)注意的是,任何這些軸線也可被稱 為第一、第二和第三軸線。通常,存在6個(gè)自由度,包括沿X、 Y和Z軸線 的平移和圍繞X、 Y和Z軸線的旋轉(zhuǎn)。設(shè)備框架12保持和/或支撐精密設(shè)備10的其他部件。在一個(gè)實(shí)施例中, 設(shè)備框架12大致為方板形狀并由剛性材料制成。波束源14產(chǎn)生朝向裝置組件16的光能波束20 (如箭頭所示)。在一個(gè) 實(shí)施例中,波束源14是激光源,波束20是小直徑光束。裝置組件16位于波束12的路徑中。在一個(gè)實(shí)施例中,裝置組件16是使 波束20轉(zhuǎn)向目標(biāo)18的光學(xué)組件。在特定實(shí)施例中,裝置組件16可用于精確 改變和調(diào)節(jié)波束20的路徑。通過其他方式,在特定實(shí)施例中,新的設(shè)計(jì)通過 沿部分球形表面調(diào)節(jié)鏡的位置而提供一種簡單的方式,用于控制波束指向并 使波束指向在相對較大的溫度范圍內(nèi)盡可能保持穩(wěn)定在微半徑水平??商娲?,例如,裝置組件16可用于以其他方式改變波束。在非限制性示例中,目標(biāo)18可為反射鏡、透鏡、望遠(yuǎn)鏡、過濾器、發(fā)射 器、傳感器、和/或探測器。圖2A是具有本發(fā)明特征的裝置組件216的第一實(shí)施例的立體圖,而圖 2B是其分解立體圖。在此實(shí)施例中,裝置組件216包括被精確定位的裝置 222,保持該裝置222的第一殼體224,幫助第一殼體224移動(dòng)的笫二殼體226, 和選擇性地將第一殼體224鎖定到第二殼體226的鎖定組件228。這些部件 中的各個(gè)的尺寸、形狀和設(shè)計(jì)可變化以實(shí)現(xiàn)裝置組件216所需的設(shè)計(jì)。應(yīng)注 意的是,裝置組件216可設(shè)計(jì)為不具有上述部件中的一個(gè)或多個(gè)。在圖2A和2B中,裝置組件216允許裝置222圍繞三條軸線精確定位, 即,圍繞X軸線、圍繞Y軸線并圍繞Z軸線精確定位。總體而言,在特定實(shí)施例中,裝置組件216包括移動(dòng)球接頭和鎖定球接
頭,其中,移動(dòng)球接頭幫助第一殼體224相對于笫二殼體226在相對較大調(diào) 節(jié)范圍內(nèi)精確移動(dòng),而鎖定球接頭幫助第一殼體224精確鎖定到第二殼體226 以防止殼體224、 226之間的相對移動(dòng)。鎖定球接頭的形狀使其不會(huì)由于鎖定 作用力而導(dǎo)致殼體224、 226之間的相對移動(dòng),這是因?yàn)?,鎖與第二殼體226 之間的接觸點(diǎn)在鎖定或自由狀態(tài)下不會(huì)改變。而且,在特定實(shí)施例中,裝置 組件216尺寸緊湊并具有筒化結(jié)構(gòu),以易于組裝和制造。裝置222由裝置組件216定位。在一個(gè)實(shí)施例中,裝置222為光學(xué)元件, 其可用于將引至目標(biāo)18(如圖1中所示)的波束20(如圖1中所示)轉(zhuǎn)向(反 射)。在一個(gè)實(shí)施例中,光學(xué)元件大致為盤形反射元件,例如鏡??商娲兀?例如,光學(xué)元件可為濾光器,偏光器,棱鏡,濾光輪,光源,光束控制器, 或其他類型的光學(xué)部件或源。第 一殼體224保持所述裝置222并提供用于緊固該裝置222的剛性框架。 在特定實(shí)施例中,第一殼體224支撐所述裝置222,使得裝置222可移動(dòng)而 不使裝置222變形或受損。在一個(gè)實(shí)施例中,裝置222通過粘合劑(未示出) 緊固到第一殼體224??商娲?,所述裝置可通過其他方式緊固到第一殼體 224。在圖2A和2B所示實(shí)施例中,第二殼體226引導(dǎo)第一殼體224的移動(dòng)并 支撐裝置組件216的其他部件。例如,第二殼體226可牢固緊固到設(shè)備框架 12 (如圖l中所示),而裝置組件216的其余部分可相對于設(shè)備框架12移動(dòng) 以使裝置222精確定位。第一殼體224和第二殼體226可由剛性材料制成。適合材料的非限制性 示例包括鋼、塑料、鋁或因瓦合金。在一個(gè)實(shí)施例中,第一殼體224和第二殼體226相互配合以形成移動(dòng)球 接頭229,移動(dòng)球接頭229允許裝置222精確定位。更具體地,第一殼體224 可包括第一引導(dǎo)表面230,而第二殼體226可包括對應(yīng)的第二引導(dǎo)表面232, 第二引導(dǎo)表面232與第一引導(dǎo)表面230相互作用以形成移動(dòng)球接頭229。例 如,引導(dǎo)表面230、 232中的一個(gè)可限定球形凹部的一部分,而引導(dǎo)表面230、 232中的另一個(gè)可限定球形凸部的一部分,所述球形凸部在尺寸和形狀上適 于裝配在球形凹部內(nèi)。在圖2B中所示的實(shí)施例中,第二引導(dǎo)表面232限定 球形凹部的一部分,而第一引導(dǎo)表面230限定球形凸部的一部分。通過這種 設(shè)計(jì),第一引導(dǎo)表面230裝配在第二引導(dǎo)表面232內(nèi)并通過第二引導(dǎo)表面232 引導(dǎo)。其結(jié)果是,裝置222的取向能夠以微弧度角分辨率平滑調(diào)節(jié)。進(jìn)一步 地,如下所述,鎖定組件228在裝置222精確定位之后將裝置222鎖定就位,
