一种基准小孔板的高精度快速复位装置

1.本实用新型属于光学系统调试技术领域，涉及一种快速复位装置，尤其涉及一种基准小孔板的高精度快速复位装置。


背景技术：

2.在复杂的光学系统调试时，经常会将调试光路会聚并穿过一个小孔零件，将其作为整个光学系统调试、准直的基准，这个小孔零件就是基准小孔板。基准小孔板作为光路调试、准直的关键元器件而被经常使用，光路调试完成后，基准小孔板需要退出光路，当下次需要调试时再进行复位。为保证光路的调试基准不变，就要求基准小孔板有比较高的定位精度与复位精度，以保证其在复位后以及拆卸更换基准小孔板后，光路的调试基准不发生变化。
3.传统的基准小孔板往往作为一个整体零件出现在光路中，存在着尺寸较大，在狭小的空间内不易拆装；拆卸后安装不易重新定位；复位过程占用空间大；复位时需要手动操作且复位过程耗时长；复位精度不高等缺陷。


技术实现要素：

4.为了解决现有基准小孔板存在尺寸较大，不易拆装；拆卸后安装不易重新定位；复位过程占用空间大，手动操作且耗时长；复位精度不高的技术问题，本实用新型提供了一种基准小孔板的高精度快速复位装置。
5.为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：
6.一种基准小孔板的高精度快速复位装置，其特殊之处在于：包括旋转小孔组件和驱动机构；
7.所述旋转小孔组件包括小孔板座、转动板、定位组件和定位横梁；
8.所述转动板的下端与小孔板座铰接，转动板的上部开设有通光孔；
9.所述定位组件包括设置在转动板上的第一定位块和第二定位块，第一定位块和第二定位块之间形成基准小孔板的安装空间，且第一定位块与基准小孔板下底面为面接触，第二定位块与基准小孔板侧面为线接触，基准小孔板的中心孔与通光孔同轴；
10.所述驱动机构用于驱动转动板转动；
11.所述定位横梁设置在小孔板座上，用于转动板转动过程中的止靠定位，实现基准小孔板进入光学系统的调试光路中。
12.进一步地，所述定位组件还包括定位销，转动板上设有与定位销配合的定位销孔，通过定位销穿过基准小孔板和定位销孔，实现基准小孔板安装姿态的确定。
13.进一步地，所述转动板的下端通过小孔板轴实现与小孔板座的铰接。
14.进一步地，所述小孔板轴的两端通过深沟球轴承设置在小孔板座上，转动板下端套装在小孔板轴的中部；
15.所述小孔板轴上套装有位于转动板与其中一个深沟球轴承之间的调整圈，以及设
置有位于转动板与另一个深沟球轴承之间的环形凸起，且转动板上与环形凸起配合位置设有环形缺口。
16.进一步地，所述小孔板轴两端的深沟球轴承分别为第一深沟球轴承和第二深沟球轴承；
17.所述小孔板座上设有用于安装第一深沟球轴承的沉孔，以及用于安装第二深沟球轴承的第一安装孔，第一安装孔包括依次连通的通孔和螺纹孔，第二深沟球轴承设置在通孔内，螺纹孔上安装有固定螺母，用于压紧第二深沟球轴承。
18.进一步地，所述小孔板座上开设有用于安装定位横梁的第二安装孔，定位横梁的表面粗糙度ra为0.8；
19.所述定位横梁外侧面设置有锥形凹槽，通过紧固螺钉穿过小孔板座与圆锥形凹槽连接，实现定位横梁的轴向定位。
20.进一步地，所述定位横梁的材料为不锈钢0cr18ni9；
21.所述锥形凹槽为沿定位横梁外圆面设置的环状锥形凹槽；
22.所述紧固螺钉为2个，分别为一个锥端紧定螺钉和一个平端紧定螺钉，且锥端紧定螺钉顶死在环状锥形凹槽处。
23.进一步地，所述转动板的中部安装有一个挡板，与转动板上的沉槽形成一个空腔；
24.所述驱动机构包括电动平移台、设置在电动平移台上的推杆座、一端与推杆座连接的推杆以及设置在推杆另一端端部的滚轮，滚轮设置在所述空腔内；电动平移台带动推杆座运动，进而带动推杆运动，推杆端部的滚轮在空腔内滚动，实现转动板的转动。
