一种差动位移调整与测量装置的制作方法

本实用新型涉及精密机械领域，特别涉及用于微米级技术的一种差动位移调整与测量装置。

背景技术：

当前，微米技术及纳米技术在国际上已初露头角，它使人类在改造自然方面进入一个新的层次即由微米层次深入到原子、分子级的纳米层次，它作为本世纪出现的高技术，发展十分迅猛。在信息、材料、生物、医疗等方面导致人类认识和改造世界的能力的重大突破。从技术手段上，传统的机械加工、IC工艺和特种工艺(如电子束、离子束、分子束、激光束加工等)将有很大的发展；从技术和产业领域上，精密机械、材料科学技术、微电子技术、光学技术、信息技术、精细化工、生物和生命科学技术、生态农业将产生新的突破。

差动微分头(差动螺纹机构)是微米/纳米技术中常用的机械装置。近年来市面上常见的差动微分头大部分都是国外品牌，如Thorlabs、MISUMI、日本三丰等，价格昂贵但调整精度高。

传统差动微分头，内螺纹加工困难，同轴度不好保证。并且，现有的差动微分头其粗调部分在后面，微调部分在中间，进行微调的时候，容易碰到粗调套管，影响调整精度。另外，现有的差动微分头很难将整体长度缩短，加工工艺性不好，因为细长杆及细长套，越长越难加工。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种差动位移调整与测量装置，在保证加工精度的同时提高了零件的工艺性，并且结构紧凑操作便捷。

为达到上述目的，本实用新型提出一种差动位移调整与测量装置，其中，所述差动位移调整与测量装置包括：

调整螺杆，呈管状且具有沿所述调整螺杆的轴向贯通容置腔，所述调整螺杆的一端为粗调端，所述调整螺杆的另一端为微调端，所述粗调端的外壁上开设有粗调外螺纹，所述微调端的外壁上开设有第一微调外螺纹；

顶杆，套设在所述容置腔内并能沿所述容置腔的轴向往复移动，所述顶杆的两端均伸出所述容置腔，所述顶杆伸出所述微调端一端的外壁上开设有第二微调外螺纹，所述顶杆和所述调整螺杆之间设置有周向限位机构；

螺套，呈筒状并套设在所述粗调端外，所述螺套的内壁上开设有与所述粗调外螺纹对应配合的粗调内螺纹，所述螺套和所述调整螺杆之间还设置有锁紧件；

微调旋钮，呈筒状并套设在所述微调端外，所述微调旋钮的内壁上顺序开设有第一微调内螺纹和第二微调内螺纹，所述第一微调内螺纹与所述第一微调外螺纹螺纹配合，所述第二微调内螺纹与所述第二微调外螺纹螺纹配合。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述第一微调内螺纹的旋向与所述第二微调内螺纹的旋向相同且具有螺距差。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述螺套的侧壁上设置有沿所述螺套的径向凸出的锁紧部，所述锁紧部上开设有安装孔，所述安装孔沿所述螺套的径向开设，所述锁紧件插装在所述安装孔内并与所述安装孔的内壁螺纹配合，所述安装孔的底端开设有锁紧裂隙，所述锁紧裂隙沿所述螺套的径向贯穿所述螺套的侧壁，所述锁紧件上设有能插入所述锁紧裂隙的锁紧插头。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述周向限位机构包括圆柱销和限位槽，所述限位槽开设在所述调整螺杆的内壁上且沿所述调整螺杆的轴向开设，所述圆柱销固设在所述顶杆上且沿所述顶杆的径向凸出于所述顶杆的侧壁形成有固定部，所述固定部插入所述限位槽内。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述调整螺杆包括固定连接的粗调螺杆部和微调螺杆部，所述粗调螺杆部和所述微调螺杆部均呈管状，所述粗调螺纹开设在所述粗调螺杆部的外壁上，所述第一微调螺纹开设在所述微调螺杆部的外壁上，所述微调螺杆部包括顺序设置的连接段、限位段和调节段，所述连接段相对于所述限位段扩径并与所述顶杆围合成环形的安装空间，所述粗调螺杆部的一端插入所述安装空间并与所述连接段固定连接，所述粗调螺杆部的内壁、所述限位段的内壁和所述调节段的内壁均与所述顶杆间隙配合。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述差动位移调整与测量装置还包括呈筒状的粗调旋钮，所述粗调旋钮套设在所述连接端外并与所述连接段固定连接。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述粗调旋钮上设有朝向所述螺套延伸的粗调刻度部，所述螺套上固设有与所述粗调刻度部对应配合的粗调刻度尺，所述粗调刻度部上具有沿所述粗调旋钮的周向间隔设置的多条第一粗调刻度线，所述粗调刻度尺上具有沿所述顶杆的轴向间隔设置的多条第二粗调刻度线。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述微调旋钮设有朝向所述粗调旋钮延伸的微调刻度部，所述微调螺杆部上固设有与所述微调刻度部对应配合的微调刻度尺，所述微调刻度部上具有沿所述微调旋钮的周向间隔设置的多条第一微调刻度线，所述微调刻度尺上具有沿所述顶杆的轴向间隔设置的多条第二微调刻度线。