使得移動(dòng)球接頭229在微弧度水平具有極高的角度穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中,引導(dǎo)表面230、 232中的一個(gè)或兩個(gè)被涂覆以低摩擦涂 層238 (例示為網(wǎng)紋)。在圖2B中,兩個(gè)引導(dǎo)表面230、 232均涂覆以低摩擦 涂層238。其結(jié)果是,第一殼體224可相對于第二殼體226以相對較低的摩 擦并以非常一致的方式移動(dòng)。這允許裝置222精確且易于重復(fù)地定位。鎖定組件228選擇性地將第一殼體224緊固和鎖定到第二殼體226。在 一個(gè)實(shí)施例中,鎖定組件228包括三個(gè)分開的螺釘240,第一殼體224包括 三個(gè)分開的第一殼體孔242,第二殼體226包括三個(gè)分開的第二殼體內(nèi)螺紋 表面244。通過這種設(shè)計(jì),各螺釘240延伸穿過笫一殼體孔242之一并且擰 入第二殼體螺紋表面244之一中。在一個(gè)實(shí)施例中,各第一殼體孔242的直徑大于各螺釘240的直徑。通 過這種設(shè)計(jì),通過被擰入第二殼體螺紋表面244之一中的各螺釘240,第一 殼體224可相對于第二殼體226移動(dòng)。此外,第一殼體224在各第一殼體孔242處包括第一接合表面246,以 接合對應(yīng)的螺釘240的第二接合表面248。在一個(gè)實(shí)施例中,接合表面246、 248相互配合以形成鎖定球接頭249,鎖定球接頭249允許將殼體224、 226 精確鎖定到一起。例如,接合表面246、 248中的一個(gè)可限定球形凹部的一部 分,而接合表面246、 248中的另一個(gè)可限定球形凸部的一部分,所述球形凸 部在尺寸和形狀上適于裝配在球形凹部內(nèi)。在圖2B中所示實(shí)施例中,第一 接合表面246限定球形凹部的一部分,而第二接合表面248限定球形凸部的 一部分。通過這種設(shè)計(jì),第二接合表面248裝配在第一接合表面246內(nèi)并精 確接合第一接合表面246。這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)允許鎖定組件228將殼體224、 226 夾緊到一起,而無論殼體224、 226的相對位置如何,且同時(shí)保持殼體224、 226的位置。進(jìn)一步地,鎖定組件228可緊固殼體224、 226,而不使殼體224、 226回到另一位置。通過這種設(shè)計(jì),存在兩種用于裝置組件216中的球型接頭229、 249,即, 可調(diào)節(jié)第一殼體224與第二殼體226的第二引導(dǎo)表面232之間的移動(dòng)球接頭 229,和螺釘240與第一殼體224的接合表面246之間的鎖定球接頭249。在圖2B中,第一接合表面246直接形成在第一殼體224中,第二接合 表面248直接形成在各螺釘240的頭部中。可替代地, 一個(gè)或多個(gè)形成的襯 墊(未示出)可用于限定一個(gè)或多個(gè)接合表面246、 248。在一個(gè)實(shí)施例中,各接合表面246、 248被涂覆以低摩擦涂層(未示出) 或由低摩擦材料制成。其結(jié)果是,接合表面246、 248能夠以相對較低的摩擦
并以非常一致的方式相互接合。這允許裝置222精確且易于重復(fù)地鎖定??商娲兀?,鎖定組件228可包括多于三個(gè)或少于三個(gè)的螺釘240, 或者,鎖定組件228可為其他類型的夾。在一個(gè)實(shí)施例中,當(dāng)螺釘240松開時(shí),使用者可手動(dòng)地使第一殼體224 相對于第二殼體226移動(dòng)。可替代地,分離的電推動(dòng)器組件可用于使第一殼 體224相對于第二殼體226移動(dòng)。當(dāng)裝置222精確定位時(shí),螺釘240可緊固 以防止第二殼體226與裝置222之間的進(jìn)一步相對移動(dòng)。此外,在一個(gè)實(shí)施例中,第二殼體226包括第二引導(dǎo)表面232中的裝置 孔253。進(jìn)一步地,裝置孔253位于裝置222之前并且與其鄰近。通過這種 設(shè)計(jì),光束20 (如圖1中所示)可被引至裝置222。圖2C是第一殼體224的前視圖,圖2D是其后視圖,圖2E是其截面圖。 在此實(shí)施例中,第一殼體224包括完全柱形的裝置孔252,此裝置孔252在 尺寸上適于接納裝置222 (如圖2B中所示)。圖2C和2D例示出,第一殼體孔242徑向均等分開。在此實(shí)施例中,第 一殼體孔242分開大約180度。此外,圖2E例示出,第一引導(dǎo)表面230和第一接合表面246 (在圖2E 中僅示出一個(gè))的各個(gè)均具有相同的球心254。圖2F是第二殼體226的前視圖,圖2G是其后視圖,圖2H是其第一截 面圖,圖2I是其側(cè)視圖,圖2J是其第二截面圖,圖2K是其另一側(cè)視圖。這些圖顯示出,第二殼體內(nèi)螺紋表面244徑向均等分開。在此實(shí)施例中, 第二殼體內(nèi)螺紋表面244分開大約180度。