25.进一步地，所述推杆座为一端开口的空腔结构，推杆的一端设置在推杆座内，且推杆端部与推杆座底面之间设有碟簧，推杆座侧壁沿轴向开设有长条孔，通过第一销钉穿过长条孔与推杆固连，实现推杆与推杆座的连接。
26.进一步地，所述滚轮的材质采用聚四氟乙烯；
27.所述转动板包括第一转动部和第二转动部，且第一转动部与第二转动部的夹角为钝角；
28.所述第二转动部的下端套装在小孔板轴的中部，通光孔和挡板均设置在第一转动部上
29.与现有技术相比，本实用新型的优点是：
30.1、本实用新型高精度快速复位装置包括旋转小孔组件和驱动机构，基准小孔板安装在旋转小孔组件的转动板上，实现基准小孔板与其他结构件分离开来，当需要拆装、更换基准小孔板时，可以将其单独快速取下而不影响其他结构；依靠2个定位块(第一定位块和第二定位块)组成的定位基准，可以实现基准小孔板在转动板上的快速复位；驱动机构驱动转动板转动，转动板止靠于定位横梁，基准小孔板进入光路并完成复位，转动板远离定位横梁时，基准小孔板退出光路，基准小孔板的复位过程操作简单，定位准确，耗时短。
31.2、本实用新型第一定位块和第二定位块形成基准小孔板的安装空间，基准小孔板在旋转复位过程中占用空间小，只占用转动板所扫过的一定角度的空间，适用于操作空间狭小的环境下。
32.3、本实用新型定位组件还包括定位销，便于确定基准小孔板的安装姿态，快速实现基准小孔板的复位安装。
33.4、本实用新型紧固螺钉采用2个，实现定位横梁的轴向定位，同时具有防松作用。
34.5、本实用新型推杆座和推杆之间设有碟簧，碟簧作为缓冲装置，吸收冲击，避免对电动平移台造成损伤；同时可以通过调节电动平移台的移动距离，使转动板止靠于定位横梁时，碟簧产生轻微形变，使转动板靠紧定位横梁，有利于提高基准小孔板的复位精度。
35.6、本实用新型滚轮的材质采用聚四氟乙烯，避免在滚动的过程中因摩擦产生废屑。
附图说明
36.图1a为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置结构示意图一(装配有基准小孔板，且基准小孔板退出光路时)；
37.图1b为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置结构示意图二(装配有基准小孔板，且基准小孔板进入光路时)；
38.图2为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置中旋转小孔组件的结构示意图；
39.图3为图2的k向视图(示意出转动板上部)；
40.图4为图2的h-h向剖视图；
41.图5为图4的ⅰ处局部放大示意图；
42.图6a为图2的f-f向剖视图；
43.图6b为图6a的ⅱ处局部放大示意图；
44.图6c为图6a的ⅲ处局部放大示意图；
45.图7为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置实施例中电动推杆组件的结构示意图；
46.图8a为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置实施例中电动推杆组件与旋转小孔组件连接处的结构示意图一；
47.图8b为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置实施例中电动推杆组件与旋转小孔组件连接处的结构示意图二；
48.图9a为本实用新型基准小孔板的高精度快速复位装置实施例中电动推杆组件中设置有碟簧的结构示意图；
49.图9b为图9a中碟簧处的局部放大示意图；
50.其中，附图标记如下：
51.1-旋转小孔组件，2-驱动机构，3-光路；
