專利名稱：縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密機械設(shè)計與加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于各種光譜儀器系 統(tǒng)，或其他要求狹縫寬度可精密調(diào)節(jié)的儀器系統(tǒng)中縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置。
背景技術(shù)：
在光譜儀器中，不同波長的光譜在空間展開。通過狹縫取出一定波長范圍的單色光， 用探測器記錄單色光的位置和強度，可以分析物質(zhì)的組成成分。在這一過程中，狹縫起 到了非常重要的作用，其開口平行性、對稱性以及開閉的均勻性、狹縫寬度和分辨率都 要求很高。狹縫上述指標(biāo)直接影響光譜儀器的光譜分辨率和/或空間分辨能力。目前采用 的幾類狹縫方式及其特點1、固定寬度狹縫。此類狹縫的特點是簡單，成本低，但不 能滿足寬度可調(diào)節(jié)的要求。2、采用多個固定寬度的狹縫，在使用過程中相互切換。缺 點是切換過程中會帶來定位誤差，要求定位裝置的精度高?；蛘咴诿看吻袚Q后需要對整 個系統(tǒng)重新調(diào)試，使用起來比較麻煩。3、常規(guī)的寬度可調(diào)節(jié)狹縫裝置a)、利用一楔
形滑塊推動構(gòu)成狹縫的左、右縫片進行橫向運動，從而實現(xiàn)狹縫的寬窄調(diào)節(jié)。這種結(jié)構(gòu) 的缺點是狹縫開啟的精度不高、開口的對稱性不好以及在調(diào)節(jié)過程中穩(wěn)定性較差，容易
出現(xiàn)爬行、斷續(xù)、卡死等現(xiàn)象。b)、使用一兩端螺紋旋向不同的絲桿帶動左、右縫片進 行寬窄調(diào)節(jié)的狹縫裝置。這種結(jié)構(gòu)由于使用的是螺紋傳動，對螺紋的加工精度要求很高； 需要彈簧等裝置消除螺紋間隙；需要使用軸承來支撐和固定絲桿。主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)
雜，組裝困難，成本較高，而且很難達到較高的精度。目前絕大多數(shù)的可調(diào)狹縫裝置除 以上不足之外，還存在著尺寸較大的缺點，不便于把儀器尺寸作小。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有可調(diào)狹縫裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大的問題，本發(fā)明提供一種縫寬可調(diào)節(jié) 的小型精密狹縫裝置。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下
縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置包括彈性鉸鏈體、左縫片、右縫片和驅(qū)動機構(gòu)，彈 性鉸鏈體是以剛性的框形基體為輪廓，內(nèi)部有懸空式的彈性鉸鏈，左縫片和右縫片對稱 設(shè)于彈性鉸鏈體的一側(cè)面，左縫片和右縫片的相鄰邊平行。
所述彈性鉸鏈體內(nèi)部彈性鉸鏈的頂部設(shè)有中間連接剛體，其一端連接著左上連桿，
另兩端分別對稱連接著左直角剛體和右直角剛體；左直角剛體和右直角剛體的外側(cè)分別對稱連接著左拉桿和右拉桿；左拉桿和右拉桿的另一端分別對稱連接著左剛體和右剛 體；左剛體和右剛體的下端分別對稱連接著兩根以上的左支撐桿和右支撐桿；
所述左上連桿的另一端、左直角剛體的另一端和右直角剛體的另一端分別對應(yīng)連接 著框形基體內(nèi)的左側(cè)和右側(cè)；左支撐桿下端和右支撐桿下端分別對應(yīng)連接著框形基體內(nèi) 的下側(cè)；
所述左縫片固定設(shè)于左剛體上，所述右縫片固定設(shè)于右剛體上，左縫片和右縫片相 鄰邊之間形成的間隙為狹縫；
所述驅(qū)動機構(gòu)包括差動微調(diào)螺釘，差動微調(diào)螺釘為具有兩段旋向相同但螺距不同的 螺紋的階梯螺釘，彈性鉸鏈體頂部縱向設(shè)有與差動微調(diào)螺釘配合的螺紋孔，螺紋孔為臺 階孔， 一段設(shè)在框形基體上，另一段設(shè)在中間連接剛體上。