此外,圖2H和2J例示出,第二 引導(dǎo)表面232具有球心256。圖2L是從圖2A所取的截面圖。此圖顯示出,當(dāng)裝置組件216組裝時(shí), 第二引導(dǎo)表面232的球心256與第一引導(dǎo)表面230和第一接合表面246的球 心254相同。圖2L進(jìn)一步例示(i)在第一殼體224的笫一引導(dǎo)表面230與第二殼體 226的第二引導(dǎo)表面232之間的移動(dòng)球接頭229,和(ii)在螺釘240的第二 接合表面248與第一殼體224的第一接合表面246之間的鎖定球接頭249。圖2L還例示出,第一引導(dǎo)表面230、第二引導(dǎo)表面232和移動(dòng)球接頭 229可環(huán)繞裝置222并可與裝置222大致共軸。圖2M是具有本發(fā)明特征的裝置組件216M的另一實(shí)施例的分解立體圖。 在此實(shí)施例中,裝置組件216M包括裝置222M,第一殼體224M,笫二殼體 226M和鎖定組件228M,這些部件類似于前述中對應(yīng)的部件,并如圖2M中 所示。不過,在這一實(shí)施例中,裝置組件216M包括彈性組件259M,當(dāng)鎖 定組件228M未鎖定時(shí),彈性組件259M使移動(dòng)球接頭229M的各部件壓在 一起并使鎖定球接頭249M的各部件壓在一起。彈性組件259M的設(shè)計(jì)可以改變。在圖2M中所示實(shí)施例中,彈性組件 259M包括多個(gè)彈性構(gòu)件261M,例如彈簧,用于使移動(dòng)球接頭229M的各部 件壓在一起并使鎖定球接頭249M的各部件壓在一起,而同時(shí)仍然允許移動(dòng)。在此實(shí)施例中,各第二接合表面248M通過位于各螺釘240M上的襯墊 263M限定。在此實(shí)施例中,襯墊263M形成球的一部分。進(jìn)一步地,彈性 構(gòu)件261M位于螺釘240M頭部與襯墊263M之間以迫使襯墊263M緊靠第 一接合表面246M,即使螺釘240M未緊固也是如此。這樣也使第一引導(dǎo)表 面230M和第二引導(dǎo)表面232M壓在一起??商娲?,彈性組件259M可具有不同設(shè)計(jì)。圖3A是具有本發(fā)明特征的裝置組件316的另一實(shí)施例的立體圖,圖3B 是其分解立體圖,裝置組件316具有通過裝置組件316定位的裝置322。在 此實(shí)施例中,裝置組件316包括保持所述裝置322的第一殼體324,第二 殼體326, ^使第一殼體324相對于第二殼體326移動(dòng)的推動(dòng)器組件357,和選 擇性地將第一殼體324鎖定到第二殼體326的鎖定組件328。這些部件中的 各個(gè)的尺寸、形狀和設(shè)計(jì)可以改變以實(shí)現(xiàn)裝置組件316的設(shè)計(jì)要求。在圖3A和3B中所示的實(shí)施例中,裝置組件316允許裝置322圍繞三條 軸線(即圍繞X軸線、圍繞Y軸線和圍繞Z軸線)并沿兩條軸線(即沿Y 軸線和沿Z軸線)精確定位。第一殼體324保持所述裝置322。在圖3A和3B中,第一殼體324大致 為方形并包括第一殼體上表面324A和第一殼體下表面324B。裝置322可,皮 緊固到上表面324A。笫二殼體326可被緊固到設(shè)備框架(未示出)。在圖3A和3B中,第二 殼體326大致為方形并包括第二殼體上表面326A和笫二殼體下表面326B。推動(dòng)器組件357可用于使第一殼體324相對于第二殼體326移動(dòng)。推動(dòng) 器組件357的設(shè)計(jì)可改變。在圖3A和3B中,推動(dòng)器組件357包括(i)第 一推動(dòng)器子組件358,其可用于使第一殼體324和裝置322相對于第二殼體 326沿Z軸線、圍繞X軸線和圍繞Y軸線移動(dòng);和(ii)第二推動(dòng)器子組件 360,其可用于使第一殼體324和裝置322相對于第二殼體326圍繞Z軸線 和沿Y軸線移動(dòng)。通過這種設(shè)計(jì),推動(dòng)器組件357可用于使第一殼體324和裝置322以六個(gè)運(yùn)動(dòng)度移動(dòng)??商娲?,例如,推動(dòng)器組件357可設(shè)計(jì)為不
具有一個(gè)或多個(gè)推動(dòng)器子組件358、 360。各推動(dòng)器子組件358、 360的設(shè)計(jì)可按照在此提供的教導(dǎo)改變。在圖3A 和3B中,第一推動(dòng)器子組件358包括三個(gè)分開的Z推動(dòng)器,即第一Z推動(dòng) 器362A、第二Z推動(dòng)器362B和第三Z推動(dòng)器362C,這三個(gè)Z推動(dòng)器相互 配合以使第一殼體324和裝置322相對于第二殼體326沿Z軸線、圍繞X軸 線和圍繞Y軸線移動(dòng)。各Z推動(dòng)器362A — 362C的設(shè)計(jì)可按照在此提供的教導(dǎo)而改變。在圖3A 和3B中,各Z推動(dòng)器362A — 362C包括ZM ( Z推動(dòng)器)軸364A、 ZM軸 推動(dòng)器364B和ZM接觸墊364C。