52.11-基准小孔板，12-转动板，13-定位横梁，14-小孔板轴；15-小孔板座，16-第一定位块，17-第二定位块，18-定位销，19-螺钉；
53.110-平端紧定螺钉，111-锥端紧定螺钉，112-第一深沟球轴承，113-调整圈，114-固定螺母，115-挡板，116-第二深沟球轴承，117-通光孔，118-中心孔，119-环形凸起，120-环形缺口，121-锥形凹槽，122-沉槽；
54.21-推杆，22-推杆座，23-第一销钉，24-电动平移台，25-滚轮，26-第二销钉，27-碟簧，28-长条孔。
具体实施方式
55.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
56.如图1a和图1b所示，本实用新型一种基准小孔板的高精度快速复位装置，包括旋转小孔组件1和驱动机构2；旋转小孔组件1包括小孔板座15、转动板12、定位组件和定位横梁13，转动板12的下端与小孔板座15铰接，转动板12能够相对小孔板座15转动，转动板12的上部开设有通光孔117。定位组件包括设置在转动板12上的第一定位块16和第二定位块17，第一定位块16和第二定位块17之间形成基准小孔板11的安装空间。
57.基准小孔板11安装在转动板12上，基准小孔板11的快速复位包含两方面：一是基准小孔板11在转动板12上的拆卸与快速复位，二是基准小孔板11在光路3中的电动旋转复位。
58.一、基准小孔板11在旋转小孔组件1(转动板12)上的拆卸与快速复位
59.本实用新型中，基准小孔板11设计为正方形片状结构，首先将基准小孔板11安装在转动板12上，并由精密装调保证其安装到位，基准小孔板11的中心孔118与转动板12的通光孔117同轴；接下来分别安装第一定位块16和第二定位块17，使其止靠在基准小孔板11上，第一定位块16与基准小孔板11下底面为面接触，第二定位块17与基准小孔板11侧面为线接触，并通过螺钉19将第一定位块16和第二定位块17固定在转动板12上，此时，确定第一定位块16和第二定位块17的安装位置。由于第一定位块16和基准小孔板11属于面接触，第二定位块17和基准小孔板11属于线接触，这样就根据六点定位原理完全确定了基准小孔板11的位置。
60.若对基准小孔板11进行拆卸更换，在转动板12上复位时，就由两个定位块(第一定位块16和第二定位块17)来保证基准小孔板11的复位精度；最后在转动板12上配打定位销18，则转动板12上设有与定位销18配合的定位销孔，基准小孔板11侧边设有供定位销18穿过定位缺口，定位销18穿过定位缺口与定位销孔配合，其作用是唯一确定了基准小孔板11的安装姿态，避免因为拆装过程中基准小孔板11姿态发生变化而引起的基准偏移。在其他实施例中，基准小孔板11侧边也设有供定位销18穿过定位通孔。
61.本实施例将基准小孔板11和其他结构件分离开来，大大减小了基准小孔板11的尺寸。基准小孔板11通过螺钉19安装在转动板12上，当需要拆卸、更换基准小孔板11时，松开螺钉19即可将其单独取下而不影响其他结构，在狭小的操作环境下尤为便利；复位时，首先根据定位销18的位置确定基准小孔板11的姿态，然后将其放置在转动板12上并止靠于两个定位块(第一定位块16和第二定位块17)，最后用螺钉19固定即可实现基准小孔板11在转动板12上的快速复位。
62.二、基准小孔板11在光路3中的电动旋转复位
63.基准小孔板11是通过转动板12旋转的方式退出光路3或复位，即转动板12绕着小孔板轴14转动，因此，基准小孔板11的旋转复位精度主要由两方面决定：(1)转动板12的旋转定位。(2)转动板12沿小孔板轴14径向与轴向的定位。