如上所述的差动位移调整与测量装置，其中，所述微调旋钮背向所述顶杆的一端安装有端盖，所述端盖封闭所述微调旋钮的内腔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

本实用新型提出的差动位移调整与测量装置是差动螺纹机构的一种变形，其在微调旋钮的内壁上顺序开设有第一微调内螺纹和第二微调内螺纹，将最难加工的两段内螺纹集中在一个微调旋钮内，可以很好的保证差动螺纹的两段螺纹的同轴度及螺距差；并且将差动螺纹的两段内螺纹集成到同一个零件上，零件的加工工艺性更好，结构紧凑，使用更加便捷。

本实用新型提出的差动位移调整与测量装置其用于微调的微调旋钮设置在整个装置的一端部，粗调完成后通过锁紧件将调整螺杆锁紧后，再旋转微调旋钮时，不会碰到装置上的其它部件，使用便捷。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型提出的差动位移调整与测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型中锁紧件的结构示意图；

图3为本实用新型中微调螺杆部的结构示意图。

附图标记说明：

1、差动位移调整与测量装置； 10、调整螺杆；

20、顶杆； 12、粗调端；

13、微调端； 14、粗调外螺纹；

15、第一微调外螺纹； 16、粗调螺杆部；

17、微调螺杆部； 171、连接段；

172、限位段； 173、调节段；

21、第二微调外螺纹； 30、螺套；

31、粗调内螺纹； 32、锁紧部；

33、安装孔； 34、锁紧裂隙；

40、微调旋钮； 41、第一微调内螺纹；

42、第二微调内螺纹； 43、微调刻度部；

44、端盖； 50、周向限位机构；

51、圆柱销； 52、限位槽；

60、锁紧件； 61、锁紧插头；

70、粗调旋钮； 71、粗调刻度部；

80、粗调刻度尺； 90、微调刻度尺。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

如图1至图3所示，本实用新型提出了一种差动位移调整与测量装置1，其中，该差动位移调整与测量装置1包括调整螺杆10、顶杆20、螺套30和微调旋钮40。调整螺杆10呈管状且具有沿调整螺杆10的轴向贯通的容置腔，调整螺杆10的一端为粗调端12，调整螺杆10的另一端为微调端13，粗调端12的外壁上开设有粗调外螺纹14，微调端13的外壁上开设有第一微调外螺纹15；顶杆20套设在容置腔内并能沿容置腔的轴向往复移动，顶杆20的两端分别伸出容置腔，顶杆20伸出微调端13一端的外壁上开设有第二微调外螺纹21，顶杆20和调整螺杆10之间设置有周向限位机构50；螺套30呈筒状并套设在粗调端12外，螺套30的内壁上开设有与粗调外螺纹14对应配合的粗调内螺纹31，螺套30和调整螺杆10之间还设置有锁紧件60；微调旋钮40呈筒状并套设在微调端13外，微调旋钮40的内壁上顺序开设有第一微调内螺纹41和第二微调内螺纹42，第一微调内螺纹41与第一微调外螺纹15螺纹配合，第二微调内螺纹42与第二微调外螺纹21螺纹配合。

本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1是差动螺纹机构的一种变形，其在微调旋钮40的内壁上顺序开设有第一微调内螺纹41和第二微调内螺纹42，将最难加工的两段内螺纹集中在一个微调旋钮40内，可以很好的保证差动螺纹的两段螺纹的同轴度及螺距差；并且将差动螺纹的两段内螺纹集成到同一个零件上，零件的加工工艺性更好，结构紧凑，使用更加便捷。

本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1其用于微调的微调旋钮40设置在整个装置的一端部，粗调完成后通过锁紧件60将调整螺杆10锁紧后，再旋转微调旋钮40时，不会碰到装置上的其它部件，使用便捷。

本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1结构紧凑，与现有技术相比，同样行程的机构，本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1比现有技术整体尺寸更小。如本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1粗调行程13mm，微调行程0.3mm时，总长度仅为76mm，相比现有技术中日本三丰的差动测微头97.5mm的长度短了很多，有效提高了加工工艺性，降低制造成本。

在本实用新型一个可选的例子中，第一微调内螺纹41的旋向与所述第二微调内螺纹42的旋向相同且具有螺距差。

在一个可选的例子中，螺距差为0.05mm。当微调旋钮40旋转一周，顶杆20的位移为0.05mm(即螺距差)