在一個(gè)實(shí)施例中,各ZM軸364A大致為 柱形并包括(i)無螺紋軸區(qū)域364D,其在第二殼體326的第二殼體上表面 326A中的對應(yīng)的軸孔326C內(nèi)裝配并上下移動(dòng);(ii )接合ZM軸推動(dòng)器364B 的外螺紋軸區(qū)域364E,和接合ZM接觸墊364C的軸引導(dǎo)表面330A。此外, 各Z推動(dòng)器362A - 362C可包括裝配于第二殼體326中的LP孔326CC中的 鎖銷364G。在此實(shí)施例中,對于各Z推動(dòng)器362A-362C,鎖銷364G接合 無螺紋軸區(qū)域364D上的平坦區(qū)域,而且鎖銷允許無螺紋軸區(qū)域364D上下移 動(dòng),且同時(shí)阻止ZM軸364A旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地,各ZM軸推動(dòng)器364B可為螺母,該螺母包括與外螺紋軸區(qū) 域364E接合的內(nèi)螺紋表面。而且,各ZM接觸墊364C大體為盤形,第一殼體324的第一殼體下表 面324B位于各ZM接觸墊364C的頂部上。應(yīng)注意的是,在特定實(shí)施例中, 第一殼體324相對于ZM接觸墊364C沿X軸線和沿Y軸線自由移動(dòng)。此外, 各ZM接觸墊364C包括墊引導(dǎo)表面332A,墊引導(dǎo)表面332A與對應(yīng)的軸引 導(dǎo)表面330A接合并相互作用。通過這種設(shè)計(jì),對于各Z推動(dòng)器362A-362C, ZM軸推動(dòng)器364B的旋 轉(zhuǎn)導(dǎo)致對應(yīng)的ZM軸364A相對于第二殼體326上下移動(dòng)(取決于旋轉(zhuǎn)方向)。 例如,如果所有ZM軸364A以相同速度并沿相同方向移動(dòng),則第二殼體326 沿Z軸線移動(dòng)。可替代地,如果ZM軸364A以不同速度和/或沿不同方向移 動(dòng),則第二殼體326圍繞X軸線或圍繞Y軸線移動(dòng)。此外,各Z推動(dòng)器362A-362C可包括在第二殼體326與ZM軸推動(dòng)器 364B之間圍繞相應(yīng)ZM軸364A定位的接觸環(huán)364F。接觸環(huán)364F可具有低 摩擦涂層或由低摩擦材料制成。這種特征允許各ZM軸推動(dòng)器364B的精確 和可重復(fù)旋轉(zhuǎn)以及第一殼體324的精確位置調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中,對于各Z推動(dòng)器362A-362C,軸引導(dǎo)表面330A和墊引導(dǎo)表面332A相互配合以形成使裝置222定位的Z移動(dòng)球接頭329A。例 如,引導(dǎo)表面330A、 332A中的一個(gè)可限定球形凹部的一部分,而引導(dǎo)表面 330A、 332A中的另 一個(gè)可限定球形凸部的一部分,所述球形凸部在尺寸和 形狀上適于裝配在球形凹部內(nèi)。在圖3A和3B中所示的實(shí)施例中,墊引導(dǎo)表 面332A限定球形凹部的一部分,而軸引導(dǎo)表面330A限定球形凸部的一部分。 通過這種設(shè)計(jì),軸引導(dǎo)表面330A裝配在墊引導(dǎo)表面332A內(nèi)并通過墊引導(dǎo)表 面332A引導(dǎo)。此外,引導(dǎo)表面330A、 332A中的一個(gè)或兩個(gè)可具有4氐摩擦 涂層或由低摩擦材料制成。這種特征允許引導(dǎo)表面330A、 332A之間的精確 和可重復(fù)移動(dòng)。在圖3A和圖3B中,第二推動(dòng)器子組件360包括樞轉(zhuǎn)板366A、第一 PP (樞轉(zhuǎn)板)聯(lián)結(jié)器366B、第二PP聯(lián)結(jié)器366C、 PP推動(dòng)器組件366D、 樞轉(zhuǎn)叉368A、第一 PF (樞轉(zhuǎn)叉)聯(lián)結(jié)器368B、第二 PF聯(lián)結(jié)器368C、和 PF推動(dòng)器組件368D,這些部件相互配合以使第一殼體324和裝置322沿X 軸線、沿Y軸線和圍繞Z軸線移動(dòng)。這些部件中的各個(gè)的設(shè)計(jì)均可依照在此 提供的教導(dǎo)而改變。在圖3A和圖3B中所示的實(shí)施例中,樞轉(zhuǎn)板366A為大致三角形的板。 第一PP聯(lián)結(jié)器366B為大致柱形的軸并限定PP旋轉(zhuǎn)軸線366E,其中,樞轉(zhuǎn) 板366A沿PP旋轉(zhuǎn)軸線366E相對于第二殼體326旋轉(zhuǎn)。第一 PP聯(lián)結(jié)器366B 可包括下端和上端,所述下端裝配于笫二殼體326的SH (第二殼體)上表 面326B中的聯(lián)結(jié)器孔326D中,而所述上端裝配于樞轉(zhuǎn)板336A中的聯(lián)結(jié)器 孔366F中。第二PP聯(lián)結(jié)器366C為大致柱形銷的形狀并在樞轉(zhuǎn)板366A與 第一殼體324之間提供可樞轉(zhuǎn)連接。第二 PP聯(lián)結(jié)器366C可包括上端和聯(lián)結(jié) 器引導(dǎo)表面330B,所述上端裝配于第一殼體324的第一殼體下表面324B中 的聯(lián)結(jié)器孔324C中,聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330B接合樞轉(zhuǎn)板366A上的PP引導(dǎo) 表面332B。