在上述基礎(chǔ)上縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置的具體結(jié)構(gòu)如下
所述彈性鉸鏈體頂部中間設(shè)有三角狀的中間連接剛體DEE1;
中間連接剛體DEE1的D角處連接著左上連桿CD，其C端連接著框形基體；
中間連接剛體DEE1的E角處連接著左直角剛體EFG，左直角剛體EFG的F端連 接著框形基體，其G端連接著左拉桿GH;左拉桿GH的H端連接著左剛體的一角，左 剛體的下部分別連接著兩根以上的左支撐桿，左支撐桿的下端分別連接著框形基體；
中間連接剛體DEE1的E1角處連接著右直角剛體E1F1G1，其Fl端連接著框形基 體，其G1端連接著右拉桿G1H1;右拉桿G1H1的H1端連接著右剛體的一角，右剛體 的下部分別連接著兩根以上的右支撐桿，右支撐桿的下端分別連接著框形基體；
上述左直角剛體EFG與右直角剛體E1F1G1左右對稱，左拉桿GH與右拉桿G1H1 左右對稱，左剛體與右剛體左右對稱，左支撐桿與右支撐桿左右對稱。
所述差動微調(diào)螺釘?shù)那岸温菁y桿與連接剛體DEE1上的螺紋孔配合，后段螺紋桿與 框形基體上的螺紋孔配合。
所述左剛體的上端連接著左拉桿，其下部均勻分布的分別連接著三根左支撐桿；所 述右剛體的上端連接著右剛體，其下部均勻分布的分別連接著三根右支撐桿。
所述驅(qū)動機構(gòu)還可以是壓電陶瓷或螺旋測微頭，用于改變彈性鉸鏈體中A、 D兩點 之間的距離。
所述框形基體外形尺寸能夠小于30x32x7mm3。
本發(fā)明的優(yōu)點在于使用彈性鉸鏈作為狹縫的傳動機構(gòu)，避免了楔形塊和螺紋傳動 的弊端；彈性鉸鏈結(jié)構(gòu)左右對稱，從而保證了狹縫開口的平行性與對稱性；結(jié)構(gòu)簡單、 緊湊、尺寸?。徊捎貌顒勇菁y調(diào)節(jié)，精度高，縮小空間尺寸。本狹縫裝置的寬度調(diào)節(jié)范圍為0.01-0.2mm，調(diào)節(jié)精度可達5微米以下；彈性鉸鏈體的外形尺寸可以達到 30x32x7mm3或更小。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2為彈性鉸鏈體結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3為具有三對支撐桿的彈性鉸鏈結(jié)構(gòu)原理圖，
圖4為具有二對支撐桿的彈性鉸鏈結(jié)構(gòu)原理圖，
圖5是差動微調(diào)螺釘示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。 實施例1-
參見圖1、圖2和圖3，縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置包括彈性鉸鏈體l、左縫片 2、右縫片4和驅(qū)動機構(gòu)。彈性鉸鏈體外形尺寸為30x32x7mm3,彈性鉸鏈體1是以剛性 的框形基體為輪廓，內(nèi)部有懸空式的彈性鉸鏈，左縫片2和右縫片4對稱設(shè)于彈性鉸鏈 體1的一側(cè)面，左縫片2和右縫片4的相鄰邊平行。
彈性鉸鏈體頂部中間設(shè)有三角狀的中間連接剛體DEE1;其D角處連接著左上連桿 CD, CD連桿的C端連接著框形基體；
其E角處連接著左直角剛體EFG，左直角剛體EFG的F端連接著框形基體，其G 端連接著左拉桿GH;左拉桿GH的H端連接著左剛體HJPK的一角，左剛體HJPK的 下部均勻分布的J端、K端與P端分別連接著三根左支撐桿，即左支撐桿JL、左支撐桿 PQ和左支撐桿KM，左支撐桿JL、左支撐桿PQ和左支撐桿KM的L端、Q端和M端 分別連接著框形基體；
其E1角處連接著右直角剛體E1F1G1，右直角剛體E1F1G1的F1端連接著框形基 體，其G1端連接著右拉桿G1H1;右拉桿G1H1的H1端連接著右剛體H1J1P1K1的一 角，右剛體H1J1P1K1的下部均勻分布的Jl端、Kl端和Pl端分別連接著三根右支撐 桿，即右支撐桿J1L1、右支撐桿P1Q1和右支撐桿K1M1，右支撐桿J1L1、右支撐桿 P1Q1和右支撐桿K1M1的Ll端、Ql端和Ml端分別連接著框形基體；
