专利名称：运动学结构的四维调节机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于精密仪器及光学设备安装、调节及定位的运动学结构领域，具体涉及一种四维调节机构。
背景技术：
目前，在激光工程领域公知的多维调节机构为复合型结构，其特定的运动形式和运动方向均由独立的结构实现，如一维平动、一维或两维转动结构等。实现对器件的多维调节需将这些独立结构组合起来使用，因此往往结构体积和重量过于庞大、光束中心高被人为的提高。不仅增加了设备成本，也损害了结构的稳定性能，给整个光路的调试造成困难，尤其不适于在工程中运用。
发明内容
为了克服现有技术中多维调节机构结构体积庞大、成本高及结构稳定性差的不足，本实用新型提供一种运动学结构的四维调节机构，该机构不仅能方便的实现对器件的三维转动及一维平动共四维调节，而且所有调节功能均在一层结构中完成，减小了结构体积，降低了成本，同时由于采用运动学结构既有较高的调节精度又有可靠的稳定性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种运动学结构的四维调节机构，含有层叠的两板结构，一个活动板和一个固定板，两板间通过圆锥-平面-V型槽面与球体对应的运动学联结副定位，圆锥-平面-V型槽面设置在固定板上，对应的球体设置在活动板上，固定板上还设置有圆形的V型面转动块，在V型面转动块上V型槽面的一侧设置有环状槽孔，环状槽孔用于V型面转动块的旋转限位和锁紧；运动学联结副之一的V型槽面设置在V型面转动块上，V型槽面的对称平面贯通V型面转动块的转动轴线和圆锥面旋转中心轴线，V型面转动块与固定板铰接，可独立旋转，从而驱动活动板绕其法线转动；对应的球体采用设置在活动板上的通过螺纹副连接的球头调节螺钉；在活动板和固定板之间设置有弹簧，弹簧提供的封闭力保证螺钉球面与圆锥-平面-V型槽面间的可靠接触。
本实用新型通过对活动板与固定板的相对位置调节，实现对器件的多维调节，当单独调节一个螺钉时，可使活动板绕另两个螺钉的球体接触点连线转动，实现绕圆锥面-平面接触点及圆锥面-V型面接触点连线的两维转动；V型槽面设置在V型面转动块上，并同固定板通过铰链连接，拨转V型面转动块可驱使活动板绕圆锥面的旋转中心线(即法线)运动，实现另一维转动；而同向调节三处球头螺钉则可实现活动板的一维平移；从而达到对器件的四维调节目的。
本实用新型中设置的弹簧也可用螺钉替代，以确保定位的可靠性。
本实用新型运动学结构的四维调节机构，克服现有多维调节机构结构体积庞大、成本高及结构稳定性差的不足，该机构不仅能方便的实现对器件的三维转动及一维平动共四维调节，而且结构简单，体积小，成本低，即有较高的调节精度又有可靠的稳定性。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1a为本实用新型运动学结构的四维调节机构的主视结构示意图
图1b为本实用新型运动学结构的四维调节机构的左视结构示意图
图1c为本实用新型运动学结构的四维调节机构的俯视结构示意图图2a为本实用新型运动学结构的四维调节机构中的V型面转动块主视结构示意图图2b为本实用新型运动学结构的四维调节机构中的V型面转动块俯视结构示意图图3为本实用新型运动学结构的四维调节机构的运动示意图，图中Z轴为圆锥面旋转中心轴线，Z轴为V型面转动块的转轴
图1中1.固定板，2.活动板，3.V型面转动块，4.锁紧螺钉，5.球头调节螺钉，6.弹簧，7.球头调节螺钉，8.球头调节螺钉，9.环状槽孔具体实施方式
以下结合附图对实用新型作进一步描述在