在一個(gè)實(shí)施例中,聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330B和PP引導(dǎo)表面332B相互配合 以形成使裝置222精確和可重復(fù)定位的PP移動(dòng)球接頭329B。例如,引導(dǎo)表 面330B、 332B中的一個(gè)可限定球形凹部的一部分,而引導(dǎo)表面330B、 332B 中的另 一個(gè)可限定球形凸部的一部分,所迷球形凸部在尺寸和形狀上適于裝 配在球形凹部內(nèi)。在圖3A和3B中所示實(shí)施例中,PP引導(dǎo)表面332B限定球 形凹部的一部分,而聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330B限定球形凸部的一部分。通過這 種設(shè)計(jì),聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330B裝配在PP引導(dǎo)表面332B內(nèi)并通過PP引導(dǎo) 表面332B引導(dǎo)。此外,引導(dǎo)表面330B、 332B中的一個(gè)或兩個(gè)可具有低摩擦
涂層或由低摩擦材料制成。這種特征允許引導(dǎo)表面330B、 332B之間的精確 和可重復(fù)移動(dòng)。PP推動(dòng)器組件366D使樞轉(zhuǎn)板366A圍繞PP旋轉(zhuǎn)軸線366E移動(dòng)。在圖 3A和3B中,PP推動(dòng)器組件366D包括(i)第一推動(dòng)器板366G,其通過 緊固件366H牢固緊固到第二殼體上表面326A; (ii)第二推動(dòng)器板3661,其 通過緊固件366J緊固到第二殼體上表面326A,其中樞轉(zhuǎn)板366A位于二者 之間;(iii)第一PP推動(dòng)器366K,例如外螺紋棒,其擰入第一推動(dòng)器板366G 中并接合樞轉(zhuǎn)板366A的一側(cè);和(iv)第二推動(dòng)器366L,例如外螺紋棒, 其擰入第二推動(dòng)器板3661中并接合樞轉(zhuǎn)板366A的另一側(cè)。通過這種設(shè)計(jì), 推動(dòng)器366K、 366L沿相反方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致樞轉(zhuǎn)板366A圍繞PP旋轉(zhuǎn)軸線 366E并圍繞Z軸線旋轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)叉368A大致形成V形并包括上PF引導(dǎo)表面332C和延伸穿過樞轉(zhuǎn) 叉368A的下聯(lián)結(jié)器孔368E。第一 PF聯(lián)結(jié)器368B將樞轉(zhuǎn)叉368A附接到第 二殼體326并提供PF旋轉(zhuǎn)軸線368F,樞轉(zhuǎn)叉368A沿PF旋轉(zhuǎn)軸線368F相 對于第二殼體326圍繞X軸線樞轉(zhuǎn)。在此實(shí)施例中,第二殼體326包括接納 樞轉(zhuǎn)叉368A底部的PF孔326E。第一 PF聯(lián)結(jié)器368B可為螺釘,其延伸穿 過聯(lián)結(jié)器孔368E并檸入第二殼體326中的內(nèi)螺紋表面(未示出)中,以將 樞轉(zhuǎn)叉368A可樞轉(zhuǎn)地連接到第二殼體326。第二 PF聯(lián)結(jié)器368C可包括上 端和聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330C,其中,所述上端裝配于第一殼體324的第一殼體 下表面324B中的聯(lián)結(jié)器孔324D中,聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330C接合樞轉(zhuǎn)叉368A 上的PF引導(dǎo)表面332C。在一個(gè)實(shí)施例中,聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330C和PF引導(dǎo)表面332C相互配合 以形成允許沿X軸線相對旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)的PF移動(dòng)接頭329C。例如,引導(dǎo)表面 330C、 332C中的一個(gè)可限定U形通道的一部分,而引導(dǎo)表面330C、 332C 中的另一個(gè)可限定球形凸部的一部分,所述球形凸部在尺寸和形狀上適于裝 配在U形通道內(nèi)。在圖3A和3B中所示實(shí)施例中,PF引導(dǎo)表面332C限定 U形通道,而聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330C限定球形凸部的一部分。通過這種設(shè)計(jì), 聯(lián)結(jié)器引導(dǎo)表面330C裝配在PF引導(dǎo)表面332C內(nèi)并通過PF引導(dǎo)表面332C 引導(dǎo)。此外,引導(dǎo)表面330C、 332C中的一個(gè)或兩個(gè)可具有低摩擦涂層或由 低摩擦材料制成。這種特征允許引導(dǎo)表面330C、 332C之間的精確和可重復(fù) 移動(dòng)。PF推動(dòng)器組件368D導(dǎo)致樞轉(zhuǎn)叉368A圍繞PF旋轉(zhuǎn)軸線368F和X軸線 旋轉(zhuǎn)。在圖3A和3B中,PF推動(dòng)器組件368D包括(i)第一推動(dòng)器板368G,