在本实用新型一个可选的例子中，螺套30的侧壁上设置有沿螺套30的径向凸出的锁紧部32，锁紧部32上开设有安装孔33，安装孔33沿螺套30的径向开设，锁紧件60插装在安装孔33内并与安装孔33的内壁螺纹配合，安装孔33的底端开设有锁紧裂隙34，锁紧裂隙34沿螺套30的径向贯穿螺套30的侧壁，锁紧件60上设有能插入锁紧裂隙34的锁紧插头61。需要将调整螺杆10和螺套30锁紧时，将锁紧件60向下旋入安装孔33，锁紧件60上的锁紧插头61插入螺套30侧壁上的锁紧裂隙34内，将锁紧裂隙34撑开(改变了锁紧裂隙34的宽度)，随着锁紧裂隙34被撑开，开设在螺套30内壁上的粗调内螺纹31发生轻微变形，粗调内螺纹31的螺牙与粗调外螺纹14的螺牙相互卡合，进而将螺套30和调整螺杆10固定在一起。

在一个可选的例子中，锁紧件60为锁紧手轮，其位于安装孔33外的端部的外壁上设有多条防滑凸纹。

在本实用新型一个可选的例子中，周向限位机构50包括圆柱销51和限位槽52，限位槽52开设在调整螺杆10的内壁上且沿调整螺杆10的轴向开设，圆柱销51固设在顶杆20上且具有沿顶杆20的径向凸出于顶杆20侧壁的固定部，固定部插入限位槽52内。由于圆柱销51只能在限位槽52内移动，顶杆20也就只能沿调整螺杆10的轴向移动。

在本实用新型一个可选的例子中，调整螺杆10包括固定连接的粗调螺杆部16和微调螺杆部17，粗调螺杆部16和微调螺杆部17均呈管状，粗调外螺纹14开设在粗调螺杆部16的外壁上，第一微调外螺纹15开设在微调螺杆部17的外壁上，微调螺杆部17包括顺序设置的连接段171、限位段172和调节段173，连接段171相对于限位段172扩径并与顶杆20围合成环形的安装空间，粗调螺杆部16的一端插入安装空间内并与连接段171固定连接，粗调螺杆部16的内壁、限位段172的内壁和调节段173的内壁均与顶杆20间隙配合。

在本实用新型一个可选的例子中，差动位移调整与测量装置1还包括呈筒状的粗调旋钮70，粗调旋钮70套设在连接段171外并与连接段171固定连接。

在本实用新型中，粗调螺杆部16、微调螺杆部17和粗调旋钮70固定连接在一起，实现同步转动；制作加工时，粗调螺杆部16、微调螺杆部17和粗调旋钮70可分别加工，再进行组装；进一步降低了本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1的加工及装配难度。

在本实用新型一个可选的例子中，粗调旋钮70上设有朝向螺套30延伸的粗调刻度部71，螺套30上固设有与粗调刻度部71对应配合的粗调刻度尺80，粗调刻度部71上具有沿粗调旋钮70的周向间隔设置的多条第一粗调刻度线，粗调刻度尺80上具有沿顶杆20的轴向间隔设置的多条第二粗调刻度线。

在本实用新型一个可选的例子中，微调旋钮40设有朝向粗调旋钮70延伸的微调刻度部43，微调螺杆部17上固设有与微调刻度部43对应配合的微调刻度尺90，微调刻度部43上具有沿微调旋钮40的周向间隔设置的多条第一微调刻度线，微调刻度尺90上具有沿顶杆10的轴向间隔设置的多条第二微调刻度线。

在一个可选的例子中，微调刻度部43上沿微调旋钮40的周向上标有50等分的第一微调刻度线，当第一微调内螺纹41的与第二微调内螺纹42的螺距差为0.05mm时，微调旋钮每旋转1小格(一个第一微调刻度线)，顶杆20前进1μm(微调旋钮40上的1小格对应顶杆20的位移量为1μm)。

在本实用新型一个可选的例子中，微调旋钮40背向顶杆20的一端安装有端盖44，端盖44封闭微调旋钮40的内腔，避免了外界杂物进入微调旋钮40的内腔对第二微调内螺纹42与第二微调外螺纹21的螺纹配合产生不良影响。

本实用新型提出的差动位移调整与测量装置1的使用过程如下：

首先，将螺套30固定，这样，在粗调和微调过程中，螺套30的位置始终保持不变；

之后，通过旋转粗调旋钮70，驱动除锁紧件60、螺套30以外的所有零件实现大行程位移调整与测量；

然后，拧紧锁紧件60，将螺套30与调整螺杆10锁紧，完成大行程调整或测量；

最后，旋转微调旋钮40，顶杆20实现微小位移量的移动，完成微行程的调整与测量。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。