64.(1)转动板12的旋转定位
65.转动板12的旋转定位，如图2和图4所示，小孔板座15上设置有定位横梁13，用于转动板12转动过程中的止靠定位，实现基准小孔板11进入光学系统的调试光路3中。具体为，在小孔板座15上加工精度很高的第二安装孔，用来安装定位横梁13，第二安装孔的位置度
公差为0.015，与定位横梁13外圆的配合采用h7/g6，以此实现定位横梁13的径向定位，定位横梁13外圆的表面粗糙度ra为0.8，通过加工保证当转动板12带动基准小孔板11顺时针旋转并止靠于定位横梁13时，基准小孔板11进入光路3并完成复位。定位横梁13的轴向定位如图5所示，在定位横梁13上加工有锥形凹槽121，为了便于锥形凹槽121的加工，在定位横梁13外圆面加工有一圈锥形凹槽121；在小孔板座15的对应位置加工有螺纹孔，将一个gb/t78锥端紧定螺钉111和一个gb/t77平端紧定螺钉110分别安装进去，使得锥端紧定螺钉111顶死在定位横梁13的锥形凹槽121处，从而实现定位横梁13的轴向定位；这里采用两个紧定螺钉19起到防松的作用。定位横梁13与小孔板座15第二安装孔配合的h7/g6虽然是间隙配合，但是它的配合间隙很小，本身可以起到径向定位作用，再加上一端用紧定螺钉顶死，更是将其完全固定，实现了径向定位。
66.定位横梁13的材料选取不锈钢0cr18ni9，使其具有较高的刚度，避免在与转动板12止靠时发生形变。
67.(2)转动板12沿小孔板轴14径向与轴向的定位
68.本实施例转动板12的下端通过小孔板轴14实现与小孔板座15铰接，转动板12沿小孔板轴14径向和轴向的定位结构如图6a所示，小孔板轴14的两端通过深沟球轴承设置在小孔板座15上，转动板12下端套装在小孔板轴14的中部。
69.如图6b和图6c所示，小孔板轴14两端的深沟球轴承分别为第一深沟球轴承112和第二深沟球轴承116，则小孔板座15上加工有用于安装第一深沟球轴承112的沉孔，以及用于安装第二深沟球轴承116的第一安装孔，第一安装孔包括依次连通的通孔和螺纹孔。安装时，首先在沉孔一侧装入第一深沟球轴承112，然后将小孔板轴14从另一侧插入，使其穿过转动板12，最后在小孔板轴14的另一端装入第二深沟球轴承116，并将第二深沟球轴承116装入通孔，最终用安装在螺纹孔内的固定螺母114压紧，这里采用两个固定螺母114，起到防松作用。小孔板轴14上套装有位于转动板12与第一深沟球轴承112之间的调整圈113，调整圈113的作用是，可以通过修切调整圈113来调整转动板12的轴向位置；小孔板轴14上还设置有位于转动板12与第二深沟球轴承116之间的环形凸起119，且转动板12上与环形凸起119配合位置设有环形缺口120，这样就可以保证沿轴向将转动板12定位，防止其沿轴向窜动。
70.小孔板轴14两端安装的深沟球轴承，小孔板轴14外圆尺寸根据深沟球轴承的内孔实测值配做，使其比内孔实测值小0.006～0.01mm；转动板12套在小孔板轴14上，其内孔与小孔板轴14外圆采用h7/g6的配合，便于小孔板轴14装入转动板12内，并且h7/g6的间隙配合是比较紧密的，考虑到加工的误差，仅凭这个间隙配合很难保证转动的顺滑，容易产生干磨，引起掉屑，影响洁净，所以在两端加入深沟球轴承，以此保证转动板能够顺滑的转动，h7/g6配合的微小间隙以及旋转小孔组件自身的重力作用可以保证每次转动板止靠于定位横梁时，基准小孔板都处于相同的位置，满足其复位精度要求。小孔板座15上的轴承安装孔要求位置度公差0.015，其直径根据深沟球轴承的实测外径配做，使其比外径实测值大0.006～0.01mm；这样就沿径向对转动板12进行了定位，在转动板12转动过程中，沿径向的偏移量不超过0.024mm。