其通過緊固件368H牢固緊固到SH上表面326A; (ii)第二推動(dòng)器板3681, 其通過緊固件368J緊固到SH上表面326A,其中樞轉(zhuǎn)叉368A位于二者之間; (iii)笫一PF推動(dòng)器368K,例如外螺紋棒,其擰入第一推動(dòng)器板368G中 并接合樞轉(zhuǎn)叉368A的一側(cè);和(iv)第二推動(dòng)器368L,例如外螺紋棒,其 擰入第二推動(dòng)器板3681中并接合樞轉(zhuǎn)叉368A的另一側(cè)。通過這種設(shè)計(jì),推 動(dòng)器368K、 368L沿相反方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致樞轉(zhuǎn)叉368A圍繞PF旋轉(zhuǎn)軸線 368F并圍繞X軸線旋轉(zhuǎn)。此外,推動(dòng)器組件357可包括偏置組件370,偏置組件370使殼體324、 326壓在一起并使推動(dòng)器組件357的其他部件壓在一起。在一個(gè)實(shí)施例中, 偏置組件370包括第一偏置子組件372A和與其分開的第二偏置子組件372B。 可替代地,偏置組件370可設(shè)計(jì)為具有多于或少于兩個(gè)偏置子組件372A、 372B。在圖3A和3B中,各偏置子組件372A、372B包括:(i)第一偏置銷372C, 其延伸穿過第一殼體324中的銷孔324E; (ii)第一插銷372D,其延伸穿過 第一偏置銷372C中的上孔以將第一偏置銷372C保持在銷孔324E中;(iii) 彈性構(gòu)件372E (例如彈簧或彈力構(gòu)件),其通過第二插銷372F緊固到第一偏 置銷372C的底部;和(iv)第三插銷372G,其裝配在第二殼體326的銷縫 326F中以將彈性構(gòu)件372E的底部緊固到第二殼體326。通過這種設(shè)計(jì),偏 置子組件372A、 372B使殼體324、 326壓在一起。在第一殼體324已經(jīng)精確定位之后,鎖定組件328選擇性地并準(zhǔn)確地將 笫一殼體324鎖定到第二殼體326。鎖定組件328的設(shè)計(jì)可依照在此提供的 教導(dǎo)而改變。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定組件328包括第一鎖定子組件374A和與其分開 的第二鎖定子組件374B??商娲?,鎖定組件328可設(shè)計(jì)為具有多于或少于 兩個(gè)鎖定子組件374A、 374B。在圖3A、3B中,各鎖定子組件374A、374B包括緊固件374C、螺母374D、 上接頭組件374E和下接頭組件374F。在此實(shí)施例中,對于各鎖定子組件 374A、 374B, (i)緊固件374C是延伸穿過第二殼體326中的下螺釘孔326F 和第一殼體324中的上螺釘孔324F的螺釘;(ii )螺母374D擰在緊固件374C 的緊固件外螺紋表面374G上;(iii)上接頭組件374E位于螺母374D與第一 殼體324之間的緊固件374C上,且上接頭組件374E包括相互接合的頂襯墊 3741和相鄰的底襯墊374J;和(iv )下接頭組件374F位于第二殼體326與 緊固件374C頭部之間的緊固件374C上,且下接頭組件374F包括相互接合
的頂襯墊374K和相鄰的底襯墊374L。在一個(gè)實(shí)施例中,對于上接頭組件374E,頂襯墊3741包括第一接合表 面346A,第一接合表面346A與底襯墊374J的第二接合表面348A接合。有 些類似地,對于下接頭組件374F,頂襯墊374K包括第一接合表面346B,第 一接合表面346B與底襯墊374L的第二接合表面348B接合。在一個(gè)實(shí)施例 中,(i)上接頭組件374E的接合表面346A、 348A相互配合以形成上鎖定球 接頭349A;和(ii)下接頭組件374F的接合表面346B、 348B相互配合以形 成下鎖定球接頭349B。進(jìn)一步地,鎖定球接頭349A、 349B相互配合以允許 殼體324、 326精確鎖定在一起。通過另一方式,這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)允許鎖定組件 328將殼體324、 326夾緊在一起,無論殼體324、 326的相對位置如何,而 同時(shí)保持殼體324、 326的位置。例如,對于上接頭組件374E,接合表面346A、 348A中的一個(gè)可限定球 形凹部的一部分,而接合表面346A、 348A中的另一個(gè)可限定球形凸部的一 部分,所述球形凸部在尺寸和形狀上適于裝配在球形凹部內(nèi)。在圖3B中, 第二接合表面348A限定球形凹部的一部分,而第一接合表面346A限定球形 凸部的一部分。