左縫片2通過固定螺釘3固定安裝于左剛體上，右縫片4通過固定螺釘3固定安裝 于右剛體上，固定螺釘3上需要有墊片，墊在縫片與彈性鉸鏈之間，使二者之間存在必 要的間隙，以保證彈性鉸鏈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以自由的變形；左縫片2和右縫片4相鄰邊之 間形成的間隙為狹縫；
上述結(jié)構(gòu)中左直角剛體EFG與右直角剛體E1F1G1對稱，左拉桿GH與右拉桿G1H1對稱，左剛體與右剛體對稱，左支撐桿與右支撐桿對稱；
驅(qū)動機構(gòu)包括差動微調(diào)螺釘5，差動微調(diào)螺釘5為具有兩段旋向相同但螺距不同的 螺紋的階梯螺釘，前端螺紋的公稱直徑小于后端螺紋的公稱直徑，見圖5。彈性鉸鏈體 上框形基體頂部縱向設(shè)有大螺紋孔，彈性鉸鏈體的內(nèi)部中間連接剛體DEE1上設(shè)有小螺 紋孔。兩段螺紋孔與差動微調(diào)螺釘5配合。
上述彈性鉸鏈體1中鉸鏈C端、F端、L端、Q端、M端、MI端、Ql端、Ll端 和F1端只有一維轉(zhuǎn)動自由度，A點是鉸鏈框形基體上頂端的不動點。
彈性鉸鏈的驅(qū)動是通過改變AD之間的距離，即讓D點產(chǎn)生垂直向下或向上的位移， 驅(qū)使鉸鏈內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，最終實現(xiàn)狹縫的寬窄調(diào)節(jié)。參見圖3，當(dāng)AD之間距離發(fā)生變 化時，即若D點有沿箭頭方向的位移x(假設(shè)向下)時，將產(chǎn)生下面一系列的鉸鏈運動
中間連接剛體DEE1向下平移x (—階近似，以下同)，左直角剛體EFG和右直角 剛體E1F1G1分別繞F端和F1端轉(zhuǎn)動角度a， G端和Gl端分別向左和向右移動y，左 剛體HJPK向左移動距離y，右剛體H1J1P1K1向右移動距離y。由于左縫片2和右縫片 4是分別固定在左剛體HJPK和右剛體H1J1P1K1上，所以狹縫開口寬度將增加2y。當(dāng) 在D點的直線驅(qū)動位移向上x時，在彈性力的作用下，所有鉸鏈將有相反的運動，狹縫 開口寬度將減少2y。 x與y存在如下關(guān)系式y(tǒng)/x=FG/FE。即狹縫的寬度將增加或減小 2xFG/FExx。在本實施例方案中采用差動微調(diào)螺釘5作為驅(qū)動部件。
實施例2:
可以根據(jù)材料強度等實際情況將三根左支撐桿和三根右支撐桿分別縮減為二根左 支撐桿和二根右支撐桿，如圖4所示。 -
其它同實施例l。 實施例3:
為了增加強度，也可以成對的增加左支撐桿和右支撐桿。
其它同實施例l。
實施例4:
本狹縫裝置的驅(qū)動方式可以根據(jù)實際應(yīng)用場合做相應(yīng)的改變，如采用壓電陶瓷放 在A、 D之間，作為驅(qū)動部件；采用螺旋測微頭放在彈性鉸鏈的上端，改變A、 D間距
離，作為驅(qū)動部件；為了實現(xiàn)狹縫寬度的自動調(diào)節(jié)，在驅(qū)動部件上配置小型電機，等。
其他同實施例1或2或3。
權(quán)利要求
1、縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置，包括彈性鉸鏈體(1)、左縫片(2)、右縫片(4)和驅(qū)動機構(gòu)，彈性鉸鏈體(1)是以剛性的框形基體為輪廓，內(nèi)部有懸空式的彈性鉸鏈，左縫片(2)和右縫片(4)對稱設(shè)于彈性鉸鏈體(1)的一側(cè)面，左縫片(2)和右縫片(4)的相鄰邊平行，其特征在于所述彈性鉸鏈體內(nèi)部鉸鏈結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)有中間連接剛體，其一端連接著左上連桿，另兩端分別對稱連接著左直角剛體和右直角剛體；左直角剛體和右直角剛體的外側(cè)分別對稱連接著左拉桿和右拉桿；左拉桿和右拉桿的另一端分別對稱連接著左剛體和右剛體；左剛體和右剛體的下端分別對稱連接著兩根以上的左支撐桿和右