專利名稱：用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學精密機械領(lǐng)域，特別是一種用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
在超高真空中，用于光學腔中光學元件間相對位置精密掃描的精密傳動機構(gòu)是比較難實現(xiàn)，特別是高精度轉(zhuǎn)角掃描機構(gòu)就更難以實現(xiàn)。以往超高真空光學腔中光學元件間相對位置精密掃描采用正弦機構(gòu)時正弦臂上的運動副只是在一短軸上安裝一對軸承來傳遞推桿的位移實現(xiàn)正弦臂的轉(zhuǎn)角變化(正弦臂在正弦機構(gòu)中臂長是恒定值在推桿的位移驅(qū)動下使正弦臂最長端上球體在推桿的斷面上做純滾動推動正弦臂繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動使轉(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程中很難控制，因此使軸承外環(huán)圓柱體母線與正弦機構(gòu)中推桿的驅(qū)動平面形成夾角不能完全接觸使其傳動效率低、傳動精度降低，嚴重影響超高真空光學腔中光學元件間相對位置精密掃描精度。因此，提出一種新的精密傳動裝置及其控制方法勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置及其控制方法，可以有效解決超高真空光學腔中光學元件相對位置的高精度精密掃描難實現(xiàn)、傳動效率低的缺點。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是，用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置， 包括不銹鋼拉簧、構(gòu)件連接座、轉(zhuǎn)動臂、消間隙固緊螺釘、球形滾動體、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，所說的球形滾動體和構(gòu)件連接座上均開有貫穿的通孔，精密支承軸依次穿過構(gòu)件連接座和球形滾動體的通孔，精密支承軸與球形滾動體之間的間隙處裝有精密軸承，在精密軸承與球形滾動體之間裝有限位套，軸承壓蓋裝在球形滾動體的外側(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)件連接座兩個側(cè)臂沿Z軸方向上裝有兩個消間隙固緊螺釘，球形滾動體放置在高面型精度支撐面上，構(gòu)件連接座兩側(cè)各裝有一個彈簧掛釘，高面型精度支撐面上與構(gòu)件連接座相對應(yīng)的兩側(cè)也各裝有一個彈簧掛釘，同側(cè)彈簧掛釘之間通過不銹鋼拉簧相連；轉(zhuǎn)動臂固定在構(gòu)件連接座上面。本發(fā)明的用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置及其控制方法，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)對經(jīng)步驟1)裝配后的裝置的軸向微調(diào)螺母進行反復調(diào)節(jié)，直至轉(zhuǎn)動球形滾動體輕松自如，并保證球形滾動體在軸向和徑向無串動，然后將防松螺母鎖緊；3)將經(jīng)過步驟2、調(diào)試后的裝置放置在精密防震平臺上，保證構(gòu)件連接座的上表面與精密防震平臺相連，將精密電感測微儀的觸頭放置在球形滾動體的球面最高點上，旋轉(zhuǎn)球形滾動體一圈，保證精密電感測微儀的讀數(shù)小于0. 008mm ；如不滿足，對軸向微調(diào)螺母進行反復調(diào)節(jié)，并再次旋轉(zhuǎn)球形滾動體一圈，直至精密電感測微儀的讀數(shù)小于0. 008mm；4)將經(jīng)過步驟幻調(diào)試后的球形滾動體在與步驟幻調(diào)試球形滾動體位置不同的地方再次正反轉(zhuǎn)45°，保證精密電感測微儀讀數(shù)小于0. 002mm ；如不滿足，對軸向微調(diào)螺母進行反復調(diào)節(jié)，并在相同位置上將球形滾動體正反轉(zhuǎn)45°，直至精密電感測微儀的讀數(shù)小于 0.002mm ；5)將轉(zhuǎn)動臂固定在經(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)動機構(gòu)精密調(diào)試，并可實現(xiàn)精密傳動。本發(fā)明利用球體的萬向特性克服了軸承端面與高面型精度支撐面裝配時的垂直度誤差，實現(xiàn)了球形滾動體的精密轉(zhuǎn)動并保證了機構(gòu)轉(zhuǎn)角精度。本發(fā)明可應(yīng)用到超高真空中精密驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域及光譜技術(shù)中，該方法轉(zhuǎn)動精度高、便于使用。