通過這種設(shè)計(jì),笫一接合表面346A裝配在第二接合表面348A 內(nèi)并精確接合第二接合表面348A。有些類似地,對于下接頭組件374F,接合表面346B、 348B中的一個(gè)可 限定球形凹部的一部分,而接合表面346B、 348B中的另一個(gè)可限定球形凸 部的一部分,所述球形凸部在尺寸和形狀上適于裝配在球形凹部內(nèi)。在圖3B 中,第一接合表面346B限定球形凹部的一部分,而笫二接合表面348B限定 球形凸部的一部分。通過這種設(shè)計(jì),第二接合表面348B裝配在第一接合表 面346B內(nèi)并精確接合第一接合表面346B。應(yīng)注意的是,接合表面346A、 346B、 348A、 348B中的一個(gè)或多個(gè)可包括低摩擦表面或由低摩擦材料制成, 以允許容易的相對移動(dòng)。此外,各鎖定子組件374A、 374B可包括鎖銷374M,鎖銷374M裝配在 第一殼體324的第一殼體上表面324A中的銷縫324G中靠緊相應(yīng)的螺母 374D以防止螺母374D旋轉(zhuǎn)。圖3C是圖3A中沿線3C所取的剖切圖,其中例示了第一殼體324、第 二殼體326、鎖定組件328的一部分和推動(dòng)器組件357的一部分。圖3C還例 示出,軸引導(dǎo)表面330A和墊引導(dǎo)表面332A相互配合以形成用于各Z推動(dòng) 器362A、 362B、 362C (在圖3C中僅示出兩個(gè))的Z移動(dòng)球接頭。其結(jié)果 是,第一殼體324可相對于第二殼體326樞轉(zhuǎn)。 進(jìn)一步地,對于各鎖定子組件374A、 374B (在圖3C中僅示出一個(gè)), (ii)接合表面346A、 348A相互配合以形成上鎖定球接頭349A;和(iii) 接合表面346B、 348B相互配合以形成下鎖定球接頭349B。通過這種i殳計(jì), 鎖定組件328可將殼體324、 326鎖定在一起,無論其相對位置如何,且不使 第一殼體324的位置改變。應(yīng)注意的是,在特定實(shí)施例中,用于使第一殼體224、 324相對于第二殼 體226、 326定位的裝置分離于且獨(dú)立于鎖定組件228、 328。通過這種設(shè)計(jì), 移動(dòng)獨(dú)立于鎖定。這允許第一殼體224、 324的更精確的定位和鎖定。進(jìn)一步 地,由于兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立,因而所述組件可以更牢固。雖然具體的設(shè)備10完全能夠?qū)崿F(xiàn)所述目的并在此提供前述的優(yōu)點(diǎn),但應(yīng) 理解的是,上述僅用于例示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例,除了所附權(quán)利要求中所 述方案以外,并不打算限制于在此所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1、一種裝置組件,用于定位用于精密設(shè)備的裝置,所述裝置組件包括第一殼體,保持所述裝置;第二殼體;移動(dòng)球接頭,幫助第一殼體相對于第二殼體移動(dòng);和鎖定球接頭,幫助第一殼體鎖定到第二殼體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置組件,其中,所述移動(dòng)球接頭引導(dǎo)第 一殼體相對于第二殼體移動(dòng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置組件,其中,第一殼體包括第一引導(dǎo) 表面,第二殼體包括第二引導(dǎo)表面,這兩個(gè)引導(dǎo)表面相互配合以形成所述 移動(dòng)球接頭。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置組件,其中,各引導(dǎo)表面形成球的一 部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置組件,其中,至少一個(gè)所述引導(dǎo)表面 環(huán)繞所述裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置組件,其中,所述引導(dǎo)表面和所述裝 置大致同心。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置組件,其中,第二殼體的第二引導(dǎo)表 面包括裝置孔,所述裝置位于所述裝置孔附近。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置組件,進(jìn)一步包括選擇性地將第一殼 體鎖定到第二殼體的緊固件,其中所述緊固件與第一殼體相互配合以形成 所述鎖定球接頭,
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置組件,其中,所述緊固件延伸穿過第 一殼體并選擇性地?cái)Q入第二殼體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置組件,進(jìn)一步包括彈性組件,所述彈 性組件使至少一個(gè)所述球接頭的一對部件壓在一起。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置組件,其中,所述裝置是光學(xué)元件。