71.(3)基准小孔板11的旋转复位
72.基准小孔板11的电动旋转复位是由驱动机构2带动转动板12进行往复旋转运动实
现的。
73.本实施例驱动机构2采用电动推杆组件，如图7所示，电动推杆组件包括电动平移台24、推杆座22和推杆21，推杆座22和推杆21之间采用第一销钉23连接，第一销钉23通过注胶的方式固定在推杆21上，推杆座22固定在电移台上，电移台带动推杆座22运动，进而通过第一销钉23带动推杆21运动。
74.电动推杆组件与旋转小孔组件1之间的连接结构如图8a和图8b所示，在转动板12中部安装有一个挡板115，与转动板12内的沉槽122形成一个空腔，推杆21的端部通过第二销钉26连接并且注胶的方式安装有滚轮25，滚轮25位于上述的空腔内，当电动推杆组件往复运动时，带动滚轮25在空腔内滚动，从而实现转动板12(转动板12上基准小孔板11)的往复运动，本实施例滚轮25的材料采用聚四氟乙烯，这样避免了在滚动的过程中因摩擦产生废屑。
75.当电动推杆组件推动旋转小孔组件1，使得转动板12止靠于定位横梁13时，基准小孔板11完成复位。考虑到转动板12与定位横梁13接触时会产生一定冲击，为避免冲击对电移台造成损伤，在推杆21与推杆座22之间加入碟簧27，如图9a和图9b所示，具体的，推杆座22为一端开口的空腔结构，推杆21的一端设置在推杆座22内，碟簧27位于推杆21端部与推杆座22底面之间，推杆座22侧壁沿轴向开设有长条孔28，通过第一销钉23穿过长条孔28与推杆21固连，实现推杆21与推杆座22的连接。转动板12包括第一转动部和第二转动部，且第一转动部与第二转动部的夹角为钝角，第二转动部的下端套装在小孔板轴14的中部，通光孔117和挡板115均设置在第一转动部上。
76.本实施例碟簧27选用的是4个外径d＝10mm的碟簧，当转动板12与定位横梁13接触时，碟簧27将作为缓冲装置，吸收冲击，避免对电移台造成损伤。同时可以通过调节电移台的移动距离，使转动板12止靠于定位横梁13时，碟簧27产生轻微形变，使转动板12靠紧定位横梁13，有利于提高基准小孔板11的复位精度。
77.本实施例高精度快速复位装置的工作流程：
78.s1、当基准小孔板11需要退出光路3时，电动推杆组件拉动旋转小孔组件1，使转动板12倾斜成一定角度并避让开光路3，如图1a所示；
79.s2、当需要基准小孔板11在光路3中复位时，电动推杆组件推动旋转小孔组件1，使转动板12止靠于定位横梁13，基准小孔板11进入光路3并完成复位，如图1b；
80.s3、当需要拆卸、更换基准小孔板11时，松开安装基准小孔板11的螺钉19，即可将基准小孔板11单独取下；复位时，首先根据定位销18的位置确定基准小孔板11的姿态，然后将其放置在转动板12上并止靠于两处定位块(第一定位块16和第二定位块17)，最后用螺钉19固定，即可实现基准小孔板11在转动板12上的快速复位，完成后便可根据需要进行步骤s1、s2。
81.本实施例高精度快速复位装置可实现大大减小了基准小孔板11的尺寸，并将基准小孔板11与其他结构件分离开来，当需要拆装、更换基准小孔板11时，可以将其单独快速取下而不影响其他结构，在狭小的操作环境下尤为便利；依靠定位块和定位销18组成的定位基准可以实现基准小孔板11在转动板12上的快速复位；基准小孔板11在旋转复位过程中占用空间小，只占用转动板12所扫过的一定角度的空间，适用于操作空间狭小的环境下；基准小孔板11复位过程操作简单，定位准确，耗时短，如不拆卸、更换基准小孔板11则无需手工
操作；拥有较高的复位精度，复位精度可达1μm。
82.以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。