圖1是本發(fā)明的用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置的側(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)動臂，4、消間隙固緊螺釘，5、球形滾動體，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。
具體實施例方式由圖1、2所示，本發(fā)明1、用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置，其特征在于，包括不銹鋼拉簧1、構(gòu)件連接座2、轉(zhuǎn)動臂3、消間隙固緊螺釘4、球形滾動體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，所說的球形滾動體5和構(gòu)件連接座2上均開有貫穿的通孔，精密支承軸8依次穿過構(gòu)件連接座2和球形滾動體5的通孔，精密支承軸8與球形滾動體5之間的間隙處裝有精密軸承6，在精密軸承6與球形滾動體5之間裝有限位套7，軸承壓蓋10裝在球形滾動體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 2兩個側(cè)臂沿Z軸方向上裝有兩個消間隙固緊螺釘4，球形滾動體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相對應(yīng)的兩側(cè)也各裝有一個彈簧掛釘14，同側(cè)彈簧掛釘14之間通過不銹鋼拉簧1相連； 正弦臂3固定在構(gòu)件連接座2上面。所說的球形滾動體5呈滾珠形。所說的構(gòu)件連接座2呈U形。
所說的防松螺母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。所說的防松螺母11和軸向微調(diào)螺母9在X軸負方向上，限位套7在X軸正方向上。所說的消間隙固緊螺釘4在精密支承軸8的下面。所說的緊固螺釘13靠近軸向微調(diào)螺母9。用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置及其控制方法，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)對經(jīng)步驟1)裝配后的裝置的軸向微調(diào)螺母9進行反復調(diào)節(jié)，直至轉(zhuǎn)動球形滾動體5輕松自如，并保證球形滾動體5在軸向和徑向無串動，然后將防松螺母11鎖緊；3)將經(jīng)過步驟2、調(diào)試后的裝置放置在精密防震平臺上，保證構(gòu)件連接座2的上表面與精密防震平臺相連，將精密電感測微儀的觸頭放置在球形滾動體5的球面最高點上，旋轉(zhuǎn)球形滾動體5—圈，保證精密電感測微儀的讀數(shù)小于0. 002mm;如不滿足，對軸向微調(diào)螺母9進行反復調(diào)節(jié)，并再次旋轉(zhuǎn)球形滾動體5 —圈，直至精密電感測微儀的讀數(shù)小于 0.002mm ；4)將經(jīng)過步驟幻調(diào)試后的球形滾動體5在與步驟幻調(diào)試球形滾動體5位置不同的地方再次正反轉(zhuǎn)45°，保證精密電感測微儀讀數(shù)小于0. 002mm ；如不滿足，對軸向微調(diào)螺母9進行反復調(diào)節(jié)，并在相同位置上將球形滾動體5正反轉(zhuǎn)45°，直至精密電感測微儀的讀數(shù)小于0. 002mm ；5)將轉(zhuǎn)動臂固定在經(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。本發(fā)明中的不銹鋼拉簧1、構(gòu)件連接座2、轉(zhuǎn)動臂3、消間隙固緊螺釘4、球形滾動體 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誤差，徑向利用拉彈消除球形滾動體與高面型精度支撐面的接觸間隙，利用球體的萬向特性克服了軸承端面與高面型精度支撐面裝配時的垂直度誤差，實現(xiàn)了球形滾動體的精密轉(zhuǎn)動，保證了機構(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)動技術(shù)領(lǐng)域及光譜技術(shù)中，該方法轉(zhuǎn)動精度高、便于使用。
權(quán)利要求