12、 一種精密設(shè)備,包括產(chǎn)生波束的波束源,和使所述波束轉(zhuǎn)向的 如權(quán)利要求11所述的裝置組件。
13、 一種裝置組件,用于使具有設(shè)備框架的精密設(shè)備的波束轉(zhuǎn)向,所 述裝置組件包括包含光學(xué)元件的裝置;保持所述裝置的第一殼體,第一殼體具有第一引導(dǎo)表面; 連接到所述設(shè)備框架的第二殼體,第二殼體包括第二引導(dǎo)表面,第二 引導(dǎo)表面與第一引導(dǎo)表面相互配合以形成移動(dòng)球接頭,該移動(dòng)球接頭引導(dǎo) 第一殼體相對于第二殼體移動(dòng);第二引導(dǎo)表面包括鄰近于所述裝置定位的 裝置孔。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置組件,其中,各引導(dǎo)表面形成球的 一部分。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置組件,其中,至少一個(gè)所述引導(dǎo)表 面環(huán)繞所迷裝置。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置組件,進(jìn)一步包括選擇性地將第一 殼體鎖定到第二殼體的緊固件,其中笫一緊固件形成鎖定球接頭的至少一 部分。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置組件,其中,所述緊固件延伸穿過第一殼體并選擇性地?cái)Q入第二殼體。
18、 一種精密設(shè)備,包括產(chǎn)生波束的波束源,和使所述波束轉(zhuǎn)向的 如權(quán)利要求13所述的裝置組件。
19、 一種裝置組件,用于定位用于精密設(shè)備的裝置,所述裝置組件包括第一殼體,保持所述裝置; 第二殼體;移動(dòng)球接頭,幫助第一殼體相對于第二殼體沿第一軸線、圍繞第二軸 線和圍繞第三軸線移動(dòng);和鎖定組件,幫助第一殼體鎖定到第二殼體。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置組件,其中,所述鎖定組件包括鎖 定球接頭,所述鎖定球接頭幫助第一殼體鎖定到第二殼體,而且,所述移 動(dòng)球接頭引導(dǎo)第一殼體相對于第二殼體移動(dòng)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置組件,其中,第一殼體相對于所述 移動(dòng)球接頭沿第二軸線移動(dòng)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置組件,其中,第一殼體相對于所述 移動(dòng)球接頭圍繞第一軸線移動(dòng)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置組件,其中,所述鎖定組件包括選 擇性地將第一殼體鎖定到第二殼體的緊固件。
24、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置組件,其中,所述裝置是光學(xué)元件。
25、 一種精密設(shè)備,包括產(chǎn)生波束的波束源,和使所述波束轉(zhuǎn)向的 如權(quán)利要求24所述的裝置組件。
26、 一種定位裝置的方法,所述方法包括以下步驟通過第一殼體保持所述裝置; 將第二殼體連接到設(shè)備框架;通過移動(dòng)球接頭使第一殼體相對于第二殼體移動(dòng);和 利用鎖定球接頭將第一殼體鎖定到第二殼體。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法,其中,所述鎖定步驟包括通過 緊固件將第一殼體鎖定到第二殼體,所述緊固件與第一殼體相互配合以形 成所述鎖定球接頭。
全文摘要
一種用于定位精密設(shè)備(10)中的裝置(222)的裝置組件(216),包括第一殼體(224),第二殼體(226),移動(dòng)球接頭(229),和鎖定球接頭(249)。第一殼體(224)保持裝置(222)。第二殼體(226)連接到設(shè)備框架(12)。移動(dòng)球接頭(229)幫助第一殼體(224)相對于第二殼體(226)移動(dòng)。鎖定球接頭(249)幫助第一殼體(224)鎖定到第二殼體(226)。移動(dòng)球接頭(229)可引導(dǎo)第一殼體(224)相對于第二殼體(226)移動(dòng)。例如,第一殼體(224)可包括第一引導(dǎo)表面(230),第二殼體(226)可包括第二引導(dǎo)表面(232)。在此實(shí)施例中,引導(dǎo)表面(230)(232)相互配合以形成移動(dòng)球接頭(229)。此外,各引導(dǎo)表面(230)(232)可形成球的一部分。
文檔編號(hào)G01C15/00GK101400967SQ200780008739
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者J·克里斯特曼, 兵 鄭 申請人:波科海姆技術(shù)公共有限公司