一种悬挂定位机构的制作方法

本发明涉及光学系统的定位领域，具体涉及一种悬挂定位机构。

背景技术：

在半导体制造中通常需要进行运动模块相对于固定模块的定位。通常情况下，由于空间结构等限制，在光学系统的对接中，往往需要针对系统的侧面进行固定和定位。由于光学系统的整个装调、测试、运输和维护等要求，系统之间往往需要多次拆装和定位，这就要求定位机构满足较高的重复定位精度。

在传统的侧面定位装置中，普遍采用工装进行定位。该种定位方式是首先在不动组件上安装一个工装，然后移动运动组件到工装上，使运动组件与不动组件结合，通过工装使运动组件定位，并使用定位销将运动组件固定在不动组件上，最后再将工装拆卸。该利用工装进行定位的装置，定位过程复杂，而且需另外设计工装，增大成本；同时，先装再卸的定位模式过于烦琐，降低了生产效率。此外，采用定位销进行定位导致不能进一步调节精度，而且在维护工程中需要拆卸运动组件和不动组件进行重新定位，重复定位过程复杂，尤其是在多次重复定位后，定位精度将会降低。

现有技术中提供了一个可实现快速重复定位装置，其通过不动组件和运动组件的面接触进行定位，同时兼具提升和定位的功能，无需使用专门的工装，且采用垫片可进一步提高调节精度和调节速度，重复定位简单，提高了工作效率。但是采用该定位装置依然存在三个方面的问题：一是采用两个固定的平面进行侧面定位，定位精度低；二是没有用于拆卸的提升机构，不易拆装运动件；三是运动组件底部的滚轮不具有调节作用，装配时容易产生与不动组件上方的 零部件碰撞的风险。

技术实现要素：

本发明为了克服以上不足，提供了一种可实现光学系统快速重复定位和拆装，且定位精度高、安全性能好的悬挂定位机构。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种悬挂定位机构，包括运动组件和不动组件，其中运动组件包括：本体，设于本体一侧的至少两个接触块、一个凹槽、一个一端收容在凹槽内的挂钩和设于本体底部若干高度可调的滑轮组件；不动组件的一侧包括：与所述接触块相配合的支撑组件和提升组件、与所述挂钩相配合的挂钩定位组件和挂钩拨杆组件、以及用于定位运动组件的X向定位件和Y向定位件。

进一步的，所述接触块设于所述本体一侧底部，且前端从本体底部伸出，前端上表面向上凸起，前端底面向下凸伸形成带有圆弧面的凸轨。

进一步的，所述支撑组件包括旋转轴、套设在旋转轴上且数量与接触块相对应的支撑块、以及与旋转轴一端连接的旋转块，所述支撑块与YZ平面设有夹角，指向X轴负方向，且支撑块上端面为与所述凸轨相适配的弧面。

进一步的，所述提升组件包括顶块、设于顶块两侧下方的凸轮、与所述凸轮一侧贴合联轴器和驱动所述联轴器转动的传动机构，所述顶块上端面高于所述支撑块上端面。

进一步的，所述挂钩包括固定在所述凹槽内的固定端，自由端以及连接所述固定端和自由端的连接部。

进一步的，所述连接部延伸至自由端的外边缘，且在靠近自由端的底部设有凸缘。

进一步的，所述滑轮组件包括滑轮、连接板和调整杆，所述连接板设于所述滑轮上方，所述调整杆一端连接滑轮，另一端从连接板由下而上穿出，调整杆与连接板相对位置可调，所述连接板与所述运动组件底部固定连接。

进一步的，所述挂钩定位组件包括向前凸伸的两臂，所述两臂底部设有收容挂钩自由端的开槽。

进一步的，所述挂钩拨杆组件包括与挂钩凸缘相适配的拨叉、控制所述拨叉的转动杆、固定所述转动杆的固定架、带动转动杆旋转的旋转手柄、以及位置与所述旋转手柄对应的锁紧件。

