专利名称：一种旋转式平面定位方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面定位的方法及装置，尤其是小尺度范围内的高精度定位。
目前，公知的平面定位技术多采用两维直线运动定位或一维直线运动加一维旋转运动定位，但是，在实际应用中都存在直线运动的运动付间隙大，承载能力差，反复调整时有回程间隙，影响重复性精度，尤其是驱动源多为旋转运动，在转换为直线运动的过程中，增加了积累误差，并且加工难度大。
本发明的目的是提出一种平面定位的方法及装置，它不仅能高精度地进行平面定位，而且承载能力大，便于驱动控制和加工制造。
本发明的目的是通过下述方法和装置实现的。
一种旋转式平面定位方法，它包括下列步骤1.将工位偏心置于一个可旋转的小转盘上，工位的轴线与小转盘的圆心(回转中心)距离为e。
2.将上述小转盘再偏心置于另一个可旋转的大转盘上，而小转盘的圆心(回转中心)和大转盘的圆心(回转中心)的距离也为e。
3.小转盘旋转一个角度θ，使工位轴线与大转盘圆心(回转中心)的距离r发生变化，它的范围是0～2e。
4.大转盘旋转一个角度φ，对应每一个r值，工位的轴线都能以大转盘的回转中心为圆心，r为半径画圆弧。
5.重复步骤3、4，可使工位轴线到达以大转盘的回转中心为圆心，2e为半径的圆面积内的任意一点。
6.确定大小转盘所转的角度，就可确定平面上的一点，其直角坐标表达式为
当θ≠0时，每一点(x，y)对应两组角度(φ1，θ1)和(φ2，θ2)，它们的关系是
实现上述方法的装置包括1.安装在机座上可回转的大转盘，用以改变工位的平面位置，使其绕大转盘的回转中心转动。
2.偏心安装在大转盘上可回转的小转盘，其中心与大转盘中心的距离为e，改变工位的平面位置，使其绕小转盘回转中心转动，同时，改变工位距大转盘圆心(回转中心)的距离r。
3.偏心安装在小转盘上的工位机夹具的轴线距小转盘的圆心(回转中心)距离也为e，工位机夹具用以夹持工具、刃具和零件。
4.需要时可安装驱动大小转盘回转的驱动装置，分别安装在固定机座和大转盘上。
5.在大小转盘上安装保证回转的轴向定位装置。
本发明用旋转运动解决了平面定位问题，从而大大简化了加工工艺，易于提高配合精度，减小运动付间隙，单方向旋转可实现周期性调整，从而彻底消除了反复调整造成的回程间隙，这样就提高了定位精度，降低了造价，尤其适用于微型定位装置。
本发明可用于精密机械制造、精密仪器及平面定位零部件中。
以下将结合附图对发明作进一步详细描述
图1为实施本方法的一种定位装置的运动原理示意图。
图2为实施本方法的一种定位装置。
图3为该装置的Ⅰ-Ⅰ阶梯旋转剖视图。
图4为实施本方法的一种微型可调式半导体光源耦合器的主视图。
图5为微型可调式半导体光源耦合器的俯视图。
图6为图4的Ⅱ-Ⅱ剖视图。
图7为微型可调式半导体光源耦合器的运动原理示意图。
参照图1，该装置的定位方法是(1)将工位偏心置于一个可旋转的小转盘上，工位的轴线与小转盘的圆心(回转中心)距离为e。
(2)将上述小转盘再偏心置于另一个可旋转的大转盘上，而小转盘的圆心(回转中心)和大转盘的圆心(回转中心)的距离也为e。
(3)小转盘旋转一个角度θ，使工位轴线与大转盘圆心(回转中心)的距离r发生变化，它的范围是0～2e。
(4)大转盘旋转一个角度φ，对应每一个r值，工位的轴线都能以大转盘的回转中心为圆心，r为半径画圆弧。
(5)重复步骤3、4，可使工位轴线到达以大转盘的回转中心为圆心，2e为半径的圆面积内的任意一点。
(6)确定大小转盘所转的角度，就可确定平面上的一点，其直角坐标表达式为
当θ≠0时，每一点(x，y)对应两组角度(φ1，θ1)和(φ2，θ2)，它们的关系是
图2、3中，1.大转盘驱动器 2.大转盘 3.小转盘 4.外圈 5.小转盘驱动器 6.大卡圈 7.小卡圈 8.动力头及夹具参照图1、2、3，大小卡圈(6，7)分别对大小转盘(2，3)起轴向定位作用，大转盘(2)和外圈(4)滑动配合，大转盘驱动器(1)用步进电机驱动蜗轮蜗杆系统，从而带动大转盘(2)旋转，小转盘(3)与大转盘(2)上偏心距为e的偏心圆孔滑动配合，小转盘驱动器(5)用步进电机驱动控制蜗轮蜗杆系统转动小转盘，动力头及夹具(8)安装在小转盘(3)上偏心距也为e的偏心圆孔内。