1.用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置，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)，所說的球形滾動體( 和構(gòu)件連接座( 上均開有貫穿的通孔，精密支承軸(8)依次穿過構(gòu)件連接座( 和球形滾動體( 的通孔，精密支承軸 ⑶與球形滾動體(5)之間的間隙處裝有精密軸承(6)，在精密軸承(6)與球形滾動體(5) 之間裝有限位套(7)，軸承壓蓋(10)裝在球形滾動體(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)兩個側(cè)臂沿Z軸方向上裝有兩個消間隙固緊螺釘G)，球形滾動體( 放置在高面型精度支撐面(1 上，構(gòu)件連接座 (2)兩側(cè)各裝有一個彈簧掛釘(14)，高面型精度支撐面(1 上與構(gòu)件連接座( 相對應(yīng)的兩側(cè)也各裝有一個彈簧掛釘(14)，同側(cè)彈簧掛釘(14)之間通過不銹鋼拉簧⑴相連；轉(zhuǎn)動臂(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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置，其特征在于，所說的球形滾動體( 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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置，其特征在于，所說的構(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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置，其特征在于，所說的防松螺母(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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置，其特征在于，所說的防松螺母(11)和軸向微調(diào)螺母(9)在X軸負方向上，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)角精密傳動的裝置，其特征在于，所說的消間隙固緊螺釘(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現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動的裝置，其特征在于，所說的緊固螺釘(1 靠近軸向微調(diào)螺母(9)。
8.用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置的控制方法，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)對經(jīng)步驟1)裝配后的裝置的軸向微調(diào)螺母(9)進行反復調(diào)節(jié)，直至轉(zhuǎn)動球形滾動體 (5)輕松自如，并保證球形滾動體( 在軸向和徑向無串動，然后將防松螺母(11)鎖緊；3)將經(jīng)過步驟幻調(diào)試后的裝置放置在精密防震平臺上，保證構(gòu)件連接座( 的上表面與精密防震平臺相連，將精密電感測微儀的觸頭放置在球形滾動體(5)的球面最高點上， 旋轉(zhuǎn)球形滾動體( 一圈，保證精密電感測微儀的讀數(shù)小于0.008mm;如不滿足，對軸向微調(diào)螺母(9)進行反復調(diào)節(jié)，并再次旋轉(zhuǎn)球形滾動體( 一圈，直至精密電感測微儀的讀數(shù)小于 0. 008mm ；4)將經(jīng)過步驟幻調(diào)試后的球形滾動體( 在與步驟幻調(diào)試球形滾動體( 位置不同的地方再次正反轉(zhuǎn)45°，保證精密電感測微儀讀數(shù)小于0. 002mm ；如不滿足，對軸向微調(diào)螺母(9)進行反復調(diào)節(jié)，并在相同位置上將球形滾動體(5)正反轉(zhuǎn)45°，直至精密電感測微儀的讀數(shù)小于0. 002mm ；5)將轉(zhuǎn)動臂固定在經(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)角精密傳動裝置調(diào)試，并可實現(xiàn)精密傳動。
全文摘要
用于超高真空中實現(xiàn)轉(zhuǎn)角精密傳動裝置及其控制方法涉及光學精密機械領(lǐng)域，其包括不銹鋼拉簧、構(gòu)件連接座、轉(zhuǎn)動臂、消間隙固緊螺釘、球形滾動體、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)明利用球體的萬向特性克服了軸承端面與高面型精度支撐面裝配時的垂直度誤差，實現(xiàn)了球形滾動體的精密轉(zhuǎn)動，保證了轉(zhuǎn)角機構(gòu)的轉(zhuǎn)角精度，可應(yīng)用到超高真空中精密驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域及光譜技術(shù)中，其轉(zhuǎn)動精度高、便于使用。
文檔編號G02B26/10GK102393564SQ201110346158
公開日2012年3月28日 申請日期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 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所