进一步的，所述X向定位件的位置与所述支撑组件的位置相对应，包括数量与所述接触块对应的X向定位块。

进一步的，所述X向定位块沿X轴正向的前端面为向外凸起的弧面，沿Z轴负向的下端面为斜面。

进一步的，所述斜面与XY平面的夹角与挂钩定位过程中的旋转角度相对应。

进一步的，所述Y向定位件包括沿Y轴间距设置的Y向调节块和Y向压紧弹簧。

本发明提供的悬挂定位机构，包括运动组件和不动组件，所述运动组件包括：本体、设于本体一侧的至少两个接触块、一个凹槽、一个一端收容在凹槽内的挂钩和设于本体底部若干高度可调的滑轮组件；所述不动组件的一侧包括：与所述接触块相配合的支撑组件和提升组件、与所述挂钩相配合的挂钩定位组件和挂钩拨杆组件、以及用于定位运动组件的X向定位件和Y向定位件。通过设置接触块和具有平衡功能的支撑组件，可有效提高运动组件的定位稳定性和可靠性，同时设置提升组件提高了光学系统重复定位和拆装速度；此外采用高度可调的若干滑轮组件，有效调节运动组件的整体位置，防止其在定位过程中与不动组件上方的零部件发生碰撞，本发明通过面与面的配合实现运动组件相对不动组件的精确定位，无需采用额外的定位件，操作简单方便，效果稳定可靠。

附图说明

图1是本发明悬挂定位机构运动组件的结构示意图；

图2是本发明悬挂定位机构运动组件中接触块的结构示意图；

图3是本发明悬挂定位机构运动组件中挂钩的结构示意图；

图4是本发明悬挂定位机构不动组件的结构示意图；

图5是本发明悬挂定位机构不动组件中支撑组件的结构示意图；

图6是本发明悬挂定位机构不动组件中提升组件的结构示意图；

图7是本发明悬挂定位机构不动组件中挂钩拨杆组件的结构示意图；

图8是本发明悬挂定位机构不动组件中X向定位件的结构示意图；图9a～9c是本发明悬挂定位机构的定位原理图；

图10是本发明悬挂定位机构内部力的平衡原理图；

图11是本发明悬挂定位机构运动组件上升移动过程中的位移图；

图12是本发明悬挂定位机构运动组件上升移动过程中的移动角度示意图。

图中所示：1、运动组件；11、本体；12、接触块；121、前端侧面；122、凸轨；13、凹槽；14、挂钩；141、固定端；142、自由端；143、连接部；144、凸缘；15、滑轮组件；151、滑轮；152、连接板；153、调整杆；154、调节螺母；2、不动组件；21、主框架；22、支撑组件；221、旋转轴；222、支撑块；2221、上端面；223、旋转块；23、提升组件；231、顶块；232、凸轮；233、联轴器；234、传动机构；24、挂钩定位组件；241、V形开口；25、挂钩拨杆组件；251、拨叉；252、转动杆；253、固定架；254、旋转手柄；255、锁紧件；26、X向定位件；261、X向定位块；2611、弧面；2612、斜面；27、Y向定位件；271、Y向调节块；272、Y向压紧弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图1、4所示，本发明提供一种悬挂定位机构，包括运动组件1和不动组 件2。

其中运动组件1包括本体11，设于本体11一侧的至少两个接触块12、一个凹槽13、一个一端收容在凹槽13内的挂钩14和设于本体11底部若干高度可调的滑轮组件15。如图2所示，挂钩14整体呈“工”状，包括固定在凹槽13内的固定端141，自由端142以及连接固定端141和自由端142的连接部143，连接部143延伸至自由端142的外边缘，且在靠近自由端142的底部设有凸缘144。具体的，凹槽13内设置了两个L形的挡板，这两个挡板上分别设置两个相互对应的圆孔，固定端141的两端分别安装在凹槽13内两个挡板的圆孔内，自由端142在安装至不动组件2前自由下垂。

如图3所示，接触块12的数量为两个，设于本体11与凹槽13同一侧的底部，接触块12的前端从本体11的一侧底部伸出，前端上表面向上凸起，前端侧面121为平面，前端底面向下凸伸形成带有圆弧面的凸轨122。

请继续参照图1，滑轮组件15设有四个，分布在本体11底部，每个滑轮组件15包括滑轮151、连接板152和调整杆153，连接板152设于滑轮151上方，调整杆153一端连接滑轮151，另一端从连接板152由下而上穿出，调整杆153与连接板152相对位置可调，连接板152与本体11底部固定连接，具体的，本体11底部设有四个位置与滑轮组件15对应的凹槽，连接板152的一侧与凹槽的底部固定连接，连接板152的上下两侧分别设有调节螺母154，通过旋转调节螺母154可以使调整杆153相对连接板152上升或下降，以调节本体11的高度，如图2所示，在运动组件1安装到不动组件2上时，调节滑轮组件15使本体11产生倾斜，避免与不动组件2上方的零部件发生碰撞，提高了安全性能。