该装置的调整方法是(1)小转盘(3)旋转一个角度θ，使动力头及夹具(8)的轴线与大转盘(2)回转中心的距离r发生变化，它的范围是0～2e。
(2)大转盘(2)旋转一个角度φ，对应每一个r值，动力头及夹具(8)的轴线都能以大转盘(2)的回转中心为圆心，r为半径画圆弧。
(3)重复步骤1、2，可使动力头及夹具(8)的轴线到达以大转盘(2)的回转中心为圆心，2e为半径的圆面积内的任意一点。
图4中，11.热沉同心套管 12.半导体光源管芯 13.光纤/组合透镜 14.大转盘 15.光纤/组合透镜套管 16.小转盘 17.定位卡箍在图4中，热沉同心套管(11)内表面与大转盘(14)外表面滑动配合，大转盘(14)上偏心距为e的偏心圆孔内表面与小转盘(16)外表面滑动配合，小转盘(16)上偏心距也为e的偏心圆孔内表面与光纤/组合透镜套管(15)外表面滑动配合，其轴向位置由定位卡箍(17)限定，光纤/组合透镜(13)固定在光纤/组合透镜套管(15)内。
在图6，7所示实施例中，小转盘(16)转过一个角度θ，光纤/组合透镜(13)的轴线离开大转盘(14)的圆心距离r＝2e sinθ/2，它的范围是0≤r≤2e。这时，将大转盘(14)转动一圈，即光纤/组合透镜(13)的轴线围绕热沉同心套管(11)的轴线，以r为半径转动一圈，这样，每转动一次小转盘(16)，改变一次r值，然后再转动一圈大转盘(14)，如此反复，可使光纤/组合透镜(13)在管芯(12)前面，以热沉同心套管(11)中心为圆心，扫描一个s＝4πe2的圆面积，只要适当选择e值，就可以方便，快速地找到最佳耦合位置。
权利要求
1.一种旋转式平面定位方法，其特征是(1)将工位偏心置于一个可旋转的小转盘上，工位的轴线与小转盘的圆心(回转中心)距离为e。(2)将上述小转盘再偏心置于另一个可旋转的大转盘上，而小转盘的圆心(回转中心)和大转盘的圆心(回转中心)的距离也为e。(3)小转盘旋转一个角度θ，使工位轴线与大转盘圆心(回转中心)的距离r发生变化，它的范围是0～2e。(4)大转盘旋转一个角度φ，对应每一个r值，工位的轴线都能以大转盘的回转中心为圆心，r为半径画圆弧。(5)重复步骤3、4，可使工位轴线到达以大转盘的回转中心为圆心，2e为半径的圆面积内的任意一点。
2.根据权利要求1的方法，其特征是平面内任意一点的位置由大小转盘所转过的角度确定，其直角坐标表达式为
当θ≠0时，每一点(x，y)对应两组角度(φ1，θ1)和(φ2，θ2)，它们的关系是
3.一种按权利要求1所述方法而专门设计的定位装置，其特征是(1)安装在机座上可回转的大转盘，用以改变工位的平面位置，使其绕大转盘的回转中心转动。(2)偏心安装在大转盘上可回转的小转盘，其中心与大转盘中心的距离为e，用以改变工位的平面位置，使其绕小转盘回转中心转动，同时，改变工位距大转盘圆心(回转中心)的距离r。(3)偏心安装在小转盘上的工位机夹具的轴线距小转盘的圆心(回转中心)距离也为e，工位机夹具用以夹持工具、刃具和零件。(4)在大小转盘上安装保证回转的轴向定位装置。
4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征是需要时可安装驱动大小转盘回转的驱动装置，分别安装在固定机座和大转盘上。
全文摘要
本发明是一种平面定位方法及装置，利用旋转方法实现平面定位，可提高定位系统的定位精度和承载能力，简化制造工艺；实施本方法的装置采用两个有偏心圆孔的大小转盘，分别旋转大小转盘，可改变工位的平面位置，单方向旋转实现位移的周期性调整，减少了运动副间隙，并且无回程误差。本发明应用于机械加工设备和精密仪器中，具有精确定位的作用。
文档编号B23Q16/00GK1067841SQ9210382
公开日1993年1月13日 申请日期1992年5月29日 优先权日1992年5月29日
发明者李庆元 申请人:李庆元