支撐桿；所述左上連桿的另一端、左直角剛體的另一端和右直角剛體的另一端分別對應(yīng)連接著框形基體內(nèi)的左側(cè)和右側(cè)；左支撐桿下端和右支撐桿下端分別對應(yīng)連接著框形基體內(nèi)的下側(cè)；所述左縫片(2)固定設(shè)于左剛體上，所述右縫片(4)固定設(shè)于右剛體上，左縫片(2)和右縫片(4)相鄰邊之間形成的間隙為狹縫；所述驅(qū)動機構(gòu)包括差動微調(diào)螺釘(5)，差動微調(diào)螺釘(5)為具有兩段旋向相同但螺距不同的螺紋的階梯螺釘，彈性鉸鏈體頂部縱向設(shè)有與差動微調(diào)螺釘(5)配合的螺紋孔，螺紋孔為臺階孔，一段設(shè)在框形基體上，另一段設(shè)在中間連接剛體上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置，其特征在于 所述彈性鉸鏈體頂部中間設(shè)有三角狀的中間連接剛體DEE1; 中間連接剛體DEE1的D角處連接著左上連桿CD，其C端連接著框形基體； 中間連接剛體DEE1的E角處連接著左直角剛體EFG，左直角剛體EFG的F端連接著框形基體，其G端連接著左拉桿GH;左拉桿GH的H端連接著左剛體的一角，左 剛體的下部分別連接著兩根以上的左支撐桿，左支撐桿的下端分別連接著框形基體；中間連接剛體DEE1的E1角處連接著右直角剛體E1F1G1，其Fl端連接著框形基 體，其G1端連接著右拉桿G1H1;右拉桿G1H1的H1端連接著右剛體的一角，右剛體 的下部分別連接著兩根以上的右支撐桿，右支撐桿的下端分別連接著框形基體；上述左直角剛體EFG與右直角剛體E1F1G1左右對稱，左拉桿GH與右拉桿G1H1 左右對稱，左剛體與右剛體左右對稱，左支撐桿與右支撐桿左右對稱；所述差動微調(diào)螺釘(5)的前段螺紋桿與連接剛體DEE1上的螺紋孔配合，后段螺 紋桿與框形基體上的螺紋孔配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置，其特征在于所述左 剛體的上端連接著左拉桿，其下部均勻分布的分別連接著三根左支撐桿；所述右剛體的 上端連接著右拉桿，其下部均勻分布的分別連接著三根右支撐桿。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置，其特征在于所述驅(qū) 動機構(gòu)為壓電陶瓷或螺旋測微頭，用于改變彈性鉸鏈體中A、 D兩點之間的距離。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置，其特征在于所述框 形基體外形尺寸小于30x32x7mm3。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于各種光譜儀器的縫寬可調(diào)節(jié)的小型精密狹縫裝置，解決了現(xiàn)有可調(diào)節(jié)狹縫裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度低、體積大的問題。主要包括彈性鉸鏈體、左縫片、右縫片和驅(qū)動機構(gòu)，左縫片和右縫片相鄰邊之間的間隙為狹縫；彈性鉸鏈體頂部為中間連接剛體，其一端連接著左上連桿，另兩端分別連接著左直角剛體和右直角剛體；左直角剛體和右直角剛體分別連接著左拉桿和右拉桿；左拉桿和右拉桿分別連接著左剛體和右剛體；左剛體和右剛體分別連接著兩根以上的左支撐桿和右支撐桿；驅(qū)動機構(gòu)為差動微調(diào)螺釘，彈性鉸鏈體上的框形基體頂部和中間連接剛體縱向設(shè)有與差動微調(diào)螺釘配合的臺階螺紋孔；狹縫開口的平行性與對稱性好；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、尺寸小、精度高。
文檔編號G01J3/00GK101532876SQ20091011653
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者剛 吳, 杜學(xué)維, 王秋平 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)