请重点参照图4，不动组件2包括主框架21，主框架21的一侧设有：与接触块12相配合的支撑组件22和提升组件23、与挂钩14相配合的挂钩定位组件24和挂钩拨杆组件25、以及用于定位本体11的X向定位件26和Y向定位件27。

如图5所示，支撑组件22包括旋转轴221、套设在旋转轴221上且数量与 接触块12相对应的支撑块222、以及与旋转轴221一端连接的旋转块223，支撑块222与YZ平面设有夹角θ，其倾斜方向指向X轴负方向，即倾斜端靠近主框架21一侧，且支撑块222的上端面2221为与凸轨122相适配的弧面，实现运动组件1沿Z轴方向以及绕X轴方向的自由定位，具体的，拨动旋转块223使旋转轴221带动支撑块222绕Y轴方向旋转，同时支撑块222与限位块(图中未标出)配合，当沿顺时针旋转时，支撑块222到位后位置唯一，重复性好，即支撑块222每次顺时针旋转到达的最终位置是确定的。

如图6所示，提升组件23包括顶块231、设于顶块231两侧下方的凸轮232、与凸轮232一侧贴合的联轴器233和驱动联轴器233转动的传动机构234，且顶块231上端面高于支撑块222的上端面2221，可以将接触块12向上顶起与接触块222的上端面2221分离。需要说明的是，传动机构234为涡轮蜗杆传动机构，用于驱动联轴器233绕Y轴转动，由于凸轮232一侧与联轴器233贴合，当联轴器233转动时带动凸轮232一起旋转，顶块231的两侧下方与凸轮232卡合，凸轮232旋转的同时带动顶块231绕Y轴转动，即沿顺时针或逆时针旋转，使其位置上升或下降。

优选的，挂钩定位组件24卡装在主框架21上方的横梁上，其下端设有一个V形开口241，V形开口241的两侧底部分别设有收容挂钩14自由端142的开槽(图中未标出)。

如图7所示，挂钩拨杆组件25包括与挂钩14凸缘144相适配的拨叉251、控制拨叉251的转动杆252、固定转动杆252的固定架253、带动转动杆252旋转的旋转手柄254、以及位置与旋转手柄254对应的锁紧件255，具体的，当运动组件1靠近不动组件2时，拨叉251与挂钩14的凸缘144相接触，拨动旋转手柄254使转动杆252带动拨叉251顺时针旋转，使自由端142进入挂钩定位组件24的V形开口241两侧底部的开槽内，实现挂钩14绕Y轴方向的自由定位。

如图8所示，X向定位件26的位置与支撑组件22的位置相对应，包括数 量与接触块12对应，且沿Y轴水平分布的两个X向定位块261，X向定位块261分别与支撑块222的位置对应，具体位于支撑块222的侧上方，X向定位块261沿X轴正向的前端面为向外凸起的弧面2611，用于实现运动组件1在X轴方向、绕Y轴和绕Z轴方向的自由定位，X向定位块261沿Z轴负向的下端面为斜面2612。优选的，Y向定位件27包括沿Y轴间距设置的Y向调节块271和Y向压紧弹簧272，具体的，Y向调节块271和Y向压紧弹簧272的位置分别与X向定位块261的位置相对应，Y向调节块271设于左边X向定位块261的左下侧，Y向压紧弹簧272位于右边X向定位块261右下侧，且其右端固定，左端可沿Y轴伸缩，用于对运动组件2两侧进行定位，采用Y向压紧弹簧272不仅可以控制定位力度，同时也提高了定位精度。

本发明悬挂定位机构实现运动组件1相对不动组件2的定位过程如下：

首先，逆时针方向拨动旋转块223将支撑块222旋转至低位，同时通过传动机构234驱动联轴器233逆时针旋转凸轮232将顶块231旋转至低位；

其次，将运动组件1移动至不动组件2处，使接触块12的前端侧面121与X向定位块261的斜面2612靠紧，并通过Y向定位块271和Y向压紧用弹簧272限制运动组件1的Y向位置，如图9a所示；