图1中，一种运动学结构的四维调节机构，含有层叠的两板结构，活动板2和固定板1，两板间通过圆锥-平面-V型槽面与球体对应的运动学联结副定位，固定板1上还设置有圆形V型面转动块3；设置在固定板1上的圆锥面-平面-V型面呈90°排布，其中圆锥面旋转中心(即法线)位于图中Z轴位置，V型槽面设置在V型面转动块3上，V型槽面的对称平面贯通转动块3的转轴Z’及圆锥面旋转中心轴线Z，V型面转动块3与固定板1通过铰链连接。球体为球头调节螺钉(5、7、8)，球头调节螺钉(5、7、8)与活动板2通过螺纹副连接，并与固定板1上的圆锥面-平面-V型面呈一一对应的设置关系；其中球头调节螺钉5对应圆锥面、球头调节螺钉7对应平面、球头调节螺钉8对应V型面转动块3的V型槽面，弹簧6设置在由球头调节螺钉(5、7、8)构成的三角形中靠近球头调节螺钉5处。
图2为V型面转动块3的结构示意图，V型面转动块3为圆形，在V型面转动块3上V型槽面的一侧设置有环状槽孔9，V型槽面的对称平面贯穿V型面转动块的旋转中心。
本实用新型的运动学结构的四维调节机构中，圆锥面-平面-V型面的排布形式不限于90°排列。
图3为本实用新型运动学结构的四维调节机构的调节转动示意图，调节过程中，保持球头调节螺钉5和球头调节螺钉7不动，仅旋转球头调节螺钉8时，活动板将绕OY轴转动。同样，保持球头调节螺钉5和球头调节螺钉8不动，旋转球头调节螺钉7将使活动板绕OX轴转动，完成两维转动调节。当拨转V型面转动块3，使其绕Z’轴转动时，V型面转动块3通过球头调节螺钉8驱动活动板2绕圆锥面的旋转中心OZ轴转动，从而实现第三维转动调节(调节到位后可拧紧锁紧螺钉4锁紧)；而同向调节三处调节螺钉(5、7、8)则可实现活动板2沿OZ轴方向的一维平移；达到对器件的四维调节目的。
权利要求1.一种运动学结构的四维调节机构，含有层叠的两板结构，活动板(2)和固定板(1)，两板间通过圆锥—平面—V型槽面与球体对应的运动学联结副定位，圆锥—平面—V型槽面设置在固定板(1)上，对应的球体设置在活动板(2)上，其特征在于所述的固定板(1)上还设置有V型面转动块(3)，运动学联结副之一的V型槽面设置在V型面转动块(3)上，V型槽面的对称平面贯通V型面转动块(3)的转动轴线和圆锥面旋转中心轴线；在V型面转动块(3)上V型槽面的一侧设置有环状槽孔(9)，V型面转动块(3)与固定板(1)铰接；在活动板(2)和固定板(1)之间还设置有弹簧(6)。
2.根据权利要求1所述的运动学结构的四维调节机构，其特征在于所述的V型面转动块(3)为圆形。
3.根据权利要求1所述的运动学结构的四维调节机构，其特征在于与圆锥—平面—V型槽面对应的球体采用设置在活动板(2)上通过螺纹副连接的球头调节螺钉(5、7、8)。
专利摘要本实用新型提供了一种用于精密仪器及光学设备安装、调节及定位的运动学结构的四维调节机构，含有层叠的两板结构，两板间通过圆锥面—平面一V型面与球体对应的运动学联结副定位，其构成运动学联结副之一的V型槽面设置在V型面转动块上，V型面转动块与固定板铰接，可独立旋转，从而驱动机构的活动板绕其法线转动，球体为设置在活动板上的球头调节螺钉。通过对球头调节螺钉的分别调节实现另两维旋转和一维平移。本实用新型可方便的实现对器件的三维转动及一维平动共四维调节，其结构简单，体积小，既有较高的调节精度又有可靠的稳定性。
文档编号B25H1/00GK2758936SQ20042010582
公开日2006年2月15日 申请日期2004年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者傅学军 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心