接着，顺时针拨动旋转块223将支撑块222旋转至高位与接触块12底部接触，同时拨动旋转手柄254使转动杆252带动拨叉251顺时针旋转，使自由端142进入挂钩定位组件24的V形开口241两侧底部的开槽内，并采用锁紧件255锁紧；

然后，通过传动机构234驱动联轴器233顺时针旋转凸轮232将顶块231旋转至高位直至顶住接触块12的底部，继续旋转顶块231使整个运动组件1悬空，再顺时针方向拨动旋转块223将支撑块222旋转至最高位；

最后，逆时针旋转凸轮232使顶块234向下运动，同时带动运动组件1下移，使运动组件1的两个接触块12的凸轨122分别位于两个支撑块222的弧面2221上，同时，X向定位块261的弧面2611与接触块12的前端侧面121接触， 此时定位完毕，如图9b、9c所示。

当需要拆除运动组件1或对其进行重新定位时，通过传动机构234驱动联轴器233顺时针旋转凸轮232将顶块231旋转至高位将接触块12向上顶起，使其与支撑块222分离，同时，松开锁紧件255并控制拨叉251与自由端142分离，此时通过四个滑轮组件15调节运动组件1的高度使运动组件1整体倾斜便可使运动组件1与不动组件2分离。

定位机构的平衡原理如图10所示，在运动组件1上升的过程中，接触块12与X向定位块261始终接触，挂钩定位组件24对挂钩14的作用力为F1，凸轨122与支撑块222之间的相互作用力分别为F2、F3，运动组件1的自身重力为G，四者之间满足以下关系：

F1+F3*sinθ＝F2 (1)

F3*cosθ＝G (2)

G*L2＝F1*L1 (3)

根据上述平衡原理，使运动组件1始终固定在不动组件2上，形成自锁，整个定位和固定过程无需使用螺钉等额外的定位件，操作简单方便，效果稳定可靠。

如图11、12所示，斜面2612与XY平面的夹角与挂钩14定位过程中的旋转角度相对应。具体的，设斜面2612与XY平面的夹角为β，在运动组件1上升移动过程中，挂钩14的自由端142从与XY平面的夹角α1旋转至α2，接触块12沿X向定位块261的斜面2612上升，由于挂钩14及接触块12均固定在运动组件1上，在二维平面中若挂钩14连接部143的长度为R，固定端141沿X轴的位移Δx1＝接触块12沿X轴的位移Δx2，则有固定端141沿Z轴的位移Δz1＝接触块12沿Z轴的位移Δz2，存在如下位移公式：

Δx1＝R*sinα2-R*sinα1 (4)

Δz1＝R*cosα1-R*cosα2 (5)

Δx1＝Δx2 (6)

Δz1＝Δz2 (7)

得到如下关系：

Δx2/Δz2＝(sinα2-sinα1)/(cosα1-cosα2)＝tanβ (8)

由此得出，当斜面2612与XY平面的夹角β与挂钩14的自由端142的旋转角度满足关系式(8)时，可保证运动组件1在上升过程中二维平面内各点的位移相同，不发生倾斜，确保了运动组件1的平稳性和安全性。

综上所述，本发明提供的悬挂定位机构，包括运动组件1和不动组件2，运动组件1包括：设于运动组件1一侧的至少两个接触块12、一个凹槽13、一个一端收容在凹槽13内的挂钩14和设于运动组件1底部若干高度可调的滑轮组件15；不动组件2的一侧包括：与接触块12相配合的支撑组件22和提升组件23、与挂钩14相配合的挂钩定位组件24和挂钩拨杆组件25、以及用于定位运动组件1的X向定位件26和Y向定位件27。通过设置接触块12和具有平衡功能的支撑组件22，可有效提高运动组件1的定位稳定性和可靠性，同时设置提升组件23提高了光学系统重复定位和拆装速度；此外采用高度可调的若干滑轮组件15，有效调节运动组件1的整体位置，防止其在定位过程中与不动组件2上方的零部件发生碰撞，本发明通过面与面的配合实现运动组件1相对不动组件2的精确定位，包括弧面与弧面、弧面与平面以及平面与平面，无需采用额外的定位件，操作简单方便，效